旋喷切割扩径再挤密复合桩施工法

摘要

提供一种旋喷切割扩径再挤密复合桩施工法，钻具首次打桩形成带有桩孔扩大段的桩孔，在桩孔内填入干性填料，干性填料受到钻具二次加压钻进，同时与旋喷浆液混合，有利于桩孔内干性填料与护壁的粘结，钻具的钻进并能够对干性填料形成挤密，使干性填料小部分嵌入桩孔壁土层，在桩孔扩大段形成管状的扩大支盘，扩大支盘与混凝土和钢筋笼的结合形成复合桩，提高了桩的承载力，相同承载力的情况下，采用复合桩可减小桩长，从而降低建造成本。

说明书

技术领域

本发明属建筑基础技术领域，具体涉及一种旋喷切割扩径再挤密复合桩施工法。

背景技术

随着社会的发展，现在建筑速度要求高效快速，相应的，在基础处理技术方面同样也需要更加可靠又快速的施工技术与方法。而现有的打桩施工一般是采用旋冲挤扩螺纹施工法，此方法也是目前应用成熟的桩法，但是这种桩法形成的是直通柱状型桩，其与地层的结合力小，相应的承载力也就小，为了提高承载力和结合力，只有加深打桩深度，这就难免提高了成本，并降低工作效率。因此有必要提出改进。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种旋喷切割扩径再挤密复合桩施工法，本发明能够形成带有扩大支盘的复合桩，复合桩承载力强，相同承载力的情况下，采用复合桩可减小桩长，从而降低建造成本。

本发明采用的技术方案：旋喷切割扩径再挤密复合桩施工法，包括下述步骤：

1)选择合适的承力地层，桩孔设计时，在合适的深度h1开始以桩孔轴向往上设计1个或多个扩大支盘；

2)选择合适的大扭矩桩机，在大扭矩桩机上配有具有挤密功能的钻具，在钻具上连接有可调压旋喷机构；

3)利用带旋喷机构的钻具在选好的地层正常钻进到设计的扩大支盘深度 h1以下h2的深度处；

4)钻具提钻，在提钻过程中，旋喷机构利用高压浆液从深度h1位置开始旋喷切割第一个桩外地层，并使第一个切割地层高度达到h3后停止切割，形成一个桩孔扩大段；当要求多个扩大支盘时，随着钻具继续上提，钻具在合适的桩孔深度处继续旋喷切割，形成第二个桩孔扩大段，以此类推，形成多个桩孔扩大段，随着钻具继续上提，旋喷机构转为低压浆液喷浆护壁，直到钻具(1)退出地面，形成带有一个或多个桩孔扩大段的桩孔；

5)在桩孔底部h2高度内堆积有旋喷切割过程中排出的岩土和多余浆液，接着往桩孔内填入拌好的干性填料，使干性填料高度超过桩孔扩大段，或者干性填料高度达到与地面平行；

6)钻具二次进入桩孔并启用加压机构，达到一定压力后，钻具直接压入干性填料内一定深度，接着开始钻进至桩孔扩大段位置或者最上端桩孔扩大段位置，钻具在钻进同时旋喷浆液，使桩孔内的干性填料与护壁粘结，并且钻具的钻进对干性填料形成挤密使其部分嵌入岩土层，从而在桩孔扩大段及其上下处形成挤压护壁的扩大支盘，当具有多个桩孔扩大段时，随着钻具的继续钻进，依次完成多个扩大支盘；

7)钻具钻进穿出最深处的扩大支盘位置后继续钻进，直至达到桩孔设计深度h；

8)按正常灌注桩工艺，钻具反转挂螺纹提升，同时进行混凝土灌注，当混凝土灌满桩孔后，向桩孔内的混凝土内植入钢筋笼，形成复合桩。

其中，上述步骤2)中，所述大扭矩桩机上还包括有高压注浆泵以及配套的制浆装置。

上述步骤3)中，当设计一个扩大支盘时，所述桩孔底部的高度h2为1～ 3倍的h3，当设计多个扩大支盘时，所述桩孔底部的高度h2为与扩大支盘个数对应的多个1～3倍的h3。

