CN107313730B - 一种取土螺纹桩钻具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了一种取土螺纹桩钻具及螺纹桩，实现上提钻具过程中一次成螺，成螺质量高，对土层破坏性极小，桩体承载力强，可制成桩芯的外螺纹不等径的螺纹桩，能节约建筑材料，施工速度快。技术方案是：包括螺旋钻杆、钻头、第一液压伸缩装置、活动螺牙，钻头的螺齿上设有缺口，缺口内设有活动螺牙，活动螺牙与钻头铰接，活动螺牙与第一液压伸缩装置连接，由第一液压伸缩装置驱动活动螺牙水平方向开启或闭合；所述钻头内部为双层结构，所述第一液压伸缩装置的执行件设置在双层结构空间内；还包括第二液压伸缩装置，钻头的部分外壁是活页外壁，活页外壁外表面设有宽径桩造螺螺牙，活页外壁与钻头之间铰接，所述活页外壁与第二液压伸缩装置连接。

Description

一种取土螺纹桩钻具

技术领域

本发明涉及一种建筑灌注桩制桩领域，具体是一种用于制成取土式灌注螺纹桩的钻具和钻具可以制成的螺纹桩。

背景技术

目前，常用的灌注桩种类繁杂，但是基本可分为两类，即直杆型取土灌注桩和杆身带有螺纹的挤土灌注桩。以上二者均有不足之处。就直杆型取土灌注桩而言，侧面光滑的桩体提供的承载力有限。如若面临较高的承载力需求，则只能通过加大桩身直径和桩身长度来实现，需消耗大量的建筑资源，而且会造成不必要的施工难度；就桩身带有螺纹的挤土灌注桩而言，成桩过程中会造成挤土负效应，若想减少挤土负效应必然要增大桩间距，但与此同时布桩密度的减小使得地基承载力提升有限，并且挤土灌注桩施较取土灌注桩施工速度慢，成桩效率低。

中国发明专利申请CN104612136A公开了一种取土式正向成螺钻具结构及变螺距螺丝桩体试图将以上两种桩型的优势进行整合，即实现取土功能和造螺功能的一体化。主要构造方法是在螺片末端加焊一个加长加厚的二次造螺螺片，在部分普通螺片上加焊加长但较薄的辅助螺片，试图在施工中取土造螺。

但不可否认的是，上述技术设计与实践脱节，难以充分实现技术预期，且具有一定的弊端：一是其成螺钻具采用了固定加长螺片(辅助造螺螺片、二次造螺螺片)，因此在进土和出土过程中反复造螺，其在桩侧土体上划出的螺纹凹槽有重叠、交叉、挤压，桩侧土不断被扰动，破坏土质，降低土体承载力，成螺质量并不理想，尤其是在密实度较大的土层中使钻具难以匀速下钻时，其固定加长螺片下钻缓慢处，会连续旋转，将土体完全被破坏而松动，严重影响施工质量；二是辅助造螺螺片功能冗余，且对造螺具有负面影响，尤其是在形成其所述变螺距螺丝桩时，辅助造螺螺片轨迹与二次造螺螺片轨迹无法重叠，不仅降低了施工精度且扰动了桩侧的土质，影响实际造螺，而且影响桩体的承载力。

另外，现有的螺纹桩中还没有出现在同一桩身任意位置其螺纹外径可任意调整、可变化的类型，对于一些土层、地质较为特殊的情况，现有的螺纹桩螺纹外径不变的弊端难以充分利用土层的承载力，而难以满足施工的实际需求。

发明内容

针对上述现有技术的局限性，本发明提供一种取土螺纹桩钻具，该钻具结构与现有的砼泵送芯管等混凝土输送装置配套使用，实现上提钻具过程中一次成螺，成螺质量高，对土层破坏性极小，桩体承载力强，可制成变径螺纹(即桩芯的外螺纹不等径)，节约成本；以此为工具，制造出螺纹外径不等径的螺纹桩。

