CN1111230C - 砼钻孔灌注桩的钻孔制桩方法及其所用钻机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种砼钻孔灌注桩的钻孔制桩方法,该方法采用组合在一起的,相邻钻杆的螺旋叶片相互嵌入啮合的方式,钻出非圆形的孔进而制成各种非原形的砼灌注桩。本发明还提供一种上述制桩方法所用的钻机。用本发明制成的灌注桩单桩承载力高于一般灌注桩4~5倍。专用钻机还可完成护坡排桩、消除黄土湿陷性的挤密桩、固砂防液化的砂浆桩等多种施工。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑物地基的钻孔成桩法及其所用钻机,特别涉及砼钻孔灌注桩的钻孔成桩法及其所用钻机。
背景技术
目前所有砼钻孔灌注桩都是圆柱形的。对于摩擦桩或以摩擦力为主的摩擦一端承桩来说,提高单桩承载力只能加长桩长,加大桩径。桩长是由持力层埋深决定的;加大桩径时,桩的侧表面积随桩径的一次方增大,与此同时桩的体积却随桩径的二次方增大。显然,加大桩径所得到的摩阻力与投入的材料用量相比,是很不合算的。如果我们能钻出非圆形的譬如多瓣梅花形的孔,并能保持这个孔不塌直到制桩完成,我们就能在增大单桩承载力的同时节约大量材料,本文中,这种梅花形(或其它非圆形的)灌注桩以S.P.表示。
我们试将常用的直径800mm的圆桩与一个侧表面积和它相近的梅花形S.P.相比较:
桩型 | 每1m长侧表面积(m2) | 每1m桩长体积(m3) | 侧表面积比 | 体积比 |
Φ800圆桩 | 2.513 | 0.563 | 0.89 | 2.40 |
梅花形S.P.Φ400与3×Φ300组合 | 2.827 | 0.236 | 1.00 | 1.00 |
从以上比较可知,相同的桩长,Φ800圆桩侧表面积仅是S.P.的89%,体积(即砼用量)却是S.P.的2.4倍。不仅如此,S.P.采用高压注浆渗透,侧摩擦力与端承力都大得多。
发明的内容
本发明的目的是提供一种砼钻孔灌注桩的钻孔制桩方法,以利于增大单桩承载力的同时节约大量材料。
本发明的目的还在于提供一种用于砼钻孔灌注桩的钻孔制桩的钻机。
本发明提供一种砼钻孔灌注桩的钻孔制桩方法,该方法采用组合在一起的,相邻钻杆的螺旋叶片相互嵌入啮合的方式,在一个钻孔中共同排土工作,钻出非圆形的孔,并且将钻孔中的土彻底排出,从而灌注砼制成各种非原形的砼灌注桩。
本发明还提供一种上述制桩方法所用的钻机,该钻机安装于齿轮箱下的螺旋钻杆叶片相互嵌入啮合,钻杆可根据不同用途作直线形和梅花形排列。
以下所述为本发明的优点。1.成桩速度快
保持了长螺旋钻连续作业的优点,钻孔速度远远高于泥浆护壁的各种钻机。成桩与成孔一次完成,大大缩短制桩周期。2.承载力高。
用梅花形(或其他非圆形)的桩体形状,增大了桩侧表面积,同时采用高压(5~70MPa)注浆的方法,加大了桩侧摩擦力和桩底的端承力。承载力比一般灌注桩提高4倍以上,而且不用在泥浆下灌注砼,所以不会发生断桩、缩颈现象。3.S.P.法的钢筋笼长度可以任意选择。
在水泥浆中可以直插孔底,(美国1960年专利US-2920455,螺旋钻孔灌浆成桩只能在桩的上部放短钢筋笼),因而S.P.不仅可以做基础桩,还可以作抗弯护坡桩,抗拔桩、锚固桩。长排形S.P.(参见图9)可以比圆形桩更合理地配筋,封水效果也好。图9中:1.为钢筋砼挡土桩(S.P.φ500-2φ500),2.为无钢筋素砼定喷止水桩(Φ400)。图9为S.P.应用的又一例。4.S.P.钻机可以有多种用途。
在湿陷性黄土地区可用正钻钻孔(如加粗钻杆钢管、减少螺旋叶片宽度,则大部分土被挤压仅小部分土钻出),反转压入灰土或石灰粉,做成“灰土挤密桩”以消除黄土湿陷性。
