一种岩溶强发育地层大体量桩基施工装置以及方法与流程

1.本发明属于大体量桩基施工技术领域，具体涉及一种岩溶强发育地层大体量桩基施工装置以及方法。


背景技术：

2.岩溶强发育地层地质构造十分复杂，其内部走向、趋势完全没有规律可以遵循，呈现出岩溶分布范围广、竖向分层数量多、垂直呈串珠状、单层溶洞层厚大、充填物呈软塑或流塑状，同时可能伴随地下岩溶水十分丰富等特点，岩溶地质对桩基的危害巨大，给桩基工程施工带来极大的困难。
3.建筑桩基设计时通常采用群桩基础，桩基体量往往都比较大，且施工效率低。岩溶强发育地层中桩基工程现有施工方法是通过，外护筒从土层中钻进至岩层
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再添加旋挖钻在外护筒内取土、倒土
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再更换取岩旋挖钻头
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旋挖到外护筒上端接近地面
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外护筒接长在第一层岩层钻进穿过第一层溶洞至第二层岩层。这种方法需要不停切换旋挖转头和外护筒，浪费大量更换设备的时间，降低施工效率，因此岩溶强发育地层成片的桩基施工采取常规方法施工时，在工期、成本、质量、安全环保等方面难以得到保障。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种岩溶强发育地层大体量桩基施工装置以及方法，以达到现有技术中旋挖取土时需要更换土旋砖头，破碎岩石时需要更换岩旋砖头提升了材料成本也降低了工作效率的问题。
5.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.本发明一种岩溶强发育地层大体量桩基施工装置，其特征在于：包括载机，所述载机上设有竖直的滑轨，所述滑轨上可移动的设有移动车，所述移动车上转动设有旋挖机构；所述旋挖机构包括：螺旋轴、固定筒和转动机构，所述固定筒竖直转动设置在所述移动车上，所述螺旋轴同轴转动设置在所述固定筒内，所述转动机构固设在所述移动车上，所述固定筒下端设有转头，所述转头的下端沿半径方向设有若干排齿破碎头，所述转头在所述排齿位置开设有进泥口，所述转动机构驱动所述螺旋轴在所述固定筒内转动并将进入所述转头内的泥土引至所述固定筒上端；
7.还包括外钢护筒，所述外钢护筒呈两半设置，所述固定筒的外侧横向滑动设有若干卡接头，所述卡接头与所述固定筒外侧内部之间设有第一弹簧所述外钢护筒的内侧设有与所述卡接头配合的卡接槽，两半所述外钢护筒贴合在所述固定筒外侧并合成筒状，使所述卡接头卡入所述卡接槽，所述卡接头上侧呈斜面设置，所述固定筒上移时，所述卡接头沿斜面移出所述卡接槽。
8.进一步，所述转头滑动设置在所述固定筒下端，所述转头上端固设有若干导向撑杆，所述导向撑杆中段固设有挡环，所述固定筒下端开设有若干限位槽，所述导向撑杆竖直滑动设置在所述限位槽内，所述挡环上下端均设有第二弹簧，所述第二弹簧抵在所述限位
槽和所述挡环之间。
9.进一步，所述外钢护筒包括：底筒和若干连接筒，所述底筒下端设有若干切割齿，所述切割齿向外倾斜设置，若干所述连接筒依次首尾连接在所述底筒上端，所述连接筒两端和所述底筒上端均设有用于连接的连接件。
10.进一步，所述转头底端中部设有分土头，所述分土头呈锥形且侧面呈螺旋设置，所述进泥口环绕在所述分土头周围。
11.进一步，所述转头底端还设有若干引流板。
12.进一步，还包括收集斜面，所述收集斜面连接在所述固定筒上端用于将泥土引导至地面。
13.进一步，一种岩溶强发育地层大体量桩基方法；
14.以下为施工步骤：
15.s1.测量放线及定桩位；
16.s2.现将旋挖机构设于待挖土层的上方，然后将两半第一层外钢护筒固定在旋挖机构外层，下钻旋挖机构，使旋挖机构带动外钢护筒旋入定桩位，在旋入过程中校核垂直度；
17.s3.底筒与旋挖机构钻进土层到达岩层后通过转头对岩石进行撞击破碎；
18.s4.旋挖机构在外钢护筒内取土和倒土；
19.s5.外钢护筒上端即将转入桩孔后，再外钢护筒拼接另外一节连接筒；
