挤扩钻具及挤扩桩机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种挤扩钻具、挤扩桩机，包括钻头、挤扩体、连接杆、销轴，其特征在于所述挤扩体是由圆柱保持体、异形螺纹挤扩体构成，所述异形螺纹挤扩体包括芯管、叶片和阿基米德螺旋面，所述芯管上端经设有的挤扩上接头和销轴与连接杆下端固定连接，下端与钻头固定连接，所述芯管上部串接有圆柱保持体，下部沿轴线向上螺旋缠绕有等螺距叶片；一种挤扩桩机，包括所述挤扩钻具，一种成桩工法，挤扩桩机在同步钻进过程中，利用逐渐增大的阿基米德螺旋面的成桩工法在原位挤扩，使得土体不剪切，不向上输送，本实用新型专利技术具有施工效率高、动力消耗少、挤土效果好、成桩质量更高、不卡钻、埋钻、使用寿命长等优点。使用寿命长等优点。使用寿命长等优点。

【技术实现步骤摘要】
挤扩钻具及挤扩桩机


[0001]本技术涉及地基基础施工设备，具体的说是一种挤扩钻具及挤扩桩机。

技术介绍

[0002]在地基基础工程领域中，螺旋钻机在现代桩基础施工中发挥着巨大作用。尤其是PLC控制变频桩机根据基础施工的不同要求，可以完成钻孔灌注桩、螺纹桩、螺杆桩、连续墙、挤扩桩及软基处理等基础施工。现有挤扩桩施工方法和钻具专利技术层出不穷。应用较多，比较典型的有：
[0003]1> 专利号为 CN200710063983.3双向螺旋挤扩桩施工方法及双向螺旋封闭挤扩钻头,
[0004]2> 专利号为 CN201714304U-可加长的双向螺旋挤扩钻头,
[0005]3> 专利号为 CN201020133115.5-具有导土槽的双向螺旋挤扩钻头,
[0006]4> 专利号为 CN200710051598.7旋转挤压灌注桩及其成桩工法,
[0007]以上四项专利分别阐述了双向螺旋挤扩桩施工方法及双向螺旋封闭挤扩钻头；可加长的双向螺旋挤扩钻头；具有导土槽的双向螺旋挤扩钻头; 旋转挤压灌注桩及其成桩工法。
[0008]上述专利中存在着以下一些缺陷和问题，现在分别加以说明:
[0009]1、CN200710063983.3双向螺旋挤扩桩施工方法及双向螺旋封闭挤扩钻头,
[0010]其施工方法：
[0011]启动桩工钻机施加顺时针方向的扭矩和向下的轴向压力，利用双向螺旋封闭挤扩钻头进行钻进挤扩成孔，在向下旋钻挤扩成孔过程中，被旋钻出来的土体，会做自下而上的螺旋运动并逐步被挤入桩孔侧壁，使挤扩后的桩孔直径符合设计要求，第一步桩孔机械挤扩过程将持续到桩孔达到设计深度；
[0012]其工法不足:
[0013]被旋钻出来的土体，做自下而上的螺旋运动并逐步被挤入桩孔侧壁，整个钻具会产生很大的阻力：阻力1：被旋钻出来的土体，即将粘合在一起的土体切下来，形成自下而上运动的剪切阻力。阻力2：土体自下而上运动与钻杆产生摩擦形成摩擦阻力，土体与土体相互搅动而形成摩擦阻力，土体被提升而产生重力阻力。阻力3：土体逐步被挤入桩孔侧壁的挤压阻力。由于采用螺旋输送原理将土体旋转出来，做螺旋推进运动送入挤扩体，而双向螺旋封闭挤扩钻头上部挤扩体的封堵和挤压，下部土体向上运行挤压形成局部密实土体，导致阻力增大，当阻力等于土体螺旋升力时，达到平衡状态，挤土效果趋于零，无法挤扩。并且众多阻力叠加消耗很大能量，这是其使用螺旋运动原理的固有缺陷。
[0014]其挤扩钻头：
[0015]其用于双向螺旋挤扩桩施工方法的双向螺旋封闭挤扩钻头，包括中空的连接杆，在连接杆的顶端设有连接法兰盘，其底端设有钻尖，所述连接杆的下部从下至上依次同轴地套装有或一体地制有下螺旋挤扩体、封闭挤扩体和动密封挤扩体，所述动密封挤扩体为