在可能地震液化的砂层中,钻到预定深度后,反转并同时注入固砂水泥浆或其它浆液,使其成为水泥砂浆桩,防止砂层液化。这个方法比深基注浆可靠,因为它可以控制水泥浆的用量及拌入砂层的位置,不会让水泥浆等固砂浆液集中压入软弱土层而达不到预期效果。
附图说明
本发明共有九幅附图。
图1为桩断面示意图;
图2为钻机示意图;
图3为钻机结构示意图;
图4为导流器示意图;
图5为单个钻杆局部示意图
图6为中护筒示意图;
图7为钻杆工作状况示意图;
图8为成桩工序示意图;
图9为利用本发明完成的几例灌注桩形。
具体实施方式
典型的S.P.桩断面形状如图1。
S.P.钻机结构原理如下:
S.P.钻机可安装于任何一种足够高的(按桩长)有滑道的桩架。钻孔时靠卷扬机控制钻孔进给速度和提钻速度。参见图2。图2中:1.钻头,2.下护筒,3.钻杆,4.中护筒,5.减速机及齿轮箱,6.电机,7.高压软管,8.电缆,9.电源(发电机或配电箱),10.高压泥浆泵,11.制浆机,12.移动式钻架。
简化结构如图3。图3中:1.电机,2.减速器,3.导流器(参见图4),4.齿轮箱,5.中心齿轮,6.边齿轮,7.边钻杆(右旋),8.中心钻杆(左旋),9.中护筒(参见图6),10.底护筒,11.边钻头,12.中心钻头。
电机通过行星减速器(或液压马达)驱动中心钻杆齿轮,带动3个周边钻杆齿轮,所有齿轮的齿数、模数都相同,因此中心钻杆(螺纹左旋)与周边钻杆(螺纹右旋)的转速相同而转向相反,所有钻杆的螺距都是相同的。
各钻杆直径可以有不同组合供选择:如Φ400-nΦ300,Φ500-nΦ375,Φ600-nΦ450等,其中n=2,3,4。(n=2时,钻杆成长排形排列,中心钻杆与外钻杆可等直径)当选用Φ400-3Φ300组合时,配电机功率110KW,转速980转/分,钻杆转速28转/分,选用35m高桩架,可钻30m深的钻孔。
每个周边钻杆上装导流器(见图4),联结注浆高压软管,供向孔底压浆。周边钻头下装可拆卸球阀(见图5)下钻时网球自动压紧排浆口,提钻注浆时钢球下落自动打开,需要高压旋喷时,拆下球阀换上专用喷嘴(喷口直径3.5~4mm)。图4所示导流器中:1.入口接头,2.调整压环,3.空心轴,4.密封圈,5.球轴承,6.止推轴承,7.上盖,8.齿轮轴,9.齿轮箱。图5所示钻头中:1.钻头钻齿,2.硬质合金刀头,3.球阀。
必需使中心钻杆长于周边钻杆300mm左右,这可以防止周边钻杆向四周钻偏。(中护筒与底护筒的滚筒只规正地面上钻杆轴线位置,参见图6。图6中:1为护筒,2为滚筒,3为导向卡瓦)。
每对相邻咬合的长螺旋钻杆,其螺距相同(尽管螺径有别)螺纹旋向相反,钻进时转向也相反,因此钻杆间的土粒运动的方向是同一方向,能顺利地排出孔口。参见图7。
成桩工序如图8所示,顺序依次为:
(1)下钻,(2)压浆、提钻,(图中c为压浆高压渗透作用形成扩底端部,d为压入的水泥浆)(3)下钢筋笼,(4)投石料,(5)补浆(图中a为补浆管),(6)振捣(图中b为振捣器)。经过以上工序完成的S.P.,桩身强度可达23~30MPa,单桩承载力是一般灌注桩的4倍以上。不会产生断桩、缩颈现象。
Claims (2)
1.一种砼钻孔灌注桩的钻孔制桩方法:其特征在于採用组合在一起的,相邻钻杆的螺旋叶片互相嵌入啮合,在一个钻孔中共同排土工作钻出非圆形的孔,并且将钻孔中的土彻底排出从而灌注砼制成各种非圆形的砼灌注桩。
2.一种用于权利要求1的螺旋钻杆组合式钻机,其特征在于安装于齿轮箱下的螺旋钻杆叶片互相嵌入啮合的钻杆可以根据不同用途作直线形和梅花形排列。
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