專利名稱：漿液護(hù)壁鉆孔灌注系列樁及其施工方法和施工設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑工程基礎(chǔ)樁和基坑支護(hù)樁，成孔工藝包括潛水鉆孔和回轉(zhuǎn)鉆孔。漿液是指泥漿或穩(wěn)定液。
現(xiàn)有漿液護(hù)壁鉆成孔工藝雖在施工中有泥漿污染現(xiàn)場(chǎng)，但該成孔工藝可進(jìn)行大直徑長(zhǎng)樁的施工。目前主要存在以下五個(gè)問題其一，鉆孔底有沉渣，只能靠摩擦力承載。其二，無法進(jìn)行擴(kuò)大體施工。其三，在易塌孔土層鉆進(jìn)較困難。其四，用于基坑支護(hù)時(shí)造價(jià)較高。其五，鉆進(jìn)速度慢。
本發(fā)明的目的是提出漿液護(hù)壁鉆孔灌注系列樁及其施工方法和施工設(shè)備，以便解決上述五個(gè)主要問題。
本發(fā)明的漿液護(hù)壁鉆孔灌注系列樁包括潛水或回轉(zhuǎn)鉆孔灌注樁潛水或回轉(zhuǎn)鉆孔擴(kuò)大灌注樁以及潛水鉆孔帶側(cè)翼灌注樁和潛水鉆孔帶側(cè)翼擴(kuò)大灌注樁。
潛水或回轉(zhuǎn)鉆孔灌注樁包括漿液護(hù)壁潛水或回轉(zhuǎn)鉆孔灌注樁，和固結(jié)材料固壁潛水或回轉(zhuǎn)鉆孔固壁灌注樁。漿液護(hù)壁潛水或回轉(zhuǎn)鉆孔灌注樁與現(xiàn)有潛水或回轉(zhuǎn)鉆孔灌注樁的結(jié)構(gòu)相同。固結(jié)材料固壁潛水或回轉(zhuǎn)鉆孔固壁灌注樁是由孔壁固壁層與內(nèi)部樁體共同構(gòu)成的復(fù)合樁。固壁層可以沿鉆孔全長(zhǎng)分布或至少分布一段。其內(nèi)部樁體與潛水或回轉(zhuǎn)鉆孔灌注樁的結(jié)構(gòu)相同。
潛水或回轉(zhuǎn)鉆孔擴(kuò)大灌注樁是在潛水或回轉(zhuǎn)鉆孔灌注樁的樁體上至少具有一個(gè)擴(kuò)大體。其擴(kuò)大體的位置可以在樁體底部或樁體的其它部位。
潛水鉆孔帶側(cè)翼樁是由潛水鉆孔灌注樁的樁體與在該樁體側(cè)面上由固結(jié)材料與土體的混合體共同構(gòu)成的。其樁體沿軸向至少是由一種材料組成，如上段為砼組成，下段為水泥與粘土的混合物組成。
潛水或回轉(zhuǎn)鉆孔灌注樁樁體的成孔方法分兩種方法之一是當(dāng)鉆頭上未裝旋切裝置時(shí)，其成孔方法與現(xiàn)有相應(yīng)的潛水或回轉(zhuǎn)鉆成孔方法相同。方法之二是當(dāng)鉆頭上裝有旋切裝置時(shí)，其成孔方法是靠射流切土與鉆頭切土共同進(jìn)行成孔的。經(jīng)射流和鉆頭切取的土被泵抽出或排出孔外。
潛水或回轉(zhuǎn)鉆孔灌注樁樁體的灌注方法方法之一是將無地下水并且不易塌孔的鉆孔或經(jīng)固壁的鉆孔內(nèi)的水抽干，然后直接倒入固結(jié)材料。方法之二是按現(xiàn)行水下混凝土灌注方法施工。方法之三是用泵將固結(jié)材料直接灌入鉆孔內(nèi)。
固結(jié)材料固壁潛水或回轉(zhuǎn)鉆孔固壁灌注樁中固壁層的施工方法在潛水或回轉(zhuǎn)鉆孔灌注樁的樁體成孔過程中，由安裝在鉆頭上并隨鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)的固壁裝置向土層內(nèi)或鉆孔內(nèi)壁或鉆孔內(nèi)壁與土層內(nèi)注入至少一種可固結(jié)材料，并且該固結(jié)材料能快速固結(jié)孔壁。
