CN105113982B - 一种免共振全套管长螺旋钻机及施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种免共振全套管长螺旋钻机，其包括桩架系统和钻进系统，桩架系统包括行走机构、底盘、斜撑杆、立柱、光杠以及顶部滑轮组，底盘固定在行走机构的上方，斜撑杆和立柱固定在底盘上，顶部滑轮组固定在立柱的顶部，光杠与立柱平行固定在底盘上；钻进系统包括上动力头、螺旋钻杆、振动锤、夹紧装置以及套管，上动力头与螺旋钻杆连接，上动力头通过直线轴承固定在光杠；振动锤的下部与夹紧装置连接，夹紧装置与套管的上端连接，套管与螺旋钻杆同轴。本发明提供的一种制桩施工方法，施工安全、环保、高效，从根本上解决了长螺旋钻机施工中的质量隐患问题；同时减少制桩过程对施工环境的限制，可在松散软石层，砂层等易塌孔底层高效施工。

Description

一种免共振全套管长螺旋钻机及施工方法
技术领域
本发明涉及建筑施工领域，尤其涉及一种免共振全套管长螺旋钻机及施工方法。
背景技术
随着我国经济的快速发展，各类建筑物建设方兴未艾。长螺旋钻机广泛应用于各类桩基及地基处理工程中。近年来，随着国家对环保及工程质量的要求越来越高，双动力套管式长螺旋钻机也随之出现。
然而，传统双动力套管式长螺旋钻机存在以下缺陷：（一）传统双动力套管式长螺旋钻机上动力头、下动力头均采用行星减速机动力头结构；在钻进过程中，钻机桩架和底盘需双重反方向扭矩，对钻机桩架的强度及底盘的稳定性要求较高，施工过程中安全系数不高，安全事故频发；（二）上动力头、下动力头均采用行星减速机动力头结构，套管外部的土体对套管的侧摩阻力较大，传统双动力套管式长螺旋钻机在起拔套管时所需扭矩和提升力较大，起拔套管费时费力，影响施工效率；（三）传统双动力套管式长螺旋钻机对钻机桩架的强度及底盘的稳定性要求较高，致使钻机整机较大，且成本较高。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种施工安全、环保、高效的免共振全套管长螺旋钻机，能够在松散卵石层、砂层等易塌孔地层施工；同时提供了制桩施工方法，有效避免传统制桩施工中，由于钻孔灌注桩后插筋工艺钢筋外露或插筋困难而导致截筋等工程质量事故，从根本上解决长螺旋钻机施工中的多种质量问题。
本发明的技术方案：
为解决上述技术问题，本发明提供一种免共振全套管长螺旋钻机，该长螺旋钻机包括桩架系统和钻进系统。
桩架系统包括行走机构、底盘、斜撑杆、立柱、光杠以及顶部滑轮组；其中，底盘固定在行走机构的上方，斜撑杆和立柱固定在底盘上，顶部滑轮组固定在立柱的顶部，光杠与立柱平行固定在底盘上。
钻进系统包括上动力头、螺旋钻杆、振动锤、夹紧装置以及套管；其中，上动力头与螺旋钻杆连接；上动力头的侧面设置有直线轴承，上动力头通过直线轴承固定在光杠；振动锤的下部与夹紧装置连接，夹紧装置与套管的上端连接，套管与螺旋钻杆同轴。
桩架系统为钻进系统提供约束反力和自由度支持；在顶部滑轮组的作用下，上动力头可沿光杠上、下移动，从而带动与其连接的螺旋钻杆上、下移动。
进一步地，所述的上动力头为行星减速机动力头。
进一步地，所述的振动锤为免共振锤，其上部设置有出土口，其可以单台中空构造，也可以多台联动；振动锤可通过调节偏心力矩、变频及其他手段，实现套管振沉及起拔。
进一步地，所述的夹紧装置可以为手动夹紧装置或自动夹紧装置，自动夹紧装置的驱动方式可以是电动或液压驱动；夹紧装置可根据施工需要控制振动锤与套管的连接或分离。
进一步地，所述的底盘设置有减震装置，以减少振动锤对桩架系统的影响。
采用以上所述的免共振全套管长螺旋钻机展开的制桩施工方法，包括以下步骤，
第一步，将套管安装在振动锤上，并使用夹紧装置夹紧；
第二步，利用行走机构调整钻机位置并定位，上动力头带动螺旋钻杆钻进；同时，振动锤启动，将套管同步振沉入土体中，螺旋钻杆携带的钻渣沿套管传至振动锤，从振动锤上设置的出土口排出；
第三步，螺旋钻杆钻至规定孔深后，夹紧装置松开，振动锤与套管分离；
第四步，利用顶部滑轮组提升上动力头，拔出螺旋钻杆；
第五步，安装钢筋笼并浇筑混凝土；
第六步，桩身混凝土初凝前，使用振动锤将套管提出。
本发明有益效果：
本发明提供的一种免共振全套管长螺旋钻机，其结构合理，性能可靠，施工安全、环保、高效，能够在松散卵石层、砂层等易塌孔地层施工；同时提供的制桩施工方法，有效避免传统制桩施工中，由于钻孔灌注桩后插筋工艺钢筋外露或插筋困难而导致截筋等工程质量事故，从根本上解决长螺旋钻机施工中的多种质量问题。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明之钻进系统结构示意图；
图3为本发明之振动锤示意图。
其中：