为此，本发明——一种取土螺纹桩钻具采用的技术方案是：包括螺旋钻杆、钻头，螺旋钻杆外表面分布有螺片，钻头外表面分布有螺齿，其特征在于：还包括由液压动力装置驱动的第一液压伸缩装置、活动螺牙，在所述钻头的螺齿上设有缺口，缺口内设有用于造螺的活动螺牙，活动螺牙与钻头之间铰接，活动螺牙与第一液压伸缩装置连接，由第一液压伸缩装置驱动活动螺牙水平方向开启或闭合；所述钻头内部为双层结构，所述第一液压伸缩装置的执行件设置在所述双层结构所夹持空间内。

为实现更好的造螺效果，取土、出土全程对桩孔土层无扰动性破坏，所述活动螺牙与缺口形状相适配，活动螺牙闭合时，其外侧轮廓线与其所在层螺齿的螺旋轨迹对应一致。

针对一些上部为宽径圆柱桩芯、下部为窄径圆柱桩芯的桩体，为实现不但在窄径区域侧壁制成外螺纹，而且在宽径区域侧壁也要制出外螺纹。本发明的螺旋钻杆上部外表面上至少有一部分螺片的外径是大于钻头外表面上的螺齿外径；还包括由液压动力装置驱动的第二液压伸缩装置，所述钻头的部分外壁是活页外壁，而且该活页外壁外表面设有宽径桩造螺螺牙，所述活页外壁与钻头之间铰接，所述活页外壁与所述第二液压伸缩装置连接，由第二液压伸缩装置驱动所述活页外壁在水平方向开合；所述第二液压伸缩装置设置在所述钻头的双层结构所夹持空间内。

为使活页外壁与宽径圆柱桩芯侧壁更好的贴合，使宽径造螺螺纹能充分深入侧壁土层内部，以实现更好的造螺效果，螺旋钻杆外表面外径最宽的螺片的半径R小于或等于活页外壁开启90度时活页外壁最远边缘处至钻头中心线的距离D。

为使结构上更简洁、合理，以实现更好的造螺效果，钻土、取土全程无障碍，所述宽径桩造螺螺牙由钻头外表面至少一层螺齿其中的一段构成。

作为液压伸缩装置的优选方式，以更好实现的液压伸缩控制及造螺效果，还包括传动杆，所述第一液压伸缩装置、第二液压伸缩装置经所述传动杆与活动螺牙或者与活页外壁相连接，第一液压伸缩装置、第二液压伸缩装置均包括活塞杆、液压缸、液压控制装置、连接油管，活塞杆、液压缸竖直设置，在所述活塞杆的端部设有一斜面朝下的斜楔块；第一液压伸缩装置、第二液压伸缩装置的执行件为活塞杆、液压缸，液压缸、活塞杆及其端部的斜楔块均位于所述钻头双层结构的夹持空间内；在所述斜楔块斜面上开设有沿斜面方向设置的轨道槽，传动杆水平设置，传动杆一端嵌入轨道槽内，并可在轨道槽的约束下水平运动且不脱落于轨道槽，另一端与所述活动螺牙或者活页外壁铰接。

本发明——螺纹桩采用的技术方案是：

一种采用所述取土螺纹桩钻具制成的螺纹桩，包括桩芯、桩芯外表面设有凸出的螺纹，其特征在于：所述螺纹的外径是全部或部分不等径的结构。

为适应不同地质条件土层的施工要求，所述螺纹是螺距可变的结构。

为适应不同地质条件土层的施工要求，所述桩芯是由上部的宽径桩芯、下部的窄径桩芯构成，所述宽径桩芯螺纹的外径是等径，所述窄径桩芯螺纹的外径是不等径。

作为本发明螺纹桩的一种优选方式，所述桩芯内部可设有钢筋笼。

本发明的积极效果是:与现有技术相比，具有下列优点：

1、本发明采用全新的思路，巧妙的采用液压伸缩装置控制活动螺牙、活页外壁自动开启和闭合，正向旋转入土，正向旋转上提，实现取土、造螺(包括外径可变化螺纹)、灌砼、成螺、成桩一次完成，成螺质量高，单桩承载力高，该钻具使用简便、施工速度快、施工质量好，且环保节能，特别是可以人工控制螺纹外径的大小变化，因此，可以用于制造高质量的、螺纹外径可变化(螺径不等径)的灌注桩体，优点颇丰。

