CN105317381A - 用于施工钻孔灌注桩的钻头及利用该钻头的成孔方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于施工钻孔灌注桩的钻头及成孔方法,钻头设有可拆式刮泥组件,刮泥组件包括刮泥板(8)和安装板(9),安装板(9)焊接在挡圈(3)的内圆周面,刮泥部(8.2)外侧设有钢刷(14),刮泥板(8)经卡槽(10)钩挂在挡圈(3)上,刮泥板(8)的安装部(8.1)位于同组的两块安装板(9)之间,刮泥板(8)的安装部(8.1)与两侧的安装板(9)螺接固定;成孔方法的关键在于钻孔时先将刮泥板(8)安装在挡圈(3)上以钻出与护筒尺寸吻合的大孔,再将刮泥板(8)拆下以钻出与钻孔灌注桩设计尺寸吻合的小孔。该钻头及成孔方法能有效钻掉护筒与桩孔之间砂土体、且不会大幅度增加时间成本和经济成本。

Description

用于施工钻孔灌注桩的钻头及利用该钻头的成孔方法
技术领域
本发明涉及桩基施工领域,具体讲是一种用于施工钻孔灌注桩的钻头及利用该钻头的成孔方法。
背景技术
混凝土钻孔灌注桩因为承载力高、适应性强、桩长可达百米进而减少了桩数量等优点,已成为国内外建(构)筑物特别是大型建(构)筑物如桥梁、油罐、液化天然气罐、核电站首选的基础形式。混凝土钻孔灌注桩主要施工过程有:成孔、下钢筋笼、灌混凝土。在上述主要施工过程中,成孔是关键环节。成孔过程中,通常是采用三翼刮刀式钻头在地层钻进。
如图1所示,现有技术的三翼刮刀式钻头包括中空的基础杆101、钻尖102、挡圈103、三块连接板104和三块刮刀105;基础杆101顶端设有用于与钻机的钻杆连接的连接部106,具体的说,钻机的钻杆设公扣而钻头的基础杆101设母扣,两者公母配合拧紧连接,所述的连接部106即母扣;钻尖102焊接在基础杆101下端,三块连接板104的内端均焊接在基础杆101上且沿基础杆101周向均匀分布,三块连接板104的外端均与挡圈103的内圆周面焊接,每块刮刀105与一块连接板104为一组,每块刮刀105下端与基础杆101焊接而上端与同组的那块连接板104焊接,钻尖102下端的两侧边焊接有合金切削齿107,而每块刮刀105的侧边也焊接有合金切削齿107。钻头钻孔时,钻尖102及刮刀105上的合金切削齿107用于切削土体。
在使用现有技术的三翼刮刀式钻头成孔过程中,当遇到上部如填土、淤泥、砂层等松散易垮地层时,尽管钻进时采用了泥浆护壁,但由于泥浆性能、钻进技术、地层复杂性和地下水渗流等原因,易产生坍孔,结果造成桩底沉渣过多影响桩承载力、钻头和钻杆被坍下来的砂土埋住、无法顺利下放钢筋笼、影响桩身质量等一系列问题,从而影响了施工进度,增加了施工成本。在实践中,为了防止上述事故的发生,常用液压振动锤把大于设计桩直径的护筒沉入地层中,然后钻进,该护筒底部低于易垮坍的地层,导致护筒长达十多米,甚至几十米;成孔后下钢筋笼;灌混凝土;护筒最后或留在地层中,或在混凝土初凝前被拔出。
