專利名稱：一種鋼管護壁超強嵌巖灌注樁的成樁裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種土木建筑工程的樁基礎(chǔ)，尤其是涉及一種具有超強能力快速穿越卵石層、碎石層直至進入中風化巖石層的鋼管護壁超強嵌巖灌注樁的成樁裝置與方法。
背景技術(shù)：
隨著全國城市化的進程，為了保證農(nóng)業(yè)的發(fā)展，盡量少占用平原土地，城市建設(shè)由平原向山丘地拓展，涉及山丘地的地面起伏大，地基地質(zhì)條件復(fù)雜，且大都是上層為軟土層(有時軟土層缺失)，上層以下為坡積的卵石層、碎石層及不同風化程度的巖石層；而建筑樁基的持力層一般選擇中風化的巖石層，則必須穿越所述的卵石層、碎石層及嵌巖；但現(xiàn)有的預(yù)制型樁不能穿越該卵石層、碎石層及嵌巖；又現(xiàn)有的泥漿護壁的鉆孔灌注樁因傳統(tǒng)鉆頭無法穿越，只有泥漿護壁的沖孔灌注樁可以穿越這些卵石層，碎石層，但不能進入中風化的巖石層，即使這樣沖孔灌注樁也效率極低，如果說樁長為25 30米，施工周期一般需要7 10天，而且該沖孔灌注樁還存在廢棄的鉆孔泥漿對周圍環(huán)境的污染問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種具有超強能力穿越卵石層、碎石層及嵌入巖層又具有較高成樁效率的鋼管護壁超強嵌巖灌注樁的成樁裝置與方法。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種鋼管護壁超強嵌巖灌注樁的成樁裝置，其特征在于，包括連接有螺旋鉆桿的上部旋轉(zhuǎn)動力頭，該螺旋鉆桿呈管狀，該螺旋鉆桿又穿過下部旋轉(zhuǎn)動力頭后依次與潛孔錘及合金嵌巖鉆頭連接；該下部旋轉(zhuǎn)動力頭的底部設(shè)有管接頭，該管接頭與下端設(shè)有周向合金鉆頭的鋼管上端套接。
為了實現(xiàn)高效率成樁，上部旋轉(zhuǎn)動力頭與下部旋轉(zhuǎn)動力頭是相反方向旋轉(zhuǎn)切削巖層，同時與高壓空氣鑿巖聯(lián)動，以實現(xiàn)超強嵌巖的能力。
為了施工過程排除巖屑與土體，所述下部旋轉(zhuǎn)動力頭設(shè)有排除巖屑與土體的出土□。
所述管狀的螺旋鉆桿的內(nèi)孔中設(shè)有高壓空氣管，該高壓空氣管與所述潛孔錘相通；在高壓縮空氣沖擊下，實現(xiàn)潛孔錘沖擊合金嵌巖鉆頭鑿巖。
所述潛孔錘外周設(shè)有錘套，該錘套與所述鋼管內(nèi)壁設(shè)有空隙；該空隙用以將巖屑與土體帶至下旋轉(zhuǎn)動力頭的出土 口排出，以順利完成嵌巖施工。
一種鋼管護壁超強嵌巖灌注樁的成樁方法，包括連接有螺旋鉆桿的上部旋轉(zhuǎn)動力頭與下部旋轉(zhuǎn)動力頭，所述螺旋鉆桿穿過該下部旋轉(zhuǎn)動力頭并且依次與潛孔錘及合金嵌巖鉆頭連接；該下部旋轉(zhuǎn)動力頭的底部設(shè)有管接頭，該管接頭與下端設(shè)有周向合金鉆頭的鋼管上端套接，其成樁方法是:
第一步，所述上部旋轉(zhuǎn)動力頭連接所述螺旋鉆桿、合金嵌巖鉆頭、潛孔錘與錘套后，從所述鋼管的上口插入；同時，所述下旋轉(zhuǎn)動力頭與所述管接頭連接，并套入所述鋼管的上口后在設(shè)計樁位就位、校正垂直；第二步，所述上部旋轉(zhuǎn)動力頭帶動所述合金嵌巖鉆頭沿順時針旋轉(zhuǎn)切削巖層，所述下部旋轉(zhuǎn)動力頭帶動所述鋼管的周向合金鉆頭沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)切削巖層；同時，在所述螺旋鉆桿的管內(nèi)接通壓縮空氣管，以2.4MPa高壓空氣進入所述潛孔錘進行鑿巖施工，所述旋轉(zhuǎn)切削巖層與所述高壓空氣鑿巖聯(lián)合動作，將所述鋼管送入土層達要求的深度；此時，所述鉆鑿巖層的石屑與土體從所述鋼管內(nèi)壁與所述錘套之間的空隙進入鋼管內(nèi)，該石屑與土體由所述螺旋鉆桿順時針旋轉(zhuǎn)上推，或者間斷上拔該螺旋鉆桿，該石屑與土體經(jīng)過所述下部旋轉(zhuǎn)動力頭的出土口排至地面；第三步，與所述上部旋轉(zhuǎn)動力頭連接的所述螺旋鉆桿帶動所述合金嵌巖鉆頭、所述潛孔錘及所述錘套拔出至所述鋼管的上口，所述下部旋轉(zhuǎn)動力頭底部管接頭脫離所述鋼管的上口 ；檢查該鋼管內(nèi)有否進水？有水按水下砼澆筑工藝施工，無水按正常沉管樁工藝施工；然后在所述鋼管內(nèi)置入鋼筋籠、灌入砼；第四步，所述下部旋轉(zhuǎn)動力頭的管接頭套入所述鋼管，該下部旋轉(zhuǎn)動力頭帶動所述鋼管沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，再沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)，消除該鋼管外壁粘著的土后，將該鋼管拔出土層，即完成所述鋼管護壁超強嵌巖灌注樁。本發(fā)明當應(yīng)用于厚層軟土復(fù)蓋的嵌巖施工時，其成樁方法如下:第一步，所述上部旋轉(zhuǎn)動力頭連接所述螺旋鉆桿插入鋼管的上口后在設(shè)計樁位就位、校正垂直；第二步，所述上部旋轉(zhuǎn)動力頭帶動所述螺旋鉆桿沿順時針旋轉(zhuǎn)切削軟土層上推至下轉(zhuǎn)動力頭的出土口排出，所述下部旋轉(zhuǎn)動力頭帶動所述鋼管沿逆時針方向旋壓沉入土層至巖層面終止；上部旋轉(zhuǎn)動力頭帶動所述螺旋鉆桿拔出鋼管的上口，在螺旋鉆桿底部安裝合金嵌巖鉆頭、潛孔錘與錘套后，再從所述鋼管的上口插入鋼管內(nèi)，在所述螺旋鉆桿的管內(nèi)接通壓縮空氣管，以2.4MPa高壓空氣進入所述潛孔錘進行鑿巖施工，所述旋轉(zhuǎn)切削巖層與所述高壓空氣鑿巖聯(lián)合動作，將所述合金嵌巖鉆頭送入巖層達要求的深度；此時，所述鉆鑿巖層的石屑與土體從所述巖孔內(nèi)壁與所述錘套之間的空隙進入鋼管內(nèi)，該石屑與土體由所述螺旋鉆桿時針旋轉(zhuǎn)上推，或者間斷上拔該螺旋鉆桿，所述石屑與土體經(jīng)過所述下部旋轉(zhuǎn)動力頭的出土口排至地面；第三步、第四步與上述成樁方法相同。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:具有正、反雙向同時旋轉(zhuǎn)削巖功能以及潛孔錘的錘擊巖層功能，從而實現(xiàn)超強的嵌巖與快速穿越能力；與此同時，其成樁效率獲得成倍提高；其次是施工全過程實現(xiàn)無泥漿排放，屬于綠色環(huán)保型的灌注樁施工技術(shù)。


圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1的A-A剖面圖。圖3為本發(fā)明第一個實施例嵌巖灌注樁成樁程序示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
