一种挤排土复合钻具、CFG挤排土桩以及制备方法技术

本发明专利技术涉及土木工程技术领域，尤其是涉及一种挤排土复合钻具、CFG挤排土桩以及制备方法。该挤排土复合钻具包括：动力机构、挤土钻具、排土钻具和钻头，所述挤土钻具与所述排土钻具自上而下一体连接以构成钻具主体，所述动力机构通过第一联动装置与所述挤土钻具的上端连接，所述钻头与所述排土钻具的下端连接，所述钻具主体的中芯管的外径自下而上逐渐增加，所述钻具主体的螺旋叶片的宽度自下而上逐渐减小，以使所有螺旋叶片的外轮廓呈等直径分布。通过该复合钻具施工，挤土、排土同时俱进，并可一次性完成成孔和砼压灌成桩，实现了工效的提高，单桩承载力的提高，同时降低了成本，缩短了工期。

A kind of compacting and discharging compound drilling tool, CFG squeezing soil pile and its preparation method

The invention relates to the field of civil engineering technology, in particular to a compacting and discharging composite drilling tool, a CFG extruding soil pile and a preparation method thereof. The composite drilling tool consists of a power mechanism, a earth squeezing drill tool, a soil drilling tool and a drill. The earth drilling tool is connected up and down from top to bottom to form a drilling tool body. The power mechanism is connected to the upper end of the earth drilling tool through the first linkage device, and the drill bit is at the lower end of the soil drilling tool. The outer diameter of the core tube of the drilling tool body is gradually increased from bottom up, and the width of the spiral blade of the drilling tool body is gradually reduced from bottom up, so that the outer profile of all the spiral blades is equal to the equal diameter distribution. Through the construction of the composite drilling tool, the soil compaction and the drainage of the soil are all advanced at the same time, and the pore forming and concrete pressure irrigation can be completed at one time. The improvement of the work efficiency and the increase of the bearing capacity of the single pile, the cost reduction and the shortening of the time limit are also reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种挤排土复合钻具、CFG挤排土桩以及制备方法
本专利技术涉及土木工程
，尤其是涉及一种挤排土复合钻具、CFG挤排土桩以及制备方法。
技术介绍
目前，在建筑物或铁路、公路软基处理中，需要进行处理的地基土的范围内场地土类型由浅到深根据等效剪切波速值变化规律基本划分为软弱场地土、中软场地土、中硬场地土、坚硬场地土。根据场地土软硬程度可以把地基土简单划分为挤土区(软弱场地土、中软场地土，含水量较高或饱和黏性土除外)；排土区(中硬场地土、坚硬场地土除外)。为提高地基土的承载力和提高地基的压缩模量，一般采取以桩体置换地基土为主的长螺旋压灌桩—CFG桩工法。该工法使用钻具参数为：钻具挤土比为：0.27～0.45，平均值为：0.34(钻具中芯管外直径与钻具直径之比)，螺径比：0.50～0.90，平均值为：0.69，(钻具螺距与钻具直径之比),螺旋叶片宽度偏大，螺旋叶片厚度偏薄，该螺旋叶片功能主要是旋排土。近年来又发展出一种新型工法—螺杆桩，该工法是通过改进设备、增加自重，加大动力机构动能，使之钻具扭矩变大。该设备钻具与常规长螺旋不同，钻具挤土比为：0.6～0.75平均值为：0.68(钻具中芯管外直径与钻具直径之比)，螺径比：0.66～1.00，平均值为：0.79，(钻具螺距与钻具直径之比),螺牙宽度偏小，螺牙厚度较厚，该螺旋叶片功能不是旋排土，而是旋挤土。该钻具成孔、成桩时采用同步技术，成孔时以挤土为主，钻进并挤土到设计深度后，反转同步技术提钻同时压灌砼成桩至设计标高，因此出土量很少，加密了桩周土。上述两种工法在适合的地层中都不同程度的增加了地基土的承载力。但对于复杂的地基土层，两种工法所使用的钻具功能较为单一，在浅层的可挤土区，CFG桩工法只能简单地置换土，造成桩周土侧摩阻力降低；在深层较硬的排土区，螺杆桩工法进一步加大扭矩去挤扩，造成钻进困难，影响工效，如对密实砂性土，企图挤扩它，会破坏其结构性强度，甚至发生剪胀，侧摩阻力及端阻力反而降低。两种工法的功能单一性，不能因地制宜处理地基土，造成了一定的成本浪费，影响了单桩承载力发挥效果。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本申请的总体
