专利名称：钻孔注浆成桩法及钻具旋喷装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种土建灌注钢筋混凝土桩的方法及实施该法的钻具旋喷装置。
在土建工程中，常采用干作业法螺旋钻孔灌注桩。日本CSL工法和MR-DI工法是在钻杆上带有特殊形状搅拌翼片，由钻杆直接供给水泥浆进行搅拌加固形成就地灌注土水泥桩。旋喷法CCP工法即单管喷射法，是用高压泵将水泥浆通过装在喷浆管上小口径喷嘴喷射到地基中，并使喷身管回转以切削土体，边切削边提升喷射浆管，使水泥浆与土体结合形成园柱形土水泥桩。钻孔压浆成桩法(发明专利号CN86100705)是在提钻的同时通过设在钻头的喷嘴向孔内高压喷浆，至浆液达到没有塌孔危险位置为止;起钻后在孔内放置钢筋笼，投满粒料，并放入至少一根直通孔底的高压注浆胶管，利用高压从孔底作二次补浆，直至浆液达到孔口为止。第一种CSL和MR-D方法注浆压力小，渗透能力差。第二种CCP工法由于是水平方向旋喷浆液，没有搅拌过程对桩底加固不大。第三种钻孔压浆成桩法没能形成有效的旋喷，而且还需二次注浆使粒料与浆液混合。以上方法设备复杂，功能单一，工艺繁锁。
本发明目的是在钻具上装设旋喷装置，提供能在各种地质条件下，对钻孔端部虚土进行处理与加固，并能在予定部位扩径增加支承力的灌注混凝土成桩法。是集钻孔、旋喷、搅拌、扩径为一体的施工法。
本发明技术解决方案是全叶片螺旋钻孔到设计深度后停止进钻，把叶片上的非砂类碎石土排出孔外，启动泵浆阀门，将制备好的浆液或固化剂通过设在钻具上的转动封闭机构，经蕊管由钻头上的喷嘴向孔底进行加压注浆，接着边注浆边把级配好的砂石料或干硬性混凝土从孔口顺叶片逆转输入孔内。注入浆液经旋转搅拌与输入料充分混合，适时适量加压提升钻杆，加固桩底与桩身。在需要扩径部位边转动钻杆边注浆，适时适量提升钻具，冲击破坏各类土体，使该处土颗粒与浆液混合搅拌形成扩径部分。完成旋喷搅拌工作后，把钻杆提出孔外，再放置好钢筋笼，灌注混凝土至标高为止。
钻具的旋喷装置是在主机部分有一旋转封闭机构。注浆泵与进浆管用高压胶管连接，进浆管盲端有出浆孔与蕊管上口相通，蕊管穿过变速箱立轴，并与其固定，延伸到钻杆直至钻尖喷嘴处，在进浆管与蕊管上口处有密封件，密封胶圈，旋转轴瓦，蕊管置于钻杆中心焊接在一起，蕊管与蕊管的相互连接由橡胶垫密封，两个钻头喷嘴向外倾斜，与蕊管成(45°-Φ/2)，并焊在非受力面上。两个喷嘴还可做成一个喷嘴与中心线成(45°-Φ/2)，另一个喷嘴顺蕊管中心竖直向下，喷嘴形式按工程需要而选择。
本发明提出灌注钢筋混凝土桩，由于钻具上采用旋喷装置，在钻尖挠动处采用加压注浆旋喷搅拌法对虚土起到注实加固端土作用，而且还可在桩身需要扩径部位采用加压注浆旋喷，冲击破坏切削土体形成扩径部分，增大桩在土中支承面程，极大提高桩的承载能力。这种方法工艺简单，适应各类土质，钻孔旋喷搅拌投入粒料同时进行，经济合理，便于施工。
实施例根据地质条件不同和设计荷载要求，对端土的处理与加固的旋喷注浆压力在0.1～30MPa范围内变化。旋喷冲击切削土体部分根据土体结构，喷浆压力值在10～30MPa之间。在注浆压力注浆量固定时，扩径范围提升速度与喷射时间控制标准为h/t＝Ktg(45°-Φ/2)sin(45°-Φ/2)S＝K·tsin(45-Φ/2)其中h-钻杆提升量，t-旋喷时间K-土的综合系数Φ-土的内摩擦角S-扩径增大尺寸。
采用硅酸盐水泥标号水泥浆作固化剂时，水灰比为0.4-0.65。