上述步骤4)中，所述桩孔扩大段的直径为2×(0.1～0.3)米与桩孔直径之和。

上述步骤4)中，所述桩孔扩大段的高度h3为0.03～0.1h。

上述步骤4)中，所述浆液是由水和水泥以质量比1.1：1的配比而成，最短搅拌时间25min，每次配比前用洁净水清洗搅拌器，水泥标号为32.5以上的硅酸盐水泥，所述水泥在制浆现场经过筛网筛过，筛网孔为50微米。

上述步骤4)中，所述旋喷切割所用的高压浆液压力为15～20MPa；旋喷护壁时的压力为2～5MPa；所述旋喷机构采用流线缩径喷嘴且喷嘴直径为3～ 3.5mm；所述旋喷机构旋喷切割时，大扭矩桩机的钻具旋转速度4～15rpm，钻具提升速度0.05～0.25m/min；所述旋喷机构旋喷护壁时，钻具旋转速度4～ 15rpm，，钻具提升速度0.1～0.5m/min。

上述步骤5)中，所述干性填料是采用河床内砂加石制成，石头粒径5～ 8cm，石头含量50％。

本发明与现有技术相比的优点：

1、本方案中采用带旋喷机构的大扭矩桩机，钻具在提钻过程中能够通过旋喷机构在桩孔设定位置进行旋喷切割桩外地层，从而形成桩孔扩大段，为复合桩的支盘形成提供有力的保证；

2、本方案在桩孔内填入干性填料，干性填料受到大扭矩桩机二次加压钻进，同时与旋喷浆液混合，有利于桩孔内干性填料与护壁的粘结，大扭矩桩机的钻进并能够对干性填料形成挤密，使干性填料小部分嵌入桩孔壁土层，在桩孔扩大段形成管状的扩大支盘，扩大支盘与混凝土和钢筋笼的结合形成复合桩，提高了桩的承载力；

3、本方案中的复合桩与旋冲挤扩螺纹施工法形成的桩相比，在两者具有相同承载力的情况下，可减小复合桩的桩长，从而降低建造成本。

附图说明

图1为本发明中正常打桩结构示意图；

图2为本发明中浆液旋喷切割形成桩孔扩大段的结构示意图；

图3为本发明中加入干性填料后的结构示意图；

图4为本发明中挤密形成扩大支盘的结构示意图；

图5为本发明中钻具护壁穿过扩大支盘后的结构示意图；

图6为本发明中反向挂螺纹并灌注混凝土的结构示意图

图7为本发明中带支盘复合桩的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-7描述本发明的实施例。

旋喷切割扩径再挤密复合桩施工法，包括下述步骤：

1)选择合适的承力地层，桩孔2设计时，在合适的深度h1开始以桩孔2 轴向往上设计1个或多个扩大支盘5；

2)选择合适的大扭矩桩机，在大扭矩桩机上配有具有挤密功能的钻具1，在钻具1上连接有可调压旋喷机构。所述大扭矩桩机上还包括有高压注浆泵以及配套的制浆装置，在桩机上，可明确显示钻具驱动主电机转速、卷扬提降电机转速，还设置了打桩深度标尺；高压注浆泵为变频控制，通过压力表显示，有目标地控制工作压力；制浆设备持续工作，以保证浆液混合均匀，只在需要注浆时短时期停歇。在钻具1上连接有可调压旋喷机构，旋喷机构既可以旋喷切割，又可以喷浆护壁；

3)利用带旋喷机构的钻具1在选好的地层正常钻进到设计的扩大支盘5 深度h1以下h2的深度处，如图1所示。当设计一个扩大支盘5时，所述桩孔2底部的高度h2为1～3倍的h3，当设计多个扩大支盘5时，所述桩孔2 底部的高度h2为与扩大支盘5个数对应的多个1～3倍的h；

