CFG变径倒锥台阶型桩以及制备方法和钻具技术

本发明专利技术涉及建筑技术领域，尤其是涉及一种CFG变径倒锥台阶型桩以及制备方法和钻具。该钻具包括：依次同轴套设的外套筒钻具、中间套筒钻具和中心钻具；所述中心钻具设置有第一联动装置；所述中间套筒钻具设置有第二联动装置；所述外套筒钻具设置有第三联动装置；该钻具上的各个联动装置为叠加相套式，通过与辅助设备卷扬机相配合，最终可形成一种CFG变径倒锥台阶型桩。该CFG变径倒锥台阶型桩承载力不但有传统桩体的桩侧摩阻力及桩端端承力，而且倒锥台阶型体的倒锥圆盘斜面，可把部分垂直竖向向下的力分解为锥面的切向力和法向力，桩周土形成被动受压应力状态和挤扩状态，桩周摩擦力增大，综合提高了单桩的承载力，降低了沉降量。

CFG variable taper step pile and its preparation method and drilling tool

The invention relates to the technical field of construction, in particular to a CFG variable taper step type pile, a preparation method and a drilling tool. The tool includes: coaxially coat cylinder drill, drill and drill a middle sleeve center; the center hole is provided with a first linkage device; the intermediate sleeve assembly is provided with second linkage; the outer sleeve assembly is provided with third linkage; each linkage device of the drilling tool is superposed on sleeve type cooperate with auxiliary equipment, hoisting machine, can form a CFG diameter conical step type pile. The CFG variable diameter cone step type pile bearing capacity is not only the traditional pile side friction pile and pile end bearing capacity, inverted cone disc bevel and inverted cone step type body, the part of the vertical downward force is decomposed into a cone of tangential force and normal force, passive compression stress state the squeezed state and formation of the soil around the pile, increasing the pile friction, improve the bearing capacity of a single pile, reduce the settlement.

