[发明专利]振捣插筋长螺旋风冷钻孔嵌岩成桩方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程领域基础工程中的桩基施工方法，具体涉及机械成孔灌注桩施工方法及其设备。

背景技术

振捣插筋钻孔压灌桩住建部标准称为长螺旋钻孔压灌桩、发改委行业标准称为钻孔压灌桩的工艺流程如下：长螺旋钻孔至设计标高、混凝土输送泵通过混凝土输出钢管、软管、砼导流器、动力头空心轴内孔、螺旋钻杆蕊管、钻头座管及安装其上的活门，将混凝土输送至桩孔底部，尔后在提钻的同时不间断的泵送混凝土、将混凝土注满桩孔，最后在振捣工况下将钢筋笼插入桩孔即成桩。但在长螺旋钻孔工序若遇到次硬岩石(饱和单轴极限抗压强度30～60Mpa)、软质岩石(饱和单轴极限抗压强度＜30Mpa)和风化岩石、碎石土层或坚硬土层，往往钻头轴压大于7吨、扭力大于50kN.m、钻孔历时半小时以上，即使钻头处于地下水位以下，持续的机械能转化成热能而且消散很慢导致钻头温度持续升高，钻头大量损坏，经济效益很差，甚至工程中断被迫更改设计，如济南新生活家园，由于长螺旋钻机必须钻穿处于水位以下的碎石土层，钻孔半小时后钻头高温产生的热气连续不断的逸出钻孔，尚未成桩钻头即损坏。因此建设部“建筑桩基技术规范”(JGJ94-2008)，相关成桩工艺选择章节中，提出：软质岩石和风化岩石、碎石土层慎用长螺旋成桩工艺，在次硬岩石不宜采用。

也有采用边注水边钻孔的施工工艺，但产生大量废弃泥浆，场地泥泞导致施工困难和废弃泥浆污染环境，而且桩周的泥皮效应和桩端的软垫效应使桩的承载力大为降低。

因此，在次硬岩石、软质岩石和风化岩石、碎石土层或坚硬土层，采用现有技术的振捣插筋钻孔压灌桩工艺施工效率低、工程质量难以保证、甚至造成环境污染。

发明内容

本发明的目的，是提供一种在振捣插筋钻孔压灌桩施工次硬岩石、软质岩石和风化岩石、碎石土层或坚硬土层时，大幅度延长钻头寿命、施工高效、工程质量好而且绿色环保的振捣插筋长螺旋风冷钻孔嵌岩成桩方法及相应的设备机具。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种振捣插筋长螺旋风冷钻孔嵌岩成桩方法，其施工步骤如下：

a、开动空压机，压缩空气经送风管、导流器及螺旋钻杆上附设的风管从长螺旋风冷引孔嵌岩钻机钻头出风口排出；

b、进行长螺旋引孔的同时注入压缩空气冷却钻头；

c、到达设计孔深；

d、用砼输送泵向桩孔内灌满砼并将钻具移出孔口；

e、采用振动锤以主筋受拉的方式将钢筋笼振插至设计深度、

f、尔后拔出插筋装置成桩。

上述引孔中采用空压机送风，根据钻孔直径、孔深及地层性质的差异，所述压缩空气在空压机排气口的压力为0.2Mpa～6Mpa，排气量为0.8m³～60m³/min；可以用一台空压机送风供多台长螺旋钻机引孔，也可多台空压机并联供一台钻机、在空压机压力不足时亦可二台或二台以上空压机串联使用。以压缩空气为热交换介质，实现风冷循环的机理是：空压机产生的压缩空气通过送风管、导流器、钻杆上附设的风管、长螺旋嵌岩钻头出风口(或单向阀出风口)及孔壁连续不断的排出地表，这种风冷循环是以压缩空气为热交换介质，将较低温度的压缩空气与引孔时机械能产生高温的钻头实现热交换后，连续的从孔壁排出地表，从而实现对钻头的连续不断的强制性冷却。

为了实现上述风冷循环，必须采用压缩空气，才能有效完成空气被送入长螺旋嵌岩钻头出风口，并顺利通过钻头上部的碎石、土层，排除钻孔，从而保证空气的循环，达到冷却钻头的目的。

经过实验，根据钻孔直径、孔深及地层性质的差异，压缩空气在空压机排气口的压力和流量可以有不同的选择，但在满足在空压机排气口的压力为0.2Mpa～6Mpa，排气量为0.8m³～60m³/min时，能够更有效地实现本发明的目的。

振捣插筋长螺旋风冷钻孔嵌岩成桩方法，所述d步骤，灌注混凝土可由原承担钻孔的长螺旋钻机完成、即钻灌合一长螺旋风冷钻孔嵌岩成桩工艺，或灌注混凝土也可以由另一台钻机完成、即钻灌分离长螺旋风冷引孔嵌岩成桩工艺。