[发明专利]钻孔高压喷射扩孔压灌混凝土异型桩成桩方法及所用装置

说明书

技术领域：本发明涉及基础工程施工用的筑桩方法及所用的成桩装置，具体地说是涉及一种灌注钢筋混凝土桩的成桩方法及所用的装置。

背景技术：在桩基础地基加固、基坑护壁、水库堵漏等工程中，常采用钢筋混凝土桩或通过筑成底下连续墙等方法。目前国内外经常采用的成桩方法有如下几种：

1、美国专利US-2920455号公开了一种成桩方法：其工艺过程是用螺旋钻杆钻到预定深度后边提拔钻杆边用0.6～0.7Mpa的压缩空气压送混凝土直至孔口附近不坍孔的高度，然后在不坍孔的顶部空孔中放入适应空孔深度的钢筋笼[此时钢筋笼已无法插入第一次灌送的混凝土中]，然后再从上灌入混凝土，从而形成下部较深的素混凝土桩和上部较短的钢筋混凝土桩。这种方法的缺陷在于：灌注混凝土是用压力为0.6~0.7Mpa的压缩空气压送，桩与周围土层结合时，尤其在空隙率大或软塑淤泥的地质条件下，由于浆液的扩散流失，以及混凝土自身的收缩，加之无法振捣，可能出现桩体的颈缩以致断裂，以致桩周摩擦力的减弱。另外这种桩大部分为素混凝土，钢筋混凝土只能做局部的一段，所以桩身整体强度不高。

2、pip工法[日本“基础工”学刊1982年第8期的“桩列式地下壁工法的种类与特长”一文中介绍的灌注钢筋混凝土工艺方法]是在成孔提钻的同时从设在钻头的出浆口中用0.7Mpa的压力压出浆液并注满整孔，然后放入钢筋笼，混凝土凝固后即成钢筋水泥浆桩。Pip工法，是低压力的一次注浆成桩，由于浆液的扩散、渗透、流失以及固结中的收缩等因素会造成桩体和土体的间隙，使桩侧摩擦力减弱且易出现缩颈、断桩等问题。

3、Cip工法[日本“基础工”学刊1982年第8期的“桩列式地下壁工法的种类与特长”一文中介绍的另一种灌注钢筋混凝土工艺方法]是只有在完全没有地下水、流沙及坍孔的良好地质条件下，钻到设计深度后提出钻杆，在孔中放入钢筋笼和注浆管，再向孔中填满粒料，并用0.6～0.7Mpa的压力一次压注水泥浆直至浆液达到孔口，它形成的是整体钢筋混凝土桩。其它的缺陷与pip工法基本相同。

4、中国专利CN86100705B号“钻孔压浆成桩法”的工艺步骤是：钻孔至预定深度，在提钻同时通过设在钻头上的喷嘴向孔内高压喷注浆液至无坍孔危险的高度，提出钻杆后向孔内放入钢筋笼和注浆管直至孔底，填满粒料，通过注浆管向孔内二次高压补浆至浆液达到孔口。用该种成桩方法灌注的桩其材质属无沙混凝土，桩身强度不高；其次高压注浆的目的是为了在坍孔地层护壁，它没有大幅度提高桩端承载力和桩侧摩擦力；另外该工艺需要二次补浆也影响施工效率。

5、中国专利CN93100888.3号“钻孔灌注混凝土成桩法”的工艺是用灌注混凝土钻机钻孔至预定深度，在提起钻杆的同时通过钻机芯管出料口以0.1-7.5Mpa的压力注入水泥浆，其注入量为注孔体积的3-10％，边提升钻杆边压入混凝土至略高于没有坍孔危险的位置，提出钻杆放入钢筋笼，灌注混凝土至设计高度。用该种方法虽然较“钻孔压浆成桩法”在桩身强度、施工速度上有所提高，但没有解决扩大孔底直径增加桩端承载力的问题，另外侧摩阻提高的也十分有限。

6、中国专利ZL96109873.2号，“喷翼、沉管成桩法”的工艺是采用沉管桩机沉管到底，然后完成下钢筋笼和灌注混凝土，在提拨桩管的同时，通过设置在桩壁四周的喷嘴向外喷射高压水泥浆形成板状灰土体，桩管提出后，此板状灰土体与桩管内混凝土相连接形成侧翼机构桩。该方法钻具不旋转，因此不能通过高压旋喷水泥浆来加大孔底直径，所以桩端承载力不能大幅度提高。另外该方法用震动沉管时噪音较大，在市区施工受到较大限制。而用静压沉管因设备重量有限和地层的限制往往沉管也较为困难。

7.中国专利申请号：01127991.5钻孔泵灌大流动砼孔底射浆扩底成桩法及成桩装置。其工艺步骤为：钻孔结束后，泵灌砼前通过钻头内悬挂的注浆管向孔内喷射水泥浆，同时上下串动钻具，射浆结束进行泵灌砼和插入钢筋笼。该方法缺点是：由于高压喷射管悬挂在钻杆内，当高压喷射时不固定的喷射管在反力的作用下，向后紧贴钻杆内壁，导致其距孔壁距离增大再加上喷嘴到叶片外边缘的距离，造成喷射压力巨减所以难以形成扩大孔。由于喷浆管悬挂在钻杆内不固定，当钻具悬转时易发生弯曲、断裂堵塞砼。另外在易坍塌地层上下串动钻具易引起大面积孔壁坍塌，进而成桩困难。该方法不能形成螺旋型桩、翼型桩及糖胡芦型桩。

上述成桩方法中不同程度的存在桩端承载力较低、桩的侧摩阻较小、桩身强度低、适应地层能力差、易发生缩颈、断桩现象和施工效率低等问题。