CN112095590B - 一种带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩及成桩用钻头装置及成桩方法 - Google Patents
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Abstract
本发明创造涉及一种带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩及成桩用钻头装置及成桩方法。所述的带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩，包括混凝土主体桩，所述混凝土主体桩由桩底、桩身和桩顶组成；桩底段，混凝土主体桩为锥形；桩身段，包括在混凝土主体桩外缘制有一体结构的向外突出的螺旋盘绕的螺牙的螺牙桩段，所述螺牙呈梯形结构；桩顶段，混凝土主体桩外缘制有一体结构的肋板桩。本发明创造提供的带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩，适应地层广、桩土应力得到充分发挥。
Description
技术领域
本发明创造属于建筑施工基础桩施工领域，具体的涉及一种带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩及成桩用钻头装置及成桩方法。
背景技术
在现有的建筑桩基础施工中，机械成孔泵压灌成桩的工法挺多，又各有特点：螺杆桩适应于松软地层，桩承载能力强，同步技术成螺钻进成桩孔，对施工设备的同步技术性和动力要求很高，遇到硬夹层很难成孔，致使成桩后承载能力降低；长螺旋钻孔灌注桩施工设备简单，施工效率高，但桩底虚土多，承载能力不好，排土又多，不符合环保节能要求；现有的螺旋锥体挤土压灌桩，适应地层广，桩承载能力与其它桩型比较有优势，符合节能环保要求，但桩土间应力发挥还不够充分，特别是在软质和较硬质岩土层中更为明显。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明创造提供一种适应地层广、桩土应力得到充分发挥的带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩及成桩用钻头装置及成桩方法。
为实现上述目的，本发明创造采用的技术方案是：一种带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩，包括混凝土主体桩，所述混凝土主体桩由桩底、桩身和桩顶组成；桩底段，混凝土主体桩为锥形；桩身段，包括在混凝土主体桩外缘制有一体结构的向外突出的螺旋盘绕的螺牙的螺牙桩段，所述螺牙断面呈梯形结构；桩顶段，混凝土主体桩外缘制有一体结构的肋板桩，所述肋板桩断面呈梯形结构。
进一步的，上述的一种带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩，在桩身段，包括柱体桩段和/或扩大径桩段，柱体桩段和/或扩大径桩段设置在桩身的下端部或上端部或螺牙桩段之间；设桩底段的最大外径为D5，柱体桩段的外径为D1，螺牙桩段的最大外径为D2，扩大径桩段的最大外径为D4，桩顶段肋板桩外缘绕混凝土主体桩中心形成的最大直径为D6，D1＜D2，D1＜D4≤D2，D1≤D5，D1＜D6≤D2，螺牙的螺距T＝(1～1.75)D1。
