专利名称：空心、扩底桩施工工艺及机具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于大口径空心、扩底桩钻孔灌注桩施工工艺及机具。
空心桩和扩底桩都属于能够大幅度提高单方砼承载力的效益桩。在日本和欧美发达国家广为采用，在我国因施工工艺落后而用得不多。由计算可知，实心桩设计的桩端承载力只利用了桩体强度的20％左右，潜力还大有可挖。
常规钻空心、扩底桩的施工是分两步成桩的，即先成孔后灌注。而且是在水下灌注混凝土，其工程质量难以控制。尤以沉渣清不尽对桩的承载力影响最明显。为安全起见，各国都规定了安全系数，我国是取2。因此，施工图上的工程量有一半是出于安全考虑而多设的。如灌注能在地表控制，安全系数可以降低，因为有的国家现行规定有取1.5的。系数降到1.5，可减少25％的工程量，其值不可低估。
本发明的目的是要克服上述已有技术的不足而提供一种能提高工程质量，又能超常快速施工的空心、扩底桩的施工工艺及其机具。
本发明的目的可以采取如下措施来达到一种空心、扩底桩的施工工艺，其特征是先制作好内衬管，在钻、挖桩孔的同时，内衬管随钻、挖下沉，同时下钢筋笼并在井口跟灌混凝土，钻灌同步进行。
本发明的目的还可以采取如下措施来达到所述的内衬管可以是预制砼管、钢管或笼衬管、预制砼管外壁有凹凸结构，钢管可用钢板卷制，也可做成模板拼装。
预制砼管或钢管是与动力头连成一体，在中心钻具及钻扩钻头的引导下边钻边沉，同时下钢筋笼，并从井口倒人沙浆做密封料。笼衬管顶端法兰盘与动力头连接，在钻扩钻头的引导下边钻边沉，从井口倒入砼料，并用震动棒捣实。用震动沉管或人工挖孔的方法实行随震或随挖沉管、下钢筋笼并同时在井口跟灌混凝土。如果是扩底桩，则在跟砼凝固后进行扩底，人工下井清底、扩邦、扎焊钢筋，浇筑底盘混凝土。在钻进的同时，钻渣通过进水弯管送人冲洗液，过内衬管与钻杆之间环隙，再经钻头水口、钻杆中心及出水弯管返回地表。
本发明的专用施工机具包括动力头、带有钻扩钻头的中心钻具，其特征是还有内衬管和管靴，内衬管的下端与管靴连接，中心钻具置于内衬管内。
本发明的专用施工机具所述的钻扩钻头由母钻和扩钻组成，扩钻包括钢体、拐臂轴和牙块，牙块通过拐臂轴连于钢体上，牙块可绕拐臂轴作单向转动。所述的钻扩钻头的牙块的底端按顺转方向伸开镶焊两排硬质合金刃具，前排的刃具的刃角与牙块边线平行，后排的刃具的刃角与牙块边线垂直，牙块的上背朝外旋有30°倒角。
由于本发明采取了上述的技术措施，使之对比已有技术具有如下优点1、它可以实现成孔、成桩同步，实现“钻到底桩则成”的良好愿望，大大提高了施工效率，降低了桩的造价；2、于岩体内扩底，不分地层，清底不分深浅，沉渣能够渣尽，持力层可以视检，质量直控，使隐蔽工程的关健工序能够裸露施工，保证了工程质量；3、专用机具结构简单，容易安装、拆除，可靠性强，实用性高。
附图的图面说明
图1是本发明施工示意图；图2是笼衬管结构示意图；图3是钻扩钻头结构示意图。
以下结合实施例对本发明作进一步详述
参照附图，在步履式打桩机塔架上配上回转动力头(1)，作为钻灌同步成桩的动力系统。主要工具为钢筋笼(2)内衬薄壁砼管或薄钢板卷管(6)，下钻前管内胎人中心钻具，与动力头(1)水平对接后一同起吊和下井。钻头为拐臂轴式伸缩子母钻头，即钻扩钻头(16)。扩钻(15)在重力作用下，由于受转向控制能自动伸开，并随母钻(4)回转碎岩，以加宽母钻(4)的破碎范围，使成孔直径等于设计桩径，笼衬管(9)在管靴(3)的引导下就能无阻延伸，直达到设计标高为止。在钻进的同时，从井口跟灌混凝土(5)，始终注意不让孔壁裸露，以防塌孔。跟笼跟砼使钻头有足够的压力实现快速钻进。排渣则利用笼衬管(9)顶底都能密封的有利条件实行压人式反循环，使机上余尺能留得更高，减少接钢筋笼和内衬管的循环次数。钻遇复杂地层(主要指硬障碍)可以收回钻头改变钻法，或冲、或抓、或挖，以获取最佳效果。扩底在空心桩身砼凝固后进行，改为人工下井清底、扩邦、扎焊钢筋，浇筑底盘混凝土。由于笼衬管靴密封可靠，空心桩是随钻浇筑的，具有自封特点，井水可以抽干，人工下井是安全的。
