可实现桩底注浆的随钻跟管桩沉渣形成试验系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种可实现桩底注浆的随钻跟管桩沉渣形成试验系统，包括可扩翼收缩钻头、螺旋钻杆、钻进动力装置、模型桩体、注浆装置和混凝土填芯装置，可扩翼收缩钻头通过螺旋钻杆与钻进动力装置连接，可扩翼收缩钻头、螺旋钻杆用于在模型桩体内模拟随钻跟管桩的钻进及沉渣形成过程，注浆装置用于向模型桩体注浆，混凝土填芯装置用于向模型桩体填芯混凝土,通过可模拟实际钻头收缩、扩翼的扩翼收缩钻头在土层中钻进，采用预埋注浆管的机玻璃管桩模拟模型桩体，利用注浆装置和混凝土填芯装置，用于向模型桩体注浆及填芯混凝土，模拟实际桩底沉渣注浆体的形成过程，无需考虑其他过多影响因素，可得到与实际工程桩相符的桩底沉渣及沉渣注浆体形状。

【技术实现步骤摘要】
可实现桩底注浆的随钻跟管桩沉渣形成试验系统及方法
本专利技术属于土木试验设备
，具体涉及一种可实现桩底注浆的随钻跟管桩沉渣形成试验系统及方法。
技术介绍
桩基是建(构)筑物重要的基础形式，目前，国内基础工程中大量使用的泥浆护壁钻孔灌注桩和采用锤击或静压工法施工预制桩已经很难同时兼顾高承载性能、工业化与节能降耗、绿色环保的要求，因此，国内在借鉴国外植入式管桩技术基础上，研发了水泥土复合管桩、静钻根植法桩、中掘法管桩、随钻跟管桩等植入式管桩施工工法。随钻跟管桩是一种预钻成孔的大直径(800mm～1400mm)非挤土PHC管桩。其施工工艺具有自身特点，在钻进成孔的同时将PHC管桩沉入孔内，土岩残渣从管桩内腔排出，管壁外侧灌注水泥浆或水泥砂浆，桩芯可通长或部分灌注混凝土封底。随钻跟管桩结合了人工挖孔桩、钻孔灌注桩、预应力管桩的优点，具有单桩承载力高、地层适应性强、施工速度快、绿色环保等优点。随钻跟管桩钻至设计标高后，钻杆反转收缩钻头从管桩内腔退出，此时，部分位于螺旋叶片上的渣土掉落，受钻头构造影响，螺旋叶片底部以下渣土很难排出。该工艺拟通过桩机激振器震动管桩，使管桩桩靴直接落在桩端持力层上。由于无专门桩端清渣系统，桩机激振器激振力较小，桩端渣土可能难以完全排出，仍留有桩底沉渣。桩底沉渣与填芯混凝土、水泥浆相互渗透融合，形成渣土-混凝土-水泥浆混合体(简称沉渣注浆体)。沉渣的厚度与强度直接影响着随钻跟管桩的承载变形性能，对桩端阻力的发挥及桩的破坏模式有较大的影响，因此，认清桩底沉渣注浆体的形成机理及力学性质非常重要。但是，桩底注浆属隐蔽工程，目前的监测手段十分有限，对桩底浆液的流动过程、注浆影响范围以及注浆后形成的扩孔直径等参数难以有效获得，因此，对桩底沉渣注浆体的结构组成、力学性能认识不够，沉渣注浆体对桩基竖向承载性状的影响不清晰，这对随钻根管桩的推广和应用是不利的。另外，也鲜有模拟桩底沉渣，尤其是随钻跟管桩桩底沉渣注浆体形成机理的试验手段和方法，因此，需要设计一种可实现桩底注浆的随钻跟管桩沉渣形成试验系统及方法，为随钻跟管桩桩底沉渣或沉渣注浆体形状的研究提供手段。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺点，本专利技术的目的在于提供一种可实现桩底注浆的随钻跟管桩沉渣形成试验系统，旨在弥补现有随钻跟管桩桩底沉渣形成机理监测技术及试验技术的不足的问题。本专利技术为达到其目的，所采用的技术方案如下：一种可实现桩底注浆的随钻跟管桩沉渣形成试验系统，包括可扩翼收缩钻头、螺旋钻杆、钻进动力装置、模型桩体、注浆装置和混凝土填芯装置，所述可扩翼收缩钻头通过螺旋钻杆与钻进动力装置连接，所述可扩翼收缩钻头、螺旋钻杆用于在模型桩体内模拟随钻跟管桩的钻进及沉渣形成过程，所述注浆装置用于向模型桩体注浆，所述混凝土填芯装置用于向模型桩体填芯混凝土。