大直径PHC管桩引孔的钻杆钻进导向方法及其钻杆
技术领域
本发明涉及桩基施工技术领域,尤其涉及一种大直径PHC管桩引孔的钻杆钻进导向方法及其钻杆。
背景技术
PHC管桩:全称为预应力高强混凝土(the prestressed high-intensityconcrete)管桩,是专业工厂里采用先张法预应力和离心成型工艺,经过蒸压养护而制成的一种管桩,具体参考国内相应的国标图集《预应力混凝土管桩》(10G409)。
PHC管桩与传统的砼灌注桩相比具有质量直观、便于检验、造价低廉、成桩工艺质量易于保证、施工周期短,环保等优点而成为目前建筑用桩的主力及发展方向。
大直径PHC管桩施工一般采用锤击和静压沉桩工艺先将首节大直径PHC管桩(管径大于120CM)沉入地基土层的上层软土层,在遇上地基土层的硬土层时,再用钻孔机引孔,引孔后再继续把大直径PHC管桩沉至设计标高,但对于倾斜的大直径PHC管桩,且桩长较长(一般超过40米),由于桩长过长,需采用长钻杆引孔,所以造成长钻杆的下端自垂弯曲,从而造成长钻杆钻取的钻孔弯曲,影响PHC管桩的施工质量,尤其不适用斜桩的施工。
现有技术,申请号为CN201811289124.0的发明专利,公开了一种斜桩施工方法,该方法先采用履带式旋喷钻机在地基土层中钻孔,在管桩打入桩孔之前,在桩身底部设置有多个间隔排列的定位支架,定位支架作用是防止沉桩时,由于桩体在重力作用下会沉至桩孔的下壁,定位支架的作用是保持桩打入桩孔内不会沉至桩孔的下壁,但对于桩长较长的PHC管桩施工中,在桩孔内设置定位支架较为困难,也无法完成斜桩的施工。
因此,亟需设计一种新的钻杆及钻杆钻进导向方法,在长钻杆钻斜孔时,避免长钻杆的下端自垂弯曲,保证在倾斜PHC管桩施工中,长钻杆钻取的斜孔较为笔直,以顺利完成斜桩的施工。
发明内容
本发明的目的在于针对上述的不足,提供一种大直径PHC管桩引孔的可伸缩螺旋钻杆钻进导向方法及其钻杆,该钻杆的导向方法通过在钻杆上设导向器,利用导向器在PHC管桩的桩孔内周向支撑导向,避免长钻杆在较大长径比的情况下,因刚性不足引起的下端自垂弯曲,保证在倾斜PHC管桩施工中,长钻杆钻取斜孔的直线度;该钻杆通过在伸缩杆的内层杆上设导向器,利用导向器周向支撑在PHC管桩的桩孔内导向,实现长钻杆钻取的斜孔具有良好的直线度,以完成斜桩的施工。
其技术方案如下:
一种大直径PHC管桩引孔的钻杆钻进导向方法,包括以下步骤:
(1)、桩机就位,将PHC预制管桩打桩机移动至待施工区域,该桩机具有一体化设置的锤击钻孔中心,使该PHC预制管桩打桩机的锤击钻孔中心位于待引孔PHC管桩的正上方;其中,所述PHC预制管桩打桩机包括钻杆;所述钻杆包括动力头、伸缩杆、螺旋钻具、导向器,所述伸缩杆包括外层杆、内层杆;所述待引孔PHC管桩为倾斜PHC管桩,所述待引孔PHC管桩包括桩身、桩尖固定器,所述桩尖固定器包括环状底板、筒形内环套,所述筒形内环套的下端与环装底板的内环连接,所述筒形内环套的外径与所述桩身的内径相匹配,所述筒形内环套的上端插进所述桩身下端的圆孔内,所述环状底板的顶面与所述桩身的底端面接触;
(2)、导向器选择,选择外径尺寸与所述桩身的内径尺寸相匹配的导向器,使所述导向器的外径尺寸小于所述桩身的内径尺寸,并且大于所述筒形内环套的内径尺寸;
(3)、导向器安装,将所述导向器安装在所述伸缩杆的内层杆上,所述导向器与所述内层杆的外表面转动或固定连接。
(4)、钻杆就位,先将所述待引孔PHC管桩部分锤击沉入地基土层中,再将钻杆移动至待引孔PHC管桩的正上方,并使所述钻杆的引孔中轴线与所述待引孔PHC管桩的中轴线相对应;