然而,虽然沉入护筒有利于钻进,但在护筒的高度范围内,护筒与桩孔之间的这部分砂土体仍然可能坍塌,仍然存在沉渣、埋住钻头和钻杆、无法顺利下放钢筋笼、影响桩身质量等一系列问题,为了彻底根治上述弊端,有人提出了用一大一小两个尺寸的钻头的技术设想,即先用大钻头在护筒高度钻直径与护筒内径吻合的大孔,再用小钻头钻与钻孔灌注桩设计直径相同的小孔。然而,上述设想的实际可操作性不强,这是因为,每次施工需要准备两种钻头,增大了施工成本,而且,每次需要将钻头上提到孔外,再将整个钻头从钻机拧下后更换新钻头,钻头的整体重量本身不轻,而且粘了泥巴后更重,使得更换过程麻烦费力,很不方便,进一步延缓了工作过程,故无论从时间成本和经济成本看,均得不偿失。
发明内容
本发明要解决的一个技术问题是,提供一种在填土、淤泥、砂层等松散易垮地层中使用护筒钻进时,能有效钻掉护筒与桩孔之间砂土体、且不会大幅度增加时间成本和经济成本、操作方便快捷省力的用于施工钻孔灌注桩的钻头。
本发明的一种技术解决方案是,提供一种用于施工钻孔灌注桩的钻头,它包括中空的基础杆、钻尖、挡圈、多块连接板和与连接板数目相同的刮刀;基础杆顶端设有连接部;多块连接板的内端均焊接在基础杆上且沿基础杆周向均匀分布,多块连接板的外端均与挡圈的内圆周面焊接;每块刮刀与一块连接板为一组,每块刮刀下端与基础杆焊接而上端与同组的那块连接板焊接;钻尖焊接在基础杆下端;
该钻头还设有可拆式刮泥组件,每个刮泥组件包括一块刮泥板和两块安装板,安装板焊接在挡圈的内圆周面,安装板上设有螺钉过孔,刮泥板上设有开口向下的卡槽,刮泥板位于卡槽内侧的部分为安装部,刮泥板位于卡槽外侧的部分为刮泥部,安装部上也设有螺钉过孔,刮泥部外侧设有钢刷,刮泥板经卡槽钩挂在挡圈上,刮泥板的安装部位于同组的两块安装板之间,刮泥板的安装部与两侧的安装板螺接固定。
本发明要解决的另一个技术问题是,提供一种在填土、淤泥、砂层等松散易垮地层中使用护筒钻进时,能有效钻掉护筒与桩孔之间砂土体、且不会大幅度增加时间成本和经济成本、操作方便快捷省力的利用钻头的成孔方法。
本发明的另一种技术解决方案是,提供一种利用钻头的成孔方法,其步骤包括:
a、用液压振动锤将护筒沉入地层的设计深度;
b、将每组刮泥组件的两块安装板焊接在钻头的挡圈的内圆周面,将刮泥板的卡槽与挡圈钩挂且使得刮泥板的安装部位于同组的两块安装板之间,并将该安装部与两侧的安装板螺接固定;
c、将钻头安装在钻机的钻杆上;
d、向下钻进,直至钻头的刮泥板到达护筒底部;
e、上提钻头,卸掉刮泥组件的刮泥板;
f、继续向下钻进,直至钻头到达桩设计深度;
g、清孔再下放钢筋笼,并灌注混凝土。
采用以上结构的用于施工钻孔灌注桩的钻头及利用该钻头的成孔方法与现有技术相比,具有以下优点。
首先,装配上刮泥板后,刮泥板钢刷的外边缘与基础杆轴线之间的距离为护筒内径的一半,这样,首次下钻时能钻出与护筒尺寸吻合的大孔,彻底将护筒内的砂土体刮干净,杜绝了后续的沉渣、埋住钻头和钻杆、无法顺利下放钢筋笼、影响桩身质量等一系列问题;而且,该技术方案无需像现有技术一样准备两个尺寸不同的钻头,自然从经济上降低了施工的成本;况且,该技术方案只需要将较轻的刮泥板从钻头上拆卸即可,无需像现有技术一样将较重的整体钻头从钻机的钻杆拧下,然后再更换较重的整体式钻头,故施工过程快速、方便、省力,节省了时间成本。
