CN104947660A - 反向螺丝钉桩及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反向螺丝钉桩及其施工方法，该反向螺丝钉桩包括桩身，桩身为混凝土桩身且其为全螺纹桩身或部分螺纹桩身；全螺纹桩身包括第一桩芯和第一外螺纹结构；部分螺纹桩身包括直杆段桩身和螺纹段桩身，螺纹段桩身包括第二桩芯和第二外螺纹结构；第一外螺纹结构和第二外螺纹结构均为反向螺纹；当桩身内未设置钢筋笼时，施工过程如下：桩机钻杆就位、钻孔和提钻及同步混凝土灌注施工；当桩身内设置钢筋笼时，施工过程如下：桩机钻杆就位、钻孔、提钻、钢筋笼下放和混凝土灌注。本发明设计合理、施工简便且使用效果好、适用地层类型多，能解决现有长螺旋钻孔灌注桩存在的单桩竖向承载力较差、适用范围有限、施工进度快等问题。

Description

反向螺丝钉桩及其施工方法

技术领域

本发明属于地基基础施工技术领域，尤其是涉及一种反向螺丝钉桩及其施工方法。

背景技术

灌注桩是指直接在所设计的桩位上开孔，其截面为圆形，成孔后在孔内加放钢筋笼，灌注混凝土而成。目前，在建筑、水利、公路等基础工程中，长螺旋成孔的灌注桩以其速度快、噪音低、不用泥浆护壁、施工成本低等优点得到广泛应用。但是，现有的普通长螺旋成孔灌注桩存在以下缺陷和不足：第一、适用范围有限，只能在粘性土、粉土、填土等土层适用，在遇到密实砂卵石地层或大直径卵石层时，则钻进困难或无法钻进；因而，现有土层适应能力不足，部分地区无法采用；第二、单桩竖向承载力较差：单桩竖向承载力是桩在基础施工应用中的主要指标，其决定了桩能够承受的上部建筑的重量；现有的灌注桩主要为直杆桩、成桩后桩身外表面为光滑的圆周面且其竖向承载力为桩侧阻力与桩端阻力之和；但现有长螺旋成孔的灌注桩成孔后，桩端土壤经过扰动，容易形成孔底虚土，降低桩端阻力，从而影响单桩承载力；第三、施工进度慢，长螺旋钻孔成型的钻孔为圆孔，采用螺纹钻杆上的螺纹多为正向螺纹(也称右旋螺纹，是指顺时针旋入的螺纹)，并且成孔过程中，钻杆连续出土，出土量大，出土清运工作量大，并且所用混凝土量大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种反向螺丝钉桩，其结构简单、设计合理、施工成本较低且施工简便、使用效果好，单桩竖向承载力高，适用地层类型多。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种反向螺丝钉桩，其特征在于：包括桩身，所述桩身为混凝土桩身；所述桩身为全螺纹桩身或部分螺纹桩身；

所述全螺纹桩身包括第一桩芯和由上至下布设在第一桩芯外侧壁上的第一外螺纹结构；所述第一桩芯为圆柱状，所述第一外螺纹结构与第一桩芯浇筑为一体；

所述部分螺纹桩身包括下部桩身和位于下部桩身正上方的上部桩身，所述下部桩身为螺纹段桩身，所述上部桩身为直杆段桩身，所述直杆段桩身为圆柱状且其与所述螺纹段桩身呈同轴布设；所述螺纹段桩身包括第二桩芯和由上至下布设在第二桩芯外侧壁上的第二外螺纹结构，所述第二桩芯为圆柱状；所述第二桩芯和第二外螺纹结构浇筑为一体且二者的上端均与所述直杆段桩身浇筑为一体；

所述第一外螺纹结构和第二外螺纹结构的结构相同且二者均为桩身外螺纹结构，所述桩身外螺纹结构为等螺距螺纹且其为单线螺纹或多线螺纹；所述桩身外螺纹结构为圆柱螺纹且其为反向螺纹。

上述反向螺丝钉桩，其特征是：所述桩身外螺纹结构为梯形螺纹。

上述反向螺丝钉桩，其特征是：还包括位于所述桩身上部的桩帽，所述桩帽为混凝土结构且其与所述桩身浇筑为一体。

上述反向螺丝钉桩，其特征是：所述桩身为钢筋混凝土结构，所述桩身内设置有钢筋笼。

上述反向螺丝钉桩，其特征是：所述桩身的外径D为Φ300mm～Φ1200mm且其长度L1≤60m，所述桩身外螺纹结构的螺纹内径d1为Φ100mm～Φ800mm。

同时，本发明还公开了一种方法步骤简单、设计合理且施工方便、施工质量易于控制、施工成型反向螺丝钉桩的单桩竖向承载力高的反向螺丝钉桩施工方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、桩机钻杆就位：将螺旋打桩机的钻杆移至需施工反向螺丝钉桩的桩位上；

