CN101319499B

CN101319499B - 钻孔泵灌大流动砼扩底螺纹桩的成桩方法及其装置

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Publication number: CN101319499B
Application number: CN2007100723250A
Authority: CN
Inventors: 刘润郊
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-06-07
Filing date: 2007-06-07
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2027-06-07
Also published as: CN101319499A

Abstract

钻孔泵灌大流动砼扩底螺纹桩的成桩方法及其装置，是为解决现有技术不能一次性将砼灌注桩集扩底和桩身带螺纹于一身的技术问题。本发明的方法是先钻孔至设计标高后，压浆、上提钻具、扩底，扩底高度1-1.5m。当回落钻具后提离孔底30-50cm时压灌砼。提钻至扩底上沿时，停止压浆并使扩底装置复位。而后边压砼，边提钻具，边滚压螺纹至孔口，提出钻具，吊放钢筋笼成桩。本发明的成桩装置是中空的回转两用接头装置，经三通分别与扩底装置、滚压螺纹装置的油缸连接，进行扩底和滚压螺纹。本装置有结构简单、设计巧妙、易于操作等特点。

Description

钻孔泵灌大流动砼扩底螺纹桩的成桩方法及其装置

技术领域：本发明涉及一种用于桩基础工程施工的成桩方法及机具。

背景技术：目前在桩基础施工领域，出现了多种钻孔扩底方法、螺纹桩的制作方法及其成桩装置。

如发明专利，一种灌注桩的施工方法，专利号96119602.5，涉及的就是一种螺纹桩的施工方法，该方法固然很好，但其机具太大，造价太高，同步问题较难解决，故不易推广。

发明专利，螺旋钻杆中心泵注超流态砼螺纹桩施工方法及其螺纹制作装置，专利申请号200510010093.7。该方法只是告诉人们用油压千斤顶制作螺纹，但没有告知通过什么装置给与钻具同步旋转着的油缸给油传递，使油压千斤活塞杆伸缩的这一重要问题；其结构原理，没有向人们展示，由此可见该专利技术方案是一个仅凭想像的“永动机”。

发明专利，螺纹桩的成桩装置及成桩方法，专利申请号200610009679.6和发明专利，“钻孔泵灌大流动砼指环桩的成桩方法及成桩装置，技术方案均为油缸设在钻杆上部，通过油缸伸缩，拉动钢丝绳，使其联接扩孔或滚压螺纹装置来完成扩孔和制做螺纹，从而提高单桩载力的目的。但实践证明，上述方案由于钢丝绳的伸缩弹性较大，油缸活塞杆的行程逐渐满足不了迅速伸长的绳距的要求。

发明内容：本发明钻孔泵灌大流动砼的成桩方法及其装置(简称LS桩)的目的是在解决上述问题的同时，使扩底技术和螺纹技术有机地结合在一起，形成扩底螺纹桩，也就是说，在一根桩体上既有底部扩大头，桩身上又带螺纹的一种桩型。

本发明的的方法是通过以下步骤来实现的：

1、螺旋钻孔机钻至设计标高后，开动泥浆泵压灌水泥浆，不停钻(旋转)上提钻具并打开扩孔板(刀)和滚压螺纹板(轮)扩底，扩底高度1～1.5m，而后回落钻具至孔底；

2、当再次提起钻具距孔底30～50cm时，打开砼泵压灌砼；并边压灌砼，边压浆边提钻具至扩孔上沿(1～1.5m处)。

3、收回扩孔板(刀)，停止压浆，并将压浆管与空压机管连接压风。

4、扩孔(底)时，滚压螺纹装置同时也被油缸顶出，待扩底完成后收回活塞杆时，滚压(划)螺纹板(轮)装置，已被卡住，只能随着钻具的旋转，在孔壁上滚压(划)螺纹；

5、随着砼的不断压灌，钻具不断地旋转上提(提钻速度要与砼的泵入量成正比且钻头和螺纹滚压装置始终埋在砼内1～2.00m处)，当提出孔口以后，螺纹制作完成，钻机移位，吊放钢筋笼与标高处成桩。

