一种高压旋喷及物理搅拌同时进行的桩体施工方法技术

本发明专利技术是一种高压旋喷及物理搅拌同时进行的桩体施工方法；包括，钻具从侧部喷射高压水体进行土体切割；土体切割过程的同时钻具底部或钻头端部通过输浆管向孔内注入水泥浆；钻具持续旋转并开始向上拔出；钻杆侧部撑开搅拌臂，搅拌臂随着钻杆旋转而对孔内泥浆液持续搅拌

【技术实现步骤摘要】
一种高压旋喷及物理搅拌同时进行的桩体施工方法


[0001]本专利技术涉及桩基施工
，具体是一种高压旋喷及物理搅拌同时进行的桩体施工方法
。

技术介绍

[0002]目前，对于地下桩基的桩体施工方法通常包括高压旋喷成桩
、
搅拌成桩等等
。
对于这两种成桩方法来说，当随着施工深度的不断加大，当施工深度超过
50
米时，会逐渐产生一些缺陷：搅拌成桩的方法在施工超过
50
米深度后，由于设备的尺寸与桩体直径
、
施工深度成正比的缘故，会导致理论上要求设备的尺寸以及具备的回转扭矩越来越大，而根据目前的搅拌桩施工技术
、
场地空间及设别尺寸
、
机械性能的限制，当施工深度的要求超过
50
米时，通常无法采用搅拌成桩的方法作业
。
[0003]而对于高压旋喷成桩来说，虽然其施工设备的尺寸不受桩体直径
、
施工深度的限制，但是，由于其作业过程中没有物理搅拌的配合，容易造成成桩不均匀混凝土密实度达不到设计要求，甚至会因为地下地质松散的关系而造成灌注的混凝土意外流失的情况，并且，当施工深度超过
50
米后，对于高压旋喷桩的施工过程中，非常重要的质量检测手段“取芯”而言，存在着取芯困难的问题，进而，当前的高压旋喷成桩方法在施工深度超过
50
米的桩体时，受到地质特性多变
、
检测手段无法有效实施的缘故，而存在着成桩质量无法保证的问题
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述缺陷，提出一种高压旋喷及物理搅拌同时进行的桩体施工方法
。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术是这样实现的：一种高压旋喷及物理搅拌同时进行的桩体施工方法，至少包括，钻具从钻杆或钻头的侧部喷射高压水体进行土体切割并使孔底作业面的直径达到桩体设计直径的步骤；上述土体切割过程的同时钻具底部或钻头端部通过输浆管向孔内注入水泥浆的步骤；上述注入水泥浆过程的同时，钻具持续旋转并开始向上拔出的步骤；上述钻具持续旋转并向上拔出的同时，钻杆侧部撑开搅拌臂，所述搅拌臂随着钻杆的旋转而对孔内泥浆液持续搅拌的步骤
。
[0006]上述高压旋喷及物理搅拌同时进行的桩体施工方法，具体包括步骤
1、
启动高压泥浆泵，高压泥浆泵从水箱抽水，高压泥浆泵输出压力范围在0‑
5MPa
，低压水从钻具的前端引孔钻头段喷出，在钻具自引孔过程中，低压水作用：1给引孔钻头段降温
、2
排渣（把切削剥落的土体排出孔外）
、3
水切割土体
。
钻具自引孔并下钻至桩孔设
计深度；步骤
2、
当钻具到达桩孔的设计深度后，（高压泥浆泵切换喷射介质，从制浆系统抽取制拌水泥浆液），高压泥浆泵输出压力范围
40
‑
60MPa
，高压水（水泥浆液）从钻杆或钻头的侧部喷射高压水体进行土体切割并使钻头所处作业面的桩孔孔壁直径达到桩体设计直径；（这部分可以选择喷射高压水或者高压水泥浆液，使用高压水可以节省水泥浆用量，节能环保）；步骤
3、
步骤2实施的同时，启动第二台高压泥浆泵，从制浆系统抽取制拌水泥浆液，高压泥浆泵输出压力范围
20
‑
60MPa
，通过钻杆侧部或钻头侧部布置的喷嘴向桩孔内喷射注入水泥浆液；步骤
4、
步骤3实施的同时，随着高压泥浆泵输出压力的提高，钻头侧部的搅拌叶片逐步打开，搅拌叶片对桩孔内的水泥浆液和剥落土体强制进行搅拌；所述搅拌叶片随着钻杆的旋转而对孔内的混合土浆持续搅拌；步骤
5、
钻具保持旋转并开始向上抽出，于此同时持续实施步骤2～步骤4；步骤
6、
当钻具向上抽出并到达指定成桩位置时，缓慢降低高压泥浆泵的输出压力，直到压力小于
5MPa
，将钻头侧部的搅拌叶片收起；步骤
7、
钻具持续向上抽出，直至钻具抽离桩孔
。