潛水或回轉(zhuǎn)鉆孔擴(kuò)大灌注樁的擴(kuò)大體的施工方法灌注擴(kuò)大體施工方法是當(dāng)潛水或回轉(zhuǎn)鉆孔裝置的擴(kuò)孔裝置至擴(kuò)大體位置時(shí)，由鉆頭上的擴(kuò)孔裝置以射流擴(kuò)孔，其被切之土隨泥漿被排出孔外。形成的擴(kuò)大空間將隨潛水或回轉(zhuǎn)鉆孔灌注樁的樁體一起灌注固結(jié)材料即完成潛水或回轉(zhuǎn)鉆孔擴(kuò)大灌注樁的施工或者在擴(kuò)大空間的底部或鉆孔底部放置補(bǔ)漿管，待潛水或回轉(zhuǎn)鉆孔擴(kuò)大灌注樁灌注完成并硬化后，用壓力灌方法向補(bǔ)漿管內(nèi)灌漿從而使擴(kuò)大體充分密實(shí)。
擴(kuò)孔尺寸確定方法之一是可根據(jù)土層與射流時(shí)間以及相應(yīng)壓力來判定，擴(kuò)孔尺寸確定方法之二是在潛水或回轉(zhuǎn)鉆孔裝置上安裝傳感器，以實(shí)測(cè)值確定擴(kuò)孔尺寸。
混合擴(kuò)大體的施工方法是當(dāng)潛水或回轉(zhuǎn)鉆孔裝置的固壁裝置至擴(kuò)大體位置時(shí)，由安裝在鉆頭上并隨鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)的固壁裝置向孔壁土層中噴射固結(jié)材料，使土層與固結(jié)材料形成混合擴(kuò)大體。
潛水鉆孔帶側(cè)翼灌注樁的側(cè)翼施工方法在潛水鉆孔灌注樁樁體的成孔或提鉆過程中，由安裝在潛水鉆孔裝置上的側(cè)翼施工裝置向孔壁土層內(nèi)定向噴射至少一種可固結(jié)材料，土層與可固結(jié)材料構(gòu)成的混合體即為潛水鉆孔帶側(cè)翼灌注樁的側(cè)翼。側(cè)翼施工裝置也可向孔壁上至少注入一種可固結(jié)材料，從而使孔壁固結(jié)。
潛水鉆孔灌注系列樁樁體的成孔設(shè)備是由樁架、行走系統(tǒng)、控制系統(tǒng)并至少有一套升降系統(tǒng)，其潛水鉆孔裝置分二種即潛水二電機(jī)鉆孔裝置和潛水一電機(jī)鉆孔裝置。
回轉(zhuǎn)鉆孔灌注系列樁樁體的成孔設(shè)備具有樁架、行走系統(tǒng)、控制系統(tǒng)并至少有一套升降系統(tǒng)，其回轉(zhuǎn)鉆孔裝置分二種即轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)鉆孔裝置和動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)鉆孔裝置。
潛水—電機(jī)鉆孔裝置和動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)鉆孔裝置為本發(fā)明內(nèi)容之一。
現(xiàn)有潛水鉆孔裝置是由鉆頭上動(dòng)力電機(jī)與泵上的動(dòng)力電機(jī)組成。本發(fā)明稱之為潛水二電機(jī)鉆孔裝置，該鉆孔裝置的泵體進(jìn)口與鉆頭相距較遠(yuǎn)，因而抽排能力不足。為提高抽排能力，本發(fā)明用一臺(tái)電機(jī)將泵、減速機(jī)及鉆頭連成一體。從而縮短了泵體進(jìn)口與鉆頭的距離，因而可提高抽排能力，本發(fā)明將其稱為潛水一電機(jī)鉆孔裝置。潛水一電機(jī)鉆孔裝置的泵可按裝在減速機(jī)之上或之下。當(dāng)泵按裝在減速機(jī)之下時(shí)，減速機(jī)的輸出軸應(yīng)為同心且有兩個(gè)不同速度的輸出軸。高速軸安裝泵的葉輪，低速軸與鉆頭相連接。當(dāng)泵安裝在減速機(jī)之上時(shí)，泵的葉輪軸與減速機(jī)的輸入軸相連接。