(5)、螺旋钻具下放,伸长所述伸缩杆的内层杆,所述伸缩杆的内层杆、导向器、螺旋钻具沿着所述桩身的桩孔向下移动,直至所述螺旋钻具的下端抵近接触到所述待引孔PHC管桩下端的土层,此时,所述导向器的外侧面周向抵在所述桩身的桩孔内壁上;
(6)、导向引孔,启动所述动力头,所述动力头旋转带动伸缩杆旋转,从而带动螺旋钻具旋转,并向下钻取所述待引孔PHC管桩下端的土层,随着所述螺旋钻具的下钻,所述导向器跟随所述内层杆向下移动,直至与所述桩尖固定器的筒形内环套的上端面抵近接触,导向器定位,完成钻杆的导向引孔。
所述内层杆至少包括第一内层杆、第二内层杆,所述第一内层杆、第二内层杆依次从内往外伸缩嵌套在所述外层杆的内部,所述导向器安装在所述第二内层杆的下端,所述导向器与所述第二内层杆的下端的外表面转动或固定连接,所述步骤(5)还包括以下步骤:
当所述导向器与所述桩尖固定器的筒形内环套的上端面抵近接触,所述第一内层杆继续往下伸,所述螺旋钻具继续下钻,直至所述第一内层杆伸长完成时,完成钻杆的导向引孔。
所述内层杆的上端设有提引器,所述导向方法还包括以下步骤:
当完成钻杆的导向引孔时,提升提引器,收缩伸缩杆,使螺旋钻具上升至所述待引孔PHC管桩的上方。
一种大直径PHC管桩引孔的钻杆,包括动力头、顶部支撑架、导轨、伸缩杆、螺旋钻具、导向器,所述动力头、顶部支撑架分别与所述导轨滑动连接,所述顶部支撑架位于所述动力头的上方,所述动力头具有导套,所述伸缩杆包括外层杆、内层杆,所述内层杆伸缩嵌套在所述外层杆的内部,所述外层杆的上端与所述顶部支撑架旋转连接,所述外层杆的下端穿过所述导套,并与其旋转连接,所述内层杆伸缩依次穿过所述导套、导向器与所述螺旋钻具的上端连接,所述导向器与所述内层杆的外表面转动或固定连接。
所述导向器包括导筒、第一环形支撑架、第二环形支撑架,所述导筒外侧面的上端、下端分别与所述第一环形支撑架、第二环形支撑架的内侧连接,所述导筒、第一环形支撑架、第二环形支撑架的中心轴线相对应,所述内层杆伸缩穿过所述导向器的导筒。
所述第一环形支撑架与所述第二环形支撑架的外径尺寸相对应。
所述导向器还包括多个第一连接件、多个第二连接件,所述导筒外侧面的上端周向通过多个所述第一连接件与所述第一环形支撑架的内侧连接,所述导筒外侧面的下端周向通过多个所述第二连接件与所述第二环形支撑架的内侧连接。
所述伸缩杆还包括提引器,所述提引器与所述内层杆的上端连接。
所述内层杆至少包括第一内层杆、第二内层杆,所述第一内层杆、第二内层杆依次从内往外伸缩嵌套在所述外层杆的内部,所述提引器与所述第一内层杆的上端连接。
所述伸缩杆还包括多个内键槽、多个外键条,所述第一内层杆的外表面上设有多个外键条,所述外层杆、第二内层杆的内表面、外表面上分别设有多个内键槽、外键条,所述第一内层杆、第二内层杆、外层杆由内往外依次通过所述外键条、内键槽嵌套连接。
需要说明的是:
前述“第一、第二…”不代表具体的数量及顺序,仅仅是用于对名称的区分。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是本发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
下面对本发明的优点或原理进行说明:
1、本发明提供的大直径PHC管桩引孔的钻杆钻进导向方法,该钻杆钻进导向方法先桩机就位,将PHC预制管桩打桩机移动至待施工区域,使该PHC预制管桩打桩机的锤击钻孔中心位于待引孔PHC管桩的正上方;再选择合适的导向器,使导向器的外径小于PHC管桩桩身的内径,且大于筒形内环套的内径,接着把导向器安装在伸缩杆的内层杆上,再接着进行钻杆就位,将钻杆移动至待引孔PHC管桩的正上方,并使钻杆的引孔中轴线与待引孔PHC管桩的中轴线相对应,然后下放螺旋钻具,将伸缩杆的内层杆、导向器、螺旋钻具沿着桩身的桩孔向下移动,把螺旋钻具下放至待引孔PHC管桩下端的土层上,此时,导向器的外周支撑在PHC管桩桩身的桩孔内壁上,从而避免长钻杆的下端自垂弯曲,最后再启动动力头,对待引孔PHC管桩下端的土层钻孔,使长钻杆钻取的斜孔较为笔直;该钻杆的导向方法通过在钻杆上设导向器,利用导向器在PHC管桩的桩孔内周向支撑导向,避免长钻杆在较大长径比的情况下,因刚性不足引起的下端自垂弯曲,保证在倾斜PHC管桩施工中,长钻杆钻取斜孔的直线度,可以顺利完成斜桩的施工。可广泛应用于PHC管桩直桩及斜桩的施工。