4)钻具1提钻，在提钻过程中，旋喷机构利用高压浆液从深度h1位置开始旋喷切割第一个桩外地层，并使第一个切割地层高度达到h3后停止切割，形成一个桩孔扩大段3，当要求多个扩大支盘5时，随着钻具1继续上提，钻具1在规定的桩孔2深度处继续旋喷切割，形成第二个桩孔扩大段3，如图2 所示的实施例是带有两个桩孔扩大段3的桩孔2，以此类推，可形成多个桩孔扩大段3；随着钻具1的继续上提，旋喷机构转为低压浆液喷浆护壁，直到钻具1退出地面，形成带有一个或多个桩孔扩大段3的桩孔2。其中，所述桩孔扩大段3的直径为2×(0.1～0.3)米与桩孔2直径之和；所述桩孔扩大段3 的高度h3为0.03～0.1h。在旋喷切割时，主要控制旋喷工作压力、桩机钻杆速度和提钻速度之间的协调，本实施例中旋喷机构旋喷切割时，优选大扭矩桩机的钻具1旋转速度4～15rpm，钻具1提升速度0.05～0.25m/min；随着螺杆桩机1继续提钻，旋喷机构转为低压浆液并随着提钻完成喷浆护壁，直到钻具1退出地面，形成带有桩孔扩大段3的桩孔2；所述旋喷机构旋喷护壁时，优选钻具1旋转速度4～15rpm，，钻具1提升速度0.1～0.5m/min。其中，旋喷机构所使用的浆液是由水和水泥以质量比1.1：1的配比而成，最短搅拌时间25min，每次配比前用洁净水清洗搅拌器，水泥标号为32.5以上的硅酸盐水泥，所述水泥在制浆现场经过筛网筛过，筛网孔为50微米；优选的，所述旋喷切割所用的高压浆液压力为15～20MPa；旋喷护壁时的压力为2～ 5MPa；所述旋喷机构采用流线缩径喷嘴且喷嘴直径为3～3.5mm；

5)在桩孔2底部h2高度内堆积有旋喷切割过程中排出的岩土和多余浆液，接着往桩孔2内填入拌好的干性填料4，如图3所示，使干性填料4高度超过桩孔扩大段3，或者干性填料4高度达到与地面平行。优选的，所述干性填料4是采用河床内砂加石制成，石头粒径5～8cm，石头含量50％。不局限于此种方式，只要可以制成复合要求的填料即可；

6)钻具1二次进入桩孔2并启用加压机构，如图4所示，达到一定压力后，钻具1直接压入干性填料4内一定深度，接着开始钻进至桩孔扩大段3 位置或者最上端桩孔扩大段3位置，钻具1在钻进同时旋喷浆液，使桩孔2 内的干性填料4与护壁粘结，并且钻具1的钻进对干性填料4形成挤密使其部分嵌入岩土层，从而在桩孔扩大段3及其上下处形成挤压护壁的扩大支盘5，当具有多个桩孔扩大段3时，随着钻具1的继续钻进，依次完成多个扩大支盘5；

7)钻具1钻进穿出最深处的扩大支盘5位置后继续钻进，如图5所示，直至达到桩孔2设计深度h；

8)按正常灌注桩工艺，钻具1反转挂螺纹提升，如图6所示，同时进行混凝土6灌注，当混凝土6灌满桩孔2后，向桩孔2内的混凝土6内植入钢筋笼，如图7所示，形成复合桩7。

本发明在桩孔2内填入干性填料4，干性填料4受到钻具1二次加压钻进，同时与旋喷浆液混合，有利于桩孔2内干性填料4与护壁的粘结，钻具1的钻进并能够对干性填料4形成挤密，使干性填料4小部分嵌入桩孔壁土层，在桩孔扩大段3形成管状的扩大支盘5，扩大支盘5与混凝土6和钢筋笼的结合形成复合桩7，提高了桩的承载力，相同承载力的情况下，采用复合桩可减小桩长，从而降低建造成本。

上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。