专用机具的制作如下动力头(1)通过动法兰盘与中心钻具连接，通过机壳上静法兰盘与笼衬管(9)连接，管靴(3)与笼衬管(9)底端事先焊好，跟管钻进时，不断从井口倾倒砼料(5)，钻渣则通过进水弯管(18)送入冲洗液，过内衬管(6)与钻杆之环隙，再经钻头水口、钻杆中心及出水弯管(17)返回地表。此属压入式反循环，可以使机上余尺不受限制，因则能提高纯钻时间利用率。参照图2，钢筋笼(2)和内衬管(6)可制作为一体，即笼衬管(9)。钢筋笼主筋(10)与法兰盘(7)以及内衬管(6)(薄钢板卷制)焊成一体。上下法兰盘用螺杆连接，加固圈(11)事先套入衬管，然后按图纸规定距离与主筋(10)焊牢。箍筋(8)仍按螺旋线绕扎，上下笼衬管之间的主筋用绑筋焊牢。这样，笼衬管(9)就能承受较大的起拢力。参照图3，钻扩钻头的扩钻(15)的牙块(12)用拐臂轴(13)固定于母钻钢体(14)上。采用3个牙块(12)均布的形式较好(图中只画出1个牙块)。顺时针方向回转时，牙块(12)伸开，可扩孔至所跟笼衬管管靴(3)内径；反时针方向回转时，牙块(12)收拢，靠母钻(4)碎岩，规格等于内衬管(6)内径。
权利要求
1.一种空心、扩底桩的施工工艺，其特征是先制作好内衬管(6)，在钻、挖桩孔的同时，内衬管(6)随钻、挖下沉，同时下钢筋笼(2)并在井口跟灌混凝土(5)，钻灌同步进行。
2.根据权利要求1所述的空心、扩底桩的施工工艺，其特征是所述的内衬管(6)可以是预制砼管、钢管或笼衬管(9)，预制砼管外壁有凹凸结构，钢管可用钢板卷制，也可做成模板拼装。
3.根据权利要求1所述的空心、扩底桩的施工工艺，其特征是预制砼管或钢管是与动力头(1)连成一体的，在中心钻具及钻扩钻头(4)的引导下边钻边沉，同时下钢筋笼(2)，并从井口倒入沙浆做密封料。
4.根据权利要求1所述的空心、扩底桩的施工工艺，其特征是笼衬管(2)顶端法兰盘(7)与动力头(1)连接，在钻扩钻头(4)的引导下边钻边沉，从井口倒人砼料(5)，并用震动棒捣实。
5.根据权利要求1所述的空心、扩底桩的施工工艺，其特征是用震动沉管或人工挖孔的方法实行随震或随挖沉管，下钢筋笼(2)，并同时在井口跟灌混凝土(5)。
6.根据权利要求1所述的空心、扩底桩的施工工艺，其特征是在跟砼凝固后进行扩底，人工下井清底、扩邦、扎焊钢筋，浇筑底盘混凝土。
7.根据权利要求1所述的空心、扩底桩的施工工艺，其特征是在钻进的同时，钻渣通过进水弯管(18)送人冲洗液，过内衬管与钻杆之间环隙，再经钻头水口、钻杆中心及出水弯管(17)返回地表。
8.一种用于权利要求1所述的空心、扩底桩的施工工艺的机具，包括动力头(1)、带有钻扩钻头(16)的中心钻具，其特征是还有内衬管(6)和管靴(3)，内衬管(6)的下端与管靴(3)连接，中心钻具置于内衬管(6)内。
9.根据权利要求8所述的机具，其特征在于所述的钻扩钻头(16)由母钻(4)和扩钻(15)组成，扩钻(15)包括钢体(14)、拐臂轴(13)和牙块(12)，牙块(12)通过拐臂轴(13)连于钢体(14)上，牙块(12)可绕拐臂轴(13)作单方向转动。
10.根据权利要求8所述的机具，其特征在于所述的钻扩钻头(16)的牙块(12)的底端按顺转方向伸开镶焊两排硬质合金刃具，前排的刃具的刃角与牙块(12)边线平行，后排的刃具的刃角与牙块(12)边线垂直，牙块(12)的上背朝外旋有30°倒角。
全文摘要
本发明公开了一种空心、扩底桩的施工工艺和机具，其特征是先制作好内衬管，在钻挖桩孔的同时，内衬管随钻、挖下沉，同时下钢筋笼并在井口跟灌混凝土，钻灌同步进行。专用机具包有动力头、带有钻扩钻头的中心钻具，其特征是还有内衬管和管靴，内衬管的下端与管靴连接，中心钻具置于内衬管内。本发明具有快速施工，保证质量，机具结构简单，使用方便等优点，实现成孔、成桩同步，钻到底则成的愿望，提高了工效，降低了工程造价。
文档编号E02D7/00GK1121974SQ9511594
公开日1996年5月8日 申请日期1995年9月20日 优先权日1995年9月20日
发明者刘毅中 申请人:刘毅中