[發明專利]一種用于巖溶地區的大直徑管樁施工設備及方法

有效

• 申請號: 202110711933.1
• 申請日: 2021-06-25
• 公開（公告）號: CN113431490B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 唐孟雄;胡賀松;劉春林;蘇定立;陳航;張碩;侯振坤
• 申請（專利權）人: 廣州市建筑科學研究院集團有限公司;廣州建筑股份有限公司
• 主分類號: E21B7/02
• 分類號: E21B7/02;E21B7/04;E21B33/138;E21B33/14;E02D5/38;E02D7/00
• 代理公司: 深圳國海智峰知識產權代理事務所(普通合伙) 44489
• 代理人: 王慶海;劉軍鋒

本發明涉及土木與交通工程領域，具體涉及一種用于巖溶地區的大直徑管樁施工設備及方法，施工設備包括鉆機，鉆機通過鉆機動力頭吊裝有的螺旋鉆桿，螺旋鉆桿的末端固定有鉆頭，螺旋鉆桿的外周套設有管樁，管樁通過動力頭夾具與鉆機動力頭連接，動力頭夾具夾緊或松開管樁；管樁的外周套設有控樁器夾具，控樁器夾具固定安裝在預設樁位上，控樁器夾具夾緊或松開管樁；管樁的管壁外側內嵌有環形橡膠氣囊，管樁的管壁內設有至少一根與環形橡膠氣囊連通的氣囊注漿管。本發明采用預制管樁并配合相關掘進施工技術，能夠起到較好的穿越溶洞嵌入巖層的效果，無需進行溶洞灌漿回填處理作業，且能保證樁側和樁端阻力發揮，施工成本低，成樁質量可靠。

技術領域

本發明屬于土木與交通工程領域，具體涉及一種用于巖溶地區的大直徑管樁施工設備及方法。

背景技術

巖溶地貌在我國南方地區廣泛分布，地下水對可溶性巖石的破壞和改造作用往往導致巖溶地層存在諸多溶洞，進而影響到巖溶地區的工程建設。為滿足上部結構對地基基礎高承載力的要求，一般采用樁基礎作為其基礎形式，且需穿越溶洞至洞底到一定入巖深度。然而，巖溶地區大直徑嵌巖樁施工一直都是工程界的技術難題。由于部分地區溶洞較大，若采用鉆孔灌注樁施工，則需進行溶洞灌漿回填處理或全套筒護壁，這將導致施工成本較高；若采用基于錘擊法或靜壓法PHC管樁施工，其直徑通常小于600mm且樁底難以嵌入硬巖土層，因而單樁承載力難以滿足設計要求。為此，提出一種適用于巖溶地區的大直徑嵌巖PHC樁施工方法非常必要，將具有重要的工程應用價值。

隨鉆跟管樁是一種預鉆成孔的大直徑非擠土PHC管樁，其樁徑通常控制在800～1400mm范圍內，且具有施工速度快、成樁質量好、入巖能力強等優點，但是對于巖溶地區的大直徑管樁基礎，如果溶洞頂板上覆巖土層的樁側摩阻力不足，管樁穿越溶洞時容易突然掉入溶洞，無法繼續鉆進沉樁。

發明內容

為解決上述背景技術中的問題，本發明的第一個目的是提供一種用于巖溶地區的大直徑管樁施工設備，包括鉆機，鉆機通過鉆機動力頭吊裝有的螺旋鉆桿，螺旋鉆桿的末端固定有鉆頭，螺旋鉆桿的外周套設有管樁，管樁通過動力頭夾具與鉆機動力頭連接，動力頭夾具夾緊或松開管樁；管樁的外周套設有控樁器夾具，控樁器夾具固定安裝在預設樁位上，控樁器夾具夾緊或松開管樁；管樁的管壁外側內嵌有環形橡膠氣囊，管樁的管壁內設有至少一根與環形橡膠氣囊連通的氣囊注漿管。

進一步的，管樁的側壁內還設置有至少一根樁側注漿管，管樁的外側壁上設置有出漿口，出漿口位于環形橡膠氣囊的上方，樁側注漿管與出漿口連通。

進一步的，控樁器夾具鉸接在控樁器底座上，控樁器底座固定在地面上。

進一步的，鉆頭的底部間斷布置有用于掘進堅硬巖土層的鉆頭子彈頭。

本發明的第二個目的是提供一種應用上述設備進行施工的方法，包括以下步驟：

S1、施工準備：將控樁器夾具固定在預設樁位上，鉆機就位，活動吊裝螺旋鉆桿、鉆頭，操作動力頭夾具夾緊管樁上部使管樁的下端與鉆頭的上端保持固定距離；

S2、鉆孔：通過螺旋鉆桿帶動鉆頭旋挖出比管樁外徑大的孔洞，將管樁同步沉入孔洞內，巖土渣在螺旋鉆桿的作用下通過管樁內腔從管樁頂部排出；

S3、鉆孔至溶洞頂部：鉆至鉆頭距離溶洞頂部0.3米-0.8米時，松開動力頭夾具，操作控樁器夾具夾緊管樁的樁身限制其下沉，同時轉動鉆頭繼續鉆進至打穿溶洞頂部后停止鉆進；

S4、鉆孔至溶洞底部：操作鉆機動力頭上下移動，調整管樁與鉆頭的相對位置至固定距離，操作動力頭夾具夾緊管樁上部，再逐漸松開控樁器夾具，同步下沉螺旋鉆桿和管樁，直至鉆頭碰到溶洞底部巖土層；

S5、旋挖至設計標高：繼續旋挖至設計標高，停止掘進，若樁身深度范圍內存在多個溶洞，則重復S2-S4的施工步驟直到旋挖至設計標高；