更可贵的是,本发明还存在一个技术上的亮点,即本技术方案中刮泥板与挡圈的可拆式连接的具体结构,该连接方式结构简单,仅仅为两安装板和带卡槽的刮泥板,装配方便,只需将刮泥板钩挂在挡圈上且卡在两安装板之间再用螺钉锁紧,拆卸过程也同样简单;还可以多次循环利用,经济性也好;况且,一旦安装固定后,刮泥板的与挡圈也结合牢固,强度可靠,确保刮泥时不会松脱。采取对比的方式更能理解该连接结构的优点,如果不采用上述连接,那刮泥板无非是采用焊接或直接在挡圈上打孔螺接两种方式,焊接之后,必须切割掉,操作麻烦,而且下次使用还得重新焊接,反复焊接对挡圈伤害较大;如果在挡圈上打孔,则容易使挡圈的孔位置应力集中,破坏挡圈,影响其使用寿命。唯有采用本发明的技术方案,才四两拨千斤地解决了各方面问题,即杜绝护筒内砂土体塌孔、又操作方便、加快速度、降低成本,而且结合牢固,对挡圈本身无破坏。
附图说明
图1是现有技术用于施工钻孔灌注桩的钻头的正视结构示意图。
图2是本发明用于施工钻孔灌注桩的钻头的结构示意图。
图3是本发明用于施工钻孔灌注桩的钻头的俯视结构示意图。
图4是利用本发明用于施工钻孔灌注桩的钻头钻出的孔的侧视结构示意图。
图中所示
现有技术钻头的零部件101、基础杆,102、钻尖,103、挡圈,104、连接板,105、刮刀,106、连接部,107、合金切削齿;
本发明钻头的零部件1、基础杆,2、钻尖,3、挡圈,4、连接板,5、刮刀,6、连接部,7、合金切削齿,8、刮泥板,8.1、安装部,8.2、刮泥部,9、安装板,9.1、翻边,10、卡槽,11、护筒,12、大孔,13、小孔,14、钢刷。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图2、图3、图4所示,本发明用于施工钻孔灌注桩的钻头,它包括中空的基础杆1、钻尖2、挡圈3、多块连接板4和与连接板4数目相同的刮刀5。本实施例中是三块连接板4和三块刮刀5。
基础杆1顶端设有连接部6;具体的说,钻机的钻杆设公扣而钻头的基础杆1设母扣,两者公母配合拧紧连接,所述的连接部6即母扣。
三块连接板4的内端均焊接在基础杆1上且沿基础杆1周向均匀分布,三块连接板4的外端均与挡圈3的内圆周面焊接。每块刮刀5与一块连接板4为一组,每块刮刀5下端与基础杆1焊接而上端与同组的那块连接板4焊接。
基础杆1中空便于泥浆输送,而基础杆1下端设有下开口。钻尖2焊接在基础杆1下端的下开口。
钻尖2下端的两侧边焊接有多个合金切削齿7,而每块刮刀5的侧边也焊接有多个合金切削齿7。
本发明用于施工钻孔灌注桩的钻头还设有可拆式刮泥组件。每个刮泥组件包括一块刮泥板8和两块安装板9。安装板9焊接在挡圈3的内圆周面,具体的说,安装板9外端设有翻边9.1,安装板9的翻边9.1焊接在挡圈3的内圆周面。安装板9上设有螺钉过孔。刮泥板8上设有开口向下的卡槽10,刮泥板8位于卡槽10内侧的部分为安装部8.1,刮泥板8位于卡槽10外侧的部分为刮泥部8.2,安装部8.1上也设有螺钉过孔。刮泥板8经卡槽10钩挂在挡圈3上。每块刮泥板8的钢刷14的外边缘与基础杆1轴线之间的距离为护筒11内径的一半。刮泥板8的安装部8.1位于同组的两块安装板9之间。刮泥板8的安装部8.1与两侧的安装板9螺接固定,即刮泥板8经穿过左侧安装板9的螺钉过孔、安装部8.1的螺钉过孔和右侧安装板9的螺钉过孔的螺钉与两侧的安装板9固定。刮泥板8的刮泥部8.2外侧设有由多股钢丝绳构成的钢刷14,具体的说,刮泥部8.2的左右两侧螺接了两块压板,左边的压板将钢刷14的多股钢丝绳压紧在刮泥部8.2的左表面,右边的压板将钢刷14的多股钢丝绳压紧在刮泥部8.2的右表面。
