[发明专利]高压水射流成孔工具、装置以及灌注桩施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑工程中的桩基础领域，具体地说，涉及一种桩孔成孔工具、装置以及形成灌注桩的施工方法。

背景技术

随着工用和民用建筑的不断发展，高层建筑逐渐增多，同时建筑施工过程中遇到各种坚硬地层(如含有孤石、卵石、岩石、强风化泥岩等的地层)的机会增多。在此类坚硬地层上建设高层建筑时，因天然地基的承载力偏低、地层不均匀，需要在这些地基上设置桩子。通常是采用冲击成孔、灌注成桩的方法来设置桩子。

最初的灌注桩采用泥浆护壁的方法保护桩孔，防止孔壁坍塌。这种泥浆护壁灌注桩污染环境，并且灌注后不能充分地置换泥浆护壁。目前，一种锤击双套管成孔的施工方法逐渐应用在灌注桩施工中。该成孔施工方法使用的装置包括外套管、内套管、圆形板、重锤底座和重锤，其中，外套管的底端开口，内套管的底端封闭。在施工时，将外套管立于地面，并使内套管置于外套管内，然后将圆形板置于内外套管的顶端，并将重锤底座置于圆形板上。接着，启动重锤，锤击重锤底座，使内外套管同时沉入地层中。由于内套管的底端是封闭的，因此，在内外套管下沉成孔的过程中，内套管将孔底的土石挤向四周。当内外套管下沉预定的深度后，停止锤击，抽出内套管。然后向外套管中灌注混凝土，此时，外套管作为桩孔的护壁。当桩孔中灌注的混凝土达到一定的硬度后，缓慢匀速地拔出外套管，并用振动棒对桩体进行振捣，这样就形成了灌注桩。其中，如果要形成钢筋混凝土灌注桩，则在抽出内套管后，先将钢筋笼放入外套管内，然后再向外套管内灌注混凝土。这种方法是一种沉管挤密方法，成孔时不出土，从而使桩间土的密实度大大提高。

另外，在一种改进的双套管成孔施工方法中，内套管的底端也是开口的，并安装有取土活叶。在沉管到预定深度时，关闭内套管上的取土活叶，并拔出内套管，以实现内套管取土。在卸土时，打开取土活叶即可。这种方法避免了沉管过程中出现挤土，大大增加了套管穿透地基的能力，并对土体周围的建筑影响很小。

上述方法都能保证桩基的承载力，同时在施工过程中污染小、速度快。但其施工过程比较繁琐、套管强度要求很高、能耗大、使用的套管多，施工噪声较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压水射流成孔工具、装置、以及使用该装置进行灌注桩施工的方法，以解决现有灌注桩施工过程繁琐、套管强度要求高、能耗大、使用套管多、施工噪声大的问题。

根据本发明的一个方面，提供一种高压水射流成孔工具，其包括：套管；至少一个直钢管，每个直钢管焊接在所述套管的内壁上，并从所述套管的上端附近延伸至不超过该套管底面的下端附近；环状钢管，焊接在所述套管的内壁下端附近并与所述至少一个直钢管的下端密封连通；以及多个喷嘴，方向朝下均匀地设置在所述环状钢管上并与所述环状钢管密封连通。

优选地，所述喷嘴直径可以为0.1mm～2mm；所述喷嘴距离所述套管下端可以为2cm至20cm；喷嘴开口方向与竖直方向夹角可以为大于等于0°且小于等于45°。

优选地，所述套管可以包括多段套管，所述至少一个直钢管中每个直钢管可以包括多段直钢管，所述多段直钢管中相邻两个直钢管的端部密封连通，所述多段套管中相邻两个套管的端部相连接。进一步优选地，所述多段直钢管中相邻两个直钢管的端部可以采用快速接头密封连通，所述多段套管中相邻两个套管的端部可以采用焊接方式连接。

另一方面，本发明提供一种高压水射流成孔装置，其包括：高压水产生单元，用于产生高压水，并通过至少一个水管将所产生的高压水输出；上述任一高压水射流成孔工具，该高压水射流成孔工具中的每个直钢管的上端与所述高压水产生单元中的一个水管密封连通；套管夹持器，设置在所述高压水射流成孔工具中的套管的上端，并设有通孔以使所述套管的内部暴露出来；以及夹具，用于将所述套管夹持器与所述套管夹住。

再一方面，本发明提供一种灌注桩施工方法，其包括下述施工步骤：(1)将上述的高压水射流成孔装置建立在待成孔地面上，使所述高压水射流成孔工具中的喷嘴朝下；(2)由高压水产生单元提供具有预定压强的水流，并通过喷嘴喷出高压水射流；(3)在高压水射流切割坚硬地层、冲松砂土的同时，在套管夹持器上施加向下的压力，使套管沉入地层中，套管中的砂土与高压水射流混合所形成的泥砂浆自动从套管上端排出；(4)当套管上端到达预定高度时，关闭高压水产生单元，并撤去施加在套管夹持器上的压力；(5)清理套管内的沉碴；(6)在套管内吊放钢筋笼；(7)浇注混凝土；(8)通过锤击或者振动方式拔出套管，成桩。