動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)鉆孔裝置由鉆頭、鉆桿、動(dòng)力頭和泵組成。鉆桿頂部安裝動(dòng)力頭、泥漿從鉆桿頂部的導(dǎo)流器出入。
固壁裝置是安裝在鉆頭之上并能隨鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)，在該裝置上裝有旋噴口和帶有壓力灌漿口二種之中至少具有其中之一。并帶有阻止?jié){液或介質(zhì)進(jìn)出固壁裝置的密封裝置。
擴(kuò)孔裝置是被安裝在鉆頭上并能隨鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)，該裝置至少有一個(gè)介質(zhì)噴射口及介質(zhì)通道組成。
側(cè)翼施工裝置是安裝在潛水鉆孔裝置上并且不隨鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)，在該裝置上至少有一個(gè)介質(zhì)出口。并有阻止?jié){液或介質(zhì)進(jìn)出側(cè)翼施工裝置的密封裝置，當(dāng)介質(zhì)出口為高壓定噴口時(shí)，則可施工側(cè)翼，當(dāng)介質(zhì)出口為注漿口時(shí)，側(cè)翼施工裝置可轉(zhuǎn)化成固壁裝置。
旋切裝置是在鉆頭上至少裝有至少有一個(gè)介質(zhì)噴射口。噴射口的方向及安裝位置以對(duì)孔壁無破壞作用為準(zhǔn)，安裝旋切裝置的目的是使土體破壞并細(xì)化，從而提高抽排效率。
潛水鉆孔灌注系列樁的施工設(shè)備是在潛水鉆孔灌注系列樁樁體的成孔設(shè)備中的鉆孔裝置上至少設(shè)置旋切裝置、側(cè)翼施工裝置、固壁裝置和擴(kuò)孔裝置之中的一種裝置，并至少有一條介質(zhì)通道和一個(gè)導(dǎo)流器。
回轉(zhuǎn)鉆孔灌注系列樁的施工設(shè)備是在回轉(zhuǎn)鉆孔灌注系列樁樁體的成孔設(shè)備中的鉆孔裝置上至少設(shè)置旋切裝置、固壁裝置和擴(kuò)孔裝置之中的一種裝置，并至少有一條介質(zhì)通道和一個(gè)導(dǎo)流器。
以附圖來說明本發(fā)明的一些實(shí)施例

圖1潛水二電機(jī)成孔設(shè)備示意圖；圖2潛水二電機(jī)成孔設(shè)備示意圖3轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)成孔設(shè)備示意圖；圖4動(dòng)力回轉(zhuǎn)成孔設(shè)備示意圖；圖5潛水一電機(jī)且泵安裝在減速機(jī)之上的成孔設(shè)備的鉆孔裝置示意圖；圖6潛水一電機(jī)且減速機(jī)高速輸出軸在內(nèi)，低速輸出軸在外的鉆孔裝置示意圖；圖7潛水一電機(jī)且減速機(jī)高速輸出軸在外，低速輸出軸在內(nèi)的鉆孔裝置示意圖；圖8潛水一電機(jī)且安裝有側(cè)翼施工裝置的鉆孔裝置示意圖；圖9轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)鉆孔裝置帶固壁裝置的示意圖；圖10潛水一電機(jī)且裝有旋噴口的固壁裝置的示意圖；圖11動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)且?guī)U(kuò)孔裝置的鉆孔裝置示意圖；圖12潛水一電機(jī)且?guī)醒b置的鉆孔裝置示意圖；圖13固結(jié)材料固壁潛水或回轉(zhuǎn)鉆孔固壁灌注樁示意圖；圖14帶有補(bǔ)漿管的潛水或回轉(zhuǎn)鉆孔擴(kuò)大灌注樁示意圖；圖15由二種材料組成的潛水鉆孔帶側(cè)翼灌注樁示意圖；圖16潛水鉆孔帶側(cè)翼樁的剖面示意圖；在圖1-16中，(A)是潛水鉆孔設(shè)備的樁架；(B)是回轉(zhuǎn)鉆孔設(shè)備的樁架；(1)是潛水鉆孔設(shè)備的鉆桿；(2)是泥漿出入的介質(zhì)通道；(3)是泥漿泵；(4)是與泥漿泵(3)配套電機(jī)；(5)是泥漿池；(6)是與鉆桿(1)相通的介質(zhì)通道；(7)是潛水電機(jī)；(8)是減速機(jī)；(9)是鉆頭；(10)是潛水電機(jī)；(11)是潛水泵；(12)是潛水泵(11)的入口；(13)是與潛水泵(11)和鉆桿(1)相通的介質(zhì)通道；(14)是導(dǎo)流器；(15)是轉(zhuǎn)盤；(16)是回轉(zhuǎn)鉆孔設(shè)備的鉆桿；(17)是鉆桿(16)的導(dǎo)向夾；(18)是動(dòng)力頭；(19)是鉆桿(16)的導(dǎo)流器；(20)是可固結(jié)材料的通道；(21)是安裝在回轉(zhuǎn)鉆孔設(shè)備的固壁密封裝置；(22)是可固結(jié)材料的噴口；(23)是潛水鉆孔設(shè)備的泥漿導(dǎo)流器；(24)是泥漿通道；(25)是可固結(jié)材料的噴口；(26)是雙輸出軸減速器；(27)是可隨鉆頭(9)轉(zhuǎn)動(dòng)的泥砂泵(28)是擴(kuò)孔裝置的噴口；(29)是旋切裝置的介質(zhì)通道(20)的導(dǎo)流器；(30)是旋切裝置的噴口；(31)是擋水筒；(32)是泵(27)的進(jìn)口；(33)是側(cè)翼施工裝置的密封裝置；(34)是安裝在密封裝置(33)上的噴口；(35)是固壁樁的樁體；(36)是固壁樁的固壁層；(37)是擴(kuò)大樁的樁體；(38)是補(bǔ)漿管；(39)是擴(kuò)大體；(40)是擋板；(41)是帶側(cè)翼樁的砼樁體；(42)是側(cè)翼；(43)是帶側(cè)翼樁的水泥混合樁體。
本發(fā)明基本解決了泥漿護(hù)壁鉆成孔工藝主要存在的五個(gè)問題，因此，具有廣闊的發(fā)展前景。
權(quán)利要求
1.漿液護(hù)壁鉆孔灌注系列樁及其施工方法和施工設(shè)備，其特征是固壁材料固壁潛水或回轉(zhuǎn)鉆孔固壁灌注樁是由孔壁固壁層與內(nèi)部樁體共同構(gòu)成的復(fù)合樁；潛水或回轉(zhuǎn)鉆孔擴(kuò)大灌注樁是在潛水或回轉(zhuǎn)鉆孔灌注樁的樁體上至少具有一個(gè)擴(kuò)大體并且擴(kuò)大體可以是混合擴(kuò)大體或灌注擴(kuò)大體；潛水鉆孔帶側(cè)翼樁是由潛水鉆孔灌注樁的樁體與在該樁體側(cè)面上由固結(jié)材料與土體的混合體共同構(gòu)成的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的漿液護(hù)壁鉆孔灌注系列樁及其施工方法和施工設(shè)備，其特征是固壁層的施工方法是在潛水或回轉(zhuǎn)鉆孔灌注樁的樁體成孔過程中，由安裝在鉆頭上并隨鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)的固壁裝置向土層內(nèi)或鉆孔內(nèi)壁或鉆孔內(nèi)壁和土層內(nèi)注入至少一種可固結(jié)材料并能快速固結(jié)孔壁；灌注擴(kuò)大體的施工方法是當(dāng)潛水或回轉(zhuǎn)鉆孔裝置上的擴(kuò)孔裝置至擴(kuò)大體位置時(shí)，由鉆頭上的擴(kuò)孔裝置以射流擴(kuò)孔且被切之土隨泥漿排出孔外；混合擴(