[0007]本专利技术所提出的上述“混合”成桩施工方法，具有以下优势：采用高压水和高压水泥浆切割，同时搅拌设备在泥浆中搅拌的“喷
、
搅一体”施工方法；如此，兼备了传统高压旋喷成桩法不受桩孔深度限制
、
物理搅拌成桩法的桩体质量有保证的特点，从而本专利技术所提出的桩体施工方法实现了注入的混凝土浆和地下原有土的均匀混合的效果，具有成桩质量好且桩体深度不受限制的优势
。
[0008]高压旋喷成桩法中，用混凝土浆的动力成桩，因而混凝土浆的使用量大，成桩后水泥参料含量不够高，而本方法中加入物理搅拌工序，降低了混凝土浆的使用量，提升了水泥参料的含量，有利于成桩的质量；因此本专利技术提出的“喷
、
搅一体”施工方法综合了这两工艺的特点，使用了一定量水泥浆的同时，提高了成型后的水泥参料含量，同时，与单纯高压旋喷来说，降低了旋喷工序的工作量并提高了加工效率
。
[0009]进一步，上述高压旋喷及物理搅拌同时进行的桩体施工方法，在步骤5实施的同时，通过位于钻头上方的钻杆侧部想桩孔的孔壁与钻杆之间喷出压缩空气，使钻杆的杆身与孔壁之间形成间隙
。
[0010]进一步，本专利技术所提出的施工方法采用上述步骤，通过压缩空气使钻杆
、
孔壁之间具有孔隙，避免钻具向上抽出的同时，桩孔发生“抽真空”的塌缩问题
。
而在钻具与桩孔之间形成间隙，也使本施工方法具备
ꢀ“
微扰动”的效果，与传统的搅拌成桩法所用到的带有螺旋叶片的搅拌钻具相比，本专利技术所提出的钻具，在向上抽离桩孔时，由于其搅拌臂的体积明显小于传统的螺旋叶片，在钻具抽离桩孔的过程中，不会带出原本应作为桩体成分的部分混凝土或泥土，因而保证了桩体的质量和完整性
。
[0011]本专利技术还提出了一种具备可收缩的搅拌臂的高压旋喷钻具：其包括常规高压旋喷钻具所具备的水龙头
、
钻杆
、
钻头，并在钻头的底端侧部设置喷浆口；进一步，其还包括设置在钻头外侧的搅拌臂，所述搅拌臂的一段与钻杆侧壁通过销轴连接，搅拌臂的另一端，通过连杆与顶圈而转动连接，所述顶圈套设在钻杆上，所述搅拌臂不工作时收缩在钻杆的侧壁
中，当搅拌臂通过顶圈的滑动儿撑开时，则搅拌臂从钻杆的侧壁中向外张开，并随着钻杆的转动儿转动，从而搅拌臂对桩孔内的水
、
泥浆
、
被切削的土体进行混合搅拌工作
。
[0012]上述的高压旋喷钻具，通过泥浆泵提供高压泥浆，与传统钻具通过动力头提供大扭矩有区别，高压泥浆切割代替了大尺寸钻头，从而实现“设备小体积
、
成桩大直径”的作业效果，并且，泥浆泵相交传统动力头而言，提供扭矩的效率
、
性价比更高，并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高压旋喷及物理搅拌同时进行的桩体施工方法，其特征是：至少包括，钻具从钻杆或钻头的侧部喷射高压水体进行土体切割并使孔底作业面的直径达到桩体设计直径的步骤；上述土体切割过程的同时钻具底部或钻头端部通过输浆管向孔内注入水泥浆的步骤；上述注入水泥浆过程的同时，钻具持续旋转并开始向上拔出的步骤；上述钻具持续旋转并向上拔出的同时，钻杆侧部撑开搅拌臂，所述搅拌臂随着钻杆的旋转而对孔内泥浆液持续搅拌的步骤
。2.
根据权利要求1所述高压旋喷及物理搅拌同时进行的桩体施工方法，其特征是：具体包括步骤
1、
钻具自引孔并下钻至桩孔设计深度；步骤
2、
当钻具到达桩孔的设计深度后，从钻杆或钻头的侧部喷射高压水体进行土体切割并使钻头所处作业面的桩孔孔壁直径达到桩体设计直径；步骤
3、
步骤2实施的同时，通过钻杆侧部或钻头底部
、
侧部开设的注浆孔向桩孔内注入混凝土浆；步骤
4、
步骤3实施的同时，撑开钻头侧部的搅拌臂对桩孔内的混凝土浆进行搅拌；所述搅拌臂随着钻杆的旋转而对孔内的混凝土浆持续搅拌；步骤
5、
钻具保持旋转并开始向上抽出，于此同时持续实施步骤2～步骤4；步骤
6、
当钻具向上抽出并接近孔口时，将钻头侧部的搅拌臂收起；步骤

【专利技术属性】
技术研发人员：王卫东，牛永波，常林越，白中强，刘兴旺，冯师，李青，李永迪，李家正，王倩云，王惠蕾，杨化振，
申请(专利权)人：上海久卓机电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：