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术是为解决上述钻具功能单一性造成的不良影响而提出的，目的在于提供一种用于地基处理的挤排土复合钻具。通过该复合钻具施工，挤土、排土同时俱进，并可一次性完成成孔和砼压灌成桩，实现了工效的提高，单桩承载力的提高，同时降低了成本，缩短了工期。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种挤排土复合钻具，其包括：动力机构、挤土钻具、排土钻具和钻头，所述挤土钻具与所述排土钻具自上而下一体连接以构成钻具主体，所述动力机构通过第一联动装置与所述挤土钻具的上端连接，所述钻头与所述排土钻具的下端连接，所述钻具主体的中芯管的外径自下而上逐渐增加，所述钻具主体的螺旋叶片的宽度自下而上逐渐减少，以使所有螺旋叶片的外轮廓呈等直径分布。作为一种优选的技术方案，所述动力机构包括：电机设备和/或液压驱动设备。作为一种优选的技术方案，所述中芯管的内径为等直径设置。作为一种优选的技术方案，所述钻头上设有出料口，所述出料口与所述中芯管的内部管道连通。作为一种优选的技术方案，所述中芯管的外径不大于所述螺旋叶片外轮廓的直径。作为一种优选的技术方案，所述挤土钻具的上端具有光杆段，所述光杆段的顶部通过第一联动装置与所述动力机构连接。作为一种优选的技术方案，所述挤土钻具中的中芯管外直径与钻具主体直径之比由下至上逐渐变大，其中，定义该比值为所述挤土钻具的挤土比，所述挤土钻具的挤土比的数值范围在0.6-1.0，所述挤土钻具的挤土比由下至上逐渐由小到大渐变。作为一种优选的技术方案，所述排土钻具中的中芯管外直径与钻具主体直径之比由下至上逐渐变大，且定义该比值为挤土比，所述挤土比的数值范围小于0.6；其中，所述排土钻具的挤土比由下至上逐渐由小到大渐变或者为以一定值。第二方面，本专利技术还提供一种根据所述的挤排土复合钻具以制备的CFG挤排土桩，所述CFG挤排土桩桩身直径由下而上为等径，横截面为圆形。第三方面，本专利技术还提供一种根据所述的挤排土复合钻具以制备CFG挤排土桩的方法，其包括如下步骤：采用所述挤排土复合钻具施工时，通过动力机构带动挤土钻具、排土钻具同步旋转，带动钻头向下钻进成孔，此时根据场地土情况结合钻具匹配不同，成孔工艺分两种情况：第一种，场地土以中硬场地土为主，工法采用以排土为主，挤土为辅的原则，挤排土复合钻具匹配为以排土钻具为主导，挤土钻具配合：其中，排土钻具的长度为待处理中硬场地土厚度，排土钻具的挤土比宜选用一定值；挤土钻具的长度或挤土比变化程度，视待处理软弱、中软场地土密实度及钻机动力机构输出扭矩大小而定；挤土钻具的上端具有光杆段，光杆段的挤土比为1.0，光杆段及挤土钻具有叶片段的长度其和应大于处理软弱、中软场地土厚度；其中，成孔采取以置换方式钻进，排土钻具预先在软弱、中软场地土钻进成孔，一部分桩排土由排土钻具螺旋叶片旋排至孔口，但随着挤土钻具跟进，排土量逐步变小至孔口被封，此时排土钻具螺旋叶片把中硬场地土孔内土继续往孔上部挤土区旋排，土在挤土区旋排过程中随挤土钻具螺旋叶片由大变小，中芯管外直径由细变粗过程中，被均匀且又有针对性适量挤压、挤扩消纳于软弱、中软场地土孔壁内，使孔壁侧摩阻力增强，待挤土钻具、排土钻具都达到设计深度后，然后停钻，一边向中芯管中压灌砼，一边提升动力机构带动挤排土复合钻具同步提升，直到压灌砼成桩至设计标高；其中，挤排土复合钻具在钻进过程中，成孔后桩弃土一部分旋附于钻杆螺旋叶片中，一部分旋排于孔口边，一部分被挤压、挤扩消纳于挤土区孔壁内；第二种，场地土以软弱、中软场地土为主，工法全部采用挤土，排土也为挤土服务的原则，挤排土复合钻具匹配为挤土钻具为主导，排土钻具配合：其中，排土钻具的长度为待处理中硬场地土厚度，排土钻具的挤土比选用渐变值，挤土钻具的长度或挤土比变化程度，视要处理软弱、中软场地土密实度及钻机动力机构输出扭矩大小而定，挤土钻具的上端具有光杆段，光杆段的挤土比为1.0，光杆段及挤土钻具有叶片段的长度其和应大于处理软弱、中软场地土厚度；其中，成孔钻进采取大扭矩、缓速下钻方式，钻具预先在软弱、中软场地土旋拧钻进，钻头未进入中硬场地土之前，钻具旋挤于土中，钻具周边土被挤压、挤扩，钻具光杆段进入孔中若干后，将孔口封住，孔口不能出土，此时钻具转速逐步变快，钻头破土钻进，排土钻具旋排土，同时挤土钻具把旋排土进行旋挤，当钻头进入中硬场地土之后，排土钻具把中硬场地土孔中土往孔上部旋排，在旋排过程中随螺旋叶片由大变小至无，中芯钻杆管直径由细变粗过程中，旋排土被均匀且又有针对性适量挤压、挤扩消纳于软弱、中软场地土孔壁内，使孔壁侧摩阻力增强，待挤土钻具、排土钻具都达到设计深度后，然后停钻，一边向中芯管中压灌砼，一边提升动力机构带动复合钻具同步提升，直到压灌砼成桩至设计标高；挤排土复合钻具在钻进过程中，成孔后桩弃土一部分旋附于钻杆螺旋叶片中，大部分被挤压、挤扩消纳于孔壁内。采用上述技术方案，本专利技术具有如下有益效果：一、结构简单，功能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种挤排土复合钻具，其特征在于，包括：动力机构、挤土钻具、排土钻具和钻头，所述挤土钻具与所述排土钻具自上而下一体连接以构成钻具主体，所述动力机构通过第一联动装置与所述挤土钻具的上端连接，所述钻头与所述排土钻具的下端连接，所述钻具主体的中芯管的外径自下而上逐渐增加，所述钻具主体的螺旋叶片的宽度自下而上逐渐减小，以使所有螺旋叶片的外轮廓呈等直径分布。

