噴粉攪拌式錨樁及施工方法
2023-07-18 04:00:56 1
專利名稱：噴粉攪拌式錨樁及施工方法
技術領域：
本發明涉及一種土體開挖、邊坡穩定及地下結構抗浮抗拔技術領域，尤其涉及一種用於基坑圍護、邊坡加固以及地下結構抗拔抗浮的噴粉攪拌式錨樁及施工方法。
背景技術：
土釘支護、錨杆支護在基坑圍護工程和邊坡穩定工程中廣泛使用，土釘支護造價低，施工方便，但土釘的長度和樁直徑較小，抗拔均力小，只適用於土質好的地區，所以適用範圍較小，往往不能滿足設計要求；而錨杆的長度、直徑及抗拔均力都大於土釘，但是其造價較高，施工需經過先鑽孔，後置入金屬材料，再注漿兩道工序，不能一次性完成，提高了成本。於是，有人對錨杆進行了改進，將鋼管設置成空心狀，並在管壁上設置有螺旋片，在管壁上開設有注漿孔，一邊旋進一邊注入水泥漿，使得支護施工可以一次完成，但還是存在有加工複雜，成本較高，旋入時阻力較大，影響施工速度等缺點。並且在軟弱土或含水量較高的地層，由於地基土本身含水量豐富、有機質含量較高，而注入的水泥漿又含有較大的水份，從而會導致水泥土(即錨固體)強度不高，進而影響錨杆抗拔效果。並且在錨杆的施工過程中地基土由於水泥漿的注入並進過攪拌，形成流體狀的水泥土混合物，在水泥土混合漿尚未凝固達到有較好強度之前，採用注漿式一次成型的錨杆對地層造成極大的破壞，往往會由於錨杆的施工直接導致基坑邊坡的失穩，從而造成質量安全事故。
發明內容
本發明針對上述現有技術的不足，提供了一種加工簡單，鑽入土壤時阻力較小，可提高施工速度，並可快速有效提高地基土強度與錨固體強度的噴粉攪拌式錨樁及施工方法。本發明的技術方案是這樣實現的:一種噴粉攪拌式錨樁，包括空心鋼管，所述空心鋼管的前端封閉，在空心鋼管靠近前端的管壁上開有噴粉孔，在空心鋼管管壁上沿垂直於空心鋼管軸線方向打通有多個貫穿空心鋼管的通孔，在每個貫穿空心鋼管的通孔內都穿插有鋼筋，所述的鋼筋與空心鋼管焊接固定。作為優選，所述的通孔及鋼筋是沿空心鋼管長度方向間隔均勻分布。採用了這樣的排布結構，使得每一段鋼管都能發揮攪拌土壤的作用，使鋼管旋轉時的受力均勻的分配到每鋼筋上，不僅減少了攪拌過程中受到的阻力，還使得攪拌更均勻，利於水泥粉與含水量較高的土層的充分混合。作為優選，兩兩相鄰的2根鋼筋中，其中I根鋼筋與另I根鋼筋相互垂直。使得錨樁在鑽入土壤過程中可以起到穩定平衡受力的作用，並且可以減少錨樁旋轉所需的驅動力，並增加錨杆抗拔破壞阻力從而提高錨杆抗拔力；在鑽入土壤後，由於鋼筋為交錯垂直布置的，所以可以起到較強的拉錨力作用。
作為優選，空心鋼管的前端連接有鑽頭。從而使得鑽入土壤更快。為了使鋼筋兩端平衡受力，作為優選，每根鋼筋的兩頭均露出於通孔外，鋼筋的中部穿插在通孔內。不僅每根鋼筋的兩頭均可以實現攪拌土壤的作用，還使得鋼筋與空心鋼管的連接更加牢固。作為優選，每根鋼筋的兩頭與空心鋼管軸線之間的距離均相等。從而使空心鋼管兩側受力更加均衡，利於攪拌。一種噴粉攪拌式錨樁的施工方法，包括如下步驟:(1)，將如上所述的錨樁對準土層，然後將錨樁後端連接鑽機的動力頭；(2)，啟動鑽機，動力頭帶動錨樁旋轉，使錨樁從土表層逐漸鑽進土體；(3)，在鑽進的同時，採用噴粉設備通過錨樁向土體噴射水泥粉，並通過固定於空心鋼管上的鋼筋將水泥粉與鋼管周邊的土體進行均勻攪拌，使水泥粉吸收鋼管周邊土體中的水分即時提高土體的強度；(4)，在錨樁完全鑽入土體後，停止注入水泥粉，將動力頭與錨樁脫離，吸水後的水泥粉經過水化反應與錨樁形成強度更高的水泥土錨固體。