一種剛性樁的植入設(shè)備與施工方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種剛性樁的植入設(shè)備，成孔與剛性樁植入共用樁架；成孔設(shè)備設(shè)置有鉆桿；鉆桿底部安裝有巖層和硬土層中成孔的鉆具；鉆桿上裝有變速驅(qū)動設(shè)備；樁架上裝有軸向步進加壓裝置。本發(fā)明還提供了采用該設(shè)備的植樁方法。在頂部埋入鋼護筒，可以有效防止取土過程中孔壁的坍塌，上大下小型鉆具上部螺旋取土，下部強制攪拌水泥土，植樁過程中排出的水泥土漿液保存于護筒內(nèi)預(yù)留空間中，避免的泥漿的排放，形成的復(fù)合樁具有較高的承載力。
【專利說明】
_種R1J性樁的植入設(shè)備與施工方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及土木工程技術(shù)領(lǐng)域，具體的來說涉及一種植入剛性粧，無擠土效應(yīng)，并與粧孔中的水泥復(fù)合，形成勁性粧的施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在土木工程領(lǐng)域中，傳統(tǒng)的剛性粧包括預(yù)制粧和鋼粧的施工，主要有錘擊法和靜壓法，這兩種方式均存在沉粧阻力大、速度慢、擠土嚴重等問題，在剛性粧施工過程中對周邊的建筑物、管線和構(gòu)筑物產(chǎn)生危害。雖然采取一些應(yīng)力釋放措施可以緩解擠土的危害，但實踐證明這種擠土的危害難以消除。此外，地層阻力越大，需沉粧的壓力就越大，導(dǎo)致沉粧過程對粧身的損害就越大。為了保護粧身在施工過程不受損害，就需要采用較高承載力的粧材，使得粧基的成本增大很多。另一種方法是引孔減阻，這不僅增加了施工成本，而且引孔雖然減阻，但也降低了地基土的側(cè)向摩擦力，導(dǎo)致粧基承載力的降低，從而增加了工程造價。
[0003]在淤泥類軟弱土層中，由于土體的摩阻力較低，導(dǎo)致粧體的側(cè)向承載力較小，使得粧身材料的強度發(fā)揮不了作用，不能充分應(yīng)用，產(chǎn)生較大浪費。
[0004]剛性粧入風(fēng)化巖和穿過密實砂層目前是不可能，從而限制了預(yù)制粧的應(yīng)用范圍。
[0005]對于周邊環(huán)境復(fù)雜的區(qū)域，只能采用鉆孔灌注粧，鉆孔灌注粧在施工過程中將產(chǎn)生大量的護壁泥漿和成孔造漿，對環(huán)境將產(chǎn)生污染。同時，由于水下澆筑混凝土的質(zhì)量難以保證和鉆孔灌注粧身周邊的泥皮導(dǎo)致粧體承載力下降，使得鉆孔灌注粧的造價比預(yù)制粧的造價高40%以上。
[0006]在砂礫層中鉆孔，清孔十分困難，使鉆孔灌注粧的施工時間和造價增加較多。
[0007]基于預(yù)制粧基礎(chǔ)和鉆孔灌注粧基礎(chǔ)存在的問題和各自的優(yōu)點，工程界迫切希望將這二種粧基礎(chǔ)的優(yōu)點發(fā)揚光大，克服其存在的缺點，需要創(chuàng)新一種粧基施工設(shè)備和施工方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種剛性粧的植入設(shè)備，同時還提供一種剛性粧植入的施工方法。
[0009]—種剛性粧的植入設(shè)備，包括粧架，其特征是:在同一粧架上設(shè)置有成孔設(shè)備和剛性粧植入設(shè)備，使得成孔與剛性粧植入共用粧架;成孔設(shè)備設(shè)置有鉆桿;鉆桿底部安裝有巖層和硬土層中成孔的鉆具;鉆桿上裝有變速驅(qū)動設(shè)備;粧架上裝有軸向步進加壓裝置。
[0010]所述成孔設(shè)備的鉆桿上設(shè)置有取土的長螺旋取土葉片，鉆桿底部設(shè)置有噴漿孔。[0011 ]所述鉆具上安裝硬合金球狀鉆頭
[0012]所述的鉆具，為齒狀螺旋鉆具。
[0013]所述的軸向步進加壓裝置為液壓式或牽弓I式裝置。