6、施工下一孔位钻孔前，压回弹簧卡销轴，使滚压螺纹板(轮)复位。

本发明的成桩装置是由中空的回转两用(给油和注砼)结头(图3)，进油管(3)，回油管(10)，扩底(孔)油缸(4)，滚压螺纹油缸(5)，扩底(孔)总承(图7)和滚压螺纹总承(图4)、(图6)组成。

中空的回转两用结头(图3)，由上法兰24，下法兰25，外套26，旋转空心轴27，第一组油密封环28，第二组油密封环29，第三组油密封环30，推力第一轴承31，第二轴承33，回油通道孔32，进油通道孔1等组成。

扩底(孔)装置(图7)，由衬板14，油缸4，活动连杆19，扩板(刀)7，固定销轴18，承力挡环17等组成。

滚压螺纹装置(图4、图6)，由衬板14，滚压板(轮)16，承力挡板17，固定销轴18，受力顶板13，卡销轴15，筒状弹簧卡销室20，座簧板(后堵)21，螺栓22，弹簧23等组成。

本发明的成桩装置的工作原理是：通过液压油泵，将液压油经中空的回转两用接头上第一、二油密封环之间的进油孔1，进油通道2，进油管3，经第1三通(16)分别进入扩孔油缸(4)及滚压螺纹油缸(5)的进油孔(6)，油缸活塞杆伸出将扩孔板(刀)(7)和滚压螺纹板(轮)(8)，分别推向孔壁，随着钻具的旋转，扩刀(板)将孔壁上的泥砂转切下来形成扩大头，滚压螺纹板(轮)在孔壁上滚压(划)出沟纹。当完成扩底(孔)后，收回活塞杆，即：液压油通过油缸回油出油孔(9)，及第2三通34和回油管(10)经回转两用接头上的回油通道(11)，第二、三油密封环29、30之间的回油通道孔32返回液压泵站。当油缸活塞杆收回将扩底(孔)板(刀)复位而滚压螺纹板(轮)被丢弃(收不回去了)。原因是：当油缸5的活塞杆通过焊在活动板8上的受力顶板13，将活动滚压板转向孔壁时，隐蔽在衬板14后面的弹簧卡销轴15便弹出，将滚压板8卡住。所以当完成扩底(孔)后，收回油缸(两个油缸工作是同步进行的)的活塞杆时，滚压螺纹板(轮)8就回不了原位了，只能随着钻机的旋转在孔壁上滚压(划)沟纹。当钻具提出孔口施工下一桩孔前，可将弹簧卡销轴(15)恢复原位。

本发明的成桩方法的有益效果是：

1、在同一根桩上，其底部是大头状(底面积大于桩身横截面积)从而提高端承力，桩身有螺纹镶嵌在孔壁内可提高侧阻力；

2、本方法应用广泛，不仅适用于一般地质条件的地基土，而且更适用于软弱地基土及地下水位较高且砂层埋深厚的地基土；

3、可一次性成孔成桩，施工方便，速度快，省时、省力、省工。

本发明成桩装置的有益效果是：

1、两个油缸分别设置在同一侧(一前一后)，且在螺旋叶片的下面，不会影响钻孔出土叶片的传送。

2、两个油缸通过两个三通并联，同步工作，用一组进出油路系统、即可满足工艺要求。

3、滚压(划)螺纹装置弹簧卡销轴设计的简单巧妙，通过其弹出将滚压(划)螺纹板(轮)卡住，使油缸活塞杆与扩孔油缸活塞杆同步收回，减少和避免了活塞杆在孔内工作的时间及混土对其磨损程度，从而增长了油缸的使用寿命。同时，也减少了一套油路系统。

