旋噴注漿一體化鉆頭和錨索的配合結(jié)構(gòu)及其施工方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種旋噴注漿一體化鉆頭和錨索的配合結(jié)構(gòu)及其施工方法，屬于固定建筑物的土層的鉆進(jìn)【技術(shù)領(lǐng)域】。該配合結(jié)構(gòu)包括內(nèi)部具有空腔的鉆頭本體和錨索承載板，鉆頭本體設(shè)有注漿噴嘴、輔助噴嘴和控制閥，鉆頭本體是階梯狀鉆頭本體，階梯狀鉆頭本體上套穿有推板。該方法包括：1）將推板、錨索承載板和鉆頭本體進(jìn)行裝配；2）鉆頭本體進(jìn)行鉆進(jìn)；3）鉆頭本體鉆進(jìn)到預(yù)定位置后，開啟注漿噴嘴進(jìn)行旋噴注漿，將錨索承載板進(jìn)行固定；4）退出鉆頭本體。該旋噴注漿一體化鉆頭和錨索的配合結(jié)構(gòu)可以在鉆進(jìn)式錨索施工中的鉆進(jìn)的過程中同時(shí)跟進(jìn)多個錨索承載體從而提高單根錨桿承載力。
【專利說明】旋噴注漿一體化鉆頭和錨索的配合結(jié)構(gòu)及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鉆頭及其施工方法，屬于固定建筑物的土層的鉆進(jìn)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在交通、市政、建筑、水電、礦山工程的基坑、邊坡、隧道和地下管線工程建設(shè)中， 申請人:在鉆進(jìn)式錨索施工中發(fā)現(xiàn)問題如下:
1)傳統(tǒng)的鉆進(jìn)式錨索因鉆頭的限制只能跟進(jìn)一個承載板，一個承載板上設(shè)有多個錨索，比如:6個錨索設(shè)在一個承載板上，這個承載板受力就非常集中，因此整個錨索的抗拔力很難提聞;
2)錨索承載體的強(qiáng)度直接影響到錨索的抗拔力，影響錨索承載體強(qiáng)度的因素主要是水泥的摻量比例，水泥摻量越高強(qiáng)度越高，但是現(xiàn)有的鉆進(jìn)式錨索施工，僅僅靠旋噴切割來增加承載體中的水泥摻量的比例，由于注漿噴嘴與承載板的位置相隔較遠(yuǎn)，使得增加承載體中的水泥摻量的比例的施工消耗成本較大且很難實(shí)現(xiàn)；
3)—般旋噴錨樁的破壞，是承載體和它周邊的旋噴體(即核心體)之間出現(xiàn)破裂，決定強(qiáng)度的大小，普通旋噴錨樁的施工都是使用大壓力把旋噴錨樁的周邊部分水泥摻量提高，這樣旋噴錨樁的周邊部分強(qiáng)度高，而核心部分強(qiáng)度反而低，所以造成承載板前端的樁體抗壓強(qiáng)度低，樁體被承載板壓裂破壞，旋噴錨樁的抗拔力偏低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的第一個技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提出在鉆進(jìn)式錨索施工中的鉆進(jìn)的過程中可以同時(shí)跟進(jìn)多個錨索承載體從而改變單根錨桿受力的旋噴注漿一體化鉆頭和錨索的配合結(jié)構(gòu)及其施工方法。
[0004]本發(fā)明要解決的第二個技術(shù)問題是，在解決第一個技術(shù)問題基礎(chǔ)上，提出一種將多個錨索承載體快速固定的旋噴注漿一體化鉆頭和錨索的配合結(jié)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明要解決的第三個技術(shù)問題是，在解決上述技術(shù)問題基礎(chǔ)上，提出一種將多個錨索承載體牢固固定的旋噴注漿一體化鉆頭和錨索的配合結(jié)構(gòu)。
