专利名称：长螺旋搅拌定喷异型水泥土帷幕桩及其施工用钻具的制作方法
技术领域：
本实用新型属于建筑地基基础施工中的成桩，特别涉及长螺旋搅拌定喷异型水 泥土桩的成桩。用于止水(隔水或截水)帷幕桩、护坡桩及复合地基桩(或其复合桩母 桩)。尤其在北京地区较硬土层(尤其沙卵石地层)中结合桩锚支护做帷幕是其它方法 无法比拟的。
背景技术：
现有技术是本人申请的发明专利"长螺旋旋喷搅拌水泥土帷幕桩及其施工方
法"(200810101832.7)，较好地解决了在北京地区硬土层中形成可靠的止水帷幕问题， 水泥土帷幕桩置于两护坡桩稍后一点(例如5 20cm)有利于与护坡桩协同变形，止水 效果更可靠。但当护坡桩施工造成间距偏大或局部出现枬塌形成"大肚子"时，其 止水效果将受到影响，为此将加大水泥土桩直径，或由原设计的一根增加为二根， 无论其可靠性或工期或成本都将受影响，所以有必要进行改进。
发明内容
本实用新型的目的就是提供一种长螺旋搅拌定喷异型水泥土帷幕桩及其施工 用钻具，以解决现有技术存在的需要加大水泥土桩直径，甚至由原设计的一根增加 为二根，无论其可靠性或工期或成本都受影响的问题。
本实用新型采用的技术方案是
一种长螺旋搅拌定喷异型水泥土帷幕桩包括主桩体和设在该主桩体表面沿轴 向的两条凸耳条，该两条凸耳条之间的夹角为120 150度；该主桩体和凸耳条为一 体结构，均由水泥土构成。
一种形成所述的长螺旋搅拌定喷异型水泥土帷幕桩采用的钻具，包括钻杆和与 其底端连接的钻头，所述的钻杆包括管状的杆体和连接在其外周面的螺旋叶片或/ 和径向的搅拌齿；所述的钻头包括管状主体、钻头螺旋叶片、钻齿和喷嘴，钻头螺 旋叶片连接在管状主体的外周面，在该钻头螺旋叶片内设有径向的、并与穿过所述 的管状主体空腔内的高压注浆管相通的喷嘴，该高压注浆管贯穿于钻杆的杆体；所述的管状主体的底端为封闭的圆锥形，在该封闭的顶端径线上安装钻齿，其特征在 于所述的喷嘴为两组，互为120 150度夹角，每组设有1 3个喷嘴。
本实用新型的优点是利用了长螺旋钻机强大动力和强大扭矩，利用其钻头钻 具较易钻进较硬地层的优势；同时结合旋喷定喷桩的特点，能较好地切割周围土层， 使切割翻搅后的水泥土浆易于同钢筋混凝土桩牢固结合，达到封水可靠的目的，即 使当护坡桩施工造成间距偏大或局部出现坍塌形成"大肚子"时，其止水效果也可 有保证。再结合搅拌桩的特点，用较少量的水泥桨与选择好的土拌和即可达到止水 的目的的优势。三者结合发挥其共同的优势，达到能克服较硬土层、止水可靠、节 约水泥、高效文明施工的目的。
图1是本实用新型长螺旋搅拌定喷异型水泥土帷幕桩的横截面结构示意图； 图2是本实用新型长螺旋搅拌定喷异型水泥土帷幕桩的应用示意图； 图3是本实用新型钻具的总体结构示意图； 图4是图3中钻头的结构示意图5是图4的A-A剖视图(其中喷嘴部分是图6的A-A剖视图)； 图6是图5的B-B剖视图。
具体实施方式
参见图l，本实用新型一种长螺旋搅拌定喷异型水泥土帷幕桩包括主桩体l和设 在该主桩体1表面沿轴向的两条凸耳条3，该两条凸耳条3之间的夹角为120 150度； 该主桩体1和凸耳条3为一体结构，均由水泥土构成。主桩体l中央的区域是在成桩 时的引孔区2，引孔区2的外围区域是在成桩时专用钻具(下面有详述)喷射水泥浆 之后的扩散体直径可达4 900mm。两个凸耳条3是利用专用钻具的对应喷嘴的定喷形 成。
