[发明专利]一种用于超压护壁钻孔灌注桩的施工装置及施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超压护壁钻孔灌注桩的装置及工艺，主要解决钻孔灌注桩在施工过程中孔壁坍塌及孔位偏斜等具体问题。

背景技术

采用常规的泥浆护壁钻孔灌注桩进行施工作业时，由于地层应力的作用，对孔壁的稳定性会产生较大的影响。在地层应力的作用下，引起孔壁破坏的形式可分为挤压破坏和张力破坏，其中挤压破坏又是钻孔施工中主要的破坏形式。地层压力分为垂直压力和侧压力，而导致孔壁产生坍塌破坏的是岩土侧压力，根据，当地层为松散破碎、胶结性差或松软的岩土时，其侧压力较大，极易在侧压力作用下出现失稳现象。又根据土力学圆孔稳定原理，对孔壁所需的支护应力进行估算可得公式（为孔壁土的容重；m为系数，与钻孔深度H和钻孔半径R的比值及土的内摩擦角有关），故当泥浆液面抬升高度增加时，支护应力也增加，以维护孔壁的稳定。

不采取任何措施的钻孔灌注桩施工方法，孔壁极易发生坍塌，或发生孔径收缩，影响成桩质量，且对近距离构筑特影响大。所以对于松散破碎、松软、胶结性差等复杂土层，采用超压护壁钻孔灌注桩的装置及工艺来防止孔壁坍塌，会起到较好的效果。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺点，提出一种用于超压护壁钻孔灌注桩的施工装置及施工方法，在面临松散破碎、松软、胶结性差等复杂土层时，为提供更大的侧向压力，故将泥浆液面抬升抬升，来解决在钻孔灌注桩的施工过程中出现的孔壁坍塌、孔径缩小等问题。

为了达到上述发明目的，本发明首先提出的一种用于超压护壁钻孔灌注桩的施工装置，通过以下技术方案实现：

一种用于超压护壁钻孔灌注桩的施工装置，其特征在于：所述施工装置包括现浇有预埋钢管的底座、顶层钢管和若干中层钢管；所述预埋钢管与顶层钢管、中层钢管的管径相同，所述预埋钢管延伸出所述底座的上端、所述顶层钢管的下端，以及所述中层钢管的两端均设有用于三者相互拴接的法兰；所述预埋钢管内部形成供钻孔灌注桩进入的中心孔，所述中心孔的轴线位于所述底座中轴线上；所述顶层钢管的侧壁设有泥浆排出管，所述泥浆排出管末端设有法兰。

所述法兰拴接外均设弹性密封垫。

所述底座为圆柱状的钢筋混凝土结构，其外半径为3-5倍钻孔灌注桩直径，厚度为1-2m；所述中心孔半径大于设计孔洞半径3-5cm。

所述预埋钢管的法兰高出所述底座顶面15-20cm，所述预埋钢管的法兰上螺孔之间的间隔为5-15cm。

所述泥浆排出管与顶层钢管的结合部到顶层钢管上端距离30-70cm。

另外，本发明还提出的一种用于超压护壁钻孔灌注桩的施工方法，该方法包括如下步骤：

a、对场地进行勘察，确定设计孔洞的直径和深度，以及期望泥浆液面抬升高度；并基于勘察结果制作如权利要求1-5任意一项所述的预埋钢管、顶层钢管和多根中层钢管；

b、对场地进行平整硬化，并在设计孔洞处挖筑底座安放槽，所述底座安放槽半径为3-5倍钻孔灌注桩直径，深度为1-2m；

c、将所述底座安放槽内设10cm的素混凝土垫层，并安装钢筋；在所述设计孔洞处安放所述预埋钢管；之后现场浇筑混凝土形成底座；之后根据所述期望泥浆液面抬升高度，在所述预埋钢管上由下至上依次安装所述中层钢管和顶层钢管，并通过弹性密封垫密封所述预埋钢管、中层钢管和顶层钢管之间的缝隙；在所述顶层钢管的泥浆排出管上安装连通沉淀池的泥浆管，泥浆排出管距离地面高度即为泥浆液面抬升高度；

d、泥浆泵将制备好的泥浆压入成孔设备的中空钻杆内；

e、钻孔机械设备进行泥浆正循环成孔作业；

f、待成孔到设计深度后，再清孔，钢筋笼安放，并进行混凝土灌注；

g、待灌注桩的混凝土灌注完成48-60小时后，再拆除所述顶层钢管和中层钢管，并将底座上预埋钢管高出地面的部分切除。

本发明的有益效果是：本发明可普遍适应孔径大、孔深大、各种复杂土层的钻孔灌注桩施工。与常规钻孔灌注桩施工相比，本发明使孔壁坍塌的情况得以较大程度的抑制，更使孔位偏斜、孔径缩小的发生率极大地降低，避免了在施工过程中的不必要的财物损失。

本发明灵活控制泥浆液面抬升高度，从而控制孔内的静液柱压力，以防止由于地层挤压而发生的孔壁坍塌、缩径等现象。而通过底座的固定作用，解决了孔位偏斜、孔口塌陷等问题。装置中，采用叠加的方式来构筑，钢管之间、钢管与底座之间通过法兰连接，使装置整体的稳定性提高。

附图说明

通过下面结合附图对其示例性实施例进行的描述，本发明上述特征和优点将会变得更加清楚和容易理解。