[0006]本發(fā)明為解決上述第一個技術(shù)問題提出的技術(shù)方案之一是:一種旋噴注衆(zhòng)一體化鉆頭和錨索的配合結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)部具有空腔的鉆頭本體和錨索承載板，所述鉆頭本體的側(cè)壁上設(shè)有與所述空腔相連通的注漿噴嘴和輔助噴嘴，所述注漿噴嘴和輔助噴嘴均連接有控制閥，所述鉆頭本體是階梯狀鉆頭本體，所述階梯狀鉆頭本體是由從鉆頭本體的頭部到柄部的至少兩段直徑依次變大的圓柱組成，每段圓柱上套穿有推板；當(dāng)所述鉆頭本體鉆進(jìn)時(shí)，每個推板緊貼在一個錨索承載板的一側(cè)面和每段圓柱與相鄰段圓柱之間的定位軸肩面上，當(dāng)所述鉆頭本體退出時(shí)，所述錨索承載板與鉆頭本體和推板相分離。
[0007]本發(fā)明由于鉆頭本體是階梯狀鉆頭本體，階梯狀鉆頭本體是由從鉆頭本體的頭部到柄部的至少兩段直徑依次變大的圓柱組成，每段圓柱上套穿有推板；當(dāng)鉆頭本體鉆進(jìn)時(shí)，每個推板緊貼在一個錨索承載板的一側(cè)面和每段圓柱與相鄰段圓柱之間的定位軸肩面上，當(dāng)鉆頭本體退出時(shí)，錨索承載板與鉆頭本體和推板相分離，由此帶來:
在鉆進(jìn)式錨索施工中，將每段圓柱上套穿一個推板和錨索承載板，每個推板緊貼在一個錨索承載板的一側(cè)面和每段圓柱與相鄰段圓柱之間的定位軸肩面上，每個錨索承載板上都分別固定有幾根錨索，這樣將單個錨索承載板的固定的錨索，分成多個錨索承載板上分別固定的錨索，大大提高單根錨桿的承載力；在鉆頭本體鉆進(jìn)時(shí)，鉆頭本體通過每段圓柱與相鄰段圓柱之間的定位軸肩面將推板向前推進(jìn)，推板再將錨索承載板向前推進(jìn)，這樣，鉆頭本體鉆進(jìn)的過程中可以同時(shí)跟進(jìn)多個承載板，當(dāng)鉆頭本體退出時(shí)，錨索承載板與鉆頭本體和推板相分離，完成了將旋噴錨索由單錨索承載板受力轉(zhuǎn)變成多個錨索承載板分散型受力，實(shí)現(xiàn)了單根錨桿從壓力集中型到壓力分散型錨桿的轉(zhuǎn)變，從而大大提高錨索的抗拔力。
[0008]本發(fā)明為解決上述第一個技術(shù)問題提出的技術(shù)方案之二是:一種旋噴注漿一體化鉆頭和錨索的配合結(jié)構(gòu)的施工方法，采用如權(quán)利要求1所述旋噴注漿一體化鉆頭和錨索的配合結(jié)構(gòu)，包括以下步驟:
1)將推板、錨索承載板和鉆頭本體進(jìn)行裝配:每段圓柱上套穿一個推板和錨索承載板，每個推板緊貼在一個錨索承載板的一側(cè)面和每段圓柱與相鄰段圓柱之間的定位軸肩面上，每個錨索承載板上均固定有錨索；
2)鉆頭本體進(jìn)行鉆進(jìn):通過控制閥關(guān)閉注漿噴嘴，開啟輔助噴嘴，進(jìn)行鉆孔，鉆頭本體鉆進(jìn)時(shí)，鉆頭本體通過每段圓柱與相鄰段圓柱之間的定位軸肩面將推板向前推進(jìn)，推板再將錨索承載板向前推進(jìn)；
3)鉆頭本體鉆進(jìn)到預(yù)定位置后，通過控制閥關(guān)閉輔助噴嘴，開啟注漿噴嘴進(jìn)行旋噴注漿，將錨索承載板進(jìn)行固定；