优选地，所述可扩翼收缩钻头包括活动翼板、翼板螺栓、钻头固定翼板和钻头锥尖体，所述钻头固定翼板的底部与钻头锥尖体连接，所述钻头固定翼板的顶部与螺旋钻杆连接，所述活动翼板通过翼板螺栓与钻头固定翼板的一侧铰接。优选地，所述钻头固定翼板的一侧设有凹槽部，所述翼板螺栓设于凹槽部，所述活动翼板包括连接部和弯折部，所述连接部置于凹槽部内并与翼板螺栓铰接，所述弯折部处于凹槽部外且向钻头固定翼板的底部方向弯折。优选地，所述钻进动力装置包括多功能地钻、地钻扶手和固定连接卡扣，所述多功能地钻的驱动端与螺旋钻杆之间通过连接杆和插销固定连接，所述地钻扶手设于多功能地钻的两侧，所述地钻扶手通过固定连接卡扣与模型桩体连接。优选地，所述模型桩体包括有机玻璃管桩，所述有机玻璃管桩包括供可供扩翼收缩钻头、螺旋钻杆穿入的内腔，在有机玻璃管桩上并沿其延伸方向设有注浆管，在注浆管的底部设有注浆口，注浆口的开口端位于有机玻璃管桩的外壁面。优选地，所述注浆装置包括第一连接管、第二连接管、可控式电动注浆机和注浆搅拌槽，所述可控式电动注浆机通过第一连接管与模型桩体连接，所述第二连接管分别与可控式电动注浆机、注浆搅拌槽连接，所述注浆搅拌槽内设有注浆液。优选地，所述混凝土填芯装置包括出料管、可控式电动喷料机、第三连接管、原料搅拌槽和注料管，所述第三连接管分别与可控式电动喷料机、原料搅拌槽连接，所述出料管分别与可控式电动喷料机、注料管连接，所述原料搅拌槽内设有细砂混凝土，所述混凝土填芯装置通过注料管向模型桩体填芯混凝土。优选地，所述螺旋钻杆的螺旋叶片尺寸为10～40cm，所述模型桩体的直径尺寸为15～60cm。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提出的可实现桩底注浆的随钻跟管桩沉渣形成试验系统，通过可模拟实际钻头收缩、扩翼的扩翼收缩钻头在土层中钻进，采用多功能的钻进动力装置为动力，采用预埋注浆管的机玻璃管桩模拟模型桩体，利用注浆装置和混凝土填芯装置，用于向模型桩体注浆及填芯混凝土，模拟实际桩底沉渣注浆体的形成过程，可在现场土层中进行，无需考虑其他过多影响因素，可得到与实际工程桩相符的桩底沉渣及沉渣注浆体形状。该试验系统的设备可操作性强，便于实现；同时，该试验可在现场场地进行，在满足动力条件下均可开展，限制条件小，应用范围广。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的结构图；图2为本专利技术的可扩翼收缩钻头在正钻状态下的示意图；图3为本专利技术的可扩翼收缩钻头在反钻状态下的示意图；图4为本专利技术的试验方法的流程图。附图标记说明：1-可扩翼收缩钻头，101-活动翼板，102-翼板螺栓，103-钻头固定翼板，104-钻头锥尖体，105-凹槽部，106-弯折部，2-螺旋钻杆，201-叶片，3-钻进动力装置，301-多功能地钻，302-地钻扶手，303-固定连接卡扣，4-模型桩体，401-机玻璃管桩，402-注浆管，403-注浆口，5注浆装置，501-第一连接管，502-第二连接管，503-可控式电动注浆机，504-注浆搅拌槽，6-混凝土填芯装置，601-出料管，602-可控式电动喷料机，603-第三连接管，604-原料搅拌槽，605-注料管。具体实施方式为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，所描述的实施方式仅仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可实现桩底注浆的随钻跟管桩沉渣形成试验系统，其特征在于，包括可扩翼收缩钻头、螺旋钻杆、钻进动力装置、模型桩体、注浆装置和混凝土填芯装置，所述可扩翼收缩钻头通过螺旋钻杆与钻进动力装置连接，所述可扩翼收缩钻头、螺旋钻杆用于在模型桩体内模拟随钻跟管桩的钻进及沉渣形成过程，所述注浆装置用于向模型桩体注浆，所述混凝土填芯装置用于向模型桩体填芯混凝土。/n

