CN103953030B - 螺纹旋后插筋挤密灌注桩 - Google Patents

Abstract

一种螺纹旋后插筋挤密灌注桩，包括一插入有泵送砼的导管的细螺纹钢模管，该细螺纹钢模管连接一嵌岩钻头，该嵌岩钻头由下端的钻头尖、上部的钻头本体与梯形螺纹短管组合而成；钻头尖与钻头本体之间设置有接合子，钻头本体与梯形螺纹短管固定连接，导管下端插入梯形螺纹短管与钻头本体中，钻头尖上部连接一带顶槽悬挂杆，顶槽中插入第一支承板，它与悬挂杆焊接一体，导管下端设有插入第二支承板的槽口，该第二支承板位于钻头本体的内腔中；本发明优点是具有强大的嵌岩功能，完全适用于山丘地基地质条件的基础工程，而且成桩效率较高。

Description

螺纹旋后插筋挤密灌注桩

技术领域

本发明涉及一种土木建筑工程的桩基础，尤其是涉及一种以砂砾、卵石、碎石为主的山丘地基地层中，它们不同风化程度岩层组成的地质条件基础工程中的螺纹旋后插筋挤密灌注桩。

背景技术

随着国家建设与城市化的快速进程，为确保平原有限的土地资源，建设用地由平原的良地好土向山丘难以农耕的荒地转移，而山丘地基的地层中主要以砂砾、卵石、碎石为主及不同风化程度的岩层组成，该山丘地质条件建设的桩基工程无法采用现有的平原施工常规的桩型；如预制方桩与预应力管桩采用静压或锤击均无法打下、钻孔灌注桩又无法钻下，因此只有采用旋压工艺方能穿越上述地层成桩。

而本申请人的发明专利号ZL201110458993.3《挤土型钢筋砼螺杆桩成桩装置与成桩方法》中所提及的是挤土型螺杆桩，其中泵送混凝土的出口流出将门盖开启，又被在正转上拔碰撞岩壁而将门盖脱落，所以影响成桩效率，又不具有嵌岩功能，所以不能适用于山丘地基地质条件的基础工程。

中冶建筑研究总院有限公司的发明专利号ZL200710063983.3《双向螺旋挤扩桩》中的钻头采用德国宝峨技术的改进，该钻头呈梭子形即二头小中间大，该中间直径最大处为界，向下为正螺纹向上为反螺纹，当施工时在正转上拔带出桩孔内的土体由反螺纹压回桩孔内，达到竖向挤密土层的作用；但该梭子形钻头穿越山丘地基土层的能力较小，同时也不具有嵌岩功能，因而也不能适用于山丘地基地质条件的基础工程。

现有的相似成桩方法还有长螺旋灌注桩，该灌注桩因长螺旋的螺叶直径大又钻杆的直径小，正转上拔时，由该螺叶带动桩孔内土体量太大，而且螺叶变形严重，严重影响成桩的桩径尺寸与挤土效果，也不具有嵌岩能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是针对上述现有技术存在的现状，提供一种可以适用于山丘地基地质条件并实现山丘地基施工中强穿越山丘地层的螺纹旋后插筋挤密灌注桩。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种螺纹旋后插筋挤密灌注桩，包括一插入有泵送砼的导管的钢模管，其特征在于，所述钢模管设置为细螺纹钢模管，该钢模管连接一嵌岩钻头，该嵌岩钻头由下端的钻头尖、上部的钻头本体与梯形螺纹短管组合而成；所述钻头尖与所述钻头本体之间设置有接合子，该钻头本体与所述梯形螺纹短管固定连接。当钻头本体正转时，上下接合子连接，即钻头尖与钻头本体相接合成一体；而当钻头本体反转时，该上下接合子脱离，钻头尖即脱离上部的钻头本体。