横截面自下而上逐渐缩小的圆台体，动密封挤扩体的外侧壁设有左旋的动密封螺旋挤扩叶片，所述封闭挤扩体为圆柱体，所述下螺旋挤扩体为横截面自下而上逐渐增大的圆台体，下螺旋挤扩体的外侧壁设有右旋的下螺旋挤扩叶片。
[0016]其挤扩钻头不足：
[0017]一体地制有下螺旋挤扩体、封闭挤扩体和动密封挤扩体，其结构庞大，更换维修不便，更换成本高。所述动密封挤扩体为横截面自下而上逐渐缩小的圆台体和所述螺旋挤扩体为横截面自下而上逐渐增大的圆台体结构使上部圆台对下行土体产生向上推力，下部圆台对上行土体产生向下推力。土体被剪切下来在螺旋叶片（或螺纹）作用下向上推，而螺旋挤扩体为上大下小圆台体对上行的土体产生向孔壁和向下推力，向下推力阻碍了钻具的下行，钻具要下行必须靠钻具自身重力和桩机加压力。由于挤扩体采用圆台结构，在垂直于钻具轴心线的横截面上挤扩体截面是圆形，当钻具做回转运动时圆台结构挤扩体没有挤扩效应，只有在钻具下行时圆台结构挤扩体斜面产生向孔侧和孔底挤扩分力从而达到挤扩效应。而向孔底挤扩分力使挤扩体下部土更加密实，使钻进阻力越来越大，所以此种结构阻力大，动力消耗大，挤土效率不高，这是其圆台结构的固有缺陷。
[0018]2、CN201714304U-可加长的双向螺旋挤扩钻头,
[0019]其钻头结构的实质性不足：
[0020]该专利是在专利“CN200710063983.3双向螺旋挤扩桩施工方法及双向螺旋封闭挤扩钻头”的基础上，将其分段后连接，挤扩体下部可任意加长，通过减少挤扩量来降低阻力使钻孔深度增加。挤扩体结构没有实质性的改变，其具有专利“CN200710063983.3双向螺旋挤扩桩施工方法及双向螺旋封闭挤扩钻头（1）”上述的不足，同时其加长的螺旋钻进体的土体没有被挤扩体挤扩，挤扩效果降低。
[0021]3、CN201020133115.5 具有导土槽的双向螺旋挤扩钻头,
[0022]其不足：
[0023]虽然该专利也阐述了双向螺旋封闭挤扩钻头（CN200710063983.3）实际使用存在的问题“由于是利用双向螺旋封闭挤扩钻头在进钻和提钻时双向将原桩孔中的土体挤扩到桩孔的侧壁中，在实际的钻进施工中发现，钻头部分所受到的来自桩孔侧壁的摩擦阻力非常之大，这不仅增加了动力消耗，也降低了钻进效率”。但该专利采用的方案是将钻头部分所受到的来自桩孔侧壁的摩擦阻力通过导土槽进行释放，“使得钻进动力消耗少、钻进效率高”，但又存在挤土效果降低、钻进过程中挤压又释放，消耗了大量动力，做了无用工的实质性技术问题。并且存在同“CN200710063983.3双向螺旋挤扩桩施工方法及双向螺旋封闭挤扩钻头”，“CN201714304U-可加长的双向螺旋挤扩钻头”两项专利中钻头部分的结构缺陷是一样的。
[0024]4、CN200710051598.7旋转挤压灌注桩及其成桩工法
[0025]这种结构和成桩工法存在的实质性不足是：
[0026]在桩长范围挤压土体形成直杆螺母状土体，然后钻杆原地非同步正向旋转，此时没有形成挤压力，而是形成对螺母土体的剪切，将形成螺母状土体的螺纹剪切后成圆柱状桩孔，因为要对整个螺纹桩孔的螺母状土体旋转剪切，动力头电机功率要求非常大，消耗大量动力，且电机很难启动，容易烧电机，卡钻和埋钻。而钻具螺纹间的螺母状土体并没有挤入侧壁，而是被剪切下来，留存在钻杆的螺纹间距内，不但挤土效果差，而且，还会将留存在
钻杆螺纹间距中的土带出地面，这是其钻具结构及施工方法的固有缺陷。
[0027]由此可以看出，上述四项专利分别采用了螺旋推进挤压挤土原理，同步自攻螺纹旋转挤土、非同步旋转剪切原理，由于其结构和方法的固有缺陷，均存在钻机动力消耗大，施工效率低，挤土效果差，成桩质量差、易卡钻，埋钻等问题。