具体是：本发明钻具正向钻孔入土时，活动螺牙与活页外壁处于收合状态，充分利用螺旋钻杆外表面的螺旋片、钻头螺齿进行取土，发挥取土灌注桩钻具取土效果好对桩侧土破坏性小的优势，避免了现有技术中固定的加长螺纹(二次造螺螺片、辅助造螺螺片)反复造螺对桩侧土的扰动作用，避免桩侧土摩阻力因扰动作用而降低。以及减少了因反复造螺对功耗的浪费，螺旋钻杆正向旋转上提时，活动螺牙与活页外壁可灵活调节开启时机、开启角度，可操作性强，对于要制成上、下部同一直径桩芯的圆柱体螺纹灌注桩，螺纹的厚度与长度由活动螺牙的厚度、长度及弹出的角度(通常10-90度)来决定，可以通过液压伸缩装置控制活动螺牙弹出的开合角度。对于桩体螺纹的厚度或长度，可根据工程施工前的工程地质勘查提供的工程地质报告来决定。比如，当活动螺牙开启角度为90度时，形成的桩芯螺纹外径为最大(即螺纹横向长度最长)。当需要制成桩芯上部为宽直径、下部为窄直径的灌注螺纹桩时，下部窄径区域的螺纹由活动螺牙来形成，上部宽径区域的螺纹由开启的活页外壁来形成；一般情况下，活页外壁开启角度为90度，宽径桩芯的外螺纹的厚度与长度由活页外壁的宽径桩造螺螺牙的厚度与长度所决定。

2、本发明开创了一种螺纹外径可变可调整(螺纹外径可以是不等径的)的螺纹灌注桩，螺纹桩的螺纹外径可调，可以在不同深度上根据土质变化调整螺径的幅度，一方面，充分利用土层的力学性能形成更大的土应力，它对不同的土层的改造和利用能力强，可以大幅度提高桩侧摩擦力，能最大限度地发挥灌注材料的力学性能，可显著节约工程材料。另一方面，螺纹桩的螺纹段的抗剪力来实现桩身整体承载力的提升，但是，其螺纹段的抗剪力在不同的土层中有极大差异，所在土层的土壤密实度越高抗剪力越大，反之则越小。本发明中的螺纹变径螺纹桩，可以选择在土壤密实度较高的土层中增大所造螺径，在对抗剪力贡献微乎其微的土质中缩小所造螺径，因此，在不同的土层状况下，可实现资源的优化配置。在总体效果上，高于螺纹等径的普通螺纹桩，既能显著节约混凝土等建筑材料，尤其是节约使用石灰等易引起建筑粉尘的原料，而且能提高桩的承载力。

3、本发明钻具可制成上部桩芯直径大(即宽径)、下部桩芯直径小(即窄径)的取土螺纹桩，相较于传统变桩径的挤土螺纹桩，因本发明挤土负效应小，对已施工的桩体影响小，所以允许更小的桩间距，在相同的空间内能够容纳更大的布桩密度，从而节约土地成本。

4、本发明钻具可制成上部桩芯直径大、下部桩芯直径小的异径螺纹桩，该异径螺纹桩上部螺纹与下部螺纹等径，也可以是非等径，还可制成上下桩芯直径一致的螺纹桩，螺纹间距等距或变距，螺纹外径变化可调或螺纹外径等径的螺纹桩、全螺纹桩、半螺纹桩、钢筋笼桩等多种类型之组合，因此，采用本发明方法制成的桩体类型非常丰富，各具特点，能满足各种不同的施工要求。