所述螺旋打桩机包括桩架和安装在桩架上的钻进设备，所述钻进设备包括钻杆和驱动所述钻进设备进行连续转动的电动旋转驱动机构，所述电动旋转驱动机构与钻杆的外端部进行传动连接，所述钻杆为内部中空的杆体且其外端与注浆设备相接；所述钻杆的外侧壁上由下至上设置有杆体外螺纹结构，所述杆体外螺纹结构与所述桩身外螺纹结构相同；

步骤二、钻孔：采用步骤一中所述螺旋打桩机由上向下钻进，直至钻进至设计孔深；钻进过程中，所述钻杆均为逆时针旋转；

步骤三、提钻及同步混凝土灌注施工：向上提升钻杆；且向上提升过程中，通过钻杆由下至上同步进行混凝土灌注施工，待所灌注混凝土终凝后，获得施工成型的桩身；

当所述桩身为全螺纹桩身时，向上提升钻杆过程中，所述钻杆均为逆时针旋转，直至将钻杆从所成型钻孔内提出；

当所述桩身为部分螺纹桩身时，先将钻杆逆时针旋转；待钻杆向上提升的高度为L3时，将钻杆调整为顺时针旋转，直至将钻杆从所成型钻孔内提出；其中，L3为所述螺纹段桩身的长度。

另外，本发明还公开了一种方法步骤简单、设计合理、施工方便、施工质量易于控制且施工成型反向螺丝钉桩的单桩竖向承载力高、抗弯能力强的反向螺丝钉桩施工方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤Ⅰ、桩机钻杆就位：将螺旋打桩机的钻杆移至需施工反向螺丝钉桩的桩位上；所述需施工反向螺丝钉桩的桩身内设置有钢筋笼；

所述螺旋打桩机包括桩架和安装在桩架上的钻进设备，所述钻进设备包括钻杆和驱动所述钻进设备进行连续转动的电动旋转驱动机构，所述电动旋转驱动机构与钻杆的外端部进行传动连接；所述钻杆的外侧壁上由下至上设置有杆体外螺纹结构，所述杆体外螺纹结构与所述桩身外螺纹结构相同；

步骤Ⅱ、钻孔：采用步骤Ⅰ中所述螺旋打桩机由上向下钻进，直至钻进至设计孔深；钻进过程中，所述钻杆均为逆时针旋转；

步骤Ⅲ、提钻：向上提升钻杆，直至将钻杆自所成型钻孔内提出；

当所述桩身为全螺纹桩身时，向上提升钻杆过程中，所述钻杆均为逆时针旋转，直至将钻杆从所成型钻孔内提出；

当所述桩身为部分螺纹桩身时，先将钻杆逆时针旋转；待钻杆向上提升的高度为L3时，将钻杆调整为顺时针旋转，直至将钻杆从所成型钻孔内提出；其中，L3为所述螺纹段桩身的长度；

步骤Ⅳ、钢筋笼下放：将所述钢筋笼下放至所成型的钻孔内；

步骤Ⅴ、混凝土灌注：通过混凝土泵送设备和注浆导管进行混凝土灌注施工，待所灌注混凝土终凝后，获得施工完成的桩身。

上述方法，其特征是：步骤一中和步骤Ⅰ中所述钻杆的底部均安装有钻头，所述钻头为圆锥形且其直径由上至下逐渐缩小，所述钻头的上端直径不大于钻杆的外径。

上述方法，其特征是：步骤二中和步骤Ⅱ中钻孔过程中，所述钻杆采用旋转挤压的方式进行钻孔或采用旋转切削与旋转挤压相结合的方式进行钻孔。

上述方法，其特征是：步骤Ⅲ中所述钻杆向上提升过程中，同步对所成型钻孔进行泥浆护壁。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、所采用的反向螺丝钉桩结构简单、设计合理且施工成本较低。

