一种适用于大水头软基的超深冲孔灌注桩施工系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于大水头软基的超深冲孔灌注桩施工系统及方法，此施工系统包括，软基层护筒单元、吊装单元、冲击钻单元、换浆单元和防护筒单元，其中，软基层护筒单元设置于软基地层中，吊装单元设置于软基层护筒单元外侧的软基地层的表面，其连接于冲击钻单元的顶部，通过冲击钻单元在软基层护筒单元内的软基地层中冲砸出冲孔，换浆单元延伸于冲孔内，防护筒单元配合设置于冲孔内；本发明专利技术解决了冲孔灌注桩的桩体垂直度较差、大水头渗流地层泥浆跑浆的问题，通过钻头中配重环和扶正组件的配合，及时纠偏，进一步保证了钻孔壁的垂直性；具有良好的排渣能力，通过跟进式分段排渣的方式，提高了泥浆排渣的有效高度，保证了泥浆排渣效率和质量。泥浆排渣效率和质量。泥浆排渣效率和质量。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于大水头软基的超深冲孔灌注桩施工系统及方法


[0001]本专利技术涉及超深冲孔灌注桩施工
，尤其涉及一种适用于大水头软基的超深冲孔灌注桩施工系统及方法。

技术介绍

[0002]冲孔灌注桩作为一种高效的桩基成孔方式，利用冲击钻机把带钻刃的重钻头(又称冲锤)提高，靠自由下落的冲击力来削切岩层，排出碎渣成孔的施工方法。作为一种较为成熟施工方法，其具有以下特点：1)用冲击方法破碎岩土，尤其是破碎有裂隙的坚硬土和大的卵石所消耗的功率小，破碎效果好；2)冲击土层时的冲挤作用形成的孔壁较为坚固，因而在沿海等软土地区应用广泛；3)施工设备简单，且操作便捷。
[0003]近年来，随着我国水利工程的不断发展，灌注桩施工深度逐渐增加，遇到的施工环境也更加复杂，这导致传统的冲孔灌注桩施工工艺已经无法很好的满足工程建设要求。对于沿海地区的冲孔管桩施工，常见的工程问题包括以下几个方面：1)桩体垂直度较差：当冲孔灌注桩在软土地基上施工时，施工设备的重量会使得施工机具周围的土体发生变形，从而导致护筒倾斜，钻孔垂直度降低；2)泥浆跑浆问题严重：当冲孔灌注桩在含有大水头的卵石层、砂层等透水地层中施工时，用来平衡土压力的泥浆容易沿着渗透地层流动，从而导致钻孔过程中泥浆消耗量过大、周边地下水污染；3)钻孔壁垂直性较差：冲孔灌注桩施工过程中，如果遇到较大的块石，冲孔形成的钻孔可能会发生偏斜，而冲孔锤无法进行纠偏；4)排渣能力较差：当冲孔桩达到一定的施工深度时，泥浆上下层的密度差异会变得逐渐明显，因而钻孔产生的渣土无法被泥浆完全带出，导致孔内的沉渣较多，降低了冲孔钻的施工效率和成孔质量。
[0004]因此，有必要提出一种适用于沿海地区水闸大水头软基的超深冲孔灌注桩施工的装置及对应的施工方法，且其具有，桩体垂直度好、泥浆利用率高、钻孔壁垂直度高和排渣能力强。