参见图2，本实用新型异型水泥土帷幕桩设在相邻的两根护坡桩6之间靠向内 侧(背对工作面7的一侧)，帷幕桩柱体1的直径可根据护坡桩6的间距选定。主 桩体1的两条凸耳条3分别朝向相邻的两根护坡桩6,并与其结合形成整体的止水(隔 水或截水)帷幕。 参见图3 图6，本实用新型形成所述的长螺旋搅拌定喷异型水泥土帷幕桩所 采用的专用钻具，包括钻杆1和与其底端连接的钻头2，所述的钻杆1包括管状的杆体12和连接在其外周面的螺旋叶片11 (或径向的搅拌齿13，或上部用螺旋叶片11，下半部用搅拌齿13)。所述的钻头2包括管状主体24、钻头螺旋叶片25、钻齿 27和喷嘴26，钻头螺旋叶片25连接在管状主体24的外周面，在该钻头螺旋叶片 25内设有径向的、并与穿过所述的管状主体空腔内的高压注浆管29相通的喷嘴26， 该高压注浆管29贯穿于钻杆1的杆体。所述的管状主体24的底端为封闭的圆锥形， 在该封闭的顶端径线上安装钻齿27。所述的喷嘴26为两组，互为120 150度夹角， 每组设有1 3个喷嘴26。该实施例所述的钻杆1上的螺旋叶片11位于其杆体12的上部，在该杆体12 的下部径向连接有所述的搅拌齿13，该搅拌齿13为若干沿圆周均匀布置的径向齿， 也可为不连续的螺旋叶片(未图示)。在所述的钻杆1的底端和钻头2的顶端各设有法兰14何22，两个法兰通过螺 栓相互同轴连接。还可在所述的钻头2的封闭底端设有至少一个底端喷嘴，该底端喷嘴内端与所 述的高压注浆管29相通(未图示)。所述的钻头螺旋叶片25为单螺旋或呈中心对称设置的双螺旋。该长螺旋搅拌定喷水泥土异型帷幕桩主要是针对在已施护坡桩之间止水用，既 要可靠，还要省钱；再则保证施工速度快，现场文明。采用长螺旋钻机较普通的搅 拌桩机、旋喷桩机大的多的强大动力和扭矩穿透较硬土层。帷幕桩径可根据护坡桩 间距选定。其中旋喷搅拌钻具外径通常可选0.4m， 0.6m， 0.8m，也可选用非标准径， 例如0.3m， 0.5m， 0.7m等。要保证止水(隔水或截水)效果可靠，就必须保证帷幕桩1与护坡桩6之间紧密 结合，尤其当护坡桩6施工造成间距偏大或局部出现坍塌形成"大肚子"时，也要 保证帷幕桩1与护坡桩6之间紧密结合，为此钻头上侧面呈120-150度设置两组喷嘴26，向下钻进时旋喷搅拌，向上提 升时定喷或摆喷即可形成图1所示的形状确保受力合理，止水可靠。现场试验表明， 长螺旋旋喷搅拌桩以600mm直径钻头2为例，可形成直径900mm水泥土桩1，而 采用同样钻头2采用上提定喷可形成最大长度达1350mm。喷嘴26呈120-150度定 喷封水效果更可靠，同时使得长螺旋搅拌定喷桩受力更合理。同时还要经济、快速、文明的以下效果(l)首先，从桩位上保证，帷幕桩1位于两护坡桩6稍偏后(外) 一些(譬如 5-20cm)，保证帷幕桩1中心距护坡桩6的中心不大于45cm，帷幕桩1稍偏后一些，有一点好处，即是护坡桩间土在承受土压力产生变形同时，能紧靠护坡桩6，使得 帷幕桩1与护坡桩6结合的更紧密，止水效果更好。(2) 限制帷幕桩1与护坡桩6中心距的目的是保证旋喷或定喷的半径限制在一个可靠的范围内，保证旋喷或定喷时能有效的切削、翻搅这部分土保证其均匀，达到 不留"缝隙"的目的。(3) 同时在施工参数上，具以保证下钻时即采用固定速度进行旋喷，到底后上 升时再以固定速度进行定喷或摆喷。(4) 引？L:事先松动土层，即保证桩位准确，同时增加喷射可靠性，减小搅拌的 阻力。(5) 搅拌"防水桩挡墙"施工方法水泥用量偏大，为此要省水泥，孔内的土不 宜全部置换，本发明搅拌定喷桩即是以定喷和搅拌复合的方式形成水泥土帷幕桩， 大部分土自然在孔内，通过旋喷搅拌使之均匀；用水泥量小，根据现场试验，以钻 具外径4> 600mm，帷幕桩外径达到4> 800mm以上，可节约水泥50%。