附图说明

图1、是本发明钻孔泵灌大流动砼扩底螺纹桩(LS桩)的成桩方法的施工过程示意图。

图2、是本发明找桩装置的总体结构示意图。

图3、是中空的回转两用接头装置的结构示意图。

图4、是滚压(划)螺纹装置的示意图

图5、是固定销轴的示意图

图6、是弹簧卡销轴的静止和工作状态示意图。

图7、是扩孔装置工作状态示意图

具体实施方式

具体实施方式一(参见图1)本实施方式方法是通过以下步骤实现的：

1、螺旋钻孔机钻孔至设计标高后开动泥浆泵，经泵注砼回转接头弯管上的进浆孔(35)向孔内压浆，同时上提钻具并扳动液压操纵杆使油缸工作将扩孔板(刀)打开进行扩孔，(这时滚压螺纹板也同时打开)，扩孔高度1～1.5m

2、回落钻具至孔底，当钻具再次提起距孔底20～30cm时，打开砼泵压灌砼，并边压灌砼，边旋转(钻机不停止旋转)扩底、边上提钻具，边压浆至扩孔上沿(1～1.5m处)时，停止压浆，同时收回扩孔板(刀)，并使其复位。

3、继续旋转上提钻具，这时提钻的速度要与砼的泵入量成正比，钻头始终要埋在砼面以下1～2m处，同时，滚压(划)螺纹装置也早已开始工作(与扩孔装置同时打开)，滚压板(轮)在孔壁上滚压沟纹。随着钻具的旋转上提，被滚压(划)出的沟纹瞬时被砼填充(滚压装置始终在砼内)，钻具边旋转上提，边滚压(划)沟纹，边压灌砼。

4、将钻具旋转提出孔口后，停转钻机移位，吊放钢筋笼于孔内砼中标高处成桩。

具体实施方式二：(参见图2、图3、图4、图5、图6、图7)本实施方式的成桩装置由活动钻头板25，扩底油缸4，滚压(划)螺纹油缸5，扩孔(口)板(刀)7，滚压(划)螺纹板(轮)8，进油管3，回油管10完成扩底(孔)及滚压(划)螺纹。中空的回转两用接头装置上分别设置旋转空心轴27，外套(不旋转)26，上法兰24，下法兰25，第一油密封环28，第二油密封环29，第三油密封环30，进油孔1，进油通道2，回油通道11，回油通道孔32，推力第一承轴31，第二轴承33，形成旋转给油回油系统。

当液压油经液压站泵出，经回转两用接头上的进油孔1，外套(不旋转)26，进入旋转轴27上进油通道2(由第一油密封环与第二密封环密封)进入设置在钻杆外侧的进油管3，并顺钻杆下行通过第1三通16分别进入两个油缸的进油孔6，这时油缸开始工作，分别将活塞杆伸出，将扩板(刀)7和滚压(划)螺纹板(轮)8顶出，当完成扩孔(底)后，收回油缸活塞杆将扩板(刀)通过活动连杆19拉回原位；液压油经油缸出油孔9经第2三通34进入回油管10，回油管10与中空回转两用接头上回油通道11连接，经由第二油密封环29和第三油密封环30的回油通道孔32返回液压站。

具体实施方式三，(见图4、图6)完成扩底(孔)后，当油缸活塞杆收回并带动扩板(刀)收回原位；而滚压(划)板(轮)8被卡后就回不去了，只能等成桩后施工下一桩位前将其压回。其原因是：当油缸活塞杆将滚压活动板(轮)沿固定销轴18向孔壁转动并达到预定程度时，设置在其衬板14后面的弹簧卡销轴(15)自动弹出，将其卡住不能回转。又由于活塞杆顶端与其不是死连接，在其靠上端焊一受力顶板13，当活塞杆伸出完成使命并收回至油缸时与其不受影响。

在扩孔、滚压(划)螺纹时，由于受孔壁泥砂的阻力较大，固定销轴18直径受限，不能设置的太粗，故在其上面放置了承力挡环17来提高抗阻力。

卡销轴坐在弹簧23上，并置入筒状弹簧卡销室20内，坐在压板(后堵)21上，并用螺栓22固定，当对其检修或发生故障时，将后堵21打开，弹簧23及卡销轴15，便可取出，非常方便。

