螺钉钻挤灌注桩施工方法及组合螺钉钻头技术

本发明专利技术公开了一种螺钉钻挤灌注桩施工方法，此方法包括利用顺时针旋转组合螺钉钻头预先钻挤成孔，达到设计深度后使组合螺钉钻头向上运动并再次顺时针旋转挤扩桩孔，上旋同时启动混凝土泵向桩孔内压灌桩材到预定高度，然后植入钢筋笼。组合螺钉钻头，包括上部的螺旋钻杆和下部的螺钉形钻掘头，螺旋钻杆上端与动力头相连接，螺旋钻杆的下端连接所述下部的螺钉形钻掘头，螺钉形钻掘头有钻头变径段和钻头截齿段组成，钻头变径段的直径自上端至下端逐渐减小至某一设定直径，同时，钻头截齿段端部分布有合金截齿。利用该组合螺钉钻头施工而成的螺钉钻挤灌注桩，具有硬质地层可施工性强，承载力大、沉降小、成桩质量好、成本更低、能耗更少等特点。

【技术实现步骤摘要】
螺钉钻挤灌注桩施工方法及组合螺钉钻头
本专利技术岩土工程领域，具体涉及一种螺钉钻挤灌注桩施工方法及组合螺钉钻头。
技术介绍
在硬质地层、卵砾石层等地层的桩基施工中，传统的施工工艺存在许多缺点，比如钻孔灌注桩钻进能力有限无法打入；冲孔灌注桩易塌孔，垂直度难以控制，成孔效果很不理想且充盈系数过大，影响成桩质量和桩基成本；螺杆桩与螺旋挤土灌注桩也因为钻入阻力过大、动力头扭矩不足，螺旋叶片变形等原因难以进尺进而影响桩机寿命和工程工期。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种螺钉钻挤灌注桩的施工方法及配套的组合螺钉钻头，利用该组合螺钉钻头施工而成的螺钉钻挤灌注桩，具有硬质地层可施工性强，承载力大、沉降小、成桩质量好、施工简便效率高、成本更低、能耗更少、更加环保等特点。为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：螺钉钻挤灌注桩施工方法，包括以下步骤：1)在安装有组合螺钉钻头的桩工钻机就位后，启动桩工钻机施加顺时针方向的扭矩和向下的轴压力，利用组合螺钉钻头钻挤成孔，在向下钻挤成孔的过程中，被旋钻松动的土体，通过钻头系统上的螺旋叶片旋转运动部分被运送至地表，部分被被逐步挤入桩孔侧壁，第一步桩孔钻挤过程持续到设计深度；2)当第一步桩孔钻挤完成后，启动桩工钻机施加顺时针方向的扭矩和向上的轴向提拉力，使组合螺钉钻头向上运动并再次旋转挤压桩孔，以确保再次挤扩后的桩孔直径符合设计要求，第二步桩孔机械挤扩过程持续到组合螺钉钻头被旋转提升到地表；3)在组合螺钉钻头开始向上旋转挤压的同时，启动混凝土泵，向已经完成钻挤的桩孔内进行桩材的压灌，通过混凝土的压力挤扩，使已经完成桩材压灌的桩段成桩直径符合设计要求，这一过程将持续到桩材压灌至桩顶标高为止，至此形成了螺钉钻挤灌注桩。所述方法还包括：4)在所述步骤3)制成的螺钉钻挤灌注桩桩体中插入钢筋笼、钢筋束或型钢。用于螺钉钻挤灌注桩施工的组合螺钉钻头，包括上部的螺旋钻杆和下部的螺钉形钻掘头，所述上部的螺旋钻杆的上端与动力头相连接，所述上部的螺旋钻杆的下端连接所述下部的螺钉形钻掘头，所述下部的螺钉形钻掘头的芯杆直径自上端至下端逐渐减小至某一设定值。进一步，所述下部的螺钉形钻掘头由钻头变径段和钻头截齿段组成，所述钻头变径段的上端连接所述上部的螺旋钻杆，所述钻头变径段的下端连接所述钻头截齿段，所述钻头变径段和钻头截齿段之间可拆卸，所述钻头截齿段上设有合金截齿。进一步，所述上部的螺旋钻杆包括上螺旋叶片和上芯杆，所述上螺旋叶片的外径一致，所述上芯杆的外径一致，所述上螺旋叶片的外径大于上芯杆的外径，所述上芯杆的内部中空。进一步，所述钻头变径段包括下螺旋叶片和下芯杆，所述下螺旋叶片外径与所述上螺旋叶片的外径相同，所述下芯杆的顶部外径与所述上芯杆的外径相同，所述下芯杆的外径自上端至下端逐渐减小至某一设定直径，所述下芯杆的内部中空。进一步，所述钻头截齿段的芯杆直径与所述钻头变径段的底端直径一致，所述钻头截齿段底部设有出料结构，所述出料结构包括环形出料座、转动支架、转轴、转杆和盖板，所述环形出料座设置于所述下芯杆的底部，所述环形出料座上设有转动支架，所述转动支架连接有转轴，所述转轴连接有转杆，所述转杆连接所述盖板，所述盖板的端部设有限位插板，所述钻头截齿段上设有限位凹槽，所述限位插板与所述限位凹槽相匹配。