2、所采用的反向螺丝钉桩施工简便、施工过程易于控制且施工速度快，施工周期短。

3、所采用反向螺丝钉桩的使用效果好且承载能力强，竖向单桩竖向承载力高；反向螺丝钉桩的使用方式灵活，其桩身可以为全螺纹桩身，也可以为部分螺纹桩身，桩身外侧有桩身外螺纹结构。当反向螺丝钉桩的桩身为全螺纹桩身时，单桩竖向承载力为桩侧阻力+螺纹剪应力+桩端阻力，其中桩侧阻力为第一桩芯的桩侧阻力，螺纹剪应力为第一外螺纹结构中各螺纹的剪应力之和；当反向螺丝钉桩的桩身为部分螺纹桩身时，单桩竖向承载力为桩侧阻力+螺纹剪应力+桩端阻力，其中桩侧阻力为直杆段桩身与第二桩芯的桩侧阻力之和，螺纹剪应力为第二外螺纹结构中各螺纹的剪应力之和，因而，能大幅提高单桩竖向承载力。在相同土体、相同桩长与桩径以及同等施工条件下，本发明所采用反向螺丝钉桩的单桩承载力是传统长螺旋成孔灌注桩的2倍以上。另外，可根据实际需要，在桩身内设置钢筋笼，以增加桩身的抗弯能力。

对于部分螺纹桩身而言，一方面，由于上述为直杆段桩身，下部为螺纹段桩身，由于螺纹段桩身所处的桩孔为内带螺旋槽的内螺纹孔，基于螺纹剪应力，螺纹段桩身自身的竖向承载力高；另一方面，螺纹段桩身上方为直杆段桩身，螺纹段桩身上第二外螺纹结构的螺纹外径与直杆段桩身的外径相同，螺纹段桩身所处的桩孔为内带螺旋槽的内螺纹孔，而直杆段桩身为圆柱状，基于直杆段桩身和螺纹段桩身所处的桩孔的结构特点，不论在松动、晃动情况下，直杆段桩身几乎都不可能向下移动，因而能有效提高单桩的竖向承载力。

4、所采用反向螺丝钉桩的适用地层类型多，土层适应能力强，可广泛应用于传统桩施工无法有效克服的沙层、卵石层、淤泥、杂石回填、强风化等复杂土层。

5、反向螺丝钉桩的施工方法步骤简单、设计合理且施工方便、施工质量易于控制，施工成型反向螺丝钉桩的单桩竖向承载力高。

6、施工速度快，在粉质粘土中施工，每天施工量可达1000延米以上；在卵石、沙层、强风化等复杂土层中施工，每天施工量也可达到500延米以上。

7、桩身施工过程中为挤土型施工，视土体及设计需要，可以是全挤土施工，也可以是半挤土施工；成桩后，土体密实度高，增加了桩侧阻力。

8、钻孔过程一次施工成型，省工省时，并且钻孔过程出土量少或无需出土，因而无需进行泥土/泥浆外运，节约施工成本，并且节能、环保。

9、施工过程为静音施工，无噪音污染。

10、与同直径的传统灌注桩相比，混凝土用量节省20％以上。

11、施工成型的反向螺丝钉桩承载能力强且性能优良，该反向螺丝钉桩的桩身外侧带反向螺纹，与目前出现的螺纹灌注桩的结构和施工方向均完全不同，现有的螺纹灌注桩一般都是全螺纹灌注桩，并且所采用螺纹钻杆上螺纹多为正向螺纹(也称右旋螺纹，即顺时针旋入的螺纹)，相应施工成型的螺纹灌注桩桩身上所带的螺纹为正向螺纹；另外，现有螺纹灌注桩的钻孔过程均需向外侧连续出土，土方清运工作量。桩身上设置反向螺纹后，桩身更稳固、牢靠，承载能力强且不易松动，能有效解决正向螺纹可能出现的松动现象，处理后的地基更稳固。

综上所述，本发明设计合理、施工简便且使用效果好、适用地层类型多，能有效解决现有长螺旋钻孔灌注桩存在的单桩竖向承载力较差、适用范围有限、施工进度快等问题。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明全螺纹桩身的结构示意图。

图2为本发明部分螺纹桩身的结构示意图。

图3为本发明施工成型反向螺丝钉桩的结构示意图。

图4为本发明实施例1中对反向螺丝钉桩进行施工时所采用的施工方法流程框图。

图5为本发明实施例1中钻孔之前钻杆的布设位置示意图。

图6为本发明实施例1中钻孔到位后的施工状态示意图。

图7为本发明实施例1中钻杆提升高度小于L3时的施工状态示意图。

图8为本发明实施例1中钻杆提升高度为L3时的施工状态示意图。

图9为本发明实施例1中钻杆从所成型钻孔内提出时的施工状态示意图。

图10为本发明实施例2中对反向螺丝钉桩进行施工时所采用的施工方法流程框图。

附图标记说明:

1—下部桩身；           1-1—第二桩芯；       1-2—第二外螺纹结构；

2—上部桩身；           3-1—第一桩芯；       3-2—第一外螺纹结构；

4—桩帽；               5—钻杆；             6—钻头；

7—杆体外螺纹结构；     8—土体。

具体实施方式

实施例1

如图1、图2所示的一种反向螺丝钉桩，包括桩身，所述桩身为混凝土桩身；所述桩身为全螺纹桩身或部分螺纹桩身。

如图1所示，所述全螺纹桩身包括第一桩芯3-1和由上至下布设在第一桩芯3-1外侧壁上的第一外螺纹结构3-2；所述第一桩芯3-1为圆柱状，所述第一外螺纹结构3-2与第一桩芯3-1浇筑为一体。

如图2所示，所述部分螺纹桩身包括下部桩身1和位于下部桩身1正上方的上部桩身2，所述下部桩身1为螺纹段桩身，所述上部桩身2为直杆段桩身，所述直杆段桩身为圆柱状且其与所述螺纹段桩身呈同轴布设；所述螺纹段桩身包括第二桩芯1-1和由上至下布设在第二桩芯1-1外侧壁上的第二外螺纹结构1-2，所述第二桩芯1-1为圆柱状。所述第二桩芯1-1和第二外螺纹结构1-2浇筑为一体且二者的上端均与所述直杆段桩身浇筑为一体。

所述第一外螺纹结构3-2和第二外螺纹结构1-2的结构相同且二者均为桩身外螺纹结构，所述桩身外螺纹结构为等螺距螺纹且其为单线螺纹或多线螺纹；所述桩身外螺纹结构为圆柱螺纹且其为反向螺纹。

螺纹按照螺旋线的方向分为左旋螺纹和右旋螺纹两种类型，其中左旋螺纹，也称反向螺纹，是逆时针旋入的螺纹。螺纹按照螺旋线的数目不同，分为单线螺纹和多线螺纹两种类型。其中，单线螺纹是沿一根螺旋线形成的螺纹，多线螺纹是沿两根以上的等距螺旋线形成的螺纹。

本实施例中，所述桩身外螺纹结构为单线螺纹。

实际使用时，所述桩身外螺纹结构也可以为多线螺纹。并且，当所述桩身外螺纹结构为多线螺纹时，螺旋线数量不大于4条。实际施工时，可根据具体需要，对所述桩身外螺纹结构的螺距进行调整。相比单线螺纹来说，所述桩身外螺纹结构采用多线螺纹时，提供的螺纹剪应力更高，加固后的地基更稳固。

本实施例中，所述桩身外螺纹结构为梯形螺纹。

实际使用时，所述桩身外螺纹结构也可以为其它类型的螺纹，如矩形螺纹、锯齿形螺纹等。

本实施例中，如图3所示，本发明所述的反向螺丝钉桩，还包括位于所述桩身上部的桩帽4，所述桩帽4为混凝土结构且其与所述桩身浇筑为一体。

并且，所述桩身为土体8内，所述桩帽4位于土体8上方。

所述桩身的外径D为Φ300mm～Φ1200mm且其长度L1≤60m，所述桩身外螺纹结构的螺纹内径d1为Φ100mm～Φ800mm。所述第一桩芯3-1和第二桩芯1-1的直径均为d1。

实际施工时，可根据具体需要，对所述桩身的外径D、所述桩身的长度L1和所述桩身外螺纹结构的螺纹内径进行相应调整。所述桩身外螺纹结构的螺纹外径语所述桩身的外径D相同。

本实施例中，所述螺纹段桩身的长度为L3，所述直杆段桩身的长度为L2，L1＝L2+L3。所述螺纹段桩身的长度

实际施工时，可根据具体需要，对所述螺纹段桩身的长度L3和所述直杆段桩身的长度L2进行相应调整。

所述全螺纹桩身中，第二外螺纹结构1-2的长度为L1。

本实施例中，所述桩身呈竖直向布设。

如图4所示的一种反向螺丝钉桩施工方法，包括以下步骤：

步骤一、桩机钻杆就位：将螺旋打桩机的钻杆5移至需施工反向螺丝钉桩的桩位上，详见图5；

所述螺旋打桩机包括桩架和安装在桩架上的钻进设备，所述钻进设备包括钻杆5和驱动所述钻进设备进行连续转动的电动旋转驱动机构，所述电动旋转驱动机构与钻杆5的外端部进行传动连接，所述钻杆5为内部中空的杆体且其外端与注浆设备相接；所述钻杆5的外侧壁上由下至上设置有杆体外螺纹结构7，所述杆体外螺纹结构7与所述桩身外螺纹结构相同；

