CN104878746A - 双向挤压式短螺旋成桩装置与成桩方法 - Google Patents

Abstract

一种双向挤压式短螺旋成桩装置与成桩方法，包括带旋转动力头的钻杆，钻杆下部连接钢管，该钢管的外周焊接粗螺纹，该钢管下部通过齿形结合子与鉆尖相结合，粗螺纹设置为双向螺纹，上部2圈设置为反向螺纹、下部设置为正向螺纹，齿形结合子上部连接一悬挂杆，所述钢管的内壁焊接有导向体，悬挂杆可以穿过该导向体上下滑移，成桩方法是：钻杆顶加压旋拧沉入土层、鉆尖脱离钻杆对桩孔內压灌砼、上拔钻杆出桩口、由送筋钢管穿入钢筋笼并吊起该钢筋笼对准桩孔內砼的中心并振动将钢筋笼送至设计深度；本发明优点是特别适用于山丘地层的地质条件、无桩孔沉渣又承载力值较高、桩体质量可靠。

Description

双向挤压式短螺旋成桩装置与成桩方法

技术领域

本发明涉及一种土木建筑工程的桩基础，尤其是涉及一种适用于山丘地基采用旋拧沉拔施工的双向挤压式短螺旋成桩装置与成桩方法。

背景技术

二十世纪中叶，欧洲出现长螺旋桩技术，并全面推广应用；该长螺旋桩技术包括一带旋转动力头的螺叶状长螺旋钻杆；该长螺旋钻杆进入颗粒土(砂、砾砂、碎石、卵石、圆砾)地层地质条件时，顺时針方向旋拧时，是由该钻杆的全长螺叶切土旋拧入土，随着入土深度加大，所需要的旋转扭矩也须加大，所以施工桩长受到桩机具的扭矩能力的制约；而逆时針方向上拔时，全长螺叶上滿嵌颗粒土拔出，须要更大的上拔力。

如德国宝峨公司的梭子状螺旋钻杆技术，该梭子状螺旋钻杆外形特点是二头小、中间大，形似呈橄榄状；该梭子状螺旋钻杆的上部连接有圆管形钻杆，即成为短螺旋桩枝术；该梭子状螺旋钻杆仅将螺纹部分的长度旋拧切土，因而只须要较小的扭矩就可滿足切土工序，而且，所述切土工序的扭矩大小不会受制于桩长影响，顺时針方向旋转上拔时因螺叶带土很少，主要是由鉆头上拔将土挤向桩周，总的上拔扭矩大幅度减小。

又，中国发明专利ZL200710063983.3与所述德国宝峨公司的梭子状螺旋钻杆技术极为相似，但是以上两种现有技术均存在以下缺陷：第一是所述梭子状螺旋钻杆中间直径大、两头呈錐形的钻杆头部，当施工穿越土层中夾有软粘土层时，实测须有大于0.8m长度的平直护壁段，可以保证砼灌入桩孔速度大于软粘土的压缩回弹速度，达到桩截面砼完全充填桩孔，从而使桩径一致；但因为梭子状钻杆头部没有圆柱段，使得软粘土的压缩回弹速度大于砼灌入桩孔速度，则会造成桩身颈缩，影响成桩质量；第二是装置在所述梭子状螺旋钻杆底部有翻落式门盖在正转压旋拧入土层时，有时门盖会在旋拧入土层中自行开启，引起桩孔的泥土进入开启口而堵塞砼导管；又如果该门盖关闭较紧时，正转压旋拧入土层至要求高程时，压灌砼打不开门盖，而造成砼塞砼导管；第三是所述梭子状螺旋钻杆，下端为正向旋转螺纹，上端仅1-2道反向旋转螺纹，当正转上拔时，上端的1-2道反向旋转螺纹将桩孔內土体反压挤密，因上端反向螺纹在锥尖处，反向螺纹的螺叶的外径远小于桩孔的内径，因此对土体的反压挤密作用效果不佳。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种采用旋拧沉拔施工方法可适用于以颗粒状土为主组成的山丘地基、又具有较高承载力与施工效率的双向挤压式短螺旋成桩装置与成桩方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种双向挤压式短螺旋成桩装置，包括一带旋转动力头的圆管形钻杆，所述钻杆下部连接一较短的圆柱状钢管，该钢管的外周焊接粗螺纹，作为钻头，该钢管下部通过齿形结合子与鉆尖相结合；所述粗螺纹设置为正、反双向螺纹，该双向螺纹的上部2圈设置为反向螺纹，该双向螺纹的下部为正向螺纹；该双向螺纹的有益效果是实现双向挤压土层的功能，可使桩的承载力值提高。