[0014]所述鉆桿為可接續(xù)鉆桿，通過鉆桿接續(xù)裝置，將鉆桿接長，實現(xiàn)攪拌鉆孔深度達到40m以上，控制粧架高度在30m以內(nèi)。
[0015]—種植粧施工方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0016]I)高頻振插鋼護筒，即利用高頻振動錘向土體中振動插入鋼護筒，護筒的長度按植入剛性粧的體積計算確定；
[0017]2)原狀取土，是利用螺旋葉片，在鋼護筒內(nèi)取出原狀土，形成粧孔；
[0018]3)攪拌成孔，利用水泥漿液輸送系統(tǒng)，在鉆頭處噴漿并攪拌鉆進，鉆桿上部為攪拌葉片，下部為螺旋葉片；
[0019]4)螺旋成孔，是利用長螺旋葉片，從粧孔中取出原狀土，同時壓入重塑的摻入固化劑的流態(tài)混合土；
[0020]5)攪拌軸上提與下放，反復(fù)攪拌使孔內(nèi)形成超流態(tài)水泥土；
[0021]6)旋挖或沖鉆成孔，是利用旋挖機或沖(鉆)機成孔，泥漿護壁，植入剛性粧后注入水泥粧將粧孔間的泥漿置換，同時在粧與地層之間充填為水泥漿并固結(jié)；
[0022]7)當鉆桿長度達不到設(shè)計深度時，在施工過程續(xù)接鉆桿；
[0023]8)當粧基嵌入巖層和穿透硬土層時，鉆桿下端安裝硬合金球狀鉆頭，利用泥漿冷卻和潤滑鉆進；
[0024]9)攪拌成孔后，利用本粧架，吊放剛性粧，在超流態(tài)水泥土體中插入剛性粧，采用步進軸向加壓裝置和高頻振動植入，對剛性粧加壓克服剛性粧下沉?xí)r的阻力；剛性下沉過程中將置換的水泥土流入到鋼護筒的預(yù)留空間中；剛性粧的側(cè)壁和內(nèi)腔中充滿水泥土;在植入的粧頂位置形成一個大直徑的水泥土粧體，保護剛體粧體，以免發(fā)生側(cè)向位移；
[0025]10)振動拔出鋼護筒。
[0026]所述成孔是采用長螺旋取土葉片將軟粘土從粧孔中取出，同時用高壓栗送入到粧孔中置換出粧孔中的原狀軟粘土;所述孔中的軟粘土被強制混合重塑與固化增強，是將取出的軟粘土加入骨料固化劑經(jīng)強制攪拌混合形成流態(tài)。
[0027]所述攪拌成孔，是在鉆頭處噴漿，利用鉆桿上的攪拌葉片和螺旋刀片，將鉆孔中的破碎巖土與水泥漿液攪拌混合，形成超流態(tài)水泥土。
[0028]所述鉆具鉆進時，在巖層和硬土層中，安裝硬合金球狀鉆頭，采用水泥漿作冷卻和潤滑液，利用變速驅(qū)動裝置，增大鉆進扭矩，嵌入巖層和密實砂層等硬土層。
[0029]所述鉆具鉆進時，采用齒狀螺旋鉆具，利用變速驅(qū)動裝置，增大鉆進扭矩穿過砂礫地層。
[0030]通過設(shè)置的軸向步進加壓裝置，在攪拌成孔過程中對鉆桿加壓;在植入剛性粧時，提供軸力克服剛性粧下沉的阻力進行植粧。
[0031]有益效果:本發(fā)明所述的植粧設(shè)備和施工方法，在頂部埋入鋼護筒，可以有效防止取土過程中孔壁的坍塌，上大下小型鉆具上部螺旋取土，下部強制攪拌水泥土，植粧過程中排出的水泥土漿液保存于護筒內(nèi)預(yù)留空間中，避免的泥漿的排放，形成的復(fù)合粧具有較高的承載力。
[0032]同時，在剛性粧的頂部位置形成一個較大直徑的加固體，加固體通常為水泥土體，能保護剛性粧在基礎(chǔ)開挖過程中被破壞，如粧頂側(cè)向位移或斷裂等。
【附圖說明】
[0033]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】來詳細說明本發(fā)明；
[0034]圖1為本發(fā)明所述的剛性粧的植入設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖2為本發(fā)明所述的剛性粧的植入設(shè)備俯視方向結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖3為施工過程中插入鋼護筒示意圖。
[0037]圖4為施工過程中形成水泥土攪拌粧示意圖。
[0038]圖5施工粧體植入示意圖。
【具體實施方式】
[0039]為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本發(fā)明。