技术实现思路

[0005]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0006]鉴于上述现有沿海地区水闸大水头软基的超深冲孔灌注桩施工存在的桩体垂直度差、泥浆跑浆问题严重、钻孔壁垂直性较差和排渣能力较差等问题，提出了本专利技术。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种适用于大水头软基的超深冲孔灌注桩施工系统，此施工系统包括，软基层护筒单元、吊装单元、冲击钻单元、换浆单元和防护筒单元，其中，所述软基层护筒单元设置于软基地层中，所述吊装单元设置于所述软基层护筒单元外侧的软基地层的表面，其连接于所述冲击钻单元的顶部，通过所述冲击钻单元在所述软基层护筒单元内的软基地层中冲砸出冲孔，所述换浆单元延伸于所述冲孔
内，所述防护筒单元配合设置于所述冲孔内。
[0008]进一步的，所述软基层护筒单元包括柔性外护筒和刚性内护筒，所述刚性内护筒打入所述柔性外护筒内侧的软基地层中；所述刚性内护筒的顶部低于所述柔性外护筒的顶部高度。
[0009]进一步的，所述吊装单元包括放置于所述柔性外护筒和刚性内护筒之间软基地层表面的吊架、设置于所述吊架上的驱动电机、连接于所述驱动电机输出端的绞绳架、绕置在所述绞绳架上的吊绳，设置在所述吊绳上的滑轮，以及设置于所述滑轮下端的吊钩；所述吊绳远离所述绞绳架的一端连接在所述吊架上。
[0010]进一步的，所述冲击钻单元包括钻头、设置于所述钻头顶端中部的连接杆、对称设置于所述连接杆侧壁上的扶正组件、设置于所述钻头顶部且位于所述连接杆外侧的纠偏组件；所述钻头的底部侧壁上还设置有可拆卸式的钻齿；所述连接杆的顶部设置有吊环，所述吊钩连接于所述吊环上。
[0011]进一步的，所述扶正组件包括弧形触板、一端连接于所述弧形触板内环侧壁上的支撑杆、所述支撑杆的另一端连接于套管的侧壁上，所述套管套设于固定杆上，所述固定杆的端部连接在所述连接杆上；所述固定杆的侧壁上等间距开设有若干组定位孔，所述套管上开设有通孔，定位插销能够配合插接于所述定位孔和通孔内。
[0012]进一步的，所述纠偏组件包括等间距设置的若干组竖杆和套设于所述竖杆上的配重环。
[0013]进一步的，所述换浆单元包括泥浆池、注浆管、抽浆管和沉淀池，所述注浆管的一端连接于所述泥浆池内的泵机中，另一端延伸于所述冲孔的底部，所述抽浆管连接抽浆泵，其一端延伸于所述冲孔内，另一端放置于所述沉淀池内；所述抽浆管于所述冲孔内的放置高度大于所述注浆管于所述冲孔内的放置高度。
[0014]进一步的，所述防护筒单元包括筒体、设置于所述筒体顶部侧壁上的挂环，以及设置于所述筒体侧壁中的调节绳；所述筒体具有开口，于所述开口处分为第一端和第二端，所述第一端的外侧壁上具有外钩，所述第二端的内侧壁上具有内槽，所述外钩能够配合于所述内槽内；所述第二端的侧壁中具有连通孔；所述调节绳的一端连接于所述第一端靠近所述开口的外侧壁上，另一端穿过所述连通孔，并延伸于所述筒体的上方。
[0015]本专利技术采用上述冲孔灌注桩施工系统进行施工的方法，包括以下施工步骤：
[0016]S1：根据规划要求，确定钻头尺寸，钻齿类型，以及对钻头进行初始配重，将钻孔设备组装完毕后，布置在待钻孔的区域；
[0017]S2：在待钻孔的施工区域外侧，打入柔性外护筒，并在柔性外护筒的内环底部区域注入水泥浆；
[0018]S3：通过吊机将刚性内护筒打入柔性外护筒内部区域的软基地层中；
[0019]S4：架设吊装单元，通过底部的吊钩连接在吊环上，通过驱动电机带动冲击钻单元提升，通过释放钻头，冲击刚性内护筒内环中的地层形成冲孔；
[0020]S5：在冲孔中布置注浆管，注浆管的出浆口位于冲孔的底部，向冲孔内持续注水；
[0021]S6：当冲孔的深度大于刚性内护筒的长度时，将连接了抽浆泵的抽浆管布置在冲孔内，并保证抽浆管的抽浆口始终位于钻头的上方，且位于泥浆层内；
[0022]S7：伴随注浆管的持续注水和抽浆管的持续抽浆，钻头循环提升并被释放，撞击冲
孔至预定深度。