一种带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩成桩用钻头装置，所述钻头装置由柱体部分和锥体部分构成；所述柱体部分包括接头、芯管Ⅰ和螺旋柱体叶片；所述锥体部分包括芯管Ⅱ、螺旋锥体叶片、切削齿和钻尖装置；接头、芯管Ⅰ和芯管Ⅱ同轴心依次固定成一体，内腔形成供混凝土通过的通道，螺旋柱体叶片缠绕在接头和芯管Ⅰ的外表面，螺旋锥体叶片缠绕在芯管Ⅱ的外表面，螺旋锥体叶片的上端面与螺旋柱体叶片的下端面对应连接，螺旋锥体叶片的下端设置切削齿，钻尖装置安装在芯管Ⅱ的下端，通过钻尖装置打开或关闭混凝土出料口，锥体部分的整体外缘构成锥形；设有直联式滑块机构，直联式滑块机构安装在芯管Ⅰ的内腔，所述直联式滑块机构包括气缸Ⅰ、销Ⅰ、扩径滑块Ⅰ和定位槽Ⅰ；气缸Ⅰ安装在芯管Ⅰ壁上，定位槽Ⅰ固定在芯管Ⅰ的壁孔内，定位槽Ⅰ的内腔与扩径滑块Ⅰ滑动配合，扩径滑块Ⅰ一端的断面呈梯形结构，另一端设有供销Ⅰ通过的孔，气缸Ⅰ的活塞杆外端通过销Ⅰ与扩径滑块Ⅰ联接，扩径滑块Ⅰ设置在螺旋柱体叶片的下端部并沿螺旋柱体叶片上的孔伸缩；扩径滑块Ⅰ端部断面的梯形结构的形状与带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩的螺牙的梯形结构的形状及肋板桩的梯形结构的形状相呼应。
进一步的，上述的一种带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩成桩用钻头装置，将直联式滑块机构替换为连杆式滑块机构，所述连杆式滑块机构包括气缸Ⅱ、销Ⅱ、耳板座Ⅰ、销Ⅲ、扩径滑块Ⅱ、定位槽Ⅱ、销Ⅳ、连杆、销Ⅴ和耳板座Ⅱ；耳板座Ⅰ和耳板座Ⅱ分别固定在芯管Ⅰ的内壁上，定位槽Ⅱ固定在芯管Ⅰ的壁孔内，定位槽Ⅱ的内腔与扩径滑块Ⅱ滑动配合，扩径滑块Ⅱ一端的断面呈梯形结构，另一端固定有销Ⅳ；气缸Ⅱ通过销Ⅱ与耳板座Ⅰ铰接，气缸Ⅱ的活塞杆外端通过销Ⅲ与连杆上端铰接，连杆的中部通过销Ⅴ与耳板座Ⅱ铰接，连杆的下端通过U型槽和销Ⅳ与扩径滑块Ⅱ滑动配合；扩径滑块Ⅱ设置在螺旋柱体叶片的下端部并沿螺旋柱体叶片上的孔伸缩；扩径滑块Ⅱ端部断面的梯形结构的形状与带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩的螺牙的梯形结构的形状及肋板桩的梯形结构的形状相呼应。
进一步的，上述的一种带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩成桩用钻头装置，所述钻尖装置是上旋开门式钻尖装置，包括单耳板、门Ⅰ、钻尖Ⅰ和轴Ⅰ；钻尖Ⅰ上端中部制成U型开口，以U型开口为对称在钻尖Ⅰ两侧平面板上分别设置一组单耳板，钻尖Ⅰ和单耳板的上端部与芯管Ⅱ固定成一体，每组单耳板内档与钻尖Ⅰ的U型开口及芯管Ⅱ下端内腔口构成混凝土的出料口，单耳板的下端设有供轴Ⅰ通过的孔，在每组单耳板的内档之间设置门Ⅰ，门Ⅰ通过轴Ⅰ与单耳板联接，门Ⅰ绕轴Ⅰ旋转，实现打开或关闭混凝土的出料口。
进一步的，上述的一种带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩成桩用钻头装置，所述钻尖装置是伸缩开门式钻尖装置，包括滑槽、门Ⅱ、钻尖Ⅱ、导流板、横销、连接板和导向杆；滑槽固定在芯管Ⅱ的下端部，导向杆、门Ⅱ和钻尖Ⅱ制成一体结构，导向杆沿滑槽滑动，导向杆上端固定连接板，导流板设置在导向杆之间并固定在门Ⅱ上，门Ⅱ外径大小与芯管Ⅱ的下端外径相吻合，门Ⅱ通过导向杆沿滑槽滑动关闭或打开混凝土的出料口，横销两端固定在芯管Ⅱ的壁上，贯穿连接板与导向杆组成的内空腔，限制钻尖Ⅱ下移的最大位置。
进一步的，上述的一种带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩成桩用钻头装置，所述钻尖装置是单侧旋开门式钻尖装置，包括钻尖Ⅲ、门Ⅲ、双耳板和轴Ⅱ；两组双耳板分别对称固定在芯管Ⅱ的下端，钻尖Ⅲ一端与一组双耳板通过轴Ⅱ铰接，钻尖Ⅲ另一端与另一组双耳板活动连接，门Ⅲ安装在钻尖Ⅲ上，门Ⅲ的外缘与芯管Ⅱ的下端面相吻合，门Ⅲ通过钻尖Ⅲ绕轴Ⅱ旋转关闭或打开混凝土的出料口。
进一步的，上述的一种带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩成桩用钻头装置，所述钻尖装置是下旋开门式钻尖装置，包括折页、门Ⅳ、围板和钻尖Ⅳ；钻尖Ⅳ上端中心部制有U型开口，钻尖Ⅳ上端与芯管Ⅱ固定，围板为U型结构，上端与芯管Ⅱ固定，直立侧面固定在钻尖Ⅳ的U型开口外的大平面上，门Ⅳ的大小与围板的U型斜面内档相吻合，门Ⅳ上端通过折页与芯管Ⅱ连接，门Ⅳ绕折页旋转，关闭或打开混凝土的出料口。