所述齿形结合子上部连接一悬挂杆，所述钢管的内壁焊接有导向体，所述悬挂杆可以穿过该导向体上下滑移。

一种双向挤压式短螺旋成桩装置的成桩方法，包括一带旋转动力头的圆管形钻杆，所述圆管形钻杆下部连接一较短的钢管，该钢管的外周焊接粗螺纹，该钢管下部通过齿形结合子与鉆尖相结合，所述粗螺纹设置为正、反双向螺纹，所述齿形结合子上部连接一悬挂杆，所述钢管内壁焊接有导向体，所述悬挂杆可以穿过该导向体上下滑移，成桩方法是：

第一步，桩机就位；鉆尖对准设计桩位的中心，校正所述钻杆垂直，起动旋转动力头沿顺时针方向旋转产生扭矩，所述钻杆顶部加压并顺时針方向旋拧沉入土层；

第二步，然后，旋转动力头沿逆时针方向旋转少许，使鉆尖脱离所述钻杆，启动泵送砼对桩孔內压灌砼，由鉆尖脱离口进入桩孔內；

第三步，旋转动力头又开始顺时针方向旋转，同时上拔所述钻杆直到拔出桩口；

第四步，此时，鉆尖脱离齿形结合子且悬挂在该齿形结合子下部，桩孔內已满灌砼；

第五步，由送筋钢管穿入钢筋笼，吊起该钢筋笼对准桩孔內砼的中心，然后，起动装在该送筋管顶部的振动锤，振动将钢筋笼送至设计深度。

第六步，所述双向挤压式短螺旋桩成桩。

与现有技术相比，本发明的优点在于可有效解决现有技术存在的缺陷，即采用直筒形钻头，全部为圆柱段，即使遇到软粘土，因圆柱段具有良好的护壁作用，桩孔内软粘土回弹之前己被压灌砼充填，以确保施工桩的桩径尺寸；其次是采用钻尖与钻头齿形结合子，正转压沉入土层钻头带动钻尖旋拧入土层，当达到高程，略须反向转(0.5-1圈)使齿形结合子脱离，即钻头沿斜齿滑移而脱离钻尖，压灌砼由脱离口进入充填桩孔；钻尖悬挂在钻头的底部，不会产生桩孔内的泥土进入开启口而堵塞砼导管或门盖打不开而堵管的问题；其三是用直筒形双向挤压螺纹的钻头，因反向螺纹外径与桩孔內径等同，在封闭条件下反向旋转螺纹产生很大反压力，足以将土体反压至桩孔的周壁而挤密桩周土；因而它特别适用于山丘地基土性地层的地质条件，具有髙效穿越颗粒状土能力，使桩达到高承载力值，而且桩体质量可靠；其四是实现无桩孔浇灌砼的无泥浆施工灌注桩，且无桩孔沉渣，不需要水下浇筑砼。

附图说明

图1为本发明钻杆结构示意图；

图2为本发明外周焊接粗螺纹的钢管示意图；

图3为本发明鉆尖与钢管脱离状态示意图；

图4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3所示，本实施例具体地采用如下结构：包括一带旋转动力头的圆管形钻杆2，该钻杆2下部连接一较短的圆柱状厚壁钢管3，该钢管3的外周焊接粗螺纹8，即带粗螺纹的钢管3作为钻头；该钻头的底部通过齿形结合子6与鉆尖1相结合；图1示出鉆尖的齿形结合子处于结合状态，当顺时针旋转时，处于结合状态的鉆尖旋拧进入土层；而逆时针旋转时，即带粗螺纹钢管3的钻头的齿形结合子向上滑移而脱离鉆尖1；