如圖1 圖3所示，本實施例為無泥漿施工的環(huán)保技術(shù)，具有超強能力快速穿越卵石層、碎石層直至進入中風化巖石層的灌注樁的裝置與方法。
本實施例具體地采用如下結(jié)構(gòu)，它包括連接有螺旋鉆桿6的上部旋轉(zhuǎn)動力頭2，該螺旋鉆桿6呈管狀并順時針旋轉(zhuǎn)；該螺旋鉆桿6又穿過下部旋轉(zhuǎn)動力頭3，并且依次與潛孔錘4及合金嵌巖鉆頭5連接；潛孔錘4外周設(shè)有錘套8 ;管狀的螺旋鉆桿6的內(nèi)孔中設(shè)有高壓空氣管，該高壓空氣管與潛孔錘4相通，由圖1所示；在高壓縮空氣沖擊下，潛孔錘4沖擊合金嵌巖鉆頭5鑿巖。
下部旋轉(zhuǎn)動力頭3的下部設(shè)有管接頭7，該管接頭7與底部設(shè)有周向合金鉆頭的鋼管I上端套接；該鋼管I與下部部旋轉(zhuǎn)動力頭3相連接,并且由下部旋轉(zhuǎn)動力頭3帶動沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)；該周向合金鉆頭沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)切削巖層，而上部旋轉(zhuǎn)動力頭2帶動嵌巖鉆頭5沿順時針旋轉(zhuǎn)，以上周向合金鉆頭與合金嵌巖鉆頭5為同心反向旋轉(zhuǎn)削巖,加上2.4Mpa高壓空氣進入潛孔錘4錘擊巖層，達到超強嵌巖的能力。
旋鉆與錘沖聯(lián)動嵌巖的巖屑與土體，通過錘套8與鋼管I內(nèi)壁的空隙11進入鋼管I內(nèi)，如圖2所示；又通過螺旋鉆桿6順時針旋轉(zhuǎn)，將巖屑與土體帶至下旋轉(zhuǎn)動力頭3的出土口 9排出，完成嵌巖施工；然后，清理樁孔，置入鋼筋籠21，灌入砼22，旋轉(zhuǎn)上拔鋼管I出地面，即完成本發(fā)明鋼管護壁超強嵌巖灌注樁23，如圖3所示；
第一個實施例，鋼管護壁超強嵌巖灌注樁的成樁方法是:
第一步，上旋轉(zhuǎn)動力頭2連接螺旋鉆桿6、合金嵌巖鉆頭5、潛孔錘4與錘套8后，從鋼管I的上口插入；同時，下旋轉(zhuǎn)動力頭3與管接頭7連接后套入鋼管I的上口，在設(shè)計樁位就位、校正垂直；
第二步，上部旋轉(zhuǎn)動力頭2帶動合金嵌巖鉆頭5沿順時針旋轉(zhuǎn)切削巖層，下部旋轉(zhuǎn)動力頭3帶動鋼管I的周向合金鉆頭沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)切削巖層；同時，螺旋鉆桿管內(nèi)接通壓縮空氣管，在2.4MPa高壓空氣進入潛孔錘4進行鑿巖施工，上述旋轉(zhuǎn)切削巖層與高壓空氣鑿巖聯(lián)合動作，將鋼管I送入土層達要求的深度；此時，鉆鑿巖層的石屑與土體從鋼管內(nèi)壁與錘套之間的空隙進入鋼管內(nèi)，該石屑與土體由螺旋鉆桿順時針旋轉(zhuǎn)上推，或者間斷上拔螺旋鉆桿，石屑與土體經(jīng)過下旋轉(zhuǎn)動力頭的出土口 9排至地面；
第三步，與上部旋轉(zhuǎn)動力頭2連接的螺旋鉆桿6帶動合金嵌巖鉆頭5、潛孔錘4及錘套8拔出至鋼管I的上口，下部旋轉(zhuǎn)動力頭3底部的管接頭7脫離鋼管I的上口 ；檢查鋼管I內(nèi)有否進水？有水則按水下砼澆筑工藝施工，無水則按正常沉管樁工藝施工；然后，在鋼管I內(nèi)置入鋼筋籠21、灌入砼22 ；