一种带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩成桩方法，利用上述钻头装置，包括如下步骤：
1)平整施工场地，按设计要求确定各桩位，并标识；
2)将钻杆上端与桩机动力头和泵送混凝土装置连接，下端通过接头与上述的钻头装置连接，组装成桩用设备；
3)将装有钻头装置的成桩用设备就位，此时扩径滑块Ⅰ或扩径滑块Ⅱ向芯管Ⅰ内腔收回，使扩径滑块Ⅰ或扩径滑块Ⅱ的外缘与螺旋柱体叶片平齐；启动桩机动力头进行螺旋挤土钻进直至基础桩孔设计标深，原地继续旋转1～3分钟，充分挤密基础桩孔底端及基础桩孔侧壁岩土，形成基础桩孔底端为锥形与钻头装置锥体部分相呼应，基础桩孔的桩身和桩顶端为圆柱形；
4)提升钻杆，同时启动泵送混凝土装置向芯管内腔注入混凝土，边提升边向基础桩孔内灌注混凝土，依次形成混凝土主体桩桩底，混凝土主体桩桩身和混凝土主体桩桩顶，具体为：
4.1)提升钻杆，通过混凝土的重力将钻尖装置的门打开，边提升钻杆边灌注混凝土，混凝土从出料口出料注满锥形的基础桩孔底端，形成混凝土主体桩的锥形桩底；
4.2)继续提升钻杆，灌注混凝土主体桩桩身，桩身包括螺牙桩段，根据实际地质需要桩身还包括柱体桩段和/或扩大径桩段；
柱体桩段的形成：此阶段扩径滑块Ⅰ或扩径滑块Ⅱ仍处于向芯管Ⅰ内腔收回状态，边提升钻杆边灌注混凝土，混凝土注满基础桩孔，形成柱体桩段；
螺牙桩段的形成：通过控制系统启动气缸Ⅰ或气缸Ⅱ，通过活塞或连杆推动扩径滑块Ⅰ或扩径滑块Ⅱ伸出螺旋柱体叶片并深入基础桩孔侧壁岩土，在保证提升钻杆速度与泵压灌混凝土量相匹配的灌注过程中，调整钻杆转速，使扩径滑块Ⅰ或扩径滑块Ⅱ沿基础桩孔侧壁岩土的运动轨迹为螺旋线上升，在基础桩孔侧壁岩土上形成螺旋上升的螺牙槽，基础桩孔内的压力混凝土填入螺牙槽里形成与混凝土主体桩外缘一体结构的向外突出的螺旋盘绕的螺牙；螺牙螺距T＝(1～1.75)D1，形成螺牙桩段；
扩大径桩段的形成：在保证提升钻杆速度与泵压灌混凝土量相匹配的灌注过程中，加快钻杆转速同时降低钻杆提升速度，使扩径滑块Ⅰ或扩径滑块Ⅱ在基础桩孔侧壁岩土上的运动形成一个柱体状挤扩槽，基础桩孔内压力混凝土填入柱体状挤扩槽(9-2)内，形成扩大径桩段；
4.3)在灌注混凝土主体桩桩顶端时，继续提升钻杆同时停止钻杆旋转，保持提钻速度与泵压灌混凝土量相匹配进行提钻灌注，扩径滑块Ⅰ或扩径滑块Ⅱ沿基础桩孔侧壁岩土垂直向上运动，直至桩孔顶端，划出一个沟槽，压力混凝土填入沟槽中，形成与混凝土主体桩外缘为一体结构的肋板桩。
进一步的，上述的带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩成桩方法，通过调整扩径滑块Ⅰ或扩径滑块Ⅱ的伸出量调整螺牙的宽度和肋板桩的宽度。
本发明创造的有益效果是：
1、本发明创造，所提供的带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩为异径复合桩型，基础桩孔为钻头装置螺旋挤土钻进形成的等径光孔，基础桩孔周边土得到充分挤压密实，所成的混凝土主体桩承载能力强，质量好。钻头装置中的扩径滑块在提钻并压灌混凝土过程中进行挤扩基础桩孔侧壁的岩土分别形成螺牙槽、柱体状挤扩槽和沟槽，同时扩径滑块始终处于基础桩孔内压力混凝土液面下端，从而实现了被扩径滑块挤压出来的螺牙槽、柱体状挤扩槽和沟槽能立即充压满混凝土，并保持与基础桩孔同步压灌，一体成型。这样，混凝土主体桩外形成的螺旋盘绕的螺牙，螺牙间土处于无扰动挤密状态，螺牙与土间应力得到充分发挥，极大的提高了桩的承载能力和抗拔力。混凝土主体桩外形成的扩大径桩段，增添了桩的端承载能力，侧阻也得到了提高。混凝土主体桩桩顶外形成的肋板桩，一是提高了混凝土主体桩水平方向的抗力，二是通过规定肋板桩设置方向位置来降低承台的宽度，降低成本。
