[发明专利]旋扩桩施工工艺、设备及进浆装置

说明书

技术领域

本发明涉及建筑地基基础施工中的成桩工艺，特别涉及一种旋扩钻机成孔、高压旋喷扩底扩径、中心压灌混凝土等一体化完成的旋扩桩的施工工艺及设备，其适用于施工复合地基桩、基础桩、抗浮（拔）桩（锚杆）、护坡桩+帷幕桩等情况的成桩。

背景技术

随着建筑技术水平的提高，为了有效利用土地，建筑物为高层、超高层的比例越来越大。结构设计时，对地基承载力、地基总沉降量及差异沉降的要求也越来越高。目前高层建筑在基础处理时多采用CFG桩复合地基、挤扩支盘灌注桩、预制桩、钻孔灌注桩及其后压浆技术等。随着这些施工工艺的改进和施工设备的更新，大大提高了地基处理的效果，达到了安全经济的目的，这也鼓励人们对新技术、新工艺、新材料、新设备进行更多的研究和使用，以期创造出更高的社会和经济效益。

CFG桩复合地基处理技术，因其施工速度快、泥浆污染小、质量可控制性高、成本较低、适用性广等优点，得到了广泛应用。其成桩机理为置换，桩的端阻力和侧摩阻力取决于该工程的地质情况，这限制了CFG桩的单桩承载力与复合地基承载力。到目前为止，暂时还没有关于对CFG桩桩底及桩侧土体性状进行改善的有效方法。

挤扩支盘灌注桩改变了等直径混凝土灌注桩的受力机理，提高了桩的承载能力，但目前的支盘桩，主要成桩方法是在泥浆护壁钻孔灌注桩成孔后，将挤扩支盘机放入桩孔中，由其支扩臂在桩孔相应位置支扩形成支盘，然后收回挤扩支盘机，向桩孔中放入钢筋笼，再向桩孔中灌注混凝土成桩，从上述成桩方法可以看出，挤扩支盘灌注桩存在如下不足：1.工序较多，需要泥浆护壁钻机和挤扩支盘机两种成桩设备分别作业；2.现场泥浆污染严重；3.遇到软土、松散砂层容易塌孔，难以支扩和成桩；4.桩底沉渣和桩侧泥皮难以清理。

预制桩一般适用于软土地层，当桩需要穿越或进入硬土层、较厚的砂土层、卵砾石层时，沉桩将会比较困难，当采用锤击法或振动法施工时，施工噪声和振动问题也很严重。

钻孔灌注桩具有整体性好、承载力高、沉降量小、结构布置灵活等优点，因而在结构设计中广泛采用，尤其在高层建筑中应用更为普遍。但钻孔灌注桩工艺也存在不足之处：1.遇到软土、松散砂石地层及承压水易塌孔，容易造成断桩、缩径、露筋、夹泥等桩身质量事故；2.桩底沉渣难以清理干净，降低了桩端承载力，并使桩的沉降量加大；3.由于采用泥浆护壁工艺，成桩后桩周产生一层泥皮，降低了桩的桩侧摩阻力；4.大量泥浆造成环境污染并使工程总价上升。也就是说，钻孔灌注桩的大承载力是以桩的大直径、大桩长等经济代价交换而来，其经济性较差。后来，人们通过桩底桩侧后压浆技术，有效提高了桩的承载力，大大节约了工程造价。现有的压浆技术，一般是将桩底、桩侧压浆管附在钢筋笼上，随钢筋笼一起下入孔底和桩孔相应位置，在混凝土浇筑2-3天后进行注浆。由于注浆管外部由C25及以上高强度混凝土包裹，注浆管容易被堵死，无法达到注浆的目的、起不到加固孔底虚土和桩侧土体的效果。另外，在疏通被混凝土包裹的注浆管时，注浆泵往往使用很高的压力，高压管及其接头部位容易崩裂，造成安全隐患。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供一种旋扩桩的施工工艺、设备及进浆装置，解决基础桩桩端承载力、桩侧摩阻力能够有效发挥甚至需要大幅提高的问题，以达到减少工作量、节约造价的目的，解决上述现有施工工艺存在的问题和不足。

本发明的技术解决方案是：一种旋扩桩的施工工艺，该施工工艺是旋扩桩钻机进行成孔的同时，开动高压注浆泵通过喷浆装置形成水泥浆高压射流，利用水泥浆高压射流对桩附近的土体结构产生破坏和切割作用，并使桩附近一定范围内的土体和水泥浆充分混合，有效改变桩附近土体的物理力学性状，提高桩下部的阻力。

优选地，该施工工艺是利用水泥浆高压射流对桩底及/或桩侧土体结构产生破坏和切割作用，并使桩底及/或桩侧一定范围内的土体和水泥浆充分混合，有效改变桩底及/或桩侧土体的物理力学性状，提高桩的端阻力及/或侧阻力，根据工程设计需要使桩体在适宜位置扩大底部及/或孔径；扩底及/或扩径作业完成后，用混凝土泵中心压灌混凝土，置换出扩底及/或扩径时的泥浆混合物，形成桩底扩大头及/或桩侧扩径体；然后泵送混凝土中心压灌形成桩体部位。