第四步，下部旋轉(zhuǎn)動力頭3的管接頭7套入鋼管1，下部旋轉(zhuǎn)動力頭3帶動鋼管I沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，再沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)，消除鋼管I外壁粘著的土后，將鋼管I拔出土層，即為鋼筋砼嵌巖灌注樁23。
第二個實施例是應(yīng)用于厚層軟土復(fù)蓋的嵌巖施工，其成樁方法如下:
第一步，所述上部旋轉(zhuǎn)動力頭2連接所述螺旋鉆桿6，插入鋼管I的上口后在設(shè)計樁位就位、校正垂直；
第二步，所述上部旋轉(zhuǎn)動力頭2帶動所述螺旋鉆桿6沿順時針旋轉(zhuǎn)切削軟土層上推至下轉(zhuǎn)動力頭3的出土口 9排出，下部旋轉(zhuǎn)動力頭3帶動鋼管I沿逆時針方向旋壓沉入土層至巖層面終止；上部旋轉(zhuǎn)動力頭2帶動螺旋鉆桿6拔出鋼管I的上口，在螺旋鉆桿6底部安裝合金嵌巖鉆頭5、潛孔錘4與錘套8后，再從鋼管I的上口插入鋼管I內(nèi)，在螺旋鉆桿6的管內(nèi)接通壓縮空氣管，以2.4MPa高壓空氣進入潛孔錘4進行鑿巖施工，旋轉(zhuǎn)切削巖層與高壓空氣鑿巖聯(lián)合動作，將合金嵌巖鉆頭送入巖層達要求的深度；此時，鉆鑿巖層的石屑與土體從巖孔內(nèi)壁與錘套8之間的空隙進入鋼管I內(nèi)，該石屑與土體由螺旋鉆桿順時針旋轉(zhuǎn)上推，或者間斷上拔該螺旋鉆桿6，石屑與土體經(jīng)過下部旋轉(zhuǎn)動力頭3的出土口排至地面；第三步、第四步與第一個實施例相同；在深厚軟土復(fù)蓋的嵌巖樁施工的效率可成倍提高。本發(fā)明為無泥漿施工的環(huán)保技術(shù)，具有超強能力穿越卵石層，碎石層及嵌入巖層。穿越卵石層，碎石層及強風化巖層每10分鐘可穿越4米，嵌入中風化巖層每10分鐘可嵌入
0.5 0.8米，進入未風化巖層每10分鐘可嵌入約0.5米。因而具有超強嵌巖與快速穿越的能力；例如施工長度為25 30米樁，一臺樁機一天可完成7根 10根，其生產(chǎn)效率與現(xiàn)有的沖孔灌注樁比較則獲得十分顯著的提高。
權(quán)利要求
1.一種鋼管護壁超強嵌巖灌注樁的成樁裝置，其特征在于，包括連接有螺旋鉆桿(6)的上部旋轉(zhuǎn)動力頭(2),該螺旋鉆桿呈管狀,該螺旋鉆桿又穿過下部旋轉(zhuǎn)動力頭(3),并且依次與潛孔錘(4)及合金嵌巖鉆頭(5)連接；該下部旋轉(zhuǎn)動力頭的底部設(shè)有管接頭(7)，該管接頭與下端設(shè)有周向合金鉆頭的鋼管(I)的上端套接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋼管護壁超強嵌巖灌注樁的成樁裝置，其特征在于，所述下部旋轉(zhuǎn)動力頭⑶設(shè)有出土口(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋼管護壁超強嵌巖灌注樁的成樁裝置，其特征在于，所述管狀的螺旋鉆桿出)的內(nèi)孔中設(shè)有高壓空氣管，該高壓空氣管與所述潛孔錘(4)相通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述鋼管護壁超強嵌巖灌注樁的成樁裝置，其特征在于，所述潛孔錘⑷外周設(shè)有錘套(8)，該錘套與所述鋼管⑴內(nèi)壁設(shè)有空隙(U)。
