[发明专利]一种现浇水泥土复合地基用双管螺旋钻头及其施工方法

说明书

本发明公开一种现浇水泥土复合地基用双管螺旋钻头及其施工方法，包括外筒和内筒，外筒均布有螺旋叶片，内筒穿过外筒固定有钻头，钻头开设有注浆孔，内筒底端套设有可收缩圆板装置，可收缩圆板装置包括扇形板，相邻扇形板间填充有折叠机构，外筒底端开设有与扇形板匹配的卡槽，扇形板外环端卡在卡槽内配合形成锥形，折叠机构折叠在锥形内部，扇形板通过扭转机构与内筒外环面连接。本发明不仅能够同时进行取土成孔和水泥土灌注，大大提高施工效率，同时能够克服传统灌注施工中拔管与灌浆步骤难以协调引起的断桩、缩颈等缺陷，还能够有效避免管壁掉土混入水泥土中导致水泥土桩不均匀的缺陷。

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，具体涉及一种现浇水泥土复合地基用双管螺旋钻头及其施工方法。

背景技术

水泥土搅拌桩法是一种有效的地基处理方法，在建设工程领域有大规模的应用。但是随着国民经济的发展以及建设标准的提高，水泥土搅拌桩的功能由原来的竖向荷载作用，向侧向荷载和防渗作用转变，主要形成的实体工程有承载作用的复合地基、基坑支护的挡墙和止水结构、水工建筑物的防渗结构；且随着我国基础建设工程的规模、等级的不断提高，以及大规模水利、航运工程的新建与整治，这类需求更为紧迫、体量也更为庞大；由此对水泥土桩的技术参数产生了新的要求，由单一抗压指标向抗渗、抗剪指标要求转变。而传统工艺形成的水泥土桩体的质地差异，导致强度、渗透性不均，已成为制约该工艺技术进一步发展的关键因素。现浇水泥土桩(墙)地基处理方法，为解决现有水泥土搅拌桩普遍存在的强度低、指标离散性大等质量通病，提出了全新的解决思路和方法，其工艺简便、操控性强，具有广阔的应用前景。

传统搅拌法水泥土桩是应用掘搅机械在地基深处将原状土体切割破碎，同时喷入水泥混合浆液或水泥粉剂，通过水泥与土体的水化反应，形成具有一定强度和水稳定性的水泥土桩体；水泥土桩体改善了原有土体的力学性质，实现地基处理目标。但是需要指出的是，天然地基通常因沉积环境的不同，形成物理力学性质不同的土层结构，不同土层性质差异往往较大，水泥土桩体能否适应不同深度土层性质的需要，是其能否发挥应有加固效果的关键。大量工程实践表明，水泥土桩体强度经常因加固土体的土性不同而存在较大差异，水泥土28天无侧限抗压强度设计值一般为：1.2MPa～1.5MPa，芯样强度一般在1.0MPa左右，且随着深度增加呈递减趋势，取芯率难以达到规范要求的85％。同时，若被加固土体为淤泥质土或土体腐殖质含量较高时，水泥土芯样强度一般仅能达到0.5MPa左右，取芯率小于50％，难以达到设计要求；若被加固土体为砂土，则水泥土渗透系数一般为A×10-4～A×10-5cm/s难以达到设计要求的A×10-6～A×10-7cm/s。

具体而言，常规水泥土搅拌桩存在的缺陷：①局部软弱夹层或砂土夹层易导致桩体力学指标差异大，决定了桩身整体强度或渗透性能难以达到设计要求。②地层下部封闭式的原位搅拌方式，决定了其搅拌的均匀性不可控，易导致桩体结核、包壳、夹泥等现象，影响地基承载力的发挥。③水泥浆液大量外溢，桩体水泥掺量小于设计值，产生原材料浪费。④搅头呈水平搅拌运动状态导致桩体存在水平分层现象，桩体水平渗透性强，抗剪力低。⑤原状土各点搅拌次数不少于20次的控制，决定了单桩的成桩历时，制约了工期，增加了人力资源成本和管理成本。

为了改善传统搅拌法水泥土桩的不足之处，国家发明专利《一种预拌高强度水泥土地基基础》提出采用螺旋钻将地基土取出后形成桩孔，然后，将取出的土在地面与水泥、石子等材料进行搅拌后，再回填入取土桩孔中，形成水泥土桩，显然，这种方法可以有效提高水泥土的质量，克服传统水泥土搅拌桩的缺陷。然而，这种方法仍存在如下不足：一、采用长螺旋钻将地基土取出后形成的取土孔由于孔壁缺少支护，很容易发生塌孔，特别是在地下水位以下。二，取土与灌注水泥土分两步进行，相对于传统的水泥土搅拌桩的施工方法，大大增加了成桩时间。三、灌注过程中，孔壁出现掉土现象，土块调入灌注过程中的水泥土中，导致成桩后的水泥土桩质量缺陷。四、传统桩基灌注施工中，经常因为拔管速度与注浆速度不协调，导致拔管速度快于注浆速度，引起断桩现象。

发明内容