进一步，所述转动支架上设有转轴孔，所述转轴孔与所述转轴相匹配。进一步，所述合金截齿包括方形截齿和圆形截齿，所述方形截齿设置于所述底部的下螺旋叶片上，所述圆形截齿设置于所述盖板上。进一步，所述方形截齿设置有2N+1个，其中N个方形截齿位于所述底部的下螺旋叶片的一侧，另外N+1个方形截齿位于所述底部的下螺旋叶片的另一侧，两侧的方形截齿方向相对且交错设置；所述圆形截齿设置有两个，其中一个圆形截齿设置于所述盖板的一侧，另外一个圆形截齿设置于所述盖板的另一侧，两个圆形截齿方向相对设置。进一步，所述方形截齿和圆形截齿在钻尖部位均焊接有合金，所述方形截齿的侧边设置有圆形合金。由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：本专利技术为螺钉钻挤灌注桩施工方法及组合螺钉钻头，利用该组合螺钉钻头施工而成的螺钉钻挤灌注桩，具有硬质地层可施工性强，承载力大、沉降小、成桩质量好、施工简便效率高、成本更低、能耗更少、更加环保等特点。组合螺钉钻头的组合式构造可以实现自由快速接拆上部螺旋钻杆，当钻头截齿段磨损严重时能快速更换，方便节能高效。通过设置下部的螺钉形钻掘头，其下螺旋叶片外径与上螺旋叶片的外径相同，保持不变；下芯杆的顶部外径与上芯杆的外径相同，下芯杆的外径自上端至下端逐渐减小至某一设定值。由于该组合螺钉钻头同时存在螺旋叶片和中间芯杆，只有部分土体被排出桩孔外，其余部分土被挤入孔壁，属于半挤土桩型，在碰到卵砾石含量较大或者土层硬度较大的地区，钻头掘进和进尺很慢很困难。通过将下芯杆的外径自上端至下端逐渐减小直接减少挤土效果，将钻掘松动的土通过螺旋叶片大量送上去，这样就减少了钻头的旋转和切削阻力，保证掘进顺利进行。设置上螺旋叶片和下螺旋叶片的目的为了将截齿钻头钻出的泥土持续地提出地表，因此芯杆变细以及下螺旋叶片外径与上螺旋叶片外径相同的设置，可以增强螺钉钻掘头部位的排土和提土能力。组合螺钉钻头的钻头截齿段采用合金截齿钻头，能在硬质地层、卵砾石层等其它桩基工法难以施工的地层中进行施工，施工效率高，大大减少了在硬质土层、卵砾石土层等地层中桩基施工造成的材料损耗和工期损耗。其非对称设置可以使所有截齿因钻杆旋转而扫过的面积覆盖整个桩体底面积，利于钻头对土体的掘削。上部的螺旋钻杆上设有上螺旋叶片，下部的螺钉钻头外径自上端至下端逐渐减小，提高了在硬质地层、卵砾石地层中的钻进速度。方形截齿和圆形截齿尖端的合金强度高，便于钻孔时更有效的切削土体，方形截齿的侧边设置的合金为圆形合金，有效地防止了方形截齿的截齿磨损。钻头截齿段的底部的出料结构设计，可以保证在钻进过程中中间盖板上圆形截齿对土体的切削，限位插板和限位凹槽的匹配可以保证出料结构在切削土体而受力的情况下不变形，而在灌注混凝土等桩材时能够顺利打开盖板。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步说明：图1中的图1a～1h为本专利技术中螺钉钻挤灌注桩施工方法的施工流程图；图2为本专利技术中组合螺钉钻头的结构示意图；图3为本专利技术中钻头截齿段结构示意图；图4为本专利技术中出料结构的结构示意图；图5为本专利技术中带有侧边圆形合金的方形截齿结构示意图；图中：1-上部的螺旋钻杆；2-钻头变径段；3-钻头截齿段；4-上螺旋叶片；5-上芯杆；6-下螺旋叶片；7-下芯杆；8-环形出料座；9-方形截齿；10-圆形截齿；11-合金；12-盖板；13-转动支架；14-转轴；15-转杆；16-限位凹槽；17-限位插板；18-转轴孔。具体实施方式如图1中的图1a～1h所示，本专利技术的螺钉钻挤灌注桩施工方法，包括以下施工步骤：1)将安装有组合螺钉钻头的桩工钻机按照公知的方法就位，准备好混凝土泵，并制备需要灌注的桩材。常规桩材为混凝土或水泥粉煤灰碎石桩材等。2)在安装有组合螺钉钻头的桩工钻机就位后，启动桩工钻机施加顺时针方向的扭矩和向下的轴压力，利用组合螺钉钻头钻挤成孔，在向下钻挤成孔的过程中，被旋钻松动的土体，通过钻头系统上的螺旋叶片旋转运动部分被运送至地表，部分被被本文档来自技高网...

