[发明专利]一种用于岩溶地区的大直径管桩施工设备及方法

权利要求书

1.一种用于岩溶地区的大直径管桩施工设备，其特征在于：包括钻机，所述钻机通过钻机动力头吊装有的螺旋钻杆，所述螺旋钻杆的末端固定有钻头，所述螺旋钻杆的外周套设有管桩，所述管桩通过动力头夹具与所述钻机动力头连接，所述动力头夹具夹紧或松开所述管桩；

所述管桩的外周套设有控桩器夹具，所述控桩器夹具固定安装在预设桩位上，所述控桩器夹具夹紧或松开所述管桩；

所述管桩的管壁外侧内嵌有环形橡胶气囊，所述管桩的管壁内设有至少一根与所述环形橡胶气囊连通的气囊注浆管；

所述管桩的侧壁内还设置有至少一根桩侧注浆管，所述管桩的外侧壁上设置有出浆口，所述出浆口位于所述环形橡胶气囊的上方，所述桩侧注浆管与所述出浆口连通。

2.根据权利要求1所述的一种用于岩溶地区的大直径管桩施工设备，其特征在于：所述控桩器夹具铰接在控桩器底座上，所述控桩器底座固定在地面上。

3.根据权利要求1所述的一种用于岩溶地区的大直径管桩施工设备，其特征在于：所述钻头的底部间断布置有用于掘进坚硬岩土层的钻头子弹头。

4.一种用于岩溶地区的大直径管桩施工设备进行施工的方法，其中，用于岩溶地区的大直径管桩施工设备为权利要求1-3任意一项所述的用于岩溶地区的大直径管桩施工设备；其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、施工准备：将控桩器夹具固定在预设桩位上，钻机就位，活动吊装螺旋钻杆、钻头，操作动力头夹具夹紧管桩上部使管桩的下端与钻头的上端保持固定距离；

S2、钻孔：通过螺旋钻杆带动钻头旋挖出比管桩外径大的孔洞，将管桩同步沉入孔洞内，岩土渣在螺旋钻杆的作用下通过管桩内腔从管桩顶部排出；

S3、钻孔至溶洞顶部：钻至钻头距离溶洞顶部0.3米-0.8米时，松开动力头夹具，操作控桩器夹具夹紧管桩的桩身限制其下沉，同时转动钻头继续钻进至打穿溶洞顶部后停止钻进；

S4、钻孔至溶洞底部：操作钻机动力头上下移动，调整管桩与钻头的相对位置至固定距离，操作动力头夹具夹紧管桩上部，再逐渐松开控桩器夹具，同步下沉螺旋钻杆和管桩，直至钻头碰到溶洞底部岩土层；

S5、旋挖至设计标高：继续旋挖至设计标高，停止掘进，若桩身深度范围内存在多个溶洞，则重复S2-S4的施工步骤直到旋挖至设计标高；

S6、取出钻头：反转螺旋钻杆，钻头的扩孔翼板在岩土阻力作用下缩回，松开动力头夹具并逐渐反钻上提螺旋钻杆，取出钻头，此时，管桩下沉至桩底预定标高；

S7、向气囊内注浆：通过气囊注浆管向环形橡胶气囊内注入水泥浆，将上下桩土间隙隔开；

S8、向桩侧注浆：向桩侧注浆管注入水泥浆，水泥浆通过桩侧注浆管从出浆口流出，填充环形橡胶气囊位置以上桩侧的桩土间隙；

S9、灌注封底混凝土：清除管桩内腔的岩土渣，灌注封底混凝土。

5.根据权利要求4所述的施工方法，其特征在于：步骤S1中所述的管桩的下端与钻头上端的固定距离为0.4米-0.8米。

6.根据权利要求4所述的施工方法，其特征在于：所述环形橡胶气囊的位置在距离溶洞顶板上部1.0米-1.5米处。

7.根据权利要求4所述的施工方法，其特征在于：所述钻头为可伸缩钻头，可伸缩钻头在旋挖时顺时针旋转，张开扩孔翼板，从管桩内腔退出时，逆时针旋转时，扩孔翼板在岩土阻力作用下缩回扩孔翼板。

8.根据权利要求4所述的施工方法，其特征在于：在步骤S6中，管桩在自重作用下下沉至桩底预定标高，如果管桩未在自重作用下下沉至桩底预定标高，则在拆除螺旋钻杆后借助钻机动力头的振动力将管桩振至相应桩底预定标高。