2、本发明创造，混凝土主体桩的底端制成锥形的桩底，将桩的竖向压力P通过锥体表面分解为水平挤土分力P1和竖向分力P2，从而降低了桩底端对桩底岩土的竖向压力，也就降低了桩的沉降量，提高了桩的承载能力。特别是采用二次挤密桩孔内混凝土的办法来增大锥体桩底和进一步挤密其周围岩土，桩端承载力得到了进一步的提高。
3、本发明创造，可伸缩的扩径滑块设置在桩身部分的下端处并与螺旋柱体叶片在同一螺旋线上，在提钻泵压灌混凝土时，保持扩径滑块始终工作在压力混凝土里，在挤压基础桩孔壁岩土过程中，少量的被挤压剥离下来的岩土在桩孔内压力混凝土的作用下，沿旋转钻头上的螺旋柱体叶片由下而上传送，保障了成桩质量，形成可靠的螺牙和扩大体。伸出的扩径滑块挤压基础桩孔壁岩土形成螺牙槽、柱体状挤扩槽和沟槽，并与该螺牙槽、柱体状挤扩槽和沟槽的灌注同步完成，杜绝了因灌注滞后导致地下水从螺牙槽、柱体状挤扩槽和沟槽处渗入基础桩孔内而产生的不良后果。扩径滑块的伸缩量可调节，有利于不同工程地质条件的施工。
4、本发明创造，施工过程中，操作简单，成桩质量可控性好，排土少，无振动，无泥浆，无噪音。
5、本发明创造，适用地质条件广，桩承载能力强，成本低。
附图说明
图1是本发明创造带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩成桩用钻头装置结构示意图(上旋开门式钻尖装置)。
图2是本发明创造直联式滑块机构示意图(扩径滑块Ⅰ伸出状态)。
图3是本发明创造直联式滑块机构示意图(扩径滑块Ⅰ收回状态)。
图4是本发明创造连杆式滑块机构示意图(扩径滑块Ⅱ伸出状态)。
图5是图1的侧视图(扩径滑块Ⅰ伸出、门Ⅰ打开状态)。
图5A是上旋开门式钻尖装置示意图(门Ⅰ关闭状态)。
图5B是上旋开门式钻尖装置示意图(门Ⅰ打开状态)。
图6是本发明创造带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩成桩用钻头装置结构示意图(伸缩开门式钻尖装置，扩径滑块伸出、门Ⅱ打开状态)。
图6A是本发明创造伸缩开门式钻尖装置示意图(门Ⅱ打开状态)。
图6B是图6A的侧视图(门Ⅱ打开状态)。
图6C是图6B的B-B剖视示意图。
图7是本发明创造带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩成桩用钻头装置结构示意图(单侧旋开门式钻尖装置，扩径滑块伸出、门Ⅲ打开状态)。
图7A是本发明创造单侧旋开门式钻尖装置示意图(门Ⅲ打开状态)。
图7B是本发明创造单侧旋开门式钻尖装置侧视示意图(门Ⅲ关闭状态)。
图8是本发明创造带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩成桩用钻头装置结构示意图(下旋开门式钻尖装置，扩径滑块回收、门Ⅳ打开状态)。
图8A是本发明创造下旋开门式钻尖装置结构示意图(门Ⅳ打开状态)。
图8B是本发明创造下旋开门式钻尖装置结构示意图(门Ⅳ关闭状态)。
图9是无缺口螺旋柱体叶片结构示意图。
图10是有缺口螺旋柱体叶片结构示意图。
图11是无缺口螺旋锥体叶片结构示意图。
图12是有缺口螺旋锥体叶片结构示意图。
图13是带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩结构示意图(桩底一次灌注)。
图14是带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩结构示意图(桩底二次灌注)。
图15是图13和图14中的A-A剖面示意图。
图16是混凝土主体桩锥形桩底段工作受力示意图。
图17是旋转提升钻杆并压灌混凝土示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1-图3、图5-图12所示，一种带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩成桩用钻头装置，设有直联式滑块机构7，结构如下：