【技术特征摘要】
1.一种可实现桩底注浆的随钻跟管桩沉渣形成试验系统，其特征在于，包括可扩翼收缩钻头、螺旋钻杆、钻进动力装置、模型桩体、注浆装置和混凝土填芯装置，所述可扩翼收缩钻头通过螺旋钻杆与钻进动力装置连接，所述可扩翼收缩钻头、螺旋钻杆用于在模型桩体内模拟随钻跟管桩的钻进及沉渣形成过程，所述注浆装置用于向模型桩体注浆，所述混凝土填芯装置用于向模型桩体填芯混凝土。


2.根据权利要求1所述的可实现桩底注浆的随钻跟管桩沉渣形成试验系统，其特征在于，所述可扩翼收缩钻头包括活动翼板、翼板螺栓、钻头固定翼板和钻头锥尖体，所述钻头固定翼板的底部与钻头锥尖体连接，所述钻头固定翼板的顶部与螺旋钻杆连接，所述活动翼板通过翼板螺栓与钻头固定翼板的一侧铰接。


3.根据权利要求2所述的可实现桩底注浆的随钻跟管桩沉渣形成试验系统，其特征在于，所述钻头固定翼板的一侧设有凹槽部，所述翼板螺栓设于凹槽部，所述活动翼板包括连接部和弯折部，所述连接部置于凹槽部内并与翼板螺栓铰接，所述弯折部处于凹槽部外且向钻头固定翼板的底部方向弯折。


4.根据权利要求1所述的可实现桩底注浆的随钻跟管桩沉渣形成试验系统，其特征在于，所述钻进动力装置包括多功能地钻、地钻扶手和固定连接卡扣，所述多功能地钻的驱动端与螺旋钻杆之间通过连接杆和插销固定连接，所述地钻扶手设于多功能地钻的两侧，所述地钻扶手通过固定连接卡扣与模型桩体连接。


5.根据权利要求1所述的可实现桩底注浆的随钻跟管桩沉渣形成试验系统，其特征在于，所述模型桩体包括有机玻璃管桩，所述有机玻璃管桩包括可供扩翼收缩钻头、螺旋钻杆穿入的内腔，在有机玻璃管桩上并沿其延伸方向设有注浆管，在注浆管的底部设有注浆口，注浆口的开口端位于有机玻璃管桩的外壁面。


6.根据权利要求1所述的可实现桩底注浆的随钻跟管桩沉渣形成试验系统，其特征在于，所述注浆装置包括第一连接管、第二连接管、...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌造，唐孟雄，刘春林，
申请(专利权)人：广州建筑股份有限公司，广州市建筑集团有限公司，广州市建筑科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44