【技术保护点】
螺钉钻挤灌注桩施工方法，其特征在于包括以下步骤：1)在安装有组合螺钉钻头的桩工钻机就位后，启动桩工钻机施加顺时针方向的扭矩和向下的轴压力，利用组合螺钉钻头钻挤成孔，在向下钻挤成孔的过程中，被旋钻松动的土体，通过钻头系统上的螺旋叶片旋转运动,部分被运送至地表，部分被被逐步挤入桩孔侧壁，第一步桩孔钻挤过程持续到设计深度；2)当第一步桩孔钻挤完成后，启动桩工钻机施加顺时针方向的扭矩和向上的轴向提拉力，使组合螺钉钻头向上运动并再次旋转挤压桩孔，以确保再次挤扩后的桩孔直径符合设计要求，第二步桩孔机械挤扩过程持续到组合螺钉钻头被旋转提升到地表；3)在组合螺钉钻头开始向上旋转挤压的同时，启动混凝土泵，向已经完成钻挤的桩孔内进行桩材的压灌，通过混凝土的压力挤扩，使已经完成桩材压灌的桩段成桩直径符合设计要求，这一过程将持续到桩材压灌至桩顶标高为止，至此形成了螺钉钻挤灌注桩；所述方法还包括：4)在所述步骤3)制成的螺钉钻挤灌注桩桩体中插入钢筋笼、钢筋束或型钢。

【技术特征摘要】
1.螺钉钻挤灌注桩施工方法，其特征在于包括以下步骤：1)在安装有组合螺钉钻头的桩工钻机就位后，启动桩工钻机施加顺时针方向的扭矩和向下的轴压力，利用组合螺钉钻头钻挤成孔，在向下钻挤成孔的过程中，被旋钻松动的土体，通过钻头系统上的螺旋叶片旋转运动,部分被运送至地表，部分被被逐步挤入桩孔侧壁，第一步桩孔钻挤过程持续到设计深度；2)当第一步桩孔钻挤完成后，启动桩工钻机施加顺时针方向的扭矩和向上的轴向提拉力，使组合螺钉钻头向上运动并再次旋转挤压桩孔，以确保再次挤扩后的桩孔直径符合设计要求，第二步桩孔机械挤扩过程持续到组合螺钉钻头被旋转提升到地表；3)在组合螺钉钻头开始向上旋转挤压的同时，启动混凝土泵，向已经完成钻挤的桩孔内进行桩材的压灌，通过混凝土的压力挤扩，使已经完成桩材压灌的桩段成桩直径符合设计要求，这一过程将持续到桩材压灌至桩顶标高为止，至此形成了螺钉钻挤灌注桩；所述方法还包括：4)在所述步骤3)制成的螺钉钻挤灌注桩桩体中插入钢筋笼、钢筋束或型钢。2.用于螺钉钻挤灌注桩施工方法的组合螺钉钻头，其特征在于：包括上部的螺旋钻杆和下部的螺钉形钻掘头，所述上部的螺旋钻杆的上端与动力头相连接，所述上部的螺旋钻杆的下端连接所述下部的螺钉形钻掘头，所述下部的螺钉形钻掘头的芯杆直径自上端至下端逐渐减小至某一设定值。3.根据权利要求2所述的组合螺钉钻头，其特征在于：所述下部的螺钉形钻掘头由钻头变径段和钻头截齿段组成，所述钻头变径段的上端连接所述上部的螺旋钻杆，所述钻头变径段的下端连接所述钻头截齿段，所述钻头变径段和钻头截齿段之间可拆卸，所述钻头截齿段上设有合金截齿。4.根据权利要求3所述的组合螺钉钻头，其特征在于：所述上部的螺旋钻杆包括上螺旋叶片和上芯杆，所述上螺旋叶片的外径一致，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕美东，陈天雄，
申请(专利权)人：浙江坤德创新岩土工程有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33