[0040]參看圖1和圖2，一種剛性粧的植入設(shè)備，包括粧架I，在同一粧架上設(shè)置有成孔設(shè)備2和剛性粧植入設(shè)備3，使得成孔與剛性粧植入共用粧架;成孔設(shè)備設(shè)置有鉆桿4;鉆桿底部安裝有巖層和硬土層中成孔的鉆具5;鉆桿上裝有變速驅(qū)動設(shè)備6;粧架上裝有對成孔設(shè)備和植粧設(shè)備加壓的軸向步進加壓裝置。
[0041 ]所述成孔設(shè)備的鉆桿上設(shè)置有取土的長螺旋取土葉片7，鉆桿底部設(shè)置有噴漿孔。
[0042]所述鉆具上安裝硬合金球狀鉆頭
[0043]所述的鉆具，為齒狀螺旋鉆具。
[0044]所述的軸向步進加壓裝置為液壓式或牽弓I式裝置。
[0045]所述鉆桿4為可接續(xù)鉆桿，通過鉆桿接續(xù)裝置，將鉆桿接長，實現(xiàn)攪拌鉆孔深度達至Ij40m以上，控制粧架高度在30m以內(nèi)。
[0046]—種植粧施工方法，包括如下步驟:參看圖3、圖4、圖5;
[0047]I)高頻振插鋼護筒，即利用高頻振動錘向土體中振動插入鋼護筒10，護筒的長度按植入剛性粧的體積計算確定；
[0048]2)原狀取土，是利用螺旋葉片7，在鋼護筒內(nèi)取出原狀土，形成粧孔；
[0049]3)攪拌成孔，利用水泥漿液輸送系統(tǒng)，在鉆頭處噴漿并攪拌鉆進，鉆桿上部為攪拌葉片，下部為螺旋葉片；
[0050]4)螺旋成孔，是利用長螺旋葉片，從粧孔中取出原狀土，同時壓入重塑的摻入固化劑的流態(tài)混合土；
[0051]5)攪拌軸上提與下放，反復(fù)攪拌使孔內(nèi)形成超流態(tài)水泥土；
[0052]6)旋挖或沖鉆成孔，是利用旋挖機或沖(鉆)機成孔，泥漿護壁，植入剛性粧后注入水泥粧將粧孔間的泥漿置換，同時在粧與地層之間充填為水泥漿并固結(jié)；
[0053]7)當鉆桿長度達不到設(shè)計深度時，在施工過程續(xù)接鉆桿4;
[0054]8)當粧基嵌入巖層和穿透硬土層時，鉆桿下端安裝硬合金球狀鉆頭，利用泥漿冷卻和潤滑鉆進；
[0055]9)攪拌成孔后，利用本粧架，吊放剛性粧11，在超流態(tài)水泥土體中插入剛性粧，采用步進軸向加壓裝置和高頻振動植入，對剛性粧加壓克服剛性粧下沉?xí)r的阻力；剛性下沉過程中將置換的水泥土流入到鋼護筒的預(yù)留空間中；剛性粧的側(cè)壁和內(nèi)腔中充滿水泥土；在植入的粧頂位置形成一個大直徑的水泥土粧體，保護剛體粧體，以免發(fā)生側(cè)向位移；
[0056]10)振動拔出鋼護筒10。
[0057]所述成孔是采用長螺旋取土葉片將軟粘土從粧孔中取出，同時用高壓栗送入到粧孔中置換出粧孔中的原狀軟粘土;所述孔中的軟粘土被強制混合重塑與固化增強，是將取出的軟粘土加入骨料固化劑經(jīng)強制攪拌混合形成流態(tài)。
[0058]所述攪拌成孔，是在鉆頭處噴漿，利用鉆桿上的攪拌葉片和螺旋刀片，將鉆孔中的破碎巖土與水泥漿液攪拌混合，形成超流態(tài)水泥土。
[0059]所述鉆具鉆進時，在巖層和硬土層中，安裝硬合金球狀鉆頭，采用水泥漿作冷卻和潤滑液，利用變速驅(qū)動裝置，增大鉆進扭矩，嵌入巖層和密實砂層等硬土層。
[0060]所述鉆具鉆進時，采用齒狀螺旋鉆具，利用變速驅(qū)動裝置，增大鉆進扭矩穿過砂礫地層。
[0061]通過設(shè)置的軸向步進加壓裝置，在攪拌成孔過程中對鉆桿加壓;在植入剛性粧時，提供軸力克服剛性粧下沉的阻力進行植粧。
[0062]有益效果:本發(fā)明所述的植粧設(shè)備和施工方法，在頂部埋入鋼護筒，可以有效防止取土過程中孔壁的坍塌，上大下小型鉆具上部螺旋取土，下部強制攪拌水泥土，植粧過程中排出的水泥土漿液保存于護筒內(nèi)預(yù)留空間中，避免的泥漿的排放，形成的復(fù)合粧具有較高的承載力。
[0063]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實例的限制，上述實例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