钻头装置由柱体部分和锥体部分构成。所述柱体部分包括接头1、芯管Ⅰ2和螺旋柱体叶片3。所述锥体部分包括芯管Ⅱ4、螺旋锥体叶片5、切削齿6和钻尖装置。
接头1、芯管Ⅰ2和芯管Ⅱ4同轴心依次固定成一体，内腔形成供混凝土通过的通道，螺旋柱体叶片3缠绕在接头1和芯管Ⅰ2的外表面，螺旋锥体叶片5缠绕在芯管Ⅱ4的外表面，螺旋锥体叶片5的上端面与螺旋柱体叶片3的下端面对应连接，螺旋锥体叶片5的下端设置切削齿6，钻尖装置安装在芯管Ⅱ4的下端，通过钻尖装置打开或关闭混凝土出料口。
芯管Ⅰ2的外形为柱体。芯管Ⅱ4的外形或为锥体、或为柱体或为柱体和锥体的结合。
螺旋锥体叶片5也可以选择双导程，采用两根螺旋锥体叶片5对称缠绕在芯管Ⅱ4的外表面，其中一条螺旋锥体叶片5的上端面与螺旋柱体叶片3的下端面对应连接，另一条螺旋锥体叶片5的上端面与螺旋柱体叶片3不连接，两条螺旋锥体叶片5的下端分别设置切削齿6。
锥体部分的整体外缘构成锥形。
直联式滑块机构7安装在芯管Ⅰ2的内腔，如图2和图3所示，所述直联式滑块机构7包括气缸Ⅰ7-1、销Ⅰ7-2、扩径滑块Ⅰ7-3和定位槽Ⅰ7-4；气缸Ⅰ7-1安装在芯管Ⅰ2壁上，定位槽Ⅰ7-4固定在芯管Ⅰ2的壁孔内，定位槽Ⅰ7-4的内腔与扩径滑块Ⅰ7-3滑动配合，扩径滑块Ⅰ7-3一端的横断面呈梯形结构，另一端设有供销Ⅰ7-2通过的孔，气缸Ⅰ7-1的活塞杆外端通过销Ⅰ7-2与扩径滑块Ⅰ7-3联接，扩径滑块Ⅰ7-3设置在螺旋柱体叶片3的下端部并沿螺旋柱体叶片3上的孔伸缩；扩径滑块Ⅰ7-3端部的梯形结构的形状与带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩的螺牙121的梯形结构及肋板桩131的梯形结构的形状相呼应。气缸也可以采用油缸代替。
在一个实施例中，如图1、图5-图5B所示，钻尖装置是上旋开门式钻尖装置10，包括单耳板11、门Ⅰ12、钻尖Ⅰ13和轴Ⅰ14；钻尖Ⅰ13上端中部制成U型开口，以U型开口为对称在钻尖Ⅰ13两侧平面板上分别设置一组单耳板11，钻尖Ⅰ13和单耳板11的上端部与芯管Ⅱ4固定成一体，每组单耳板11内档与钻尖Ⅰ13的U型开口及芯管Ⅱ4下端内腔口构成混凝土的出料口，单耳板11的下端设有供轴Ⅰ14通过的孔，在每组单耳板11的内档之间设置门Ⅰ12，门Ⅰ12通过轴Ⅰ14与单耳板11联接，门Ⅰ12绕轴Ⅰ14旋转，实现打开或关闭混凝土的出料口。
在一个实施例中，如图6-图6C所示，钻尖装置是伸缩开门式钻尖装置20，包括滑槽21、门Ⅱ22、钻尖Ⅱ23、导流板24、横销25、连接板26和导向杆27；滑槽21固定在芯管Ⅱ4的下端部，导向杆27、门Ⅱ22和钻尖Ⅱ23制成一体结构，导向杆27沿滑槽21滑动，导向杆27上端固定连接板26，在导向杆27之间设有导流板24并固定在门Ⅱ22上，门Ⅱ22外径大小与芯管Ⅱ4的下端外径相吻合，门Ⅱ22通过导向杆27沿滑槽21滑动关闭或打开混凝土的出料口，横销25两端固定在芯管Ⅱ4的壁上，贯穿连接板26与导向杆27组成的内空腔，限制钻尖Ⅱ23下移的最大位置。
在一个实施例中，如图7-图7B所示，钻尖装置是单侧旋开门式钻尖装置30，包括钻尖Ⅲ31、门Ⅲ32、双耳板33和轴Ⅱ34；两组双耳板33分别对称固定在芯管Ⅱ4的下端，钻尖Ⅲ31一端与一组双耳板33通过轴Ⅱ34铰接，钻尖Ⅲ31另一端与另一组双耳板33活动连接，门Ⅲ32安装在钻尖Ⅲ31上，门Ⅲ32的外缘与芯管Ⅱ4的下端面相吻合，门Ⅲ32通过钻尖Ⅲ31绕轴Ⅱ34旋转关闭或打开混凝土的出料口。
在一个实施例中，如图8-图8B所示，钻尖装置是下旋开门式钻尖装置40，包括折页41、门Ⅳ42、围板43和钻尖Ⅳ44；钻尖Ⅳ44上端中心部制有U型开口，钻尖Ⅳ44上端与芯管Ⅱ4固定，围板43为U型结构，上端与芯管Ⅱ4固定，直立侧面固定在钻尖Ⅳ44的U型开口外的大平面上，门Ⅳ42的大小与围板43的U型斜面内档相吻合，门Ⅳ42上端通过折页41与芯管Ⅱ4连接，门Ⅳ42绕折页41旋转，关闭或打开混凝土的出料口。
