申请/专利权人：河南理工大学

申请日：2019-11-14

公开（公告）日：2024-04-19

公开（公告）号：CN110863484B

主分类号：E02D5/44

分类号：E02D5/44;E02D15/06;E21B7/12;E21B7/28

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.19#授权;2020.03.31#实质审查的生效;2020.03.06#公开

摘要：本发明涉及一种水下土体扩搅器，所述水下土体扩搅器固定设置在钻杆下端，所述钻杆为带芯管的双重管钻杆，所述水下土体扩搅器包括外管、内管、切削搅拌架、钻头和输浆系统，所述外管上端与钻杆固定连接，所述内管上下滑动套合在外管内下部，所述切削搅拌架圆周阵列设置在外管和内管之间，所述钻头固定设置在内管下端；一种水下扩底桩的施工方法，包括以下步骤：确定扩搅范围，确定水下土体扩搅器的尺寸，选择钻杆，配制浆液，钻直孔，进行扩搅，取土，浇灌扩底桩。本发明的目的是为了解决水下扩底时周围的无粘性土层不能自稳、容易坍塌的问题，提供一种水下土体扩搅器及水下扩底桩的施工方法。

主权项：1.一种水下扩底桩的施工方法，包括水下土体扩搅器，所述水下土体扩搅器固定设置在钻杆下端，所述钻杆为带芯管的双重管钻杆，所述水下土体扩搅器包括外管（1）、内管（2）、切削搅拌架（3）、钻头（4）和输浆系统，所述外管（1）上端与钻杆固定连接，所述内管（2）上下滑动套合在外管（1）内下部，所述切削搅拌架（3）圆周阵列设置在外管（1）和内管（2）之间，所述钻头（4）固定设置在内管（2）下端；所述外管（1）内上部设置有隔板（5），所述隔板（5）上方连通有连接芯管（6），所述连接芯管（6）与外管（1）同轴固定设置；所述切削搅拌架（3）由上切削板（301）和下切削板（302）组成，所述上切削板（301）上端与外管（1）下端外壁铰接，所述下切削板（302）上端与上切削板（301）下端铰接、下端与内管（2）下端外壁铰接；所述输浆系统由上出浆孔（7）、下出浆孔（8）、⊥形孔（9）、侧通孔（10）、低通管（11）、上通管（12）和下通管（13）组成，所述上出浆孔（7）、下出浆孔（8）、⊥形孔（9）和侧通孔（10）分别设置在上切削板（301）、下切削板（302）、钻头（4）和内管（2）内，所述上出浆孔（7）一端位于上切削板（301）上端中部、另一端位于上切削板（301）下端侧面，所述下出浆孔（8）一端位于下切削板（302）下端中部、另一端位于下切削板（302）上端侧面，所述⊥形孔（9）的截面呈“⊥”形，⊥形孔（9）上端位于钻头（4）顶面中心处、下端位于钻头（4）的圆周侧壁上，所述侧通孔（10）圆周阵列设置在内管（2）下部，侧通孔（10）一端与⊥形孔（9）下端连通、另一端通过下通管（13）与下出浆孔（8）连通，所述上通管（12）和低通管（11）均位于外管（1）内，所述上通管（12）一端连通至隔板（5）、另一端穿过外管（1）下部连通至上出浆孔（7），所述低通管（11）上端连通至连接芯管（6）、下端连通至⊥形孔（9）上端；其特征在于，包括以下步骤：a、确定扩搅范围：根据扩底高程、扩底空间尺寸和拟设置的浆土护壁圈厚度确定扩搅区域的形状、尺寸和顶底高程；b、确定水下土体扩搅器的尺寸：根据最大扩搅范围，确定外管（1）、内管（2）的高度和切削搅拌架（3）的尺寸；c、选择钻杆：当扩搅高度与外管（1）高度相当时，选用常规钻杆；当扩搅高度大于外管（1）高度时，与外管（1）相接的钻杆选用螺旋叶片钻杆，螺旋叶片钻杆总长度与外管（1）高度之和不小于扩搅范围的高度，其它段的钻杆为常规钻杆或螺旋叶片钻杆；d、配制浆液：根据地质条件和工程要求综合确定浆土护壁圈固化强度和厚度，配制相配套的初凝时间的浆液；所述步骤d中配制的浆液为两种，应确定每种单浆液，以及两种浆液混合后的合理初凝时间；e、钻直孔：按规范要求钻直孔到扩搅范围的上高程处；f、进行扩搅：通过水下土体扩搅器对步骤e钻出的直孔进行扩搅；所述步骤f中通过钻杆将水下土体扩搅器送至步骤e钻出的直孔底部，切削搅拌架（3）张开至接触直孔壁，将步骤d中配制的两种浆液分别通过钻杆的芯管和芯管与钻杆内壁之间的间隙输送至上通管（12）和低通管（11），通过钻杆对水下土体扩搅器旋压，外管（1）沿内管（2）向下滑动，切削搅拌架（3）旋切孔壁土体，两种浆液分别从上出浆孔（7）、下出浆孔（8）中带压流出，进入旋切松动的土体中，并随切削搅拌架（3）的搅动与土体进一步拌合并逐渐初凝，形成浆土合体，同时切削搅拌架（3）进一步张开并切削搅拌土体；当切削搅拌架（3）逐渐张开至最大时，加大钻杆压力，钻头（4）向下钻进，同时切削搅拌架（3）以最大张开度旋切孔周土体，并不断出浆拌合旋切松动的土体，如此直至到达设计搅拌范围的底高程；扩搅完成后，水下土体扩搅器缓缓上提，停止步骤d中配制浆液输送，改为输送强度低的充填浆液，随着水下土体扩搅器缓缓上提，切削搅拌架（3）在旋转过程中搅拌与回拢，残留在水下土体扩搅器内的浆液对扩搅范围底部进行加固；随着充填浆液的到来，充填浆液将充填水下土体扩搅器移离而留下的空间，从而维持扩搅区域的稳定；g、取土：将扩搅范围内部的土取出，保留扩搅范围留下浆液形成的外圈，称为浆土护壁圈；h、浇灌混凝土成扩底桩：在步骤e中的直孔内放置钢筋笼，然后在所述直孔内浇灌混凝土，完成水下扩底桩的施工。

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百度查询： 河南理工大学 一种水下土体扩搅器及水下扩底桩的施工方法

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