作為優選，錨樁的鑽進速度為0.4 1.5米/分鐘，鑽機轉速為10 60轉/分鐘，噴粉設備的注粉壓力範圍為0.2 0.4MP。採用了合理的鑽進速度與噴粉壓力，有利於水泥粉與土壤的均勻結合，保證了施工質量。採用了上述技術方案的本發明具有的優點是:1，加工簡單，成本低，旋入土壤時阻力小，提高了施工速度；2，其長度、樁直徑和抗拔均力好，直徑可達到300mm，而應用於軟土時，直徑可達400_以上，因而適用於淤泥土、粘性土、黃土、沙土等各種土質的地層，尤其適用於含水量高的地層；3，可作為豎向樁的抗拔抗浮，適用範圍得到了進一步提高；4，本發明是在空心鋼管上布設有鋼筋，通過鋼筋旋轉攪拌土壤，使得錨樁在深入土壤的過程中，所觸及範圍內的各處土壤都可得到均勻攪拌，利於水泥粉與溼潤土壤的充分混合；水泥粉可從噴粉孔處噴出後在含水量高的地層中吸收土中水分，並避免採用注漿方式造成在施工過程中和施工完成後水泥凝固並且水泥土強度尚小於原土強度時對土體造的破壞，進而避免此時的邊坡失穩。5，在空心鋼管管壁上沿垂直於空心鋼管軸線方向打有多個貫穿空心鋼管的通孔，鋼筋中部穿插在通孔內並與空心鋼管焊接固定，鋼筋兩頭露出於通孔外，使得鋼筋與空心鋼管連接更加牢固，在攪拌時，鋼筋不易於脫離空心鋼管，並且更容易加工成形。
圖1為實施例1中錨樁的結構示意圖；圖2為圖1的A向視圖；圖3為實施例2中錨樁的應用原理圖；圖4為圖3的B部放大圖；圖5為實施例1中空心鋼管的結構示意圖；圖6為實施例2中錨樁的結構示意圖。
具體實施例方式本發明的具體實施方式
如下:實施例1:一種噴粉攪拌式錨樁，如圖1、2所示，包括空心鋼管1，所述空心鋼管I的後端開口，空心鋼管I的前端連接有一鑽頭2，在空心鋼管I上靠近前端的部分設有多根鋼筋3，具體的說，在空心鋼管I的靠近前端的這部分管壁上沿空心鋼管長度方向間隔均勻設有多根鋼筋3，所述的鋼筋3與空心鋼管I相垂直，兩兩相鄰的2根鋼筋中，其中I根鋼筋3與另I根鋼筋3相互垂直；鋼筋3與空心鋼管I是採用如下方式連接的:如圖5所示，即在空心鋼管I管壁上沿垂直於空心鋼管軸線7方向打通有多個貫穿空心鋼管的通孔6，所述的鋼筋3的中部穿插在通孔6內並與空心鋼管I焊接固定，每根鋼筋3的兩頭均露出於通孔6外，鋼筋3的兩頭距離空心鋼管軸線的距離都相等；採用了上述結構使得錨樁整體加工簡單，成本低廉，且連接更加穩固；在空心鋼管I前部靠近鑽頭2的管壁上開有噴粉孔4。本發明在土釘和錨杆施工工藝上作進一步改進，適用於水分含量較大的土壤，在空心鋼管I的前部鑽出噴粉孔4，壓縮空氣帶動水泥粉從噴粉孔4處噴出後在含水量高的地層中可以吸收土中水分，並避免採用注漿方式造成在施工過程中和施工完成後水泥凝固並且水泥土強度尚小於原土強度時對土體造的破壞，進而避免此時的邊坡失穩。實施例2:如圖6所示，本實施例與實施例1的不同之處在於，在整根空心鋼管I上均勻分布鋼筋3，使整段空心鋼管在行進過程中都可以起到攪拌土壤的作用，具體的說，是在空心鋼管I的管壁上沿空心鋼管長度方向間隔均勻設有多根鋼筋3，所述的鋼筋3與空心鋼管I相垂直。如圖3、4所示，錨樁的施工過程如下，(1)，將錨樁對準土層，然後將錨樁後端連接鑽機的動力頭；(2)，啟動鑽機，動力頭帶動錨樁旋轉，使錨樁從土表層逐漸鑽進土體；(3)，在鑽進的同時，採用噴粉設備通過錨樁向土體噴射水泥粉，並通過固定於空心鋼管上的鋼筋將水泥粉與鋼管周邊的土體進行均勻攪拌，使水泥粉吸收鋼管周邊土體中的水分即時提高土體的強度；(4)，在錨樁完全鑽入土體後，停止注入水泥粉，將動力頭與錨樁脫離，吸水後的水泥粉經過水化反應與錨樁形成強度更高的水泥土錨固體。