【技术特征摘要】
1.一种挤排土复合钻具，其特征在于，包括：动力机构、挤土钻具、排土钻具和钻头，所述挤土钻具与所述排土钻具自上而下一体连接以构成钻具主体，所述动力机构通过第一联动装置与所述挤土钻具的上端连接，所述钻头与所述排土钻具的下端连接，所述钻具主体的中芯管的外径自下而上逐渐增加，所述钻具主体的螺旋叶片的宽度自下而上逐渐减小，以使所有螺旋叶片的外轮廓呈等直径分布。2.根据权利要求1所述的挤排土复合钻具，其特征在于，所述动力机构包括：电机设备和/或液压驱动设备。3.根据权利要求1所述的挤排土复合钻具，其特征在于，所述中芯管的内径为等直径设置。4.根据权利要求1所述的挤排土复合钻具，其特征在于，所述钻头上设有出料口，所述出料口与所述中芯管的内部管道连通。5.根据权利要求1所述的挤排土复合钻具，其特征在于，所述中芯管的外径不大于所述螺旋叶片外轮廓的直径。6.根据权利要求1所述的挤排土复合钻具，其特征在于，所述挤土钻具的上端具有光杆段，所述光杆段的顶部通过第一联动装置与所述动力机构连接。7.根据权利要求1所述的挤排土复合钻具，其特征在于，所述挤土钻具中的中芯管外直径与钻具主体直径之比由下至上逐渐变大，其中，定义该比值为所述挤土钻具的挤土比，所述挤土钻具的挤土比的数值范围在0.6-1.0，所述挤土钻具的挤土比由下至上逐渐由小到大渐变。8.根据权利要求1所述的挤排土复合钻具，其特征在于，所述排土钻具中的中芯管外直径与钻具主体直径之比由下至上逐渐变大，且定义该比值为挤土比，所述挤土比的数值范围小于0.6；其中，所述排土钻具的挤土比由下至上逐渐由小到大渐变或者为以一定值。9.根据权利要求1-8中任意一项所述的挤排土复合钻具以制备的CFG挤排土桩，其特征在于，所述CFG挤排土桩桩身直径由下而上为等径，横截面为圆形。10.根据权利要求1-8中任意一项所述的挤排土复合钻具以制备CFG挤排土桩的方法，其特征在于，包括如下步骤：采用所述挤排土复合钻具施工时，通过动力机构带动挤土钻具、排土钻具同步旋转，带动钻头向下钻进成孔，此时根据场地土情况结合钻具匹配不同，成孔工艺分两种情况：第一种，场地土以中硬场地土为主，工法采用以排土为主，挤土为辅的原则，挤排土复合钻具匹配为以排土钻具为主导，挤土钻具配合：其中，排土钻具的长度为待处理中硬场地土厚度，排土钻具的挤土比宜选用一定值；挤土钻具的长度或挤土比...

【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