[发明专利]带筋钻进法高压旋喷加劲桩施工设备及其方法

说明书

技术领域：

本发明涉及土建领域，尤其涉及带筋钻进法高压旋喷加劲桩施工设备及其方法。

背景技术：

锚固技术首先在矿类开发建设中产生，又在铁路、公路和水利等建设中成熟。随着地下空间的不断开发，锚固技术又在建筑领域得到了广泛应用。目前锚固技术分为风化破碎岩石锚固和软弱土体锚固。岩石成孔设备有气举式凿岩机、气举式潜孔钻机和地质钻机设备等。软弱土体成孔设备有螺旋式锚杆钻机、自攻螺丝式锚杆钻机(不注浆直接螺丝式固定)和洛阳铲等设备。锚固加强筋有普通钢筋，预应力钢筋(钢绞线)及其它新材料。锚固孔填充材料有纯水泥浆、水泥砂浆及其它化学填充物。

近几年，高压喷射注浆法已在建筑、地铁及地质灾害治理等锚固领域取得了突破。旋喷搅拌加劲桩首先由上海强劲基础工程公司在建筑领域应用并推广。

旋喷搅拌加劲桩先是以三翼合金钻头搅拌为主，以两个合金喷嘴喷射角度偏轴前方60°旋喷为辅制成桩体，桩体形成后卸下合金钻头，安装钢绞线导向推进器，钻杆不旋转，边连接钻杆边将携带钢绞线的端承盘推到设计桩底深度，然后逐根拔出钻杆最后补浆封孔，采用以上工艺流程而制成的锚桩称为旋喷搅拌加劲桩。

旋喷搅拌加劲桩解决了螺旋式锚杆钻机成孔过程中的塌孔问题，又以旋喷桩扩大头特点解决了软弱土体锚固抗拉力不足的难题。旋喷搅拌加劲桩是较弱土体锚固技术的一次革命，它多方面的优越性在实践应用中已得到了证实。目前已在华东地区广泛应用，几乎完全替代了传统螺旋式锚杆钻机的锚固技术。

但是，旋喷搅拌加劲锚固桩施工工法还有以下需要革新的地方

1、合金钻头钻进速度快，工人们为了赶进度多收入，不自觉地就把钻进速度加快，钻进速度加快，快到高压注浆泵压力还没有达到设计值时，单根3.0m长钻杆已经推进完毕。在钻进速度如此快及两个喷嘴不能垂直冲切破坏土体的条件下，桩身结构只能是搅拌作用下的大颗粒团块状结构，而不是高压旋喷冲切破坏作用下的微细颗粒块状结构。含大颗粒团块状结构的桩体水泥含量少，桩身结构质量差，其桩身结构在二次推进携带钢绞线的端承盘时，容易推进受阻，当推进受阻时，工人被动转动钻具，会使钢绞线缠绕在钻具上，严重时钻具被迫报废在孔内，重新购置钻具，重新制桩，从而延长了工期，增加了造价。

钢绞线张拉时，容易把整个桩体拉出来。这种现象会造成工期的延长，工程造价的增加，企业形象的损坏。

2、两次推进钻具：

第一次推进钻具是为了旋喷搅拌成桩，第二次推进钻具是为了把携带钢绞线的端承盘送入设计深度。高压旋喷桩施工，要求钻具拧得很紧，不然高压水泥浆液会射出冲坏钻杆，拧紧的钻杆会使拆卸钻具困难，几乎每根钻杆都要用大锤砸松。钻具过紧会减少液压马达和动力头的使用寿命，两次推进钻具会增加设备的折旧费和维修费，还会增加工人的劳动强度，还会延长施工工期。

3、制桩全过程喷射水泥浆：

全过程喷射水泥浆，由于钻进速度快而造成的桩径小，使得多余水泥浆顺钻具流出孔外，造成大量水泥浆的浪费，使得工程造价升高。

4、自由段套PVC管：

在对被整体张拉出来的桩身解剖后发现，自由段PVC管与钢绞线之间充满了水泥。厂家生产的无粘结钢绞线，在PVC外皮与钢绞线之间充满了黄油。江苏宿迁凯林瑞百货大楼张拉实验证实，厂家生产的无粘结钢绞线仍存在一定的握裹力，同样长度套PVC管的钢绞线与裸钢绞线张拉值对比没有明显差异。所以，传统工艺存在很大的技术偏见，因为只有厂家生产的无粘结钢绞线才能一定程度上成为自由段，一般的套PVC管的钢绞线不仅无法达到预期目的，还加速了滑动面的开裂。

最重要的：传统锚杆钻机和旋喷搅拌加劲桩装备成孔施工过程中，砂土施工困难重重，因为砂子的流动性，经常埋阻施工设备，使其运作困难，严重时会烧毁电机，经常会出现钻杆出不来进不去的施工状态，钻杆因此而报废，造成了大量的经济损失和人力、物力的浪费，浪费工时，部分砂土地段的施工会影响整体项目的施工进度，因为砂土的流动性，施工地基层无法成孔，钢筋无法插入，砂浆无法灌注。

传统的旋喷搅拌加劲桩的施工装置，采用旋喷搅拌钻头一边旋进一边喷射高压水泥浆制做成柔性桩体；采用的钻头是三翼钻头；工作过程是将放置钢绞线的过程作为一个单独的过程分离出来，随后再进行孔口注浆，容易造成中部有孔隙，并且存在如下缺点：