在一个实施例中，如图9所示，螺旋柱体叶片是无缺口的。
在一个实施例中，如图10所示，螺旋柱体叶片是有缺口的。
在一个实施例中，如图11所示，螺旋锥体叶片是无缺口的。
在一个实施例中，如图12所示，螺旋锥体叶片是有缺口的。
实施例2
如图1、图4-图12所示，一种带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩成桩用钻头装置，设有连杆式滑块机构8，结构如下：
钻头装置由柱体部分和锥体部分构成。所述柱体部分包括接头1、芯管Ⅰ2和螺旋柱体叶片3。所述锥体部分包括芯管Ⅱ4、螺旋锥体叶片5、切削齿6和钻尖装置。
接头1、芯管Ⅰ2和芯管Ⅱ4同轴心依次固定成一体，内腔形成供混凝土通过的通道，螺旋柱体叶片3缠绕在接头1和芯管Ⅰ2的外表面，螺旋锥体叶片5缠绕在芯管Ⅱ4的外表面，螺旋锥体叶片5的上端面与螺旋柱体叶片3的下端面对应连接，螺旋锥体叶片5的下端设置切削齿6，钻尖装置安装在芯管Ⅱ4的下端，通过钻尖装置打开或关闭混凝土出料口。
芯管Ⅰ2的外形为柱体。芯管Ⅱ4的外形或为锥体、或为柱体或为柱体和锥体的结合。
螺旋锥体叶片5也可以选择双导程，采用两根螺旋锥体叶片5对称缠绕在芯管Ⅱ4的外表面，其中一条螺旋锥体叶片5的上端面与螺旋柱体叶片3的下端面对应连接，另一条螺旋锥体叶片5的上端面与螺旋柱体叶片3不连接，两条螺旋锥体叶片5的下端分别设置切削齿6。
锥体部分的整体外缘构成锥形。
如图4所示，连杆式滑块机构8包括气缸Ⅱ8-1、销Ⅱ8-2、耳板座Ⅰ8-3、销Ⅲ8-4、扩径滑块Ⅱ8-5、定位槽Ⅱ8-6、销Ⅳ8-7、连杆8-8、销Ⅴ8-9和耳板座Ⅱ8-10；耳板座Ⅰ8-3和耳板座Ⅱ8-10分别固定在芯管Ⅰ2的内壁上，定位槽Ⅱ8-6固定在芯管Ⅰ2的壁孔内，定位槽Ⅱ8-6的内腔与扩径滑块Ⅱ8-5滑动配合，扩径滑块Ⅱ8-5一端的横断面呈梯形结构，另一端固定有销Ⅳ8-7；气缸Ⅱ8-1通过销Ⅱ8-2与耳板座Ⅰ8-3铰接，气缸Ⅱ8-1的活塞杆外端通过销Ⅲ8-4与连杆8-8上端铰接，连杆8-8的中部通过销Ⅴ8-9与耳板座Ⅱ8-10铰接，连杆8-8的下端通过U型槽和销Ⅳ8-7与扩径滑块Ⅱ8-5滑动配合；扩径滑块Ⅱ8-5设置在螺旋柱体叶片3的下端部并沿螺旋柱体叶片3上的孔伸缩；扩径滑块Ⅱ8-5端部断面的梯形结构的形状与带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩的螺牙121的梯形结构及肋板桩131的梯形结构的形状相呼应。气缸也可以采用油缸代替。
在一个实施例中，如图1、图5-图5B所示，钻尖装置是上旋开门式钻尖装置10，包括单耳板11、门Ⅰ12、钻尖Ⅰ13和轴Ⅰ14；钻尖Ⅰ13上端中部制成U型开口，以U型开口为对称在钻尖Ⅰ13两侧平面板上分别设置一组单耳板11，钻尖Ⅰ13和单耳板11的上端部与芯管Ⅱ4固定成一体，每组单耳板11内档与钻尖Ⅰ13的U型开口及芯管Ⅱ4下端内腔口构成混凝土的出料口，单耳板11的下端设有供轴Ⅰ14通过的孔，在每组单耳板11的内档之间设置门Ⅰ12，门Ⅰ12通过轴Ⅰ14与单耳板11联接，门Ⅰ12绕轴Ⅰ14旋转，实现打开或关闭混凝土的出料口。
在一个实施例中，如图6-图6C所示，钻尖装置是伸缩开门式钻尖装置20，包括滑槽21、门Ⅱ22、钻尖Ⅱ23、导流板24、横销25、连接板26和导向杆27；滑槽21固定在芯管Ⅱ4的下端部，导向杆27、门Ⅱ22和钻尖Ⅱ23制成一体结构，导向杆27沿滑槽21滑动，导向杆27上端固定连接板26，在导向杆27之间设有导流板24并固定在门Ⅱ22上，门Ⅱ22外径大小与芯管Ⅱ4的下端外径相吻合，门Ⅱ22通过导向杆27沿滑槽21滑动关闭或打开混凝土的出料口，横销25两端固定在芯管Ⅱ4的壁上，贯穿连接板26与导向杆27组成的内空腔，限制钻尖Ⅱ23下移的最大位置。