步骤二、钻孔：采用步骤一中所述螺旋打桩机由上向下钻进，直至钻进至设计孔深，详见图6；钻进过程中，所述钻杆5均为逆时针旋转；

步骤三、提钻及同步混凝土灌注施工：向上提升钻杆5；且向上提升过程中，通过钻杆5由下至上同步进行混凝土灌注施工，待所灌注混凝土终凝后，获得施工成型的桩身；

当所述桩身为全螺纹桩身时，向上提升钻杆5过程中，所述钻杆5均为逆时针旋转，直至将钻杆5从所成型钻孔内提出；

当所述桩身为部分螺纹桩身时，先将钻杆5逆时针旋转；待钻杆5向上提升的高度为L3时，将钻杆5调整为顺时针旋转，直至将钻杆5从所成型钻孔内提出，详见图7、图8和图9；其中，L3为所述螺纹段桩身的长度。

实际施工过程中，当钻杆5向上提升的高度为L3时，钻杆5的底端高度与需施工部分螺纹桩身中所述直杆段桩身的底端高度相同。

本实施例中，步骤一中所述钻杆5的底部均安装有钻头6，所述钻头6为圆锥形且其直径由上至下逐渐缩小，所述钻头6的上端直径不大于钻杆5的外径。

并且，所述钻头6同轴安装在钻杆5底部，并且所述钻头6上开有与钻杆5内部相通的出浆口。

步骤一中将螺旋打桩机的钻杆5移至需施工反向螺丝钉桩的桩位上时，所述钻杆5沿施工反向螺丝钉桩的中心轴线布设。

本实施例中，步骤二中钻孔过程中，所述钻杆5采用旋转挤压的方式进行钻孔。此时，所述杆体外螺纹结构7上均未设置切削齿，并且钻孔过程中不向外侧出土，钻孔过程为全挤土施工过程。

实际施工时，也可以采用旋转切削与旋转挤压相结合的方式进行钻孔。此时，所述杆体外螺纹结构7上设置有切削齿，钻孔过程中向外侧出土，但出土量非常小。因而，钻孔过程为切削与挤土相结合的施工过程，也称为半挤土施工过程。

并且，步骤二中钻孔过程中，所述钻杆5逆时针旋转下钻。

步骤三中提钻过程中，逆时针旋转时，所述钻杆5对已成型钻孔无任何作用，施工成型的钻孔为螺纹孔，且灌注混凝土形成所述螺纹段桩身；将钻杆5调整为顺时针旋转后，钻杆5提升过程中对已成型钻孔进行挤压，形成用于施工所述直杆段桩身的直孔段。

本实施例中，步骤一中所述电动旋转驱动机构为动力头，所述动力头采用2012年07月04日公开的公开号为CN102535445A(申请号为CN201210026528.7)的发明专利申请中所公开的大扭矩可调速动力头。

步骤一中所述螺旋打桩机采用公开号为CN102535445A的发明专利申请《长螺旋挤压入岩灌注桩用成型装置及成型方法》中公开的成型装置，区别在于，仅需将该成型装置中的钻杆替换为本发明如图5所示的钻杆5。并且，步骤二中的钻孔方法，与公开号为CN102535445A的发明专利申请《长螺旋挤压入岩灌注桩用成型装置及成型方法》中的钻孔方法相同；

实施例2

本实施例中，所施工反向螺丝钉桩与实施例1不同的是：所述桩身为钢筋混凝土结构，所述桩身内设置有钢筋笼。

本实施例中，所施工反向螺丝钉桩的其余部分结构均与实施例1相同。

本实施例中，如图10所示，对反向螺丝钉桩进行施工时，包括以下步骤：

步骤Ⅰ、桩机钻杆就位：将螺旋打桩机的钻杆5移至需施工反向螺丝钉桩的桩位上；所述需施工反向螺丝钉桩的桩身内设置有钢筋笼；

所述螺旋打桩机包括桩架和安装在桩架上的钻进设备，所述钻进设备包括钻杆5和驱动所述钻进设备进行连续转动的电动旋转驱动机构，所述电动旋转驱动机构与钻杆5的外端部进行传动连接；所述钻杆5的外侧壁上由下至上设置有杆体外螺纹结构7，所述杆体外螺纹结构7与所述桩身外螺纹结构相同；