5、本发明中的钻具可用于制成多种桩体，如可实现桩芯等径、桩芯非等径与等螺距、等螺径、等螺距变螺径、分段造螺任意组合的桩体，而不必因此频繁更换不同的钻具，减少钻具的种类数量，减少钢材消耗。此外，钻具下钻时，其活动螺牙闭合，钻头所受阻力减小，可充分发挥取土桩的高效性优势，上提螺旋钻杆时一次性成螺。能够显著减少功耗，显著减少施工过程中对电力资源和化石燃料的消耗。综上所述，本发明在节能环保方面具有突出贡献。

附图说明

图1是本发明钻具一种实施方式结构示意图(活动螺牙为开启状态)；

图2是图1钻具的钻头的放大整体结构示意图；

图3是本发明钻具另一种实施方式结构示意图(活动螺牙为开启状态)；

图4是图3的立体示意图；

图5是图1的立体示意图；

图6是本发明的第一液压伸缩装置与传动杆之间的连接示意图；

图7是本发明活动螺牙开启时立体示意图；

图8是本发明活动螺牙闭合时立体示意图；

图9是本发明活动螺牙开启时剖面示意图；

图10是本发明活动螺牙闭合时剖面示意图；

图11是本发明活动外壁开启时剖面示意图；

图12是本发明活动外壁开启时立体示意图；

图13是图12中传动杆与斜楔块连接立体示意图；

图14是螺纹桩的实施方式之一示意图；

图15是螺纹桩的实施方式之二示意图；

图16是螺纹桩的实施方式之三示意图；

图17是本发明钻具制上宽下窄螺纹桩的入土示意图；

图18是本发明钻具制上宽下窄螺纹桩的出土示意图；

图19是本发明钻具制桩芯等径螺纹桩的入土示意图；

图20是本发明钻具制桩芯等径螺纹桩的出土示意图。

图中标记：1-控制阀 2-砼泵送芯管 3-连接油管 4-螺片 5-螺旋钻杆6-钻头 7-螺齿 8-砼料通道 9-活页外壁 10-宽径桩造螺螺牙 11-活动螺牙 12-双层结构 13-传动杆 14-传动杆 15-缺口 16-活塞杆 17-液压缸 18-斜楔块19-第一液压伸缩装置 20-第一通孔 21-轨道槽 22-第二液压伸缩装置 23-第二通孔 24-桩芯 25-螺纹26宽径桩芯 27-宽径桩芯螺纹 28-窄径桩芯 29-窄径桩芯螺纹 30-钢筋笼 31-砼 32-连接螺栓 33-外层壁 34-内层壁

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4、图5所示，本发明的钻具是一种取土螺纹桩钻具，包括螺旋钻杆5、钻头6、螺旋钻杆5外表面分布有若干层螺片4，钻头6为短杆状，其外表面分布有若干层螺齿7，该螺齿7厚度大于螺片4的厚度，该螺片4、螺齿7存在两种模式：一为螺片4、螺齿7的螺纹等外径结构，如图1、图4所示，二为螺片4外径大于螺齿7的外径，如图3、5所示。上述两种模式可通过更换螺旋钻杆5、钻头6的方式实现，即优选为：螺旋钻杆5、钻头6两者之间优选为可拆卸连接。如图1、2、3中所述的多个连接螺栓32连接。螺旋钻杆5内部上端设有本钻具配套使用的砼泵送芯管2，砼泵送芯管2下部设有阀门，钻头6的下部设有砼出口，螺旋钻杆5、钻头6内部均设有中空的砼料通道8。

本发明的钻具还包括第一液压伸缩装置19、活动螺牙11，在钻头6的所述螺齿7上设有缺口15，缺口15内设有用于造螺的、可开合的活动螺牙11，活动螺牙11一端与相邻的钻头外表面螺齿7的铰接，活动螺牙11与第一液压伸缩装置19直接连接或经一传动装置相连接，由第一液压伸缩装置19驱动活动螺牙11沿水平方向开启或闭合，即驱动活动螺牙11沿水平方向弹进、弹出于缺口15之内或之外。

