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，各个钻具上设置的联动装置可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。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, linkage device set on each tool can be matched with the auxiliary equipment hoist phase, so as to form a plurality of inverted cone step type drilling, and in turn enhance drilling press pouring concrete to achieve a CFG variable step type inverted cone 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；所述中心钻具在下端设置有第一联动装置；所述中间套筒钻具包括依次同轴套设的传动套筒和挡土套筒，所述挡土套筒在上端设置有用于驱动传动套筒升降移动的液压驱动装置，所述挡土套筒在下端设置有第二联动装置，所述传动套筒在上端设置有第三联动装置，所述传动套筒的下端设置有伞状支盘取土装置；所述外套筒钻具在上端依次设置有第四联动装置、护筒和第六联动装置，所述护筒上设置有第五联动装置。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；所述第一螺旋叶片包括沿所述空心钻杆的轴向自上而下依次设置的大螺旋叶片和小螺旋叶片，所述钻头连接于所述空心钻杆的下端，所述第一联动装置设置于所述钻头上，所述空心钻杆的上端设置有第一法兰盘。进一步地，所述液压驱动装置包括：液压旋转装置和空心液压油缸，所述液压旋转装置通过滑动支架固定于所述挡土套筒的上端，且通过油管与所述空心液压油缸连接，所述空心液压油缸位于所述液压旋转装置的下面，且所述空心液压油缸的输出端与所述传动套筒的上端连接，所述第三联动装置位于所述传动套筒的上端，且在所述第三联动装置的上端设置有第二法兰盘。进一步地，所述伞状支盘取土装置包括：带齿斜支撑、伞面和伞面骨，所述带齿斜支撑铰接在所述伞面骨的上端，所述伞面骨的下端通过连接轴与所述挡土套筒连接，所述伞面围设在所述伞面骨的外围，所述带齿斜支撑的上端与所述传动套筒连接；所述伞面骨在所述传动套筒升降动作时带动下能够打开或收拢，且在所述传动套筒上设置有升降限位孔，在所述挡土套筒设置有用于所述升降限位孔配合的限位键块。进一步地，所述外套筒钻具包括：外套筒和第二螺旋叶片，所述第二螺旋叶片沿所述外套筒的轴向设置于所述外套筒的外壁上，且所述第二螺旋叶自上而下呈直径依次递减的变化；所述外套筒在上端依次设置有第四联动装置、护筒和第六联动装置，所述护筒上设置有第五联动装置，所述第六联动装置位于所述第二螺旋叶片的上面。进一步地，所述第一联动装置包括键块，所述键块设置于所述中心钻具下端的钻头上；所述第二联动装置包括键槽，所述键槽设置于所述挡土套筒的下端，所述键槽与键块能够相互配合以进行锁定；所述第三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传动套筒的上端；所述第四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二套孔，所述第二套孔用于套入所述第三联动装置；所述第五联动装置包括第三四方柱体，所述第三四方柱体同轴设置截面为方形的第三套孔，所述第三套孔用于套入所述第六联动装置；所述第六联动装置包括第四四方柱体，第四四方柱体同轴设置截面为圆形的第四套孔，所述第四套孔用于固定在所述外套筒的上端。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：通过动力装置驱动中心钻具顺时针/逆时针转动，同时向下移动；在中心钻具的第一联动装置进入中间套筒钻具的第二联动装置时，带动中间套筒钻具同步转动同时向下移动；在中间套筒钻具上端的第三联动装置接近外套筒钻具的第四联动装置时，由辅助设备卷扬机通过钢丝绳提升护筒，护筒带动提升外套筒钻具，使得外套筒钻具的第四联动装置锁定于中间套筒钻具的第三联动装置上，此时各个联动装置互相锁定；通过动力装置驱动各个钻具同时顺时针/逆时针转动，并向下移动；在中间套筒钻具、外套筒钻具钻至各自设计深度时，停止转动；通过动力装置使中心钻具反向转动一下，且利用辅助设备卷扬机提升一下外套筒钻具和中间