【技术实现步骤摘要】
CFG变径倒锥台阶型桩以及制备方法和钻具
本专利技术涉及建筑
，尤其是涉及一种CFG变径倒锥台阶型桩以及制备方法和钻具。
技术介绍
在改革开放的浪潮中，建筑业有了飞速发展，建筑工程对地基的设计、施工要求越来越高，砼桩和钢筋砼桩在高层建筑、桥梁、港口等工程中得到广泛应用，为了使砼桩和钢筋砼桩满足抗弯、抗剪切，提高承载力和抗震要求等设计要求，对砼桩和钢筋砼桩的形状进行改变。不但能满足设计要求，节约原材料用量，还能提高工程质量及缩短施工进度。以现有设备建造的传统桩型，其纵横断面通常是不随桩长而变化的圆形或方形桩，其承载力主要由桩侧的摩阻力及桩端的端承力组成。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种CFG变径倒锥台阶型桩以及制备方法和钻具，以解决现有设备所建造的传统桩型结构形式单一，承载力不高的技术问题。为解决上述技术问题，第一方面，本专利技术提供一种钻具，其包括：依次同轴套设的外套筒钻具、中间套筒钻具和中心钻具；所述中心钻具设置有第一联动装置；所述中间套筒钻具设置有第二联动装置；所述外套筒钻具设置有第三联动装置；在所述外套筒钻具被向上提升时，所述第三联动装置能够套设并锁定于所述第二联动装置上，所述第二联动装置能够套设并锁定于所述第一联动装置上。进一步地，所述中心钻具包括：空心钻杆、可开合的钻头和第一螺旋叶片；所述第一螺旋叶片沿所述空心钻杆的轴向设置于所述空心钻杆的外壁上，所述钻头连接于所述空心钻杆的下端，所述第一联动装置同轴设置于所述空心钻杆的上端，在所述第一联动装置上设置有第一法兰盘。进一步地，所述中间套筒钻具包括：第一套筒钻具和第二螺旋叶片，所述第二螺旋叶片沿所述第一套筒钻具的轴向设置于所述第一套筒钻具的外壁上，所述第一套筒钻具上设置有多个排土孔，所述第二联动装置同轴设置于所述第一套筒钻具的上端，在所述第二联动装置的上端设置有第二法兰盘。进一步地，所述外套筒钻具包括：第二套筒钻具、第三螺旋叶片和护筒，所述第三螺旋叶片沿所述第二套筒钻具的轴向设置于所述第二套筒钻具的外壁上，所述第二套筒钻具上设置有多个排土孔，所述第三联动装置设置于所述第二套筒钻具的上端，所述护筒设置于所述外套筒钻具上端，且在所述护筒上设置有用于与卷扬机钢丝绳相连的弹簧装置，所述弹簧装置上设置限位装置，在所述第三联动装置的上端设置有第三法兰盘。进一步地，所述第一联动装置包括第一四方柱体，所述第一四方柱体同轴设置有截面为圆形的第一套孔，所述第一套孔用于固定在所述中心钻具的上端；所述第二联动装置包括第二四方柱体，所述第二四方柱体同轴设置有截面为方形的第二套孔，所述第二套孔用于套入所述第一联动装置；所述第三联动装置包括圆柱体，所述圆柱体同轴设置有截面为方形的第三套孔，所述第三套孔用于套入所述第二联动装置。为解决上述技术问题，第二方面，本专利技术还提供一种根据所述钻具制备的CFG变径倒锥台阶型桩，其包括主体桩身，所述主体桩身上设置有至少两个倒锥台阶型体。进一步地，所述倒锥台阶型体的横截面为圆形，纵剖面为倒梯型。进一步地，所述倒锥台阶型体的倒圆锥盘斜面延长线与主体桩身中心轴线的夹角角度范围宜为：30°～45°。为解决上述技术问题，第三方面，本专利技术还提供一种根据所述的钻具以制备CFG变径倒锥台阶型桩的方法，其包括如下步骤：通过动力装置使中心钻具顺时针/逆时针转动，同时向下移动；中心钻具的第一联动装置接近中间套筒钻具的第二联动装置时，由辅助设备卷扬机提升外套筒钻具，外套筒钻具的第三联动装置套设并锁定于中间套筒钻具的第二联动装置上，然后带动中间套筒钻具同步提升，中间套筒钻具的第二联动装置最后套设并锁定于中心钻具的第一联动装置上，此时各个联动装置互相锁定；通过动力装置使各个钻具同时顺时针/逆时针转动，并向下移动；各个钻具钻至各自设计深度时，停止转动，钻机主卷扬提升中心钻具，中心钻具的下端钻头打开，砼泵启动，开始压灌砼，边压灌砼边提升中心钻具，之后依次提升中间套筒钻具、外套筒钻具，直至外套筒钻具提出孔口标高，同时砼也压灌至设计标高。进一步地，所述辅助设备卷扬机提升外套筒钻具时包括如下步骤：在外套筒钻具上安装一个护筒，在护筒上设置有弹簧装置，辅助设备卷扬机通过钢丝绳、弹簧装置与护筒连接，利用弹簧装置的弹性使外套筒钻具的第三联动装置能够自动穿套在中间套筒钻具的第二联动装置上；同理利用弹簧装置的弹性使中间套筒钻具的第二联动装置能够自动穿套在中心钻具的第一联动装置上，并且在弹簧装置上设置有限位装置，在弹簧装置的形变量达到预设长度时，限位装置控制辅助设备卷扬机停止工作。采用上述技术方案，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供了一种钻具，该钻具上的各个联动装置为叠加相套式，与辅助设备卷扬机相配合，从而能够形成多个倒锥台阶型钻孔，依次提升钻具同时压灌砼得以实现一种CFG变径倒锥台阶型桩。本专利技术提供了一种CFG变径倒锥台阶型桩，其承载力不但有传统桩体的桩侧摩阻力及桩端端承力，而且倒锥台阶型体的倒锥圆盘斜面，可把部分垂直竖向向下的力分解为锥面的切向力和法向力，桩周土形成被动受压应力状态和挤扩状态，桩周摩擦力增大，综合提高了单桩的承载力，降低了沉降量。结构改变了功能，该桩的承载力可用太沙基(Terzaghi)的地基承载力公式计算。本专利技术提供了一种制备方法，该方法通过将钻具与辅助设备卷扬机相结合，从而形成具有上述结构和功能的CFG变径倒锥台阶型桩。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术钻具处于初始状态的结构示意图；图2为本专利技术钻具处于提升状态的结构示意图；图3为本专利技术中心钻具的结构示意图；图4为本专利技术第一联动装置的结构示意图；图5为本专利技术中间套筒钻具的结构示意图；图6为本专利技术第二联动装置的结构示意图；图7为本专利技术外套筒钻具的结构示意图；图8为本专利技术第三联动装置的结构示意图；图9为本专利技术CFG变径倒锥台阶型桩的结构示意图；图10至图16为本专利技术钻具的施工步骤示意图。图中，1为卷扬机，2为钢丝绳，3为中心钻具，31为第一法兰盘，32为第一联动装置，33为空心钻杆，34为第一螺旋叶片，35为钻头，4为中间套筒钻具，41为第二法兰盘，42为第二联动装置，43为第一套筒钻具，44为第二螺旋叶片，45为钻排土孔，5为外套筒钻具，51为第三法兰盘，52为第三联动装置，53为第二套筒钻具，54为第三螺旋叶片，55为钻排土孔，56为护筒，71为主体桩身，72为倒锥台阶型体；8为砼泵。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。实施例一结合图1至图2所示，本实施例提供一种钻具，其包括：依次同轴套设的外套筒钻具5、中间套筒钻具4和中心钻具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钻具，其特征在于，包括：依次同轴套设的外套筒钻具、中间套筒钻具和中心钻具；所述中心钻具设置有第一联动装置；所述中间套筒钻具设置有第二联动装置；所述外套筒钻具设置有第三联动装置；在所述外套筒钻具被向上提升时，所述第三联动装置能够套设并锁定于所述第二联动装置上，所述第二联动装置能够套设并锁定于所述第一联动装置上。