所述活动螺牙11与缺口15形状基本相适配，活动螺牙11完全闭合时，其外侧轮廓线与其所在层螺齿7的螺旋轨迹对应一致。活动螺牙11左、右部分为两段圆弧，具有应力不集中、不易断裂优点。所述活动螺牙11可以是小于其所在的层的螺齿7的四分之一周，活动螺牙11固定于钻头6外壁一端的厚度与其所在的层的螺齿7的厚度相等，另一端小于其所在的层的螺齿7的厚度。活动螺牙11完全闭合时，活动螺牙11其外侧轮廓与其所在层两侧的螺齿7的顶部处于同一平面，所述活动螺牙11最大开启角度不大于90度。

第一液压伸缩装置19与液压动力装置(如：以液压泵为主)连接并由液压动力系统提供动力，第一液压伸缩装置有多种实施方式，本发明优选的是：第一液压伸缩装置19包括：活塞杆16、液压缸17、连接油管3、液压控制装置，液压控制装置优选为控制阀1，控制阀1设置在连接油管3上，活塞杆16与液压缸17相配合，竖直向下设置，活塞杆16的端部为一斜面朝下的斜楔块18。连接油管3自上而下设置在螺旋钻杆5、钻头6的砼料通道8之内，连接油管3的末端与液压缸17连通，连接油管3的开端与液压动力装置连接。

除此之外，活动螺牙11与第一液压伸缩装置19可以直接连接(图中未画出)，第一液压伸缩装置19包括水平方向设置的活塞杆16、液压缸17，活塞杆16穿过钻头6的外层壁33，活塞杆16的端部直接与活动螺牙11的内侧相铰接或其他方式连接。

第一液压伸缩装置19也可以是曲柄滑块式液压传动机构或其它的液压机构，与活动螺牙11连接，以达到更好的将伸缩驱动转变为水平推拉运动的效果。

如图1、2、3所示，钻头6内部为双层结构，即由外层壁33、内层壁34组成的双层结构，所述第一液压伸缩装置19的执行件即活塞杆16、液压缸17，活塞杆16及活塞杆16端部的斜楔块18、液压缸17设置在所述该双层结构12夹持的空间内，保障其不受外界土壤及混凝土施工的影响，而又能很好地实现其功能。

如图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10所示，与第一液压伸缩装置19相连的传动装置可以为连杆结构或其他的传动件，优选为传动杆14，传动杆14也可称为第一传动杆14，传动杆14水平设置，在斜楔块18斜面上开设有沿斜面方向的轨道槽21，钻头6的外层壁32上设置有供传动杆14穿过、留有小幅度孔隙的第一通孔20。传动杆14穿过第一通孔20，传动杆14一端嵌入轨道槽21内，嵌入轨道槽21内的传动杆14端部优选为一左宽右窄的梯形块，所述轨道槽21的剖面是与该梯形块外形相适配的、左宽右窄的梯形凹槽，轨道槽21下部托底，未打通，传动杆14可在轨道槽21的约束下，由活塞杆16上下牵拉而水平移动，因此，传动杆14滑动不会脱离轨道槽21，其另一端与所述活动螺牙11内侧位置铰接，从而实现由传动杆14带动活动螺牙11的旋转开合。

活动螺牙11的工作原理是：通过操控控制阀1，由连接油管3向液压缸17输油，如图9、图7所示，活塞杆16竖直向下伸长，斜楔块18随之向下运动，在斜楔块18上的梯形轨道槽21挤压下，传动杆14向右水平移动，传动杆14推动活动螺牙11从缺口15中逐渐弹出，随着活塞杆16下压，活动螺牙11弹出的角度逐渐增大，可实现活动螺牙11所造螺纹外径的增大，反之，操控控制阀1，液压缸向外卸油，如图10、图8所示，活塞杆16竖直向上回缩，斜楔块18随之向上运动，斜楔块18上的梯形轨道槽21牵拉传动杆14向左水平移动，在传动杆14拉动下，活动螺牙11张开的角度缩小，可实现活动螺牙11所造螺纹外径的减小，直至活动螺牙11完全进入缺口15之内，呈闭合状态，结束造螺过程。