所述导管下端插入所述梯形螺纹短管与所述钻头本体中。其作用是砼通过导管、梯形螺纹短管与钻头本体进入桩孔中。

所述钻头尖上部连接一悬挂杆，该悬挂杆的顶端设有顶槽，该顶槽中插入第一支承板，所述悬挂杆与所述第一支承板之间焊接一体；该第一支承板位于所述钻头本体的上部。

所述导管下端设有槽口，该槽口内插入第二支承板，该第二支承板位于所述钻头本体的内腔中。当上下接合子脱离，钻头尖脱离钻头本体时，第二支承板即与钻头本体内腔端面相抵而定位。

为了提高切岩的效率，所述钻头尖、与所述钻头本体的锥面上，埋设多个合金钢珠棒，该合金钢珠棒双排呈十字形埋设；该钢珠棒凸出于所述钻头尖与所述钻头本体的锥面，每个凸出量是不相等的，每个间距增加的凸出量设置为该合金钢珠棒直径的1倍。

所述导管上端接泵送砼管，该泵送砼管与所述导管之间设有密封轴承；其作用是可保证泵送砼的压力达到理想状态。

本发明其成桩步骤是：

第一步，桩机就位，由桩机先将所述嵌岩钻头与所述细螺纹钢模管连接成带钻杆与钻头的钢模管吊起，安装好双体中空旋转动力头，接上泵送砼管，行进到设计桩位；钢模管的中心对淮设计桩位的中心，并在桩机上调整钢模管垂直；

第二步，旋转动力头、按顺时针正向旋转，同时开动卷扬机的加压装置，将所述嵌岩钻头与所述细螺纹钢模管饼接成整管旋压沉入土层，根据旋转动力头显示的扭矩与穿越各层土性指标建立一定关系，当进入中风化岩层时，旋转动力头显示的扭矩为控制扭矩，当出现该控制扭矩值时再继续旋压沉入土层30cm～50cm即可终止；控制扭矩根据钻孔位置进入中风化岩层实测扭矩值；

第三步，桩机将钢模管旋压沉入土层到设计高程，开动砼泵车，旋转动力头按逆时针反转1/2圈，此刻，钢模管底的钻头尖脱离，砼即进入桩孔内；然后顺时针旋转，同时上拔细螺纹钢模管钻杆，砼通过导管出口进入桩孔内，并将细螺纹钢模管钻杆、钻头拔出土层；

第四步，桩孔灌满砼；首先清除高出地面的砼，即可显示桩的截面并可找到该截面的中心，起吊钢筋笼内穿入送钢筋笼管，使钢筋笼中心与桩截面的砼中心重合，并调整钢筋笼垂直；送钢筋笼管顶部设有平板振动器，振动力传至送钢筋笼管的底部，即钢筋笼锥尖形处刺入砼内，振动沉入至设计高程后拔出送钢筋笼管，从而完成后插筋工序；

第五步，即完成本发明螺纹旋后插筋挤密灌注桩。

与现有技术相比，本发明的优点在于：具有强大的嵌岩功能，完全适用于山丘地基地质条件的基础工程，而且成桩效率较高。

附图说明

图1为本发明嵌岩钻头结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图，示出合金钢珠棒埋设于上钻头的状态；

图3为图1的B-B剖视图；

图4为图3的俯视图；

图5为本发明螺纹钢管钻杆结构示意图；

图6为本发明成桩程序示意图；

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1～图6所示，本实施例具体地采用如下结构：包括一嵌岩钻头30。为了提高山丘地层的穿透各层土层的能力，该嵌岩钻头30由下端的钻头尖1、上部的钻头本体2与梯形螺纹短管3组合而成；

钻头尖1与钻头本体12之间设置有上下接合子5，当钻头本体2反转90°时，该上下接合子脱离，钻头尖1即脱离上部的钻头本体2；钻头本体正转时，上下接合子连接，即钻头尖与钻头本体相接合成一体；

该钻头本体2与梯形螺纹短管3固定连接；

梯形螺纹短管3上端固定连接一细螺纹钢模管20，该细螺纹钢模管中插入一泵送砼的导管10，该导管下部插入梯形螺纹短管3与钻头本体2中，则泵送砼可以通过短管3与钻头本体2而进入桩孔中；如图5所示；