【主權(quán)項】
1.一種剛性粧的植入設(shè)備，包括粧架，其特征是:在同一粧架上設(shè)置有成孔設(shè)備和剛性粧植入設(shè)備;成孔設(shè)備設(shè)置有鉆桿;鉆桿底部安裝有巖層和硬土層中成孔的鉆具;鉆桿上裝有變速驅(qū)動設(shè)備;粧架上裝有軸向步進加壓裝置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種剛性粧植入設(shè)備，其特征是，所述成孔設(shè)備的鉆桿上設(shè)置有取土的長螺旋取土葉片，鉆桿底部設(shè)置有噴漿孔。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種剛性粧植入設(shè)備，其特征是，所述鉆具上安裝硬合金球狀鉆頭或齒狀螺旋鉆具。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種剛性粧植入設(shè)備，其特征是，所述的軸向步進加壓裝置為液壓式或牽引式裝置。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種剛性粧植入設(shè)備，其特征是，所述鉆桿為可接續(xù)鉆桿，通過鉆桿接續(xù)裝置，將鉆桿接長，實現(xiàn)攪拌鉆孔深度達到40m以上，控制粧架高度在30m以內(nèi)。6.一種植粧施工方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)高頻振插鋼護筒，即利用高頻振動錘向土體中振動插入鋼護筒，護筒的長度按植入剛性粧的體積計算確定； 2)原狀取土，是利用螺旋葉片，在鋼護筒內(nèi)取出原狀土，形成粧孔； 3)攪拌成孔，利用水泥漿液輸送系統(tǒng)，在鉆頭處噴漿并攪拌鉆進，鉆桿上部為攪拌葉片，下部為螺旋葉片； 4)螺旋成孔，是利用長螺旋葉片，從粧孔中取出原狀土，同時壓入重塑的摻入固化劑的流態(tài)混合土； 5)攪拌軸上提與下放，反復(fù)攪拌使孔內(nèi)形成超流態(tài)水泥土； 6)旋挖或沖鉆成孔，是利用旋挖機或沖(鉆)機成孔，泥漿護壁，植入剛性粧后注入水泥粧將粧孔間的泥漿置換，同時在粧與地層之間充填為水泥漿并固結(jié)； 7)當鉆桿長度達不到設(shè)計深度時，在施工過程續(xù)接鉆桿； 8)當粧基嵌入巖層和穿透硬土層時，鉆桿下端安裝硬合金球狀鉆頭，利用泥漿冷卻和潤滑鉆進； 9)攪拌成孔后，利用本粧架，吊放剛性粧，在超流態(tài)水泥土體中插入剛性粧，采用步進軸向加壓裝置和高頻振動植入，對剛性粧加壓克服剛性粧下沉?xí)r的阻力；剛性下沉過程中將置換的水泥土流入到鋼護筒的預(yù)留空間中；剛性粧的側(cè)壁和內(nèi)腔中充滿水泥土;在植入的粧頂位置形成一個大直徑的水泥土粧體，保護剛體粧體，以免發(fā)生側(cè)向位移； 10)振動拔出鋼護筒。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種植粧施工方法，其特征是，所述螺旋成孔是采用長螺旋取土葉片將軟粘土從粧孔中取出，放入地面混合設(shè)備內(nèi)與摻骨料固化劑強制混合重塑，變成流態(tài)，再用高壓栗通過鉆桿中孔送入鉆孔內(nèi)，將粧孔內(nèi)的軟土置換出來。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種植粧施工方法，其特征是，所述攪拌成孔，是在鉆頭處噴漿，利用鉆桿上的攪拌葉片和螺旋刀片，將鉆孔中的破碎巖土與水泥漿液攪拌混合，形成流態(tài)水泥土。
【文檔編號】E02D5/38GK105862861SQ201610409649
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月13日
【發(fā)明人】劉全林, 宋偉民, 虞佰先, 華小龍, 陳宇航
【申請人】上海強勁地基工程股份有限公司