可拆式刮泥组件为三组,沿周向均匀分布在挡圈3的内圆周面。三块刮泥板8与三块连接板4交替间隔布设,每块刮泥板8与相邻的每块连接板4之间的夹角为60度。
利用本发明用于施工钻孔灌注桩的钻头的成孔方法,其步骤如下。
a、用液压振动锤将护筒11沉入地层的设计深度。
b、将每组刮泥组件的两块安装板9焊接在钻头的挡圈3的内圆周面,将刮泥板8的卡槽10与挡圈3钩挂且使得刮泥板8的安装部8.1位于同组的两块安装板9之间,并将该安装部8.1与两侧的安装板9螺接固定。
c、将本发明用于施工钻孔灌注桩的钻头安装在钻机的钻杆上。
d、向下钻进,直至钻头的刮泥板8到达护筒11底部,以钻出尺寸与护筒11内径相同的大孔12。
e、上提钻头,卸掉刮泥组件的刮泥板8。
f、继续向下钻进,直至钻头到达钻孔灌注桩设计深度,以钻出与钻孔灌注桩设计直径相同的小孔13。
g、清孔再下放钢筋笼,并灌注混凝土。最后,或把护筒11留在地层中,或在混凝土初凝前将护筒11拔出。

Claims (2)

1.一种用于施工钻孔灌注桩的钻头,它包括中空的基础杆(1)、钻尖(2)、挡圈(3)、多块连接板(4)和与连接板(4)数目相同的刮刀(5);基础杆(1)顶端设有连接部(6);多块连接板(4)的内端均焊接在基础杆(1)上且沿基础杆(1)周向均匀分布,多块连接板(4)的外端均与挡圈(3)的内圆周面焊接;每块刮刀(5)与一块连接板(4)为一组,每块刮刀(5)下端与基础杆(1)焊接而上端与同组的那块连接板(4)焊接;钻尖(2)焊接在基础杆(1)下端,其特征在于:
该钻头还设有可拆式刮泥组件,每个刮泥组件包括一块刮泥板(8)和两块安装板(9),安装板(9)焊接在挡圈(3)的内圆周面,安装板(9)上设有螺钉过孔,刮泥板(8)上设有开口向下的卡槽(10),刮泥板(8)位于卡槽(10)内侧的部分为安装部(8.1),刮泥板(8)位于卡槽(10)外侧的部分为刮泥部(8.2),安装部(8.1)上也设有螺钉过孔,刮泥部(8.2)外侧设有钢刷(14),刮泥板(8)经卡槽(10)钩挂在挡圈(3)上,刮泥板(8)的安装部(8.1)位于同组的两块安装板(9)之间,刮泥板(8)的安装部(8.1)与两侧的安装板(9)螺接固定。
2.利用权利要求1所述的钻头的成孔方法,其特征在于:其步骤包括:
a、用液压振动锤将护筒(11)沉入地层的设计深度;
b、将每组刮泥组件的两块安装板(9)焊接在钻头的挡圈(3)的内圆周面,将刮泥板(8)的卡槽(10)与挡圈(3)钩挂且使得刮泥板(8)的安装部(8.1)位于同组的两块安装板(9)之间,并将该安装部(8.1)与两侧的安装板(9)螺接固定;
c、将钻头安装在钻机的钻杆上;
d、向下钻进,直至钻头的刮泥板(8)到达护筒(11)底部;
e、上提钻头,卸掉刮泥组件的刮泥板(8);
f、继续向下钻进,直至钻头到达桩设计深度;
g、清孔再下放钢筋笼,并灌注混凝土。
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