钻头尖1上部连接一悬挂杆7，悬挂杆7的顶端开槽，槽中插入第一支承板8，悬挂杆7与第一支承板8之间焊接接一体；第一支承板8位于钻头本体2的上部；

导管10的下端设有槽口，该槽口内插入第二支承板88，第二支承板88位于钻头本体12的内腔13中，当上下接合子脱离，钻头尖脱离钻头本体时，第二支承板即与钻头本体内腔端面相抵，如图1所示；

为了确保悬挂杆7处于嵌岩钻头的中心位置，在第一与第二支承板两端焊接限位铁14来定位；

图2示出在嵌岩钻头30中埋设多个合金钢珠棒9的布置图；在嵌岩钻头的锥面上，合金钢珠棒9双排呈十字形埋设；该钢珠棒凸出于嵌岩钻头锥面，凸出量是不相等的，在旋转切岩过程中合金钢珠棒9之间距设置为1倍合金钢珠棒直径的凸出量，以保证每颗合金钢珠棒9不重复切岩；合金钢珠棒9是热埋在上嵌岩钻头的整个锥面上，为的是提高切岩的效率。

钻头尖与钻头本体之间的上下接合子5的结构如图4所示；细螺纹钢模管20正转时，接合子5处于接合状态，进入钻岩施工工序，细螺纹钢模管反转90°时，钻头尖1即脱离钻头本体2，钻头尖呈悬挂状态；

细螺纹钢模管20与梯形螺纹短管3连接固定，该细螺纹钢模管与梯形螺纹短管的螺纹距是相等的；

泵送砼管22与桩孔内的导管10是通过密封轴承23密封连接。

为使砼不流出导管10并通过钻头尖的槽口进入细螺纹钢模管20内，为此须在管底用封底钢板24焊接封口；在施工正转上拔细螺纹钢模管20时，砼由导管10的底部进入桩孔内，钻头尖1呈悬挂在砼导管10的底部状态；

梯形螺纹短管3的长度一在、大致为该梯形螺纹高度的三倍；梯形螺纹的作用在于当它旋入土层时可以增强切入土层的能力，又当正转上拔时能确保砼充填上拔梯形螺纹短管3的空间，保证设计桩的公称直径；

梯形螺纹短管3连接细螺纹钢模管20，泵送砼的导管10插入嵌岩钻头内连接固定，细螺纹钢模管20的上口连接双体中空旋转动力头，砼的导管10从中空穿出接泵送管22，导管10是通过密封轴承23与泵送管22的连接，可保证泵送砼的压力达到桩周土中石料的胶接作用。

本实施例具体成桩步骤是(按图5自左至右所示)：

第一步，桩机就位，由桩机先将嵌岩钻头30与细螺纹钢模管20饼接成带钻杆与钻头的钢模管吊起，安装好双体中空旋转动力头，接上泵送砼管，行进到设计桩位；钢模管的中心对淮设计桩位的中心，并在桩机上调整钢模管垂直；

第二步，动旋转动力头、按顺时针正向旋转，同时开动卷扬机的加压装置，将嵌岩钻头与细螺纹钢模管饼接成整管旋压沉入土层，根据旋转动力头显示的扭矩与穿越各层土性指标建立一定关系，当进入中风化岩层时，旋转动力头显示的扭矩为控制扭矩，当出现该控制扭矩值时再继续旋压沉入土层30cm～50cm即可终止；控制扭矩根据钻孔位置进入中风化岩层实测扭矩值；

第三步，桩工钻机将钢模管旋压沉入土层到设计高程，开动砼泵车，旋转动力头按逆时针反转1/2圈，钢模管底的钻头尖脱离，砼即进入桩孔内；然后转为顺时针旋转，同时上拔细螺纹钢模管钻杆，砼通过导管出口进入桩孔内，并将细螺纹钢模管钻杆、钻头拔出土层；

第四步，桩孔灌满砼；首先清除高出地面的砼，即可显示桩的截面并可找到该截面的中心，起吊焊接钢筋笼内穿入送钢筋笼管，使钢筋笼中心与桩截面的砼中心重合，并调整钢筋笼垂直，送钢筋笼管顶部设有平板振动器，振动力传至送钢筋笼管的底部，即钢筋笼锥尖形处刺入砼内，振动沉入至设计高程、拔出送钢筋笼管、完成后插筋工序；

