[發明專利]沉樁用的破巖擴孔鉆頭及沉樁的施工方法

在審

• 申請號: 201711322007.5
• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN107989551A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 梅國雄;肖濤;陸啟賢;巫志文;徐美娟;趙艷林
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: E21B10/32
• 分類號: E21B10/32;E02D13/00
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產權代理有限公司11279
• 代理人: 蘭亞君

技術領域

本發明涉及建筑施工領域，特別涉及一種靜壓法沉樁用的破巖擴孔鉆頭及沉樁的施工方法。

背景技術

預應力混凝土管樁經過多年的快速發展，已經得到了廣泛的推廣，并大量應用于建筑、道路、橋梁、港口等工程領域。在未來很長一段時間內，隨著我國基礎建設的不斷完善，管樁行業還會持續發展。目前，混凝土管樁的沉樁技術主要有三種：靜壓法、錘擊法、振動法。

靜壓法施工是一種通過靜力壓樁機的壓樁機構自重和樁架上的配重作反力將預制樁壓入土中的成樁工藝。靜壓法具有如下缺點：1、過大的壓樁力易將管樁樁身夾破夾碎，使管樁出現縱向裂縫；2、樁端難以貫入堅硬巖面，無法滿足嵌巖樁設計需求；3、不宜在地下障礙物或孤石較多的場地施工；4、產生土塞效應。

錘擊法施工是由柴油燃燒或液壓驅動，使錘體中的活塞向上運動一定高度，然后自由落體，產生的沖擊力作用到管樁樁頂，使管樁下沉。管樁下沉到一定深度，通過管樁樁身與周圍土體的摩阻力與樁尖的端阻力共同作用，以達到設計承載力的施工方法。錘擊法具有如下缺點：1、施工時噪音大、污染環境，在城市中心和夜間施工有所限制；2、過大的錘樁力可能對樁身產生一定的破壞；3、樁端難以貫入堅硬巖面，無法滿足嵌巖樁設計需求；4、不宜在地下障礙物或孤石較多的場地施工；5、存在土塞效應。

振動法施工是在管樁上剛性連接一振動錘，形成一振動體系。由錘內幾對軸上的偏心塊相對旋轉產生振動力，使振動體系上下振動強迫與樁接觸的土層相應振動，土層強度下降，阻力減少，從而使樁在振動體系壓重作用下沉入土中。但是振動法具有如下缺點：1、地基受振動影響大，且遇到硬夾層時仍難以穿透；2、振動錘構造較復雜，維修較困難；3、液壓振動錘費用昂貴。

傳統的管樁施工技術在實際工程中經常遇到以下幾種地質條件導致無法沉樁：1、樁端持力層存在難以貫入的巖面；2、遇到不適宜做持力層且管樁難以貫穿的堅硬夾層；3、土層中含有較多難以清除的孤石或障礙物。另外，傳統沉樁技術容易導致過大壓樁力，易將樁身壓破壓碎，使管樁出現縱向裂縫。

為了解決管樁遇見巖石無法下沉和沉樁時擠土效應對管樁的影響，現在一般使用機械鉆孔的方法，即利用長螺旋鉆桿連接鉆頭，鉆頭在動力的驅動下向下鉆孔，從而輔助管樁下沉。但是在實際使用過程中出現以下幾個問題：1、當沉樁過程遇見巖石時，鉆頭無法破碎巖石；2、當長螺旋鉆桿連接鉆頭破碎了中強風化的巖石后，管樁依然無法下沉。這是由于長螺旋鉆桿連接鉆頭破碎的只是管樁中間空心部分的巖石，而管樁壁部分的巖石依然存在，巖石無法像泥土一樣，在長螺旋鉆桿鉆進形成孔洞后，由于管樁壁的壓力而出現塌孔現象，導致管樁即使破巖后也無法下沉。

公開于該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

發明內容

本發明的目的在于提供一種沉樁用的破巖擴孔鉆頭，從而克服靜壓沉樁過程中，管樁難以貫入巖層、管樁不宜在地下障礙物或孤石較多的場地施工的缺點。

本發明的另一目的在于提供一種沉樁的施工方法。

為實現上述目的，本發明提供了一種沉樁用的破巖擴孔鉆頭，包括：鉆體，呈中空結構，其底部設有切削齒；多塊切削刀片，其環繞設于所述鉆體上，每塊所述切削刀片可水平往復移動；以及鉸接機構，其包括主支撐桿和多根支桿，多根所述支桿與所述切削刀片一一對應設置，一端與所述切削刀片連接，另一端與鉸接接頭連接，所述鉸接接頭與所述主支撐桿連接，所述主支撐桿向所述鉆體外延伸，所述鉆體可沿著所述主支撐桿上下滑動，所述主支撐桿上設有定位件，所述定位件位于所述鉆體外；其中，通過控制所述主支撐桿的上下運動，進而帶動所述切削刀片的水平移動。

優選地，上述技術方案中，所述鉆體內設有多條導軌，所述切削刀片設于所述導軌上，與所述導軌一一對應設置。

優選地，上述技術方案中，所述切削齒上設有多個傾斜方向不同的高壓水流噴嘴。

優選地，上述技術方案中，所述切削刀片的側面上設有多個破巖用的切削刃。

優選地，上述技術方案中，所述破巖擴孔鉆頭在使用狀態下，與螺旋鉆桿連接。

優選地，上述技術方案中，所述切削刀片為4塊。

一種沉樁的施工方法，沉樁過程中使用上述的沉樁用的破巖破巖擴孔鉆頭。

一種沉樁的施工方法，包括以下步驟：