滚压(划)螺纹装置的设计巧妙、合理，可以省去一套液压传动装置，同时由于作用于其的油缸活塞杆可以与扩孔油缸活塞杆同时收回，在其整个滚压(划)螺纹过程中仅靠弹簧卡销轴来控制，因此，减少了活塞杆在孔内泥砂和砼中的磨损，提高了油缸的使用寿命。

Claims

1.一种钻孔泵灌大流动砼扩底螺纹桩的成桩方法，其特征在于钻孔泵灌大流动砼扩底螺纹桩的成桩方法是通过以下步骤实现的：一、螺旋钻孔机钻至设计标高后，开动泥浆泵压灌水泥浆，并上提钻具扳动液压操作杆打开扩底板和滚压螺纹板扩底，扩底高度1～1.5m，而后回落钻具至孔底；二、当再次提起钻具距孔底30～50cm时，打开砼泵，压灌砼，并边压灌砼，边旋转上提钻具，边压浆至扩孔上沿即1～1.5cm处；三、收回扩孔板使其复原位，停止压浆，并将压浆管与空压机风管连接压风；四、滚压螺纹是滚压螺纹板随着钻具的旋转在孔壁上滚压沟纹；随着砼的不断压灌，钻具也不断旋转上提，提钻速度与泵入砼量成正比，且钻头和滚压螺纹装置始终埋在砼1～2m，当把钻具旋转上提出孔口后，螺纹制作完成；这时钻机移位，吊放钢筋笼于孔内砼笼顶标高处成桩；五、施工下一孔位时，钻孔前压回弹簧卡销轴，使滚压螺纹板复位。

2.根据权利要求1所述的成桩方法，其特征在于注浆量：Φ400mm～Φ600mm桩，不宜少于0.2m³，大于Φ600mm桩增加到0.3m³，水灰比0.62为宜。

3.根据权利要求1所述的成桩方法，其特征在于泵送砼的塌落度为20～25cm。

4.根据权利要求1所述的成桩方法其特征在于注浆压力不小于3～6kg/cm²。

5.一种钻孔泵灌大流动砼扩底螺纹桩成桩方法的成桩装置，其特征在于它是由螺旋钻具、钻头、中空的回转两用接头装置、油缸、扩底装置、滚压螺纹装置构成；

中空的回转两用接头装置是由上法兰(24)、下法兰(25)、旋转空心轴(27)、外套(26)、第一轴承(31)、第二轴承(33)、进油孔(1)、进油通道(2)、第一油密封环(28)、第二油密封环(29)、第三油密封环(30)、回油通道(11)、回油孔(32)组成；

扩孔装置是由衬板(14)、活动连杆(19)、扩板(7)、固定销轴(18)、承力挡环(17)、扩底油缸(4)组成；

滚压螺纹装置是由衬板(14)、螺纹滚压板(16)、固定销轴(18)、承力挡环(17)、受力顶板(13)、弹簧卡销轴(15)、弹簧(23)、筒状弹簧卡销室(20)、座簧压板(21)，滚压螺纹油缸(5)组成。

6.根据权利要求5所述的成桩装置，其特征在于扩底及滚压螺纹装置均设置在钻头上方的螺旋叶片下方旋转方向的一前一后；扩底装置在前，滚压螺纹装置在后，两个油缸的进出油孔相对设置经三通并联连接。

7.根据权利要求5所述的成桩装置，其特征在于滚压螺纹板(8)、当油缸活塞杆将其延固定销轴(18)推向孔壁达到设定位置时，设在衬板(14)后面的弹簧卡销轴(15)自动弹出，将其卡住。

8.根据权利要求5所述的成桩装置，其特征在于卡销轴(15)是带肩膀的圆形轴，并一头坐在弹簧(23)上，且设在筒状弹簧卡销室(20)内；弹簧坐在卡销室座簧板(21)上，座簧板与卡销室用螺栓(22)连接，且卡销室(20)横向垂直于衬板(14)焊接。