5.一種鋼管護壁超強嵌巖灌注樁的成樁方法，包括連接有螺旋鉆桿的上部旋轉(zhuǎn)動力頭與下部旋轉(zhuǎn)動力頭，所述螺旋鉆桿穿過該下部旋轉(zhuǎn)動力頭并且依次與潛孔錘及合金嵌巖鉆頭連接；該下部旋轉(zhuǎn)動力頭的底部設(shè)有管接頭，該管接頭與下端設(shè)有周向合金鉆頭的鋼管上端套接，其成樁方法是: 第一步，所述上部旋轉(zhuǎn)動力頭(2)連接所述螺旋鉆桿￠)、所述合金嵌巖鉆頭(5)、所述潛孔錘(4)后，從所述鋼管(I)的上口插入；同時，所述下旋轉(zhuǎn)動力頭(3)與所述管接頭(7)連接，并套入所述鋼管的上口后在設(shè)計樁位就位、校正垂直； 第二步，所述上部旋轉(zhuǎn)動力頭帶動所述合金嵌巖鉆頭沿順時針旋轉(zhuǎn)切削巖層，所述下部旋轉(zhuǎn)動力頭帶動所述鋼管的周向合金鉆頭沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)切削巖層；同時，在所述螺旋鉆桿的管內(nèi)接通壓縮空氣管，以2.4MPa高壓空氣進入所述潛孔錘進行鑿巖施工，所述旋轉(zhuǎn)切削巖層與所述高壓空氣鑿巖聯(lián)合動作，將所述鋼管送入土層達要求的深度；此時，所述鉆鑿巖層的石屑與土體從所述鋼管內(nèi)壁與所述錘套之間的空隙進入鋼管內(nèi)，該石屑與土體由所述螺旋鉆桿順時針旋轉(zhuǎn)上推，或者間斷上拔該螺旋鉆桿，所述石屑與土體經(jīng)過所述下部旋轉(zhuǎn)動力頭的出土口(9)排至地面； 第三步，與所述上部旋轉(zhuǎn)動力頭連接的所述螺旋鉆桿帶動所述合金嵌巖鉆頭、所述潛孔錘與錘套拔出至所述鋼管的上口，所述下部旋轉(zhuǎn)動力頭底部管接頭脫離所述鋼管的上口 ；檢查該鋼管內(nèi)有否進水，有水則按水下砼澆筑工藝施工，無水則按正常沉管樁工藝施工；然后，在所述鋼管內(nèi)置入鋼筋籠(21)、灌入砼(22)； 第四步，所述下部旋轉(zhuǎn)動力頭的管接頭套入所述鋼管，該下部旋轉(zhuǎn)動力頭帶動所述鋼管沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，再沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)，消除該鋼管外壁粘著的土后，將該鋼管拔出土層，即完成所述鋼管護壁超強嵌巖灌注樁(23)。
全文摘要
一種鋼管護壁超強嵌巖灌注樁的成樁裝置，包括連接有螺旋鉆桿的上部旋轉(zhuǎn)動力頭，該螺旋鉆桿又穿過下部旋轉(zhuǎn)動力頭并與潛孔錘及合金嵌巖鉆頭連接；該下部旋轉(zhuǎn)動力頭的底部設(shè)有管接頭并與下端設(shè)有周向合金鉆頭的鋼管套接，螺旋鉆桿內(nèi)孔設(shè)有高壓空氣管并與潛孔錘相通，成樁方法是上部旋轉(zhuǎn)動力頭、下部旋轉(zhuǎn)動力頭旋轉(zhuǎn)切削巖層與潛孔錘鑿巖施工的聯(lián)合動作，將鋼管送入土層并置入鋼筋籠、灌入砼，從土層拔出鋼管即成樁；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點是具有正、反雙向同時旋轉(zhuǎn)削巖功能以及潛孔錘的錘擊巖層功能，從而實現(xiàn)超強的嵌巖與快速穿越能力；與此同時其成樁效率獲得成倍提高；其次是施工全過程無泥漿排放，屬于綠色環(huán)保型的灌注樁施工技術(shù)。
文檔編號E21B4/16GK103174133SQ20131011604
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月27日
發(fā)明者孔超, 龔迪快 申請人:孔超, 龔迪快