本实施例中，所述钻杆5与实施例1中钻杆5的结构相同；实际施工时，所述钻杆5也可以为实心杆体；

步骤Ⅱ、钻孔：采用步骤Ⅰ中所述螺旋打桩机由上向下钻进，直至钻进至设计孔深；钻进过程中，所述钻杆5均为逆时针旋转；

步骤Ⅲ、提钻：向上提升钻杆5，直至将钻杆5自所成型钻孔内提出；

当所述桩身为全螺纹桩身时，向上提升钻杆5过程中，所述钻杆5均为逆时针旋转，直至将钻杆5从所成型钻孔内提出；

当所述桩身为部分螺纹桩身时，先将钻杆5逆时针旋转；待钻杆5向上提升的高度为L3时，将钻杆5调整为顺时针旋转，直至将钻杆5从所成型钻孔内提出；其中，L3为所述螺纹段桩身的长度；

步骤Ⅳ、钢筋笼下放：将所述钢筋笼下放至所成型的钻孔内；

步骤Ⅴ、混凝土灌注：通过混凝土泵送设备和注浆导管进行混凝土灌注施工，待所灌注混凝土终凝后，获得施工完成的桩身。

实际施工过程中，步骤Ⅲ中当钻杆5向上提升的高度为L3时，钻杆5的底端高度与需施工部分螺纹桩身中所述直杆段桩身的底端高度相同。

本实施例中，步骤Ⅰ中所述钻杆5的底部均安装有钻头6，所述钻头6为圆锥形且其直径由上至下逐渐缩小，所述钻头6的上端直径不大于钻杆5的外径。

并且，所述钻头6同轴安装在钻杆5底部，并且所述钻头6上开有与钻杆5内部相通的出浆口。

步骤Ⅰ中将螺旋打桩机的钻杆5移至需施工反向螺丝钉桩的桩位上时，所述钻杆5沿施工反向螺丝钉桩的中心轴线布设。

本实施例中，步骤Ⅱ中钻孔过程中，所述钻杆5采用旋转挤压的方式进行钻孔。此时，所述杆体外螺纹结构7上均未设置切削齿，并且钻孔过程中不向外侧出土，钻孔过程为挤土施工过程。

实际施工时，也可以采用旋转切削与旋转挤压相结合的方式进行钻孔。此时，所述杆体外螺纹结构7上设置有切削齿，钻孔过程中向外侧出土，但出土量非常小。因而，钻孔过程为切削与挤土相结合的施工过程，也称为半挤土施工过程。

并且，步骤Ⅱ中钻孔过程中，所述钻杆5逆时针旋转下钻。

步骤Ⅲ中提钻过程中，逆时针旋转时，所述钻杆5对已成型钻孔无任何作用，施工成型的钻孔为螺纹孔，且灌注混凝土形成所述螺纹段桩身；将钻杆5调整为顺时针旋转后，钻杆5提升过程中对已成型钻孔进行挤压，形成用于施工所述直杆段桩身的直孔段。

本实施例中，步骤Ⅰ中所述电动旋转驱动机构为动力头，所述动力头采用2012年07月04日公开的公开号为CN102535445A(申请号为CN201210026528.7)的发明专利申请中所公开的大扭矩可调速动力头。

步骤Ⅰ中所述螺旋打桩机采用公开号为CN102535445A的发明专利申请《长螺旋挤压入岩灌注桩用成型装置及成型方法》中公开的成型装置，区别在于，仅需将该成型装置中的钻杆替换为本发明如图5所示的钻杆5。

本实施例中，步骤Ⅲ中所述钻杆5向上提升过程中，同步对所成型钻孔进行泥浆护壁。

本实施例中，所述钻杆5为内部中空的杆体且其外端与注浆设备相接；步骤Ⅲ中进行泥浆护壁，采用所述注浆设备且通过钻杆5注入护壁泥浆，泥浆护壁方法，与公开号为CN102535445A的发明专利申请《长螺旋挤压入岩灌注桩用成型装置及成型方法》中的同步注浆方法相同，所注入护壁泥浆的注浆压力始终保持在5MPa以上。

并且，步骤Ⅲ中提钻过程中，所成型钻孔内所注入护壁泥浆的泥浆面高出所施工反向螺丝钉桩施工位置处的地下水位1.0m以上。在受水位涨落影响时，泥浆面应高出最高水位1.5m以上。本实施例中，步骤Ⅲ中提钻过程中，所述钻头6始终处于所成型钻孔内所注入护壁泥浆的泥浆面下方。并且，所述钻杆5内始终存有10米以上的护壁泥浆。并且，所述钻杆5向上提升过程中，应保证护壁泥浆连续泵送。

本实施例中，所述护壁泥浆为聚合物泥浆。并且，所述聚合物泥浆为可利尔旋挖钻机专用高效泥浆粉与水拌合后形成的护壁泥浆。

所述可利尔旋挖钻机专用高效泥浆粉由郑州大力神基础工程有限公司生产，且所述护壁泥浆由所述可利尔(CLEAR)旋挖钻机专用高效泥浆粉和水按重量比为0.01％～0.1％的比例均匀配制而成。所述护壁泥浆的性能指标如下：相对密度：1.1～1.15；粘度：18～20S；含砂率：6％；酸碱度：pH值为8～10；胶体率：95％；失水量：30mL/30min。