1.行走机构；2.底盘；3.斜撑杆；4.立柱；5.顶部滑轮组；6.上动力头；7.螺旋钻杆；8.振动锤；9.夹紧装置；10.套管；11.光杠。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明的一种免共振全套管长螺旋钻机及施工方法进行详细说明：
图1所示一种免共振全套管长螺旋钻机包括桩架系统和钻进系统。
桩架系统包括行走机构1、底盘2、斜撑杆3、立柱4、光杠11以及顶部滑轮组5；其中，底盘2固定在行走机构1的上方，斜撑杆3和立柱4固定在底盘2上，顶部滑轮组5固定在立柱4的顶部，光杠11与立柱4平行固定在底盘2上；
图2是本发明的钻进系统的结构示意图，钻进系统包括上动力头6、螺旋钻杆7、振动锤8、夹紧装置9以及套管10。
上动力头6为行星减速机动力头，上动力头6与螺旋钻杆7连接；上动力头6的侧面设置有直线轴承，上动力头6通过直线轴承固定在光杠11。
图3为本发明之振动锤示意图。振动锤8为免共振锤，其上部设置有出土口12，其可以单台中空构造，也可以多台联动；夹紧装置9可以为手动夹紧装置或自动夹紧装置，自动夹紧装置的驱动方式可以是电动或液压驱动。
振动锤8的下部与夹紧装置9连接，夹紧装置9与套管10的上端连接，套管10与螺旋钻杆7同轴。
桩架系统为钻进系统提供约束反力和自由度支持；在顶部滑轮组5的作用下，上动力头6可沿光杠11上、下移动，从而带动与其连接的螺旋钻杆7上、下移动。
采用本发明提供的免共振全套管长螺旋钻机展开的制桩施工方法，包括以下步骤，
第一步，将套管10安装在振动锤8上，并使用夹紧装置9夹紧；
第二步，利用行走机构1调整钻机位置并定位，上动力头6带动螺旋钻杆7钻进；同时，振动锤8启动，将套管10同步振沉入土体中，螺旋钻杆7携带的钻渣沿套管10传至振动锤8，从振动锤8上的出土口12排出；
第三步，螺旋钻杆7钻至规定孔深后，夹紧装置9松开，振动锤8与套管10分离；
第四步，利用顶部滑轮组5提升上动力头6，拔出螺旋钻杆7；
第五步，安装钢筋笼并浇筑混凝土；
第六步，桩身混凝土初凝前，使用振动锤8将套管10提出。
本发明提供的一种免共振全套管长螺旋钻机，其结构合理，性能可靠，施工安全、环保、高效，能够在松散卵石层、砂层等易塌孔地层施工；同时提供的制桩施工方法，有效避免传统制桩施工中，由于钻孔灌注桩后插筋工艺钢筋外露或插筋困难而导致截筋等工程质量事故，从根本上解决长螺旋钻机施工中的多种质量问题。
本发明不局限于上述实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种免共振全套管长螺旋钻机，包括桩架系统和钻进系统，桩架系统包括行走机构（1）、底盘（2）、斜撑杆（3）、立柱（4）以及顶部滑轮组（5），其中，底盘（2）固定在行走机构（1）的上方，斜撑杆（3）和立柱（4）固定在底盘（2）上，顶部滑轮组（5）固定在立柱（4）的顶部；钻进系统包括上动力头（6）、螺旋钻杆（7），其中，上动力头（6）与螺旋钻杆（7）连接；其特征在于，桩架系统还包括光杠（11），光杠（11）与立柱（4）平行固定在底盘（2）上；钻进系统还包括振动锤（8）、夹紧装置（9）以及套管（10）；其中，上动力头（6）的侧面设置有直线轴承，上动力头（6）通过直线轴承固定在光杠（11）；振动锤（8）的下部与夹紧装置（9）连接，夹紧装置（9）与套管（10）的上端连接，套管（10）与螺旋钻杆（7）同轴；在顶部滑轮组（5）的作用下，上动力头（6）可沿光杠（11）上下移动，从而带动与其连接的螺旋钻杆（7）上下移动；
所述的振动锤（8）为免共振锤，其上部设置有出土口（12），其为单台中空构造或者多台联动；振动锤（8）通过调节偏心力矩、变频手段，实现套管（10）振沉及起拔。
2.根据权利要求1所述的免共振全套管长螺旋钻机，其特征在于，所述的上动力头（6）为行星减速机动力头。
3.根据权利要求1所述的免共振全套管长螺旋钻机，其特征在于，所述的夹紧装置（9）为手动夹紧装置或自动夹紧装置，自动夹紧装置的驱动方式是电动或液压驱动。
4.根据权利要求1所述的免共振全套管长螺旋钻机，其特征在于，所述的底盘（2）设置有减震装置。
5.采用权利要求1至4中任一项所述的免共振全套管长螺旋钻机展开的制桩施工方法，包括以下步骤，
第一步，将套管（10）安装在振动锤（8）上，并使用夹紧装置（9）夹紧；
第二步，利用行走机构（1）调整钻机位置并定位，上动力头（6）带动螺旋钻杆（7）钻进；同时，振动锤（8）启动，将套管（10）同步振沉入土体中，螺旋钻杆（7）携带的钻渣沿套管（10）传至振动锤（8），从振动锤（8）上的出土口（12）排出；
第三步，螺旋钻杆（7）钻至规定孔深后，夹紧装置（9）松开，振动锤（8）与套管（10）分离；
第四步，利用顶部滑轮组（5）提升上动力头（6），拔出螺旋钻杆（7）；
第五步，安装钢筋笼并浇筑混凝土；
第六步，桩身混凝土初凝前，使用振动锤（8）将套管（10）提出。
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