4)退出鉆頭本體，鉆頭本體與錨索承載板和推板分離。
[0009]本發(fā)明為解決上述第二個技術(shù)問題，對上述技術(shù)方案的改進(jìn)是:每段圓柱上設(shè)有一個注漿噴嘴，每段圓柱上的注漿噴嘴靠近每段圓柱套穿的錨索承載板處。
[0010]鉆頭本體鉆進(jìn)到預(yù)定位置后，通過控制閥關(guān)閉輔助噴嘴，開啟注漿噴嘴進(jìn)行旋噴注漿，由于每段圓柱上設(shè)有一個注漿噴嘴，每段圓柱上的注漿噴嘴靠近每段圓柱套穿的錨索承載板處，可以通過每個注漿噴嘴單獨(dú)對一個錨索承載板進(jìn)行快速準(zhǔn)確注漿固定，這樣帶來錨索承載板的水泥摻量明顯提升，從而促使錨索承載板強(qiáng)度提高進(jìn)而提高錨索的抗拔力。
[0011]本發(fā)明為解決上述第三個技術(shù)問題，對上述技術(shù)方案的改進(jìn)是:所述注漿噴嘴是低壓注漿噴嘴。
[0012]由于注漿噴嘴是低壓注漿噴嘴，這樣，通過每個注漿噴嘴單獨(dú)對一個錨索承載板進(jìn)行快速準(zhǔn)確注漿固定時(shí)，錨索承載板的核心部分水泥摻量高，錨索承載板的周邊部分水泥摻量低，這樣可以提高旋噴體核心部分強(qiáng)度，決定旋噴樁強(qiáng)度的關(guān)鍵是核心部分的強(qiáng)度，這樣，可以提高承載體的抗拔力。
[0013]上述技術(shù)方案的變化之一是:所述鉆頭本體的頭部制為鉆尖，所述輔助噴嘴是高壓噴嘴，所述輔助噴嘴靠近所述鉆頭本體的頭部。
[0014]由于輔助噴嘴是高壓噴嘴，鉆頭本體可以通過高壓噴嘴對土層進(jìn)行切割鉆進(jìn)，這樣，對鉆頭本體的頭部要求不高，有利于保護(hù)鉆頭，延長鉆頭的工作時(shí)間，提高鉆頭的工作效率。[0015]上述技術(shù)方案的變化之二是:所述輔助噴嘴設(shè)于垂直所述鉆頭本體軸向。
[0016]上述技術(shù)方案的變化之三是:所述空腔是由位于所述鉆頭本體的頭部的第一空腔和位于所述鉆頭本體的柄部的第二空腔上下相疊構(gòu)成的階梯空腔，所述第一空腔的直徑小于第二空腔的直徑，所述輔助噴嘴與第一空腔相連通，所述注漿噴嘴與第二空腔相連通，所述控制閥包括可投放的鋼球和設(shè)于第二空腔內(nèi)且可在第二空腔內(nèi)滑動的閥座，所述閥座沿軸向均設(shè)有過液孔，每個注漿噴嘴處對應(yīng)設(shè)有一個閥座，相鄰的兩個閥座彼此連接，靠近第一空腔處的閥座的過液孔直徑小于遠(yuǎn)離第一空腔處的閥座的過液孔直徑，所述鋼球可投放的封堵在靠近第一空腔處的閥座的過液孔上，靠近第一空腔處的閥座的底端設(shè)有彈簧。
[0017]上述技術(shù)方案的完善之一是:所述鉆頭本體的頭部的鉆尖是圓錐形。
[0018]上述技術(shù)方案的完善之二是:所述鉆頭本體的頭部的鉆尖是圓球形。
[0019]上述技術(shù)方案之二的變化是:5)上述步驟I中，每段圓柱上設(shè)有一個注漿噴嘴，所述注漿噴嘴是低壓注漿噴嘴，每段圓柱上的注漿噴嘴靠近每段圓柱套穿的錨索承載板處；鉆頭本體的頭部制為鉆尖，所述輔助噴嘴是高壓噴嘴，所述輔助噴嘴靠近所述鉆頭本體的頭部，所述輔助噴嘴設(shè)于垂直所述鉆頭本體軸向；
6)上述步驟2中，鉆頭本體通過輔助噴嘴噴出高壓流體進(jìn)行土層切割鉆進(jìn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