鑽入過程中，由於鋼筋3較細，與土壤接觸面積小，因而所受阻力小，從而可以快速鑽入。在施工時，可根據土層的地質條件，充分利用錨樁，滿足基坑圍護和邊坡加固的要求，在保證基坑圍護和邊坡加固工程施工順利、安全的情況下，降低工程造價和成本；另可豎向施工，成抗拔抗浮錨杆，代替抗拔抗浮樹根樁，無泥漿，保護環境。
權利要求
1.一種噴粉攪拌式錨樁，包括空心鋼管(I)，所述空心鋼管(I)的前端封閉，在空心鋼管(I)靠近前端的管壁上開有噴粉孔(4)，其特徵是:在空心鋼管(I)管壁上沿垂直於空心鋼管軸線方向打通有多個貫穿空心鋼管的通孔(6)，在每個貫穿空心鋼管的通孔(6)內都穿插有鋼筋(3)，所述的鋼筋(3)與空心鋼管⑴焊接固定。
2.根據權利要求1所述的噴粉攪拌式錨樁，其特徵在於:所述的通孔(6)及鋼筋(3)是沿空心鋼管長度方向間隔均勻分布。
3.根據權利要求1或2所述的噴粉攪拌式錨樁，其特徵在於:兩兩相鄰的2根鋼筋中，其中I根鋼筋與另I根鋼筋相互垂直。
4.根據權利要求1所述的噴粉攪拌式錨樁，其特徵在於:空心鋼管(I)的前端連接有鑽頭。
5.根據權利要求1所述的噴粉攪拌式錨樁，其特徵在於:每根鋼筋(3)的兩頭均露出於通孔(6)外，鋼筋(3)的中部穿插在通孔(6)內。
6.根據權利要求5所述的噴粉攪拌式錨樁，其特徵在於:每根鋼筋(3)的兩頭與空心鋼管軸線之間的距離均相等。
7.—種噴粉攪拌式錨樁的施工方法，其特徵是包括如下步驟:(1)，將如權利要求1 6所述任一項的錨樁對準土層，然後將錨樁後端連接鑽機的動力頭；(2)，啟動鑽機，動力頭帶動錨樁旋轉，使錨樁從土表層逐漸鑽進土體；(3)，在鑽進的同時，採用噴粉設備通過錨樁向土體噴射水泥粉，並通過固定於空心鋼管上的鋼筋將水泥粉與鋼管周邊的土體進行均勻攪拌，使水泥粉吸收鋼管周邊土體中的水分即時提高土體的強度；(4)，在錨樁完全鑽入土體後，停止注入水泥粉，將動力頭與錨樁脫離，吸水後的水泥粉經過水化反應與錨樁形成強度更高的水泥土錨固體。
8.根據權利要求7所述的一種噴粉攪拌式錨樁的施工方法，其特徵是:錨樁的鑽進速度為0.4 1.5米/分鐘，鑽機轉速為10 60轉/分鐘，噴粉設備的注粉壓力範圍為0.2 ..0.4MP。
全文摘要
本發明公開了一種噴粉攪拌式錨樁及施工方法，錨樁包括前端封閉的空心鋼管，在空心鋼管前端開有噴粉孔，在空心鋼管管壁上沿垂直於空心鋼管軸線方向打通有多個通孔，在每個通孔內都穿插有鋼筋，鋼筋與空心鋼管焊接固定。施工方法是將錨樁對準土層，啟動鑽機，使錨樁從土表層逐漸鑽進土體；在鑽進的同時，採用噴粉設備通過錨樁向土體噴射水泥粉，並通過固定於空心鋼管上的鋼筋將水泥粉與鋼管周邊的土體進行均勻攪拌，使水泥粉吸收鋼管周邊土體中的水分即時提高土體的強度，吸水後的水泥粉經過水化反應與錨樁形成強度更高的水泥土錨固體；避免採用注漿方式造成在施工過程中和施工完成後水泥凝固並且水泥土強度尚小於原土強度時對土體造的破壞。
文檔編號E02D5/54GK103161153SQ20131007323
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月7日 優先權日2013年3月7日
發明者郭財寶 申請人:郭財寶