在一个实施例中，如图7-图7B所示，钻尖装置是单侧旋开门式钻尖装置30，包括钻尖Ⅲ31、门Ⅲ32、双耳板33和轴Ⅱ34；两组双耳板33分别对称固定在芯管Ⅱ4的下端，钻尖Ⅲ31一端与一组双耳板33通过轴Ⅱ34铰接，钻尖Ⅲ31另一端与另一组双耳板33活动连接，门Ⅲ32安装在钻尖Ⅲ31上，门Ⅲ32的外缘与芯管Ⅱ4的下端面相吻合，门Ⅲ32通过钻尖Ⅲ31绕轴Ⅱ34旋转关闭或打开混凝土的出料口。
在一个实施例中，如图8-图8B所示，钻尖装置是下旋开门式钻尖装置40，包括折页41、门Ⅳ42、围板43和钻尖Ⅳ44；钻尖Ⅳ44上端中心部制有U型开口，钻尖Ⅳ44上端与芯管Ⅱ4固定，围板43为U型结构，上端与芯管Ⅱ4固定，直立侧面固定在钻尖Ⅳ44的U型开口外的大平面上，门Ⅳ42的大小与围板43的U型斜面内档相吻合，门Ⅳ42上端通过折页41与芯管Ⅱ4连接，门Ⅳ42绕折页41旋转，关闭或打开混凝土的出料口。
在一个实施例中，如图9所示，螺旋柱体叶片是无缺口的。
在一个实施例中，如图10所示，螺旋柱体叶片是有缺口的。
在一个实施例中，如图11所示，螺旋锥体叶片是无缺口的。
在一个实施例中，如图12所示，螺旋锥体叶片是有缺口的。
实施例3
本发明创造提供的带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩，结构如下：
如图13-图16所示，带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩，包括混凝土主体桩100，是压灌桩的基础桩，所述混凝土主体桩100由桩底110、桩身120和桩顶130三部分组成。
桩底110段：混凝土主体桩100为锥形。
桩身120段：如图13和图14所示，桩身120段由下向上依次为柱体桩段123、螺牙桩段122、扩大径桩段124和螺牙桩段122。
1)柱体桩段123下端部与桩底110连接。
2)螺牙桩段122是，在混凝土主体桩100外缘制有一体结构的向外突出的螺旋盘绕的螺牙121的螺牙桩段122，所述螺牙121呈梯形结构。螺牙桩段122可以根据土质的实际状态的需要，调整螺牙的宽度，也就是扩径滑块Ⅰ7-3或扩径滑块Ⅱ8-5伸出最大制成深螺牙桩段，随着扩径滑块Ⅰ7-3或扩径滑块Ⅱ8-5伸出量减小制成浅螺牙桩段。
3)扩大径桩段124设置在两段螺牙桩段122之间。
当然，柱体桩段123和扩大径桩段124并非必须设置，根据土质的实际状态选择是否需要制作柱体桩段123和扩大径桩段124，或者选择其一或者共同选择与螺牙桩段组合成桩身。根据工程地质条件选择桩身的各部分组合，有效地发挥桩土间的应力。
桩顶130段：混凝土主体桩100外缘制有一体结构的肋板桩131。
设桩底110段的最大外径为D5，柱体桩段123的最大外径为D1，螺牙桩段122的最大外径为D2，扩大径桩段124的最大外径为D4，桩顶130段肋板桩131外缘绕混凝土主体桩100中心形成的最大直径为D6，D1＜D2≤(1.2～1.8)D1，D1＜D4≤D2，D1≤D5，D1＜D6≤D2，螺牙121的螺距T＝(1～1.75)D1。螺牙厚度：内侧B＝100～160mm，外侧C＝40～80mm。
本发明创造提供的带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩成桩方法，利用实施例1或2的钻头装置，如图17所示，施工方法如下：
1)平整施工场地，按设计要求确定各桩位，并标识；
2)将钻杆上端与桩机动力头和泵送混凝土装置连接，下端通过接头1与实施例1或实施例2的钻头装置连接，组装成桩用设备；
3)将装有钻头装置的成桩用设备就位，此时扩径滑块Ⅰ7-3或扩径滑块Ⅱ8-5向芯管Ⅰ2内腔收回，使扩径滑块Ⅰ7-3或扩径滑块Ⅱ8-5的外缘与螺旋柱体叶片3平齐；启动桩机动力头进行螺旋挤土钻进，在钻进过程中，桩孔位的岩土都受到钻头锥体部分径向下的挤压力，先挤成小径锥体孔，再挤扩成大径锥体孔，直至基础桩孔径；挤的过程中，实现能挤则挤，不能挤则传，且边传边挤的效果，直至基础桩孔设计标深，原地继续旋转1～3分钟，充分挤密基础桩孔底端及基础桩孔侧壁岩土，形成基础桩孔底端为锥形与钻头装置锥体部分相呼应，基础桩孔的桩身和桩顶端为圆柱形；