2、优选的,本发明的内层杆至少包括第一内层杆、第二内层杆,导向器安装在第二内层杆的下端,当导向器与桩尖固定器的筒形内环套的上端面抵近接触时,伸缩杆的第一内层杆还能继续下伸,使螺旋钻具实现钻取较了深的笔直斜孔。
3、本发明在内层杆的上端设提引器,方便伸缩杆的收缩,从而方便螺旋钻具的提升。
4、本发明提供的大直径PHC管桩引孔的钻杆,包括动力头、顶部支撑架、导轨、伸缩杆、螺旋钻具、导向器,使用时,先选择合适的导向器,把导向器安装在伸缩杆的内层杆上,再将动力头、顶部支撑架沿着导轨竖向滑动,从而把钻杆调整到合适的钻动高度,并将钻杆移动至待引孔PHC管桩的正上方,并使钻杆的引孔中轴线与待引孔PHC管桩的中轴线相对应,然后下放螺旋钻具,将伸缩杆的内层杆、导向器、螺旋钻具沿着桩身的桩孔向下移动,把螺旋钻具下放至待引孔PHC管桩下端的土层上,此时,导向器的外周支撑在PHC管桩桩身的桩孔内壁上,从而避免长钻杆的下端自垂弯曲,最后再启动动力头,对待引孔PHC管桩下端的土层钻孔,使长钻杆钻取的斜孔较为笔直;该钻杆通过在伸缩杆的内层杆上设导向器,利用导向器周向支撑在PHC管桩的桩孔内导向,实现长钻杆钻取的斜孔具有良好的直线度,以完成斜桩的施工。
5、本发明的导向器包括导筒、第一环形支撑架、第二环形支撑架,使用时,把伸缩杆的内层杆套在导筒上,然后用第一环形支撑架、第二环形支撑架的外周分别支撑在PHC管桩桩身的桩孔内壁上,从而避免长钻杆的下端自垂弯曲。
6、本发明的第一环形支撑架与第二环形支撑架的外径尺寸相对应,使导向器的支撑更为稳定。
7、本发明的导筒上端、下端周向分别通过多个第一连接件、第二连接件支撑连接,使导向器的导向更为稳定。
8、本发明在伸缩杆的内层杆上设提引器,方便伸缩杆的伸缩。
9、本发明的内层杆至少包括第一内层杆、第二内层杆,使伸缩杆的伸缩更长,方便使用。
10、本发明的内层杆与外层杆之间分别通过多个外键条与多个内键槽嵌套连接,用以传递扭矩和实现加压作用。
附图说明
图1是本发明实施例大直径PHC管桩引孔的钻杆整体外形的立体结构示意图。
图2是本发明实施例大直径PHC管桩引孔的钻杆整体外形的侧视结构示意图。
图3是本发明实施例大直径PHC管桩引孔的钻杆导向器的立体示意图。
图4是本发明实施例大直径PHC管桩引孔的钻杆桩尖固定器的立体示意图。
附图标记说明:
10、动力头,11、导套,20、顶部支撑架,30、导轨,40、伸缩杆,41、外层杆,42、内层杆,421、第一内层杆,422、第二内层杆,43、内键槽,44、外键条,50、螺旋钻具,60、导向器,61、导筒,62、第一环形支撑架,63、第二环形支撑架,64、第一连接件,65、第二连接件,70、PHC管桩,71、桩身,72、桩尖固定器,721、环状底板,722、筒形内环套。
具体实施方式
下面对本发明的实施例进行详细说明。
参见图1至图4,本发明提供的大直径PHC管桩引孔的钻杆钻进导向方法,包括以下步骤:
(1)、桩机就位,将PHC预制管桩打桩机移动至待施工区域,该桩机具有一体化设置的锤击钻孔中心,使该PHC预制管桩打桩机的锤击钻孔中心位于待引孔PHC管桩70的正上方;其中,所述PHC预制管桩打桩机包括钻杆;所述钻杆包括动力头10、伸缩杆40、螺旋钻具50、导向器60,所述伸缩杆40包括外层杆41、内层杆42;所述待引孔PHC管桩70为倾斜PHC管桩70,所述待引孔PHC管桩70包括桩身71、桩尖固定器72,所述桩尖固定器72包括环状底板、筒形内环套,所述筒形内环套的下端与环装底板的内环连接,所述筒形内环套的外径与所述桩身71的内径相匹配,所述筒形内环套的上端插进所述桩身71下端的圆孔内,所述环状底板的顶面与所述桩身71的底端面接触;
(2)、导向器60选择,选择外径尺寸与所述桩身71的内径尺寸相匹配的导向器60,使所述导向器60的外径尺寸小于所述桩身71的内径尺寸,并且大于所述筒形内环套的内径尺寸;
(3)、导向器60安装,将所述导向器60安装在所述伸缩杆40的内层杆42上,所述导向器60与所述内层杆42的外表面转动或固定连接。
(4)、钻杆就位,先将所述待引孔PHC管桩70部分锤击沉入地基土层中,再将钻杆移动至待引孔PHC管桩70的正上方,并使所述钻杆的引孔中轴线与所述待引孔PHC管桩70的中轴线相对应;
(5)、螺旋钻具50下放,伸长所述伸缩杆40的内层杆42,所述伸缩杆40的内层杆42、导向器60、螺旋钻具50沿着所述桩身71的桩孔向下移动,直至所述螺旋钻具50的下端抵近接触到所述待引孔PHC管桩70下端的土层,此时,所述导向器60的外侧面周向抵在所述桩身71的桩孔内壁上;
(6)、导向引孔,启动所述动力头10,所述动力头10旋转带动伸缩杆40旋转,从而带动螺旋钻具50旋转,并向下钻取所述待引孔PHC管桩70下端的土层,随着所述螺旋钻具50的下钻,所述导向器60跟随所述内层杆42向下移动,直至与所述桩尖固定器72的筒形内环套的上端面抵近接触,导向器60定位,完成钻杆的导向引孔,可以完成直桩及斜桩的施工。
该钻杆钻进导向方法先桩机就位,将PHC预制管桩打桩机移动至待施工区域,使该PHC预制管桩打桩机的锤击钻孔中心位于待引孔PHC管桩70的正上方;再选择合适的导向器60,使导向器60的外径小于PHC管桩70桩身71的内径,且大于筒形内环套的内径,接着把导向器60安装在伸缩杆40的内层杆42上,再接着进行钻杆就位,将钻杆移动至待引孔PHC管桩70的正上方,并使钻杆的引孔中轴线与待引孔PHC管桩70的中轴线相对应,然后下放螺旋钻具50,将伸缩杆40的内层杆42、导向器60、螺旋钻具50沿着桩身71的桩孔向下移动,把螺旋钻具50下放至待引孔PHC管桩70下端的土层上,此时,导向器60的外周支撑在PHC管桩70桩身71的桩孔内壁上,从而避免长钻杆的下端自垂弯曲,最后再启动动力头10,对待引孔PHC管桩70下端的土层钻孔,使长钻杆钻取的斜孔较为笔直;该钻杆的导向方法通过在钻杆上设导向器60,利用导向器60在PHC管桩70的桩孔内周向支撑导向,避免长钻杆在较大长径比的情况下,因刚性不足引起的下端自垂弯曲,保证在倾斜PHC管桩70施工中,长钻杆钻取斜孔的直线度,可顺利完成斜桩的施工。
其中,内层杆42至少包括第一内层杆421、第二内层杆422,第一内层杆421、第二内层杆422依次从内往外伸缩嵌套在外层杆41的内部,导向器60安装在第二内层杆422的下端,导向器60与第二内层杆422的下端的外表面转动或固定连接,步骤(5)还包括以下步骤:
当导向器60与桩尖固定器72的筒形内环套722的上端面抵近接触,第一内层杆421继续往下伸,螺旋钻具50继续下钻,直至第一内层杆421伸长完成时,完成钻杆的导向引孔。
导向器60安装在第二内层杆422的下端,当导向器60与桩尖固定器72的筒形内环套722的上端面抵近接触时,伸缩杆40的第一内层杆421还能继续下伸,使螺旋钻具50实现钻取较了深的笔直斜孔。
内层杆42的上端设有提引器,导向方法还包括以下步骤:
当完成钻杆的导向引孔时,提升提引器,收缩伸缩杆40,使螺旋钻具50上升至待引孔PHC管桩70的上方。
本发明在内层杆42的上端设提引器,方便伸缩杆40的收缩,从而方便螺旋钻具50的提升。
如图1至图4所示,本发明提供的一种大直径PHC管桩引孔的钻杆,包括动力头10、顶部支撑架20、导轨30、伸缩杆40、螺旋钻具50、导向器60,动力头10、顶部支撑架20分别与导轨30滑动连接,顶部支撑架20位于动力头10的上方,动力头10具有导套11,伸缩杆40包括外层杆41、内层杆42,内层杆42伸缩嵌套在外层杆41的内部,外层杆41的上端与顶部支撑架20旋转连接,外层杆41的下端穿过导套11,并与其旋转连接,内层杆42伸缩依次穿过导套11、导向器60与螺旋钻具50的上端连接,导向器60与内层杆42的外表面转动或固定连接。
使用时,先选择合适的导向器60,把导向器60安装在伸缩杆40的内层杆42上,再将动力头10、顶部支撑架20沿着导轨30竖向滑动,从而把钻杆调整到合适的钻动高度,并将钻杆移动至待引孔PHC管桩70的正上方,并使钻杆的引孔中轴线与待引孔PHC管桩70的中轴线相对应,然后下放螺旋钻具50,将伸缩杆40的内层杆42、导向器60、螺旋钻具50沿着桩身71的桩孔向下移动,把螺旋钻具50下放至待引孔PHC管桩70下端的土层上,此时,导向器60的外周支撑在PHC管桩70桩身71的桩孔内壁上,从而避免长钻杆的下端自垂弯曲,最后再启动动力头10,对待引孔PHC管桩70下端的土层钻孔,使长钻杆钻取的斜孔较为笔直;该钻杆通过在伸缩杆40的内层杆42上设导向器60,利用导向器60周向支撑在PHC管桩70的桩孔内导向,实现长钻杆钻取的斜孔具有良好的直线度。
其中,导向器60包括导筒61、第一环形支撑架62、第二环形支撑架63、多个第一连接件64、多个第二连接件65,导筒61外侧面的上端、下端分别与第一环形支撑架62、第二环形支撑架63的内侧连接,导筒61、第一环形支撑架62、第二环形支撑架63的中心轴线相对应,内层杆42伸缩穿过导向器60的导筒61。
使用时,把伸缩杆40的内层杆42套在导筒61上,然后用第一环形支撑架62、第二环形支撑架63的外周分别支撑在PHC管桩70桩身71的桩孔内壁上,从而避免长钻杆的下端自垂弯曲。
导筒61外侧面的上端周向通过多个第一连接件64与第一环形支撑架62的内侧连接,导筒61外侧面的下端周向通过多个第二连接件65与第二环形支撑架63的内侧连接。本发明的导筒61上端、下端周向分别通过多个第一连接件64、第二连接件65支撑连接,使导向器60的导向更为稳定。
优选的,第一环形支撑架62与第二环形支撑架63的外径尺寸相对应。使导向器60的支撑更为稳定。
伸缩杆40还包括提引器,提引器与内层杆42的上端连接。本发明在伸缩杆40的内层杆42上设提引器,方便伸缩杆40的伸缩
优选的,内层杆42至少包括第一内层杆421、第二内层杆422,第一内层杆421、第二内层杆422依次从内往外伸缩嵌套在外层杆41的内部,提引器与第一内层杆421的上端连接。使伸缩杆40的伸缩更长,方便使用。
优选的,伸缩杆40还包括多个内键槽43、多个外键条44,第一内层杆421的外表面上设有多个外键条44,外层杆41、第二内层杆422的内表面、外表面上分别设有多个内键槽43、外键条44,第一内层杆421、第二内层杆422、外层杆41由内往外依次通过外键条44、内键槽43嵌套连接。本发明的内层杆42与外层杆41之间分别通过多个外键条44与多个内键槽43嵌套连接,用以传递扭矩和实现加压作用。
以上仅为本发明的具体实施例,并不以此限定本发明的保护范围;在不违反本发明构思的基础上所作的任何替换与改进,均属本发明的保护范围。