圖1是本發(fā)明實(shí)施例旋噴注漿一體化鉆頭和錨索的配合結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是圖1的鉆頭本體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3是圖1的鉆頭本體退出施工狀態(tài)圖。
[0023]圖4是圖1的控制閥的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖5是圖3的A-A結(jié)構(gòu)示意。
[0025]圖6是圖3的B-B結(jié)構(gòu)示意。
[0026]圖7是圖3的C-C結(jié)構(gòu)示意。
[0027]圖8是圖3的Al-Al結(jié)構(gòu)示意。
[0028]圖9是圖3的Bl-Bl結(jié)構(gòu)示意。
[0029]圖10是圖3的Cl-Cl結(jié)構(gòu)示意。
【具體實(shí)施方式】實(shí)施例
[0030]本實(shí)施例的旋噴注漿一體化鉆頭和錨索的配合結(jié)構(gòu)，如圖1至圖4所示，包括內(nèi)部具有空腔I的鉆頭本體2和錨索承載板7。鉆頭本體2的側(cè)壁上設(shè)有與空腔I相連通的注漿噴嘴3和輔助噴嘴4，注漿噴嘴3和輔助噴嘴4均連接有控制閥5。
[0031]鉆頭本體2是階梯狀鉆頭本體。階梯狀鉆頭本體是由從鉆頭本體的頭部到柄部的至少兩段直徑依次變大的圓柱組成。每段圓柱上套穿有推板6。
[0032]當(dāng)鉆頭本體2鉆進(jìn)時(shí)，每個推板3緊貼在一個錨索承載板7的一側(cè)面和每段圓柱與相鄰段圓柱之間的定位軸肩面上，當(dāng)鉆頭本體2退出時(shí)，錨索承載板7與鉆頭本體2和推板6相分尚。
[0033]如圖5至圖7所示，推板6可以采用圓形墊片，靠近鉆頭本體的頭部的圓柱上套穿的推板6與鉆頭本體相配合的內(nèi)徑小，靠近鉆頭本體的柄部的推板6與鉆頭本體相配合的內(nèi)徑大。如圖8至圖10所示，與每段圓柱上套穿的推板6緊貼的錨索承載板7只固定2個錨索，這樣，與原有的單個錨索承載板固定6個錨索相比，分散了受力。錨索包括錨具8和預(yù)應(yīng)力筋9，預(yù)應(yīng)力筋比如鋼絞線等。
[0034]本實(shí)施例的每段圓柱上設(shè)有一個注漿噴嘴3，每段圓柱上的注漿噴嘴3靠近每段圓柱套穿的錨索承載板7處。
[0035]本實(shí)施例的注漿噴嘴3是低壓注漿噴嘴。
[0036]本實(shí)施例的鉆頭本體2的頭部制為鉆尖，輔助噴嘴4是高壓噴嘴，輔助噴嘴4靠近鉆頭本體2的頭部。
[0037]本實(shí)施例的輔助噴嘴4設(shè)于垂直鉆頭本體2軸向。
[0038]本實(shí)施例的鉆頭本體2的頭部的鉆尖是圓錐形。當(dāng)然本實(shí)施例的鉆頭本體2的頭部的鉆尖是圓球形，或者其它形狀，等等。
[0039]本實(shí)施例的空腔I是由位于所述鉆頭本體的頭部的第一空腔1-1和位于鉆頭本體的柄部的第二空腔1-2上下相疊構(gòu)成的階梯空腔。第一空腔1-1的直徑小于第二空腔1-2的直徑。輔助噴嘴4與第一空腔1-1相連通，注漿噴嘴3與第二空腔1-2相連通。
[0040]控制閥5包括可投放的鋼球5-1和設(shè)于第二空腔1-2內(nèi)且可在第二空腔內(nèi)滑動的閥座5-2。閥座5-2沿軸向均設(shè)有過液孔5-3。每個注漿噴嘴3處對應(yīng)設(shè)有一個閥座5-2，相鄰的兩個閥座5-2彼此連接，靠近第一空腔1-1處的閥座5-2的過液孔直徑小于遠(yuǎn)離第一空腔1-1處的閥座5-2的過液孔直徑。