技术实现思路

[0028]本技术的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种结构、方法合理、施工效率高、动力消耗少、挤土效果好、成桩质量更高、不易卡钻、埋钻、使用寿命长的挤扩钻具、挤扩桩机。
[0029]本技术解决其技术问题所采用的技术方案是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种挤扩钻具，包括钻头（1）、挤扩体（2）、连接杆（3）、销轴（4），其特征在于所述挤扩体（2）是由圆柱保持体（2-1）、异形螺纹挤扩体（2-2）构成，所述异形螺纹挤扩体（2-2）包括芯管（2-2-1）、叶片（2-2-2）和阿基米德螺旋面（2-2-3），所述芯管（2-2-1）上端经设有的挤扩上接头（2-2-4）和销轴（4）与连接杆（3）下端固定连接，下端与钻头（1）固定连接，所述芯管（2-2-1）上部串接有圆柱保持体（2-1），下部沿轴线向上螺旋缠绕有等螺距叶片（2-2-2），所述圆柱保持体（2-1）下端与叶片（2-2-2）固定连接，所述圆柱保持体（2-1）的外径与叶片（2-2-2）的直径相同，所述阿基米德螺旋面（2-2-3）以芯管（2-2-1）半径为最小起始极径、以相邻两叶片（2-2-2）与芯管（2-2-1）母线的连接点的间距为起始宽度由芯管（2-2-1）下端两叶片间开始、沿着叶片（2-2-2）的螺旋轨迹以阿基米德螺旋线方式缠绕在两叶片间形成的曲面称为阿基米德螺旋面（2-2-3），阿基米德螺旋面（2-2-3）上的轴向母线与芯管（2-2-1）轴线相平行，且阿基米德螺旋面（2-2-3）在缠绕过程中其上端始终与相邻叶片的上叶片（2-2-2）下端面固定连接，下端始终与相邻叶片的下叶片（2-2-2）上端面固定连接，阿基米德螺旋面的极径由小到大直至其最大极径与叶片外径重合，且重合后再以最大极径为半径沿着螺旋轨迹至少旋转一周而形成圆柱保持体（2-1），使得阿基米德螺旋面（2-2-3）在同步钻进和旋转挤土时具有凸轮作用，所述连接杆的直径不大于圆柱保持体的直径。2.根据权利要求1所述的一种挤扩钻具，其特征在于所述钻头（1）上端设有上接头插头（1-1），所述异形螺纹挤扩体（2-2）的芯管（2-2-1）下端设有下接头（2-2-5），所述上接头插头（1-1）经销轴（4）与芯管（2-2-1）的下接头（2-2-5）固定连接。3.根据权利要求2所述的一种挤扩钻具，其特征在于所述钻头（1）和上接头插头（1-1）间设有钻头芯管（1-2），所述钻头芯管（1-2）上螺纹缠绕有钻头叶片（1-3），所述钻头叶片（1-3）和挤扩体（2）上的叶片（2-2-2）的外径、厚度和导程相同、且连接部位对接形成一连贯的等螺距叶片（2-2-2）。4.根据权利要求3所述的一种挤扩钻具，其特征在于所述挤扩体的圆柱挤扩体和叶片的外壁设有通气凹槽一(15)，所述通气凹槽一（15）轴向设置。5.根据权利要求4所述的一种挤扩钻具，其特征在于所述挤扩体（2）和连接杆（3）间同轴连接有同向上挤扩体（22），所述同向上挤扩体（22）主要包括同向芯管（22-2-1）、同向叶片（22-2-2）、同向阿基米德螺旋面（22-2-3）和同向圆柱保持体（22-1），所述同向芯管（22-2-1）上端经第二上接头和第二上销轴与连接杆（3）固定连接，下端经第二下接头和第二下销轴与挤扩体（2）上端的上接头固定连接，所述同向芯管（22-2-1）上轴向螺旋缠绕有同向叶片（22-2-2），所述同向芯管（22-2-1）下部串接有同向圆柱保持体（22-1），所述同向圆柱保持体（22-1）的外径与圆柱保持体（2-1）的外径相同，所述同向阿基米德螺旋面（22-2-3）以同向芯管（22-2-1）半径为最小起始极径、以相邻两同向叶片（22-2-2）与同向芯管（22-2-1）母线的连接点的间距为起始宽度由同向芯管（22-2-1）上端第一组两同向叶片间开始、沿着同向叶片（22-2-2）的螺旋轨迹以阿基米德螺旋线方式缠绕在两叶片间形成的曲面称为同向阿基米德螺...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹少东，于正礼，于建池，
申请(专利权)人：威海市海泰起重机械有限公司，
类型：新型
国别省市：