所采用的护壁泥浆具有以下优点：

1、粘度大、比重小、含砂率小，能适应膨润土、粘土无法适应的复杂土层。

2、速溶型的粉状体，能迅速溶解于水，形成良好的粘度。

3、具有很好的粘结作用，能把孔壁各种地层颗粒粘结为一体，起到了护壁，尤其在沙层地质效果更为显著。

4、不需要二次清孔：泥浆粉速溶水中形成的护壁泥浆，不仅能很好的护壁防塌孔，而且能及时吸附钻屑，下钢筋笼后孔里沉渣厚度均不超过10cm。

5、无毒、无味对环境没有危害。

步骤Ⅳ中进行钢筋笼下放时，起吊钢筋笼采用扁担起吊法，起吊点在钢筋笼上部箍筋与主筋连接处，吊点对称。钢筋笼安装入所成型钻孔时，应保持垂直状态，避免碰撞孔壁，徐徐下入，若中途遇阻不得强行墩放(可适当转向起下)。如果仍无效果，则应起笼扫孔重新下入。

步骤Ⅴ中进行混凝土灌注时，过混凝土泵送设备和注浆导管，对所施工反向螺丝钉桩进行水下混凝土灌注施工。导管法灌注砼的基本原理将密封连接的钢管(或强度较高的硬质非金属管)作为水下砼的灌注通道，通其底部以适当的深度埋在灌入的砼拌和物内，在一定的落差压力作用下，形成连续密实的砼桩身。

实际进行混凝土灌注之前，将所述注浆导管吊入所成型钻孔时，应将橡胶圈或胶皮垫安放周整、严密，确保密封良好。所述注浆导管在钻孔内的位置应保持居中，防止跑管，撞坏钢筋笼并损坏导管。导管底部距孔底高度，以能放出隔水塞及首批砼为度，一般为300～500mm。在灌首批砼之前，先配制0.1～0.3m³水泥砂浆放入滑阀(隔水塞)以上的导管和漏斗中，然后再放入砼，确认初灌量备足后，即可剪断铁丝，借助砼重量排出导管内的水，使滑阀(隔水塞)留在孔底，灌入首批砼。首批灌注混凝土数量应能满足所述注浆导管埋入混凝土中1.2m以上。首批砼灌注正常后，应连续不断灌注砼，严禁途中停工。在灌注过程中，应经常用测锤探测砼面的上升高度，并适时提升、逐级拆卸导管，保持导管的合理埋深。探测次数一般不宜少于所适用的导管节数，并应在每次起升导管前，探测一次管内外砼面高度。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种反向螺丝钉桩，其特征在于：包括桩身，所述桩身为混凝土桩身；所述桩身为全螺纹桩身或部分螺纹桩身；

所述全螺纹桩身包括第一桩芯(3-1)和由上至下布设在第一桩芯(3-1)外侧壁上的第一外螺纹结构(3-2)；所述第一桩芯(3-1)为圆柱状，所述第一外螺纹结构(3-2)与第一桩芯(3-1)浇筑为一体；

所述部分螺纹桩身包括下部桩身(1)和位于下部桩身(1)正上方的上部桩身(2)，所述下部桩身(1)为螺纹段桩身，所述上部桩身(2)为直杆段桩身，所述直杆段桩身为圆柱状且其与所述螺纹段桩身呈同轴布设；所述螺纹段桩身包括第二桩芯(1-1)和由上至下布设在第二桩芯(1-1)外侧壁上的第二外螺纹结构(1-2)，所述第二桩芯(1-1)为圆柱状；所述第二桩芯(1-1)和第二外螺纹结构(1-2)浇筑为一体且二者的上端均与所述直杆段桩身浇筑为一体；

所述第一外螺纹结构(3-2)和第二外螺纹结构(1-2)的结构相同且二者均为桩身外螺纹结构，所述桩身外螺纹结构为等螺距螺纹且其为单线螺纹或多线螺纹；所述桩身外螺纹结构为圆柱螺纹且其为反向螺纹。