套筒钻具，让中心钻具的第一联动装置完全脱离中间套筒钻具的第二联动装置；之后辅助设备卷扬机下放护筒使得第五联动装置与第六联动装置锁定，以限制外套筒钻具和中间套筒钻具之间的转动；通过动力装置驱动脱离后的中心钻具继续顺时针/逆时针转动并向下移动钻至设计深度；中心钻具钻至设计深度后，停止转动，提升中心钻具并使其下端钻头打开，砼泵启动，开始压灌砼，边压灌砼边提钻具；当中心钻具的第一联动装置碰到中间套筒钻具的第二联动装置时，向上提升使得中间套筒钻具的第三联动装置与外套筒钻具的第四联动装置完全脱开，然后停止提升钻具和压灌砼；通过动力装置使中心钻具带动中间套筒钻具顺时针/逆时针转动并缓慢向上移动，同时伞状支盘取土装置通过液压驱动装置、传动套筒逐步打开，以进行取土动作并将弃土输送至挡土钻具中，伞状支盘取土装置取土完毕时伞面收拢，中心钻具和中间套筒钻具停止转动，继续提升钻具同时启动砼泵压灌砼；当中间套筒钻具下端口的提升键块碰及外套筒钻具底端时，同步提升外套筒钻具，同时压灌砼至设计标高。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，该钻具通过设置的伞状支盘取土装置以及各个联动装置可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；所述中心钻具在下端设置有第一联动装置；所述中间套筒钻具包括依次同轴套设的传动套筒和挡土套筒，所述挡土套筒在上端设置有用于驱动传动套筒升降移动的液压驱动装置，所述挡土套筒在下端设置有第二联动装置，所述传动套筒在上端设置有第三联动装置，所述传动套筒的下端设置有伞状支盘取土装置；所述外套筒钻具在上端依次设置有第四联动装置、护筒和第六联动装置，所述护筒上设置有第五联动装置。

【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；所述中心钻具在下端设置有第一联动装置；所述中间套筒钻具包括依次同轴套设的传动套筒和挡土套筒，所述挡土套筒在上端设置有用于驱动传动套筒升降移动的液压驱动装置，所述挡土套筒在下端设置有第二联动装置，所述传动套筒在上端设置有第三联动装置，所述传动套筒的下端设置有伞状支盘取土装置；所述外套筒钻具在上端依次设置有第四联动装置、护筒和第六联动装置，所述护筒上设置有第五联动装置。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；所述第一螺旋叶片包括沿所述空心钻杆的轴向自上而下依次设置的大螺旋叶片和小螺旋叶片，所述钻头连接于所述空心钻杆的下端，所述第一联动装置设置于所述钻头上，所述空心钻杆的上端设置有第一法兰盘。3.根据权利要求2所述的钻具，其特征在于，所述液压驱动装置包括：液压旋转装置和空心液压油缸，所述液压旋转装置通过滑动支架固定于所述挡土套筒的上端，且通过油管与所述空心液压油缸连接，所述空心液压油缸位于所述液压旋转装置的下面，且所述空心液压油缸的输出端与所述传动套筒的上端连接，所述第三联动装置位于所述传动套筒的上端，且在所述第三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，所述伞状支盘取土装置包括：带齿斜支撑、伞面和伞面骨，所述带齿斜支撑铰接在所述伞面骨的上端，所述伞面骨的下端通过连接轴与所述挡土套筒连接，所述伞面围设在所述伞面骨的外围，所述带齿斜支撑的上端与所述传动套筒连接；所述伞面骨在所述传动套筒升降动作时带动下能够打开或收拢，且在所述传动套筒上设置有升降限位孔，在所述挡土套筒设置有用于所述升降限位孔配合的限位键块。5.根据权利要求4所述的钻具，其特征在于，所述外套筒钻具包括：外套筒和第二螺旋叶片，所述第二螺旋叶片沿所述外套筒的轴向设置于所述外套筒的外壁上，且所述第二螺旋叶自上而下呈直径依次递减的变化；所述外套筒在上端依次设置有第四联动装置、护筒和第六联动装置，所述护筒上设置有第五联动装置，所述第六联动装置位于所述第二螺旋叶片的上面。6.根据权利要求5所述的钻具，其特征在于，所述第一联动装置包括键块，所述键块设置于所述中心钻具下端的钻头上；所述第二联动装置包括键槽，所述键槽设置于所述挡土套筒的下端，所述键槽与键块能够相互配合以进行锁定；所述第三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传动套筒的上端；所述第四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二套孔，所述第...

【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