20.s6.旋挖机构带动外钢护筒钻进至设计桩底标高；
21.s7.拔出旋挖机构；
22.s8.将与钻孔等高的一次性钢护筒下放到外钢护筒内；
23.s9.浇筑混凝土至设计桩顶标高以上800mm；
24.s10.拔出外钢护筒(一次性钢护筒不拔除)。
25.本发明的有益效果在于：
26.本发明一种岩溶强发育地层大体量桩基施工装置以及方法，机具设备适应性强，全钢护筒跟进旋挖设备适用于各种高回填层、富水层、泥砂岩层、复杂溶洞地质，利用全跟进外钢护筒在不良地层中先钻进形成护壁，防止塌孔或溶洞被击穿时充填物液化流入桩孔，导致旋挖机构倾斜、挤钻、卡钻、钻头掩埋等事故；钻孔速度快、成孔效率高。全钢护筒跟进旋挖设备在岩溶强发育地层可跟进护壁从而达到快速成孔，工效提升十分明显。施工过程安全环保。钻孔过程安全环保、场地整洁，无需进行大量片石粘土回填泥浆护壁，无需设置泥浆池进行泥浆循环，无大量泥浆外运处理，仅需设置沉淀池对浇筑过程中冒出地面的泥浆水进行收集、沉淀，仅有少量钻孔淤泥和泥浆需要场内倒运和外运。不会对地下水和周边环境产生污染。使用旋挖钻代替冲击钻也能对周边既有建筑物影响降到最低，避免对临近建筑基础和结构产生破坏。
27.本发明的其他优点、目标和特征将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上对本领域技术人员而言是显而易见的，或者本领域技术人员可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
28.为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
29.图1为本发明装置示意图；
30.图2为本发明底筒与连接筒连接示意图；
31.图3为本发明a处放大示意图；
32.图4为本发明c处放大示意图；
33.图5为本发明转头放大示意图；
34.图6为本发明b处放大示意图；
35.图7为本发明转头仰视图；
36.图8为本发明转前工作示意图；
37.图9为本发明转下工作示意图。
38.附图中标记如下：1、载机；2、滑轨；3、移动车；4、螺旋轴；5、底筒；6、固定筒；7、破碎头；8、限位槽；9、第二弹簧；10、导向撑杆；11、转头；12、转动机构；13、排齿；14、第一弹簧；15、卡接槽；16、卡接头；18、一次性钢护筒；19、进泥口；20、切割齿；21、钢筋笼；22、连接筒；23、分土头；24、引流板；25、挡环；26、收集槽。
具体实施方式
39.如图1～7所示，本发明一种岩溶强发育地层大体量桩基施工装置以及方法，包括载机1，所述载机1上设有竖直的滑轨2，所述滑轨2上设有可滑动的移动车3，所述移动车3通过电力驱动可以在滑轨2上竖直的上下滑动；所述移动车3上转动设有旋挖机构；所述旋挖机构包括：螺旋轴4、固定筒6和转动机构12，所述固定筒6竖直转动设置在所述移动车3上，所述移动车3通过电力驱动可以带动固定筒6转动，所述螺旋轴4同轴转动设置在所述固定筒6内，所述转动机构12固设在所述移动车3上，所述固定筒6下端设有转头11，所述转头11的下端沿半径方向设有两排排齿13，所述转头11在所述排齿13位置开设有进泥口19，所述排齿13可以将泥土刮到进泥口19内；所述转动机构12驱动所述螺旋轴4在所述固定筒6内转动使螺旋轴4与固定筒6发生反转以使螺旋轴4泥土对产生自下而上的推动力，以将进入所述转头11内的泥土引至所述固定筒6上端；
40.还包括外钢护筒，所述外钢护筒呈两半设置，所述固定筒6的长度为6米，所述外钢护筒包括：底筒5和若干连接筒22，所述底筒5下端设有若干切割齿，所述切割齿向外倾斜设置，若干所述连接筒22依次首尾连接在所述底筒5上端，所述连接筒22两端和所述底筒5上端均设有用于连接的连接件；所述固定筒6的外侧横向滑动设有若干卡接头16，所述固定筒6每隔1米设一层卡接头16，所述卡接头16呈水平环绕在固定筒6外侧，所述每一层卡接头16的数量为6个，所述卡接头16与所述固定筒6外侧内部之间设有第一弹簧14，所述外钢护筒的内侧设有与所述卡接头16配合的卡接槽15，两半所述外钢护筒贴合在所述固定筒6外侧并合成筒状，使所述卡接头16卡入所述卡接槽15，所述卡接头16上侧呈斜面设置，所述固定筒6上移时，所述卡接头沿斜面移出所述卡接槽。