kuò)大體的施工方法是當(dāng)潛水或回轉(zhuǎn)鉆孔裝置上的擴(kuò)孔裝置至擴(kuò)大體位置時(shí)，由安裝在鉆頭上并隨鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)的固壁裝置向孔壁土層中噴射固結(jié)材料，使土層與固結(jié)材料形成混合擴(kuò)大體；側(cè)翼的施工方法是在潛水鉆孔灌注樁樁體的成孔或提鉆過程中，由安裝在潛水鉆孔裝置上的側(cè)翼施工裝置向孔壁土層內(nèi)定向噴射至少一種可固結(jié)材料，土層與可固結(jié)材料構(gòu)成的混合體即為潛水鉆孔帶側(cè)翼灌注樁的側(cè)翼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的漿液護(hù)壁鉆孔灌注系列樁及其施工方法和施工設(shè)備，其特征是潛水鉆孔灌注系列樁的施工設(shè)備是在潛水鉆孔灌注系列樁樁體的成孔設(shè)備中的鉆孔裝置上至少設(shè)置旋切裝置、側(cè)翼施工裝置、固壁裝置和擴(kuò)孔裝置之中的一種裝置，并至少有一條介質(zhì)通道和一個(gè)導(dǎo)流器；回轉(zhuǎn)鉆孔灌注系列樁的施工設(shè)備是在回轉(zhuǎn)鉆孔灌注系列樁的成孔設(shè)備中的鉆孔裝置上至少設(shè)置旋切裝置、固壁裝置和擴(kuò)孔裝置之中的一種裝置，并至少有一條介質(zhì)通道和一個(gè)導(dǎo)流器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3的漿液護(hù)壁鉆孔灌注系列樁及其施工方法和施工設(shè)備，其特征是固壁裝置是安裝在鉆頭之上并能隨鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)，在該裝置上裝有旋噴口與壓力灌漿口二種之中的至少一種。并帶有阻止?jié){液或介質(zhì)進(jìn)出固壁裝置的密封裝置；擴(kuò)孔裝置是由安裝在鉆頭上并能隨鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)，該裝置至少有一個(gè)介質(zhì)噴射口及介質(zhì)通道組成；側(cè)翼施工裝置是安裝在潛水鉆孔裝置上并不隨鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)，在該裝置上至少有一個(gè)介質(zhì)出口，并有阻止?jié){液或介質(zhì)進(jìn)出的密封裝置；旋切裝置是在鉆頭上至少裝有一個(gè)噴射口，噴射口的方向可沿徑向或軸向或環(huán)向或至少其中二個(gè)方向。
全文摘要
本發(fā)明涉及建筑工程基礎(chǔ)樁和基坑支護(hù)樁，成孔工藝包括潛水鉆孔和回轉(zhuǎn)鉆孔。漿液是指泥漿或穩(wěn)定液。本發(fā)明的漿液護(hù)壁鉆孔灌注系列樁包括潛水或回轉(zhuǎn)鉆孔灌注樁潛水或回轉(zhuǎn)鉆孔擴(kuò)大灌注樁以及潛水鉆孔帶側(cè)翼灌注樁和潛水鉆孔帶側(cè)翼擴(kuò)大灌注樁。本發(fā)明基本解決了泥漿護(hù)壁鉆成孔工藝主要存在的五個(gè)問題，因此，具有廣闊的發(fā)展前景。
文檔編號(hào)E02D7/00GK1145435SQ9610094
公開日1997年3月19日 申請(qǐng)日期1996年1月11日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月11日
發(fā)明者孫新河 申請(qǐng)人:孫新河