钻孔灌注钢筋混凝土桩，直径为300毫米，入土深度6米，桩尖持力层为园砾中密状态。测得端部虚土厚度为100毫米。
端部未经处理端阻力为70KN端部经低压注浆处理端阻力为200KN端部经高压注浆处理端阻力为260KN
端部扩径为400毫米端阻力为400KN端部扩径为500毫米端阻力为650KN电机1与变速箱13通过三角带联接，变速箱带动钻杆叶片19转动，变速箱体上面设置封闭转动机构，在其中进浆管2盲端有出浆孔与蕊管15上口相通，使浆料通过变速箱立轴内蕊管，经各杆节联接件16直通钻头20的喷嘴18，在蕊管上口外有耐磨密封件5，旋转轴瓦6，橡胶密封圈7，保证蕊管既能转动又能与出浆口密封。整个旋转密封机构是由上下箱体4与8用定位销柱10、弹簧11固定。钻尖处两个喷嘴设置在非受力面与蕊管中心线成(45°-Φ/2)角度，还可做成一个与蕊管中心线成(45°-Φ/2)角度而另一个置于中心线竖直向下。根据工程需要选择喷嘴个数与方向。
附图
为本发明的钻具旋喷装置。
权利要求
1.一种钻孔注浆成桩法及钻具的旋喷装置，全叶片螺旋钻头钻孔到设计标准深度后，放置钢筋笼，灌注混凝土至标高为止，其特征是钻尖到设计深度后，叶片把非砂类碎石土排出孔外，注浆从孔口顺叶片逆转输入级配好的砂厂料或干硬性混凝土，通过旋喷装置经设在钻头上的喷嘴向桩尖处旋喷搅拌，接着边注浆边适时适量加压提升钻杆。
2.根据权利要求1所述的钻孔注浆成桩法，其特征是需要扩径时，将钻头提置扩径部位，边转动钻杆边注浆边提升，沿土体破坏面加压冲击破坏土体，使该处的土颗粒与浆液混合搅拌。
3.按权利要求1和2所述钻孔注浆成桩法，其特征在于端土与扩径部分注浆压力，根据地质条件与设计荷载要求在0.1～30MP。范围内变化，浆料采用不低于425号硅酸盐水泥，水泥浆水灰比为0.4～0.65，在注浆压力注浆量固定时，钻杆提升量，旋喷时间，扩径增大尺寸控制标准如下h/t＝Ktg(45°-Φ/2)sin(45°-Φ/2)S＝K·tsln(45°-Φ/2)其中h-钻杆提升量 t-旋喷时间 k-土的系数 Φ-土的内摩擦角 s-扩径增加尺寸
4.一种钻孔注浆成桩法用的钻具旋喷装置包括电动机1，变速箱13皮带传动装置，钻杆19，钻头20，其特征是旋喷装置由封闭转动机构，蕊管和喷嘴组成;封闭转动机构设在变速箱上，在其中的进浆管2盲端有出浆孔，与变速箱立轴成一体的蕊管15上口相通，蕊管焊接固定在各个钻杆中心，其联接处由密封胶垫16密封，在蕊管上口外有一耐磨密封件5，旋转轴瓦6，橡胶密封胶圈7构成密封转动装置，并置于上下箱体4、8中，由定位销柱10弹簧11固定。
5.根据权利4所述钻孔注浆成桩法用的钻具旋喷装置，其特征是钻头处有两个喷嘴与蕊管中心延长线夹角为(45°-Φ/2)角度，焊在非受力面上，还可以做成一个喷嘴与蕊管中心线成(45°-Φ/2)角度，焊在非受力面上，另一个喷嘴置于蕊管中心线竖直向下。
全文摘要
一种钻孔注浆成桩法及钻具旋喷装置；钻孔达到深度后，排除非砂类土，注浆通过钻具旋喷装置旋转搅拌加固端土，接着输入级配好砂石料及干硬性混凝土在扩径位置可边旋喷边提钻，切削土体混合搅拌形成扩大部分，起钻后放置钢筋笼，灌注混凝土至标高。钻具旋喷装置包括密封转动机构和芯管、喷嘴。芯管位于钻杆中心，上口与进浆管肓端出浆口相通，由密封件、轴瓦密封转动，喷嘴方向与钻头芯管成(45°-Φ/2)角度。
文档编号E02D7/24GK1078519SQ9210617
公开日1993年11月17日 申请日期1992年5月12日 优先权日1992年5月12日
发明者王英权 申请人:王英权