如图15所示是上部宽径圆柱、下部窄径圆柱桩芯的桩身，如图3、4所示，本发明的钻具螺旋钻杆5外表面上至少有一部分螺片4的外径是大于钻头6的外表面螺齿7的外径(即其上部的螺片4的外径大于钻头的螺齿7的外径),首先能制成上部宽径圆柱、下部窄径圆柱的桩芯结构。

在此基础上，为实现上部宽径桩芯的外侧壁上造螺，如图11、12所示，本发明包括第二液压伸缩装置22，第二液压伸缩装置22与液压动力装置(如：以液压泵为主)连接并由其提供液压动力，第二液压伸缩装置22有多种实施方式，具体可参考上述第一液压伸缩装置19的实施方式：优先的是第二液压伸缩装置22也包括:活塞杆16、液压缸17、连接油管3、液压控制装置，液压控制装置优选为控制阀1，活塞杆16的端部也设有斜面朝下、有轨道槽21的斜楔块18，第二液压伸缩装置22的执行件也设置在钻头6的双层结构内，第二液压伸缩装置22的组成和布置方式的与前述的第一液压装置19的优选组成和布置方式相同，这里不再详述。

为实现在宽径桩芯的外侧壁上造螺，如图11、12所示，本发明另一个显著的技术特征是：钻头6的部分外壁不是固定不动的，而是可开合的活页外壁9，且该活页外壁9外表面设有宽径桩造螺螺牙10，优选的是：宽径桩造螺螺牙10是由钻头6外表面上至少一层螺齿7其中的一段所构成，如图12所示，宽径桩造螺螺牙10是由上、下方向两层螺齿7中的其中的一段共同构成。活页外壁9与钻头6之间铰接，具体是：活页外壁9的宽径桩造螺螺牙10的端部分别与相邻的螺齿7端部相铰接。

上述活页外壁9与第二液压伸缩装置22直接或经一传动装置相连接，由第二液压伸缩装置22驱动所述活页外壁9水平方向开合。另外，与第二液压伸缩装置22连接的传动装置优选为传动杆13，也可称为第二传动杆13。如图12、13所示，传动杆13与传动杆14结构相同，钻头6的外层壁32上设置有供传动杆13穿过、留有小幅度孔隙的第一通孔23。

如图11、12、13所示，传动杆13穿过第二通孔23，传动杆13一端嵌入轨道槽21内，嵌入轨道槽21内的传动杆13端部优选为一左宽右窄的梯形块，所述轨道槽21的剖面是与该梯形块外形相适配的、左宽右窄的梯形凹槽，轨道槽21下部托底，未打通，传动杆13可在轨道槽21的约束下，由活塞杆16上下牵拉而作水平移动，因此，传动杆13滑动不会脱离轨道槽21，其另一端与所述活动外壁9内侧位置铰接，从而实现由传动杆13带动活动外壁9的旋转开合。因此，活页外壁9开合的控制工作原理与活动螺牙11的开合的工作原理相同，具体可参照前述工作过程，这里不再详述。

作为一种优选方式，如图11所示，为使活页外壁9打开后，为使活页外壁9的最远边缘更好的贴合宽径桩孔的侧壁，以造螺，使宽径桩造螺螺纹10能充分深入桩孔侧壁的土层内部，以实现更好的造螺，螺旋钻杆5的外表面外径最宽的螺片4(从图11看即为螺旋钻杆5上部螺片4即为横向最宽的螺片4)半径R小于或等于活页外壁开启90度时其最远边缘至钻头6中心线的距离D，这里的开启90度指的是相对钻头6的中心线成90度夹角。

如图14、15、16所示是采用本发明的钻具制成的螺纹桩体，所述桩体包括桩芯24、桩芯24外表面设有凸出的螺纹25，所述螺纹25的外径是全部或部分不等径的结构。即螺纹外径上下方向可以是全部不等径的结构，也可以是如图14所示的部分不等径的结构，其螺纹不等径缘于采用本发明的钻具结构具有液压伸缩装置控制的、可自由张开角度的活动螺牙11。