41.此装置的工作方式为：首先定好桩位，然后将呈两半状的底筒5扣合卡接在旋挖机构外侧，使旋挖机构转动下挖时带动底筒5一起下转孔内；驱动移动车3使旋挖机构转动，再
通过移动车3从而使旋挖机构向桩孔方向旋挖，底筒5与旋挖机构钻进施工并校准钢护筒垂直度。在钻进一根底筒5后，可用钻机副卷扬吊起另两半外连接筒22，再将另外两半连接筒22扣合在固定筒6外侧，并与钻入地下的外钢护筒卡接，然后继续钻进施工，再通过转动机构带动螺旋轴4转动，使螺旋轴4对转头旋入的泥土产生自下而上的推动力，并将泥土推送到固定筒6顶部并排出；当停止转动时，通过移动车3将旋挖机构从地里拔出，此时卡接头斜面与凹槽17相接触，使卡接头回缩到卡接槽内，使卡接机构不与外钢护筒卡接，外钢护筒处于孔洞内。当土转入旋挖机构内时通过转动机构12驱动螺旋轴4转动使泥土运到地面上。
42.上述方案的有益效果：利用全跟进外钢护筒在不良地层中先钻进形成护壁，防止塌孔或溶洞被击穿时充填物液化流入桩孔，钻孔速度快且成孔效率高。施工过程中旋挖机构不用更换不同的旋挖头也能排出泥土碎石排出降低了装置成本，也提高了施工效率；倾斜设置从而使转动形成的桩孔略大于外钢护筒，从而减小了外钢护筒与桩孔内泥土的摩擦力。
43.在本发明的一个实施例中，如图5和图6所示，所述转头11滑动设置在所述固定筒6下端，所述转头11与固定筒6呈断开设置，所述转头11上端固设有若干导向撑杆10，所述导向撑杆10中段固设有挡环25，所述固定筒6下端开设有若干限位槽8，所述导向撑杆10竖直滑动设置在所述限位槽8内，所述挡环25上下端均设有第二弹簧9，所述第二弹簧9抵在所述限位槽8和所述挡环25之间，所述转头11与固定筒6之间通过导向撑杆10、第二弹簧9和限位槽8能够让位到固定筒6内；所述螺旋轴4与转头11之间的距离与转头11和固定筒6断开距离一样。螺旋轴下端距离，避免撞击，但是依然能接触土。
44.此装置的工作原理为：当破碎头7接触到岩石时，导向撑杆10受力回缩到限位槽8内，带动转头缩回固定筒内，再通过第二弹簧9回弹使破碎头7可以往复回弹对岩石进行撞击破碎；通过往复移动，产生撞击力，并且让位作用，而通过导向撑杆10固定连接的挡环25使冲压回弹力不会影响到螺旋轴4的移动。
45.上述方案的有益效果：通过第二弹簧9与破碎头7可以对岩石起到一个往复撞击破碎的作用，使旋挖机构既能旋挖土层也能破碎岩石从而节省了更换旋挖转头的时间；也使旋挖机构能够适应泥土碎石的复杂环境工作；通过第二弹簧9受力回弹使转头可以对岩石进行往复撞击。
46.在本发明的一个实施例中，如图5和图7所示，所述转头11底端中部设有分土头23，所述分土头23呈锥形且侧面呈螺旋设置，所述进泥口19环绕在所述分土头23周围，所述转头11底端还设有两块引流板24。
47.此装置的工作方式为：通过分土头23可以将泥土从分土头23顶端分散到侧面，使泥土进入到进泥口19；当转头11旋转时通过引流板24可以将转头11底面的泥土引流到进泥口19内。
48.上述方案的有益效果：通过分土头23将泥土分散到进泥口19，避免转头11中部的泥土堆积，使转头11中部泥土无法影响进入进泥口19；将转头11底面的泥土引流到进泥口19，避免转头11底面泥土堆积。
49.在本发明的一个实施例中，如图1所示，所述外钢护筒滑动连接有收集槽26。
50.此装置的工作方式为：将螺旋轴4运出的泥土进行收集，并通过收集槽的26斜面将泥土运出。
51.上述方案的有益效果：能够收集施工产生的泥土。
52.以下为施工步骤：如图1～图9所示；
53.s1.测量放线及定桩位；
54.s2.驱动旋挖机构带动第一节外钢护筒转动压入定桩位、校核垂直度；
55.s3.旋挖机构在外钢护筒内取土和倒土；
56.s4.外钢护筒在土层中钻进至岩层破碎头7对岩石进行撞击破碎；
57.s5.外钢护筒即将全转入桩孔后，再外钢护筒拼接另外一节外钢护筒；
58.s6.旋挖机构带动外钢护筒钻进至设计桩底标高；
59.s7.起吊拼接将一次性钢护筒18下放到外钢护筒内(一次性钢护筒18长度为设计桩顶至设计桩底)；
60.s8.吊放钢筋笼21；
61.s9.浇筑混凝土至设计桩顶标高以上800mm；
62.s10.拔出外钢护筒(一次性钢护筒18不拔除)。
63.最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。