(6) 要保证施工速度快，钻头2上除了侧面呈120-150度设置二组2 6个喷嘴外， 在底部设置一个或多个喷嘴，提高其切削，翻搅的能力，较硬土层也可快速钻进， 大大减小其搅拌下钻的阻力。(7) 保证现场文明施工，孔口少返浆，采用了部分长螺旋钻杆与搅拌钻具复合的 钻具，进行了孔内部分取土，保证了孔口少返桨或不返桨。该复合钻具的特征是上 部1/4~1/3是长螺旋钻杆。可将孔内的土部分排出。根据需要也可是全长采用搅拌(光 杆或加部分搅拌齿)钻具。(8) 下部为搅拌钻具，为保证其搅拌效果，又在钻杆上焊接了若干横向钻杆用齿13。(9) 喷嘴26与腔体采用过盈配合，或将喷嘴26加热后打入，冷却后形成密闭， 确保施工中喷射压力及喷射效果。
权利要求1、一种长螺旋搅拌定喷异型水泥土帷幕桩，其特征在于包括主桩体和设在该主桩体表面沿轴向的两条凸耳条，该两条凸耳条之间的夹角为120～150度；该主桩体和凸耳条为一体结构，均由水泥土构成。
2、 一种形成所述的长螺旋搅拌定喷异型水泥土帷幕桩采用的钻具，包括钻杆 和与其底端连接的钻头，所述的钻杆包括管状的杆体和连接在其外周面的螺旋叶片 或/和径向的搅拌齿；所述的钻头包括管状主体、钻头螺旋叶片、钻齿和喷嘴，钻头 螺旋叶片连接在管状主体的外周面，在该钻头螺旋叶片内设有径向的、并与穿过所 述的管状主体空腔内的高压注浆管相通的喷嘴，该高压注浆管贯穿于钻杆的杆体； 所述的管状主体的底端为封闭的圆锥形，在该封闭的顶端径线上安装钻齿，其特征 在于所述的喷嘴为两组，互为120 150度夹角，每组设有1 3个喷嘴。
3、 根据权利要求2所述的钻具，其特征在于所述的钻杆上的螺旋叶片位于 其杆体的上部，在该杆体的下部径向连接有所述的搅拌齿，该搅拌齿为若干沿圆周 均匀布置的径向齿或不连续的螺旋叶片。
4、 根据权利要求2所述的钻具，其特征在于在所述的钻杆的底端和钻头的 顶端各设有法兰，两个法兰通过螺栓相互同轴连接。
5、 根据权利要求2所述的钻具，其特征在于在所述的钻头的封闭底端设有至少一个底端喷嘴，该底端喷嘴内端与所述的高压注浆管相通。
6、 根据权利要求2所述的钻具，其特征在于所述的钻头螺旋叶片为单螺旋或呈中心对称设置的双螺旋。
专利摘要一种长螺旋搅拌定喷异型水泥土帷幕桩及其施工用钻具，该帷幕桩包括主桩体和设在该主桩体表面沿轴向的两条凸耳条，该两条凸耳条之间的夹角为120～150度；该主桩体和凸耳条为一体结构，均由水泥土构成。该钻具包括钻杆和与其底端连接的钻头，所述的钻头包括管状主体、钻头螺旋叶片、钻齿和喷嘴，所述的喷嘴为两组，互为120～150度夹角。优点是利用了长螺旋钻机强大动力和强大扭矩，利用其钻头钻具较易钻进较硬地层的优势；同时结合旋喷定喷桩的特点，能较好地切割周围土层，使切割翻搅后的水泥土浆易于同钢筋混凝土桩牢固结合，达到能克服较硬土层、止水可靠、节约水泥、高效文明施工的目的。
文档编号E02D5/18GK201428129SQ20092010978
公开日2010年3月24日 申请日期2009年7月2日 优先权日2009年7月2日
发明者何世鸣, 吕海江, 周与诚, 军 帅, 张志军, 张明中, 江 李, 李秀江, 杜高恒, 敏 杨, 柳瑞海, 伟 洪, 王东海, 王之军, 王建民, 程金霞, 城 贾, 陶荣亮, 韩立军, 黄鑫峰 申请人:北京建材地质工程公司;北京鑫大禹水利建筑工程有限公司;北京城建科技促进会