较短的厚壁钢管3按施工桩径的要求配置，该厚壁钢管3直径要求小于施工桩径100毫米，长度设置为3-4米；

齿形结合子6上部连接一悬挂杆4；

钢管3内壁焊接有上下二个导向体5，悬挂杆4可以穿过该导向体5上下滑移，即与悬挂杆相连的鉆尖1可以通过导向体5下滑呈悬挂状态，

粗螺纹8设置为正、反双向螺纹，该双向螺纹的上部2圈设置为反向螺纹，该双向螺纹的下部设置为正向螺纹，如图2、3示出；该双向螺纹的功能是具有双向挤压土层的作用。

本发明成桩程序如下：桩机就位，钻尖1对准设计桩位的中心，校正圆管形钻杆2垂直，起动旋转动力头沿顺时针方向旋转产生扭矩，钻杆2顶部加压并顺时針方向旋转，旋拧沉入土层至设计高程后，旋转动力头沿逆时针方向旋转少许，使钻尖1脱离钻杆2，启动泵送砼对桩孔內压灌砼；旋转动力头又开始顺时针方向旋转，同时上拔钻杆2；然后，泵送压灌砼7由钻尖1脱离口进入桩孔內，同时压灌砼7在桩孔内自底向上与正转上拔同步出桩口，钻尖1悬挂在钻杆底部，桩孔內已满灌砼7；然后，钻杆由送筋钢管10穿入钢筋笼9，吊起钢筋笼9对准桩孔內砼7的中心，起动装在送筋钢管10顶部的振动锤，振动将钢筋笼9送至设计深度，即成桩。

Claims (5)

1.一种双向挤压式短螺旋成桩装置，包括一带旋转动力头的钻杆，其特征在于：所述圆管形钻杆(2)下部连接一圆柱状钢管(3)，该圆柱状钢管的外周焊接粗螺纹(8)，该圆柱状钢管下部通过齿形结合子(6)与鉆尖(1)相结合；所述粗螺纹(8)设置为左、右双向螺纹，该双向螺纹的上部2圈设置为反向螺纹，该双向螺纹的下部设置为正向螺纹。

2.根据权利要求1所述双向挤压式短螺旋成桩装置，其特征在于：所述钢管(3)按施工桩径的要求配置，该钢管直径要求小于施工桩径100毫米，该钢管长度设置为3-4米。

3.根据权利要求1所述双向挤压式短螺旋成桩装置，其特征在于：所述齿形结合子(6)上部连接一悬挂杆(4)，所述钢管(3)的内壁焊接有导向体(5)，所述悬挂杆可以穿过该导向体上下滑移。

4.根据权利要求1所述双向挤压式短螺旋成桩装置，其特征在于：所述粗螺纹(8)设置为梯形螺纹。

5.一种双向挤压式短螺旋成桩装置的成桩方法，包括一带旋转动力头的钻杆，其所述钻杆(2)下部连接一钢管(3)，该钢管的外周焊接粗螺纹(8)，该钢管下部通过齿形结合子(6)与鉆尖(1)相结合，所述粗螺纹(8)设置为左右双向螺纹，所述齿形结合子(6)上部连接一悬挂杆(4)，所述钢管(3)的内壁焊接有导向体(5)，所述悬挂杆可以穿过该导向体上下滑移，其特征在于：所述成桩方法是：

第一步，桩机就位；鉆尖(1)对准设计桩位的中心，校正所述钻杆(2)垂直，起动旋转动力头沿顺时针方向旋转产生扭矩，并所述钻杆(2)顶部加压旋拧沉入土层；

第二步，然后，旋转动力头沿逆时针方向旋转少许，使鉆尖(1)脱离所述钻杆(2)，启动泵送砼对桩孔內压灌砼(7)，由鉆尖(1)脱离口进入桩孔內；

第三步，旋转动力头又开始顺时针方向旋转，同时上拔所述钻杆(2)直到拔出桩口；

第四步，此时，鉆尖(1)脱离齿形结合子(6)且悬挂在该齿形结合子下部，桩孔內已满灌砼(7)；

第五步，由送筋钢管(10)穿入钢筋笼(9)，吊起该钢筋笼对准桩孔內砼(7)的中心，然后，起动装在该送筋管顶部的振动锤，振动将钢筋笼(9)送至设计深度。

第六步，所述双向挤压式短螺旋桩成桩。