2.按照权利要求1所述的反向螺丝钉桩，其特征在于：所述桩身外螺纹结构为梯形螺纹。

3.按照权利要求1或2所述的反向螺丝钉桩，其特征在于：还包括位于所述桩身上部的桩帽(4)，所述桩帽(4)为混凝土结构且其与所述桩身浇筑为一体。

4.按照权利要求1或2所述的反向螺丝钉桩，其特征在于：所述桩身为钢筋混凝土结构，所述桩身内设置有钢筋笼。

5.按照权利要求1或2所述的反向螺丝钉桩，其特征在于：所述桩身的外径D为Φ300mm～Φ1200mm且其长度L1≤60m，所述桩身外螺纹结构的螺纹内径d1为Φ100mm～Φ800mm。

6.一种对如权利要求1所述反向螺丝钉桩进行施工的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、桩机钻杆就位：将螺旋打桩机的钻杆(5)移至需施工反向螺丝钉桩的桩位上；

所述螺旋打桩机包括桩架和安装在桩架上的钻进设备，所述钻进设备包括钻杆(5)和驱动所述钻进设备进行连续转动的电动旋转驱动机构，所述电动旋转驱动机构与钻杆(5)的外端部进行传动连接，所述钻杆(5)为内部中空的杆体且其外端与注浆设备相接；所述钻杆(5)的外侧壁上由下至上设置有杆体外螺纹结构(7)，所述杆体外螺纹结构(7)与所述桩身外螺纹结构相同；

步骤二、钻孔：采用步骤一中所述螺旋打桩机由上向下钻进，直至钻进至设计孔深；钻进过程中，所述钻杆(5)均为逆时针旋转；

步骤三、提钻及同步混凝土灌注施工：向上提升钻杆(5)；且向上提升过程中，通过钻杆(5)由下至上同步进行混凝土灌注施工，待所灌注混凝土终凝后，获得施工成型的桩身；

当所述桩身为全螺纹桩身时，向上提升钻杆(5)过程中，所述钻杆(5)均为逆时针旋转，直至将钻杆(5)从所成型钻孔内提出；

当所述桩身为部分螺纹桩身时，先将钻杆(5)逆时针旋转；待钻杆(5)向上提升的高度为L3时，将钻杆(5)调整为顺时针旋转，直至将钻杆(5)从所成型钻孔内提出；其中，L3为所述螺纹段桩身的长度。

7.一种对如权利要求1所述反向螺丝钉桩进行施工的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤Ⅰ、桩机钻杆就位：将螺旋打桩机的钻杆(5)移至需施工反向螺丝钉桩的桩位上；所述需施工反向螺丝钉桩的桩身内设置有钢筋笼；

所述螺旋打桩机包括桩架和安装在桩架上的钻进设备，所述钻进设备包括钻杆(5)和驱动所述钻进设备进行连续转动的电动旋转驱动机构，所述电动旋转驱动机构与钻杆(5)的外端部进行传动连接；所述钻杆(5)的外侧壁上由下至上设置有杆体外螺纹结构(7)，所述杆体外螺纹结构(7)与所述桩身外螺纹结构相同；

步骤Ⅱ、钻孔：采用步骤Ⅰ中所述螺旋打桩机由上向下钻进，直至钻进至设计孔深；钻进过程中，所述钻杆(5)均为逆时针旋转；

步骤Ⅲ、提钻：向上提升钻杆(5)，直至将钻杆(5)自所成型钻孔内提出；

当所述桩身为全螺纹桩身时，向上提升钻杆(5)过程中，所述钻杆(5)均为逆时针旋转，直至将钻杆(5)从所成型钻孔内提出；

当所述桩身为部分螺纹桩身时，先将钻杆(5)逆时针旋转；待钻杆(5)向上提升的高度为L3时，将钻杆(5)调整为顺时针旋转，直至将钻杆(5)从所成型钻孔内提出；其中，L3为所述螺纹段桩身的长度；

步骤Ⅳ、钢筋笼下放：将所述钢筋笼下放至所成型的钻孔内；

步骤Ⅴ、混凝土灌注：通过混凝土泵送设备和注浆导管进行混凝土灌注施工，待所灌注混凝土终凝后，获得施工完成的桩身。

8.按照权利要求6或7所述的方法，其特征在于：步骤一中和步骤Ⅰ中所述钻杆(5)的底部均安装有钻头(6)，所述钻头(6)为圆锥形且其直径由上至下逐渐缩小，所述钻头(6)的上端直径不大于钻杆(5)的外径。

9.按照权利要求6或7所述的方法，其特征在于：步骤二中和步骤Ⅱ中钻孔过程中，所述钻杆(5)采用旋转挤压的方式进行钻孔或采用旋转切削与旋转挤压相结合的方式进行钻孔。

10.按照权利要求8所述的方法，其特征在于：步骤Ⅲ中所述钻杆(5)向上提升过程中，同步对所成型钻孔进行泥浆护壁。