本发明的螺纹桩的外螺纹25是螺距可变的结构，上提过程中，控制钻杆上拔速度及钻杆转速即可形成，如图14、16所示，进一步地，由于本发明的钻具出土所受阻力小，更加容易控制钻杆上拔速度及钻杆转速，使用本钻具下钻时，对圆柱桩孔壁土层保护较好，无扰动，因此，本发明的螺纹桩是图16所示的螺距分段可变的结构。

图15所示的是另一种螺纹外径部分等径的情形，桩芯24是由上部的宽径桩芯26、下部的窄径桩芯28构成，所述宽径桩芯螺纹27的外径是等径，窄径桩芯螺纹29的外径是不等径。当然，窄径桩芯螺纹29也可以为等径结构，宽径桩芯螺纹27可以为不等径结构。宽径桩芯螺纹27的不等径是由开合角度不同的活页外壁9所决定的。

当然，采用本发明的钻具制成的圆柱体螺纹桩体，其桩芯外部的螺纹可以自上而下全部是外径等径的结构。

本发明的螺纹桩可是素混凝土桩。如图16所示，也可以在桩芯24内部设有竖向的钢筋笼30。图15、图14的桩芯24内部也可设有竖向的钢筋笼30(图中未画钢筋笼30，省略。)。

本发明的钻具的制桩方法是：

(一)对于上、下方向一致的圆柱体螺纹桩体，如图19、20所示，其制作方法是：包括下列步骤：

(1)采用权利要求1所述取土螺纹桩钻具正向旋转入土；

(2)如图20所示，待其钻头6钻到指定标高时，通过钻具外部的控制阀1控制所述第一液压伸缩装置19，使活动螺牙11打开的一定角度，同时，正向旋转上提所述钻具，螺旋钻杆5削下的土体随着钻具的提升而被带出到地面之上，同时，活动螺牙11旋转扫过之处形成螺纹凹槽，同时通过砼泵送芯管2送砼，砼31从钻头6的下部出来，砼31填充至因钻具上提形成的空间及所述螺纹凹槽内，直至钻头6下端拔出底面，形成同一螺纹外径(即螺纹外径等径)的桩体；在上述过程中，通过调整活动螺牙11处于不同的开合角度，可制成螺纹外径不等径的桩体。

成桩后，采用后插钢筋笼工艺就可安装钢筋笼30。上述“正向”通常指沿着螺纹钻杆的螺片的螺旋方向。

(二)对于上部为宽径圆柱体桩芯、下部为窄径圆柱体桩芯的桩体，如图17、18所示，其制桩方法是：包括下列步骤：

(1)采用权利要求3所述的取土螺纹桩钻具正向旋转入土；

(2)如图17所示，待其钻头6钻到指定标高时，通过钻具外部的控制阀1控制所述第一液压伸缩装置19，使活动螺牙11打开的一定角度，之后，正向旋转上提所述钻具，削下的土体随着钻具的提升而被带出到地面之上，在竖直方向自上而下形成宽径圆柱孔、窄径圆柱孔；同时，在窄径孔内壁上，活动螺牙11旋转扫过之处形成螺纹凹槽，同时通过砼泵送芯管2送砼31，砼31从钻头6的下部出来，砼31填充至因钻具上提形成的空间及所述螺纹凹槽内，形成窄径区域的同一螺纹外径的螺纹桩；或者根据施工要求，在上述过程中，调整活动螺牙在不同位置时的开合角度，可制成窄径区域螺纹外径可变(即不等径)的桩体；

(3)正向旋转上提钻具，如图18所示，当活页外壁9进入宽径孔后，通过钻具外部的控制阀1驱动所述第二液压伸缩装置22，使活页外壁9打开一定角度，使得活页外壁9的外壁与土体侧面充分贴合，旋转上提钻杆，宽径桩造螺螺片10扫过宽径孔内壁表面形成螺纹凹槽，砼泵送芯管2下部的阀门呈持续打开状态，砼31填充至因钻具上提形成的空间及所述螺纹凹槽内，形成宽径区域的螺纹桩体，直至钻头拔出底面，最终形成上部为宽径、下部为窄径桩芯的螺纹桩，可参考图15的所示螺纹桩。成桩后，采用后插钢筋笼工艺就可安装钢筋笼30。