【技术特征摘要】
1.一种钻具，其特征在于，包括：依次同轴套设的外套筒钻具、中间套筒钻具和中心钻具；所述中心钻具设置有第一联动装置；所述中间套筒钻具设置有第二联动装置；所述外套筒钻具设置有第三联动装置；在所述外套筒钻具被向上提升时，所述第三联动装置能够套设并锁定于所述第二联动装置上，所述第二联动装置能够套设并锁定于所述第一联动装置上。2.根据权利要求1所述的钻具，其特征在于，所述中心钻具包括：空心钻杆、可开合的钻头和第一螺旋叶片；所述第一螺旋叶片沿所述空心钻杆的轴向设置于所述空心钻杆的外壁上，所述钻头连接于所述空心钻杆的下端，所述第一联动装置同轴设置于所述空心钻杆的上端，在所述第一联动装置上设置有第一法兰盘。3.根据权利要求2所述的钻具，其特征在于，所述中间套筒钻具包括：第一套筒钻具和第二螺旋叶片，所述第二螺旋叶片沿所述第一套筒钻具的轴向设置于所述第一套筒钻具的外壁上，所述第一套筒钻具上设置有多个排土孔，所述第二联动装置同轴设置于所述第一套筒钻具的上端，在所述第二联动装置的上端设置有第二法兰盘。4.根据权利要求3所述的钻具，其特征在于，所述外套筒钻具包括：第二套筒钻具、第三螺旋叶片和护筒，所述第三螺旋叶片沿所述第二套筒钻具的轴向设置于所述第二套筒钻具的外壁上，所述第二套筒钻具上设置有多个排土孔，所述第三联动装置设置于所述第二套筒钻具的上端，所述护筒设置于所述外套筒钻具上端，且在所述护筒上设置有用于与卷扬机钢丝绳相连的弹簧装置，所述弹簧装置上设置限位装置，在所述第三联动装置的上端设置有第三法兰盘。5.根据权利要求2所述的钻具，其特征在于，所述第一联动装置包括第一四方柱体，所述第一四方柱体同轴设置有截面为圆形的第一套孔，所述第一套孔用于固定在所述中心钻具的上端；所述第二联动装置包括第二四方柱体，所述第二四方柱体同轴设置有截面为方形的第二套孔，所述第二套孔用于套入所述第一联动装置；所述第三联动装置包括圆柱体，所述圆柱体同轴设置有截面为方形的第三套孔，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李广信，
申请(专利权)人：李广信，
类型：发明
国别省市：北京,11