第五步，本发明螺纹旋后插筋挤密灌注桩完成。

Claims (7)

1.一种螺纹旋后插筋挤密灌注桩，包括一插入有泵送砼的导管的钢模管，其特征在于，所述钢模管设置为细螺纹钢模管(20)，该钢模管连接一嵌岩钻头(30)，该嵌岩钻头由下端的钻头尖(1)、上部的钻头本体(2)与梯形螺纹短管(3)组合而成；所述钻头尖与所述钻头本体之间设置有上下接合子(5)，该钻头本体与所述梯形螺纹短管(3)固定连接。

2.根据权利要求1所述螺纹旋后插筋挤密灌注桩，其特征在于，所述导管(10)下端插入所述梯形螺纹短管与所述钻头本体中。

3.根据权利要求1所述螺纹旋后插筋挤密灌注桩，其特征在于，所述钻头尖(1)上部连接一悬挂杆(7)，该悬挂杆的顶端设有顶槽，该顶槽中插入第一支承板(8)，所述悬挂杆(7)与所述第一支承板之间焊接一体；该第一支承板位于所述钻头本体(2)的上部。

4.根据权利要求2所述螺纹旋后插筋挤密灌注桩，其特征在于，所述导管(10)下端设有槽口，该槽口内插入第二支承板(88)，该第二支承板位于所述钻头本体(2)的内腔中。

5.根据权利要求3所述螺纹旋后插筋挤密灌注桩，其特征在于，所述钻头尖(1)、与所述钻头本体(2)的锥面上，埋设多个合金钢珠棒(9)，该合金钢珠棒双排呈十字形埋设；该钢珠棒凸出于所述钻头尖(1)、与所述钻头本体(2)的锥面，凸出量是不相等的，每个间距增加的凸出量设置为该合金钢珠棒直径的1倍。

6.根据权利要求5所述螺纹旋后插筋挤密灌注桩，其特征在于，所述导管(10)上端接泵送砼管(22)，该泵送砼管与所述导管(10)之间设有密封轴承(23)。

7.根据权利要求1-6所述螺纹旋后插筋挤密灌注桩，其成桩步骤是：

第一步，桩机就位，由桩机先将所述嵌岩钻头(30)与所述细螺纹钢模管(20)连接成带钻杆与钻头的钢模管吊起，安装好双体中空旋转动力头，接上泵送砼管，行进到设计桩位；钢模管的中心对淮设计桩位的中心，并在桩机上调整钢模管垂直；

第二步，旋转动力头、按顺时针正向旋转，同时开动卷扬机的加压装置，将所述嵌岩钻头与所述细螺纹钢模管饼接成整管旋压沉入土层，根据旋转动力头显示的扭矩与穿越各层土性指标建立一定关系，当进入中风化岩层时，旋转动力头显示的扭矩为控制扭矩，当出现该控制扭矩值时再继续旋压沉入土层30cm～50cm即可终止；控制扭矩根据钻孔位置进入中风化岩层实测扭矩值；

第三步，桩机将钢模管旋压沉入土层到设计高程，开动砼泵车，旋转动力头按逆时针反转1/2圈，此刻，钢模管底的钻头尖脱离，砼即进入桩孔内；然后顺时针旋转，同时上拔细螺纹钢模管钻杆，砼通过导管出口进入桩孔内，并将细螺纹钢模管钻杆、钻头拔出土层；

第四步，桩孔灌满砼；首先清除高出地面的砼，即可显示桩的截面并可找到该截面的中心，起吊钢筋笼内穿入送钢筋笼管，使钢筋笼中心与桩截面的砼中心重合，并调整钢筋笼垂直；送钢筋笼管顶部设有平板振动器，振动力传至送钢筋笼管的底部，即钢筋笼锥尖形处刺入砼内，振动沉入至设计高程后拔出送钢筋笼管，从而完成后插筋工序；

第五步，即完成本发明螺纹旋后插筋挤密灌注桩。