此外，活页外壁9外侧的宽径桩造螺螺牙10扫过之处不但形成螺纹凹槽，而且，同时，活页外壁9扫过之处可实现平整侧面土体的效果，克服取土后桩孔侧面土体变形、塌落的缺点。

上述表达的图形、说明，仅为本发明的几种较佳实施例而已，并非是对本发明的保护范围进行限制，对本领域技术人员而言，在不脱离本发明精神和保护范围的前提下，本发明很有可能会有变化和改进，这些变化和改进都应落入要求保护的本发明权利要求范围之内。

Claims (5)

1.一种取土螺纹桩钻具，包括螺旋钻杆（5）、钻头（6），螺旋钻杆（5）外表面分布有螺片（4），钻头（6）外表面分布有螺齿（7），其特征在于：还包括由液压动力装置驱动的第一液压伸缩装置（19）、活动螺牙（11），在所述钻头的螺齿（7）上设有缺口（15），缺口（15）内设有用于造螺的活动螺牙（11），活动螺牙（11）与钻头（6）之间铰接，活动螺牙（11）与第一液压伸缩装置（19）连接，由第一液压伸缩装置（19）驱动活动螺牙（11）水平方向开启或闭合；所述钻头（6）内部为双层结构（12），所述第一液压伸缩装置（19）的执行件设置在所述双层结构（12）所夹持空间内；螺旋钻杆（5）上部外表面上至少有一部分螺片（4）的外径是大于钻头外表面的螺齿（7）外径；还包括由液压动力装置驱动的第二液压伸缩装置（22），所述钻头（6）的部分外壁是活页外壁（9），而且该活页外壁（9）外表面设有宽径桩造螺螺牙（10），所述活页外壁（9）与钻头（6）之间铰接，所述活页外壁（9）与所述第二液压伸缩装置（22）连接，由第二液压伸缩装置（22）驱动所述活页外壁（9）在水平方向开合；所述第二液压伸缩装置（22）设置在所述钻头的双层结构（12）所夹持空间内。

2.根据权利要求1所述的一种取土螺纹桩钻具，其特征在于：所述活动螺牙（11）与缺口（15）形状相适配，活动螺牙（11）闭合时，其外侧轮廓线与其所在层螺齿（7）的螺旋轨迹对应一致。

3.根据权利要求1所述的一种取土螺纹桩钻具，其特征在于：螺旋钻杆（5）外表面外径最宽的螺片（4）的半径R小于或等于活页外壁（9）开启90度时活页外壁（9）最远边缘处至钻头(6)中心线的距离D。

4.根据权利要求1所述的一种取土螺纹桩钻具，其特征在于：所述宽径桩造螺螺牙(10)由钻头(6)外表面至少一层螺齿(7)其中的一段构成。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种取土螺纹桩钻具，其特征在于：还包括传动杆(13、14)，所述第一液压伸缩装置（19）、第二液压伸缩装置(22)经所述传动杆(13、14)与活动螺牙（11）或者与活页外壁（9）相连接，第一液压伸缩装置（19）、第二液压伸缩装置(22)均包括活塞杆（16）、液压缸（17）、液压控制装置、连接油管（3），活塞杆（16）、液压缸（17）竖直设置，在所述活塞杆（16）的端部设有一斜面朝下的斜楔块（18）；第一液压伸缩装置（19）、第二液压伸缩装置(22)的执行件为活塞杆（16）、液压缸（17），液压缸（17）、活塞杆（16）及其端部的斜楔块(18)均位于所述钻头(6)双层结构的夹持空间内；在所述斜楔块(18)斜面上开设有沿斜面方向设置的轨道槽(21)，传动杆(13、14)水平设置，传动杆(13、14)一端嵌入轨道槽(21)内，并可在轨道槽（21）的约束下水平运动且不脱落于轨道槽（21），另一端与所述活动螺牙(11)或者活页外壁(9)铰接。