[0041]鋼球5-1可投放的封堵在靠近第一空腔1-1處的閥座5-2的過液孔上，靠近第一空腔1-1處的閥座5-2的底端設(shè)有彈簧5-4。
[0042]本實(shí)施例的旋噴注漿一體化鉆頭和錨索的配合結(jié)構(gòu)的施工方法，包括以下步驟:
1)將推板6、錨索承載板7和鉆頭本體2進(jìn)行裝配:每段圓柱上套穿一個推板6和錨索承載板7，每個推板6緊貼在一個錨索承載板7的一側(cè)面和每段圓柱與相鄰段圓柱之間的定位軸肩面上，每個錨索承載板7上均固定有錨索；
2)鉆頭本體2進(jìn)行鉆進(jìn):通過控制閥5關(guān)閉注漿噴嘴3，開啟輔助噴嘴4，進(jìn)行鉆孔，鉆頭本體2鉆進(jìn)時(shí)，鉆頭本體通過每段圓柱與相鄰段圓柱之間的定位軸肩面將推板6向前推進(jìn)，推板6再將錨索承載板7向前推進(jìn)；
3)鉆頭本體2鉆進(jìn)到預(yù)定位置后，通過控制閥5關(guān)閉輔助噴嘴4，開啟注漿噴嘴3進(jìn)行旋噴注漿，將錨索承載板7進(jìn)行固定；
4)退出鉆頭本體2，鉆頭本體2與錨索承載板7和推板6分離。
[0043]本實(shí)施例的旋噴注漿一體化鉆頭和錨索的配合結(jié)構(gòu)的施工方法:5)上述步驟I中，每段圓柱上設(shè)有一個注漿噴嘴3，注漿噴嘴3是低壓注漿噴嘴，每段圓柱上的注漿噴嘴3靠近每段圓柱套穿的錨索承載板7處；鉆頭本體2的頭部制為鉆尖，輔助噴嘴4是高壓噴嘴，輔助噴嘴4靠近鉆頭本體2的頭部，輔助噴嘴4設(shè)于垂直鉆頭本體2軸向；
6)上述步驟2中，鉆頭本體2通過輔助噴嘴4噴出高壓流體進(jìn)行土層切割鉆進(jìn)。
[0044]本發(fā)明不局限于上述實(shí)施例。凡采用等同替換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種旋噴注漿一體化鉆頭和錨索的配合結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)部具有空腔的鉆頭本體和錨索承載板，所述鉆頭本體的側(cè)壁上設(shè)有與所述空腔相連通的注漿噴嘴和輔助噴嘴，所述注漿噴嘴和輔助噴嘴均連接有控制閥，其特征在于:所述鉆頭本體是階梯狀鉆頭本體，所述階梯狀鉆頭本體是由從鉆頭本體的頭部到柄部的至少兩段直徑依次變大的圓柱組成，每段圓柱上套穿有推板；當(dāng)所述鉆頭本體鉆進(jìn)時(shí)，每個推板緊貼在一個錨索承載板的一側(cè)面和每段圓柱與相鄰段圓柱之間的定位軸肩面上，當(dāng)所述鉆頭本體退出時(shí)，所述錨索承載板與鉆頭本體和推板相分離。
2.如權(quán)利要求1所述的旋噴注漿一體化鉆頭和錨索的配合結(jié)構(gòu)，其特征在于:每段圓柱上設(shè)有一個注漿噴嘴，每段圓柱上的注漿噴嘴靠近每段圓柱套穿的錨索承載板處。
3.如權(quán)利要求2所述的旋噴注漿一體化鉆頭和錨索的配合結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述注漿噴嘴是低壓注漿噴嘴。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的旋噴注漿一體化鉆頭和錨索的配合結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述鉆頭本體的頭部制為鉆尖，所述輔助噴嘴是高壓噴嘴，所述輔助噴嘴靠近所述鉆頭本體的頭部。