[0023]进一步的，当冲孔施工过程中，遇到卵石层和/或岩石层，通过吊机将防护筒单元放入冲孔内，并打入卵石层和/或岩石层区域，在钻头上加装扶正组件，使得钻头竖直穿过筒体的内腔，并保持在冲孔内竖直冲击；当冲孔施工过程中，钻头中心产生偏斜，则调整扶正组件，并在钻头的顶部设置配重环进行调节；当冲孔施工过程中，遇到地质层变化，将钻头提升出冲孔，更换钻齿后，再继续冲击施工。
[0024]本专利技术的有益效果：
[0025]1)解决了桩体垂直度较差的问题，通过刚柔双护筒的设置以及表层防渗加固注浆技术的联合运用，减少了施工过程中桩机对软土地层的水平应力，有效保证了桩体整体垂直度；
[0026]2)解决了大水头渗流地层泥浆跑浆问题，通过表层防渗加固注浆技术，在刚性内护筒外圈形成不透水层，防止泥浆从渗透地层中流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于大水头软基的超深冲孔灌注桩施工系统，其特征在于：包括，软基层护筒单元(10)、吊装单元(20)、冲击钻单元(30)、换浆单元(40)和防护筒单元(50)，所述软基层护筒单元(10)设置于软基地层中，所述吊装单元(20)设置于所述软基层护筒单元(10)外侧的软基地层的地面，其连接于所述冲击钻单元(30)的顶部，通过所述冲击钻单元(30)在所述软基层护筒单元(10)内的软基地层中冲砸出冲孔(C)，所述换浆单元(40)延伸于所述冲孔(C)内，所述防护筒单元(50)配合设置于所述冲孔(C)内。2.根据权利要求1所述的适用于大水头软基的超深冲孔灌注桩施工系统，其特征在于：所述软基层护筒单元(10)包括柔性外护筒(11)和刚性内护筒(12)，所述刚性内护筒(12)打入所述柔性外护筒(11)内侧的软基地层中；所述刚性内护筒(12)的顶部低于所述柔性外护筒(11)的顶部高度。3.根据权利要求2所述的适用于大水头软基的超深冲孔灌注桩施工系统，其特征在于：所述吊装单元(20)包括放置于所述柔性外护筒(11)和刚性内护筒(12)之间软基地层表面的吊架(21)、设置于所述吊架(21)上的驱动电机(22)、连接于所述驱动电机(22)输出端的绞绳架(23)、绕置在所述绞绳架(23)上的吊绳(24)、设置在所述吊绳(24)上的滑轮(25)，以及设置于所述滑轮(25)下端的吊钩(26)；所述吊绳(24)远离所述绞绳架(23)的一端连接在所述吊架(21)上。4.根据权利要求3所述的适用于大水头软基的超深冲孔灌注桩施工系统，其特征在于：所述冲击钻单元(30)包括钻头(31)、设置于所述钻头(31)顶端中部的连接杆(32)、对称设置于所述连接杆(32)侧壁上的扶正组件(33)、设置于所述钻头(31)顶部且位于所述连接杆(32)外侧的纠偏组件(34)；所述钻头(31)的底部侧壁上还设置有可拆卸式的钻齿(31a)；所述连接杆(32)的顶部设置有吊环(32a)，所述吊钩(26)能够连接于所述吊环(32a)上。5.根据权利要求4所述的适用于大水头软基的超深冲孔灌注桩施工系统，其特征在于：所述扶正组件(33)包括弧形触板(33a)、一端连接于所述弧形触板(33a)内环侧壁上的支撑杆(33b)、所述支撑杆(33b)的另一端连接于套管(33c)的侧壁上，所述套管(33c)套设于固定杆(33d)上，所述固定杆(33d)的端部垂直连接在所述连接杆(32)的侧壁上；所述固定杆(33d)的侧壁上等间距开设有若干组定位孔(D)，所述套管(33c)上开设有通孔(T)，定位插销(X)能够配合插接于所述定位孔(D)和通孔(T)内。6.根据权利要求5所述的适用于大水头软基的超深冲孔灌注桩施工系统，其特征在于：所述纠偏组件(34)包括等间距设置的若干组竖杆(34a)和套设于所述竖杆(34a)上的配重环(34b)。7.根据权利要求1～6任一所述的适用于大水头软基的超深冲孔灌注桩施工系统，其特征在于：所述换浆单元(40)包括泥浆池(41)、注浆管(42)、抽浆管(43)和沉淀池(44)，所述注浆管(...

【专利技术属性】
技术研发人员：马春，王海南，叶成顺，黄如旦，罗俊伟，殷睿，张立，林力，高晶，王喆，王海霞，何世，李瑞国，林伟超，李岩松，
申请(专利权)人：中交福州建设有限公司，
类型：发明
国别省市：