5.如權(quán)利要求4所述的旋噴注漿一體化鉆頭和錨索的配合結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述輔助噴嘴設(shè)于垂直所述鉆頭本體軸向。
6.如權(quán)利要求5所述的旋噴注漿一體化鉆頭和錨索的配合結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述鉆頭本體的頭部的鉆尖是圓錐形。
7.如權(quán)利要求5所述的旋噴注漿一體化鉆頭和錨索的配合結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述鉆頭本體的頭部的鉆尖是圓球形。
8.如權(quán)利要求4所述的旋噴注漿一體化鉆頭和錨索的配合結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述空腔是由位于所述鉆頭本體的頭部的第一空腔和位于所述鉆頭本體的柄部的第二空腔上下相疊構(gòu)成的階梯空腔，所述第一空腔的直徑小于第二空腔的直徑，所述輔助噴嘴與第一空腔相連通，所述注漿噴嘴與第二空腔相連通，所述控制閥包括可投放的鋼球和設(shè)于第二空腔內(nèi)且可在第二空腔內(nèi)滑動的閥座，所述閥座沿軸向均設(shè)有過液孔，每個注漿噴嘴處對應(yīng)設(shè)有一個閥座，相鄰的兩個閥座彼此連接，靠近第一空腔處的閥座的過液孔直徑小于遠(yuǎn)離第一空腔處的閥座的過液孔直徑，所述鋼球可投放的封堵在靠近第一空腔處的閥座的過液孔上，靠近第一空腔處的閥座的底端設(shè)有彈簧。
9.一種旋噴注漿一體化鉆頭和錨索的配合結(jié)構(gòu)的施工方法，采用如權(quán)利要求1所述旋噴注漿一體化鉆頭和錨索的配合結(jié)構(gòu)，其特征在于包括以下步驟: 1)將推板、錨索承載板和鉆頭本體進(jìn)行裝配:每段圓柱上套穿一個推板和錨索承載板，每個推板緊貼在一個錨索承載板的一側(cè)面和每段圓柱與相鄰段圓柱之間的定位軸肩面上，每個錨索承載板上均固定有錨索； 2)鉆頭本體進(jìn)行鉆進(jìn):通過控制閥關(guān)閉注漿噴嘴，開啟輔助噴嘴，進(jìn)行鉆孔，鉆頭本體鉆進(jìn)時(shí)，鉆頭本體通過每段圓柱與相鄰段圓柱之間的定位軸肩面將推板向前推進(jìn)，推板再將錨索承載板向前推進(jìn)； 3)鉆頭本體鉆進(jìn)到預(yù)定位置后，通過控制閥關(guān)閉輔助噴嘴，開啟注漿噴嘴進(jìn)行旋噴注漿，將錨索承載板進(jìn)行固定； 4)退出鉆頭本體，鉆頭本體與錨索承載板和推板分離。
10.如權(quán)利要求9所述的旋噴注漿一體化鉆頭和錨索的配合結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于: 5)上述步驟I中，每段圓柱上設(shè)有一個注漿噴嘴，所述注漿噴嘴是低壓注漿噴嘴，每段圓柱上的注漿噴嘴靠近每段圓柱套穿的錨索承載板處；鉆頭本體的頭部制為鉆尖，所述輔助噴嘴是高壓噴嘴，所述輔助噴嘴靠近所述鉆頭本體的頭部，所述輔助噴嘴設(shè)于垂直所述鉆頭本體軸向； 6)上述步驟2中，鉆頭 本體通過輔助噴嘴噴出高壓流體進(jìn)行土層切割鉆進(jìn)。
【文檔編號】E02D5/46GK103924928SQ201410118553
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】周建明 申請人:蘇州市能工基礎(chǔ)工程有限責(zé)任公司