4)提升钻杆，同时启动泵送混凝土装置向芯管内腔注入混凝土，边提升边向基础桩孔内灌注混凝土，依次形成混凝土主体桩100桩底110，混凝土主体桩100桩身120和混凝土主体桩100桩顶130，具体为：
4.1)提升钻杆，通过混凝土的重力将钻尖装置的门打开，边提升钻杆边灌注混凝土，混凝土从出料口出料注满锥形的基础桩孔底端，形成混凝土主体桩100的锥形桩底110；
锥形桩底110可设置一次灌注的锥形桩底和两次灌注的锥形桩底两种。锥形桩底适用于一般黏性土、粉土、砂土、碎石土、全风化岩、强风化岩、中风化岩等土层；如图13所示，一次灌注的锥形桩底适用于碎石土、强风化岩、中风化岩等土层；如图14所示两次灌注的锥形桩底适用于一般黏性土、粉土、砂土、全风化岩等土层。
一次灌注的锥体桩底的形成：先泵灌注混凝土至钻杆内腔一定高度后，再慢慢提升旋转的钻杆，钻杆内腔的压力混凝土打开钻头装置出料口的门，灌注入基础桩孔底，随着钻杆的提升，混凝土不间断地压灌到锥形基础桩孔里，形成锥形桩底。
二次灌注的锥体桩底的形成：利用上旋开门(或伸缩开门)的钻头装置钻进成基础桩孔后，先泵灌注混凝土至钻杆内腔一定高度后，再慢慢提升旋转的钻杆，钻杆内腔的压力混凝土打开钻头装置出料口的门，灌注入基础桩孔底，随着钻杆的提升，混凝土连续地压灌到锥形基础桩孔里，形成锥形桩底，继续提钻并灌注至高于锥形桩底最大径处1～1.5米，停止提钻和灌注、停止钻杆旋转，向下释放钻杆直至钻杆不在下移为止，此时钻头装置中出料口处的上旋开的门(或伸缩开的门)在基础桩孔底压力混凝土的作用下关闭出料口，隔断钻杆内腔与基础桩孔内混凝土的通道，再启动钻杆作钻进旋转，钻头装置中的锥体部分作挤压基础桩孔内混凝土的钻进，挤压钻进的过程中，基础桩孔内混凝土挤压基础桩孔侧壁岩土，挤扩岩土孔径，直至桩底标深；再次启动混凝土泵向钻杆内腔灌注混凝土，并提升旋转的钻杆，保持提钻与灌注相匹配，压灌到基础桩孔内的混凝土与原有混凝土融为一体，形成新的锥形桩底。
4.2)继续提升钻杆，灌注混凝土主体桩100桩身120，桩身120包括螺牙桩段122，根据实际需要选择灌注桩身120的柱体桩段123和/或扩大径桩段124；
柱体桩段123的形成：此阶段扩径滑块Ⅰ7-3或扩径滑块Ⅱ8-5仍处于向芯管Ⅰ2内腔收回状态，边提升钻杆边灌注混凝土，混凝土注满基础桩孔，在桩底110的上端形成一段柱体桩段123；柱体桩段123适用于碎石土、强风化岩、中风化岩等土层。
螺牙桩段122的形成：通过控制系统启动气缸Ⅰ7-1或气缸Ⅱ8-1，通过活塞或连杆推动扩径滑块Ⅰ7-3或扩径滑块Ⅱ8-5伸出螺旋柱体叶片3并深入桩孔侧壁岩土，在保证提升钻杆速度与泵压灌混凝土量相匹配的灌注过程中，调整钻杆转速，使扩径滑块Ⅰ7-3或扩径滑块Ⅱ8-5沿基础桩孔侧壁岩土的运动轨迹为螺旋线上升，在基础桩孔侧壁岩土上形成螺旋上升的螺牙槽9-1，基础桩孔内的压力混凝土填入螺牙槽9-1里形成与混凝土主体桩100外缘一体结构的向外突出的螺旋盘绕的螺牙121；螺牙螺距T＝(1～1.75)D1，形成螺牙桩段122。螺牙桩段适用于一般黏性土、粉土、砂土、碎石土、全风化岩等土层。深螺牙桩段适用于一般黏性土、粉土、砂土等土层；浅螺牙桩段适用于碎石土、全风化岩等土层。
扩大径桩段124的形成：在保证提升钻杆速度与泵压灌混凝土量相匹配的灌注过程中，加快钻杆转速同时降低钻杆提升速度，使扩径滑块Ⅰ7-3或扩径滑块Ⅱ8-5在基础桩孔侧壁岩土上的运动形成一个柱体状挤扩槽9-2，基础桩孔内压力混凝土填入柱体状挤扩槽9-2内，形成扩大径桩段124；扩大径桩段适用于黏性土、粉土、砂土、碎石土、全风化岩等土层。
4.3)在灌注混凝土主体桩100桩顶端130时，继续提升钻具同时停止钻具旋转，保持提钻速度与泵压灌混凝土量相匹配进行提钻灌注，扩径滑块Ⅰ7-3或扩径滑块Ⅱ8-5沿基础桩孔侧壁岩土垂直向上运动，直至桩孔顶端，划出一个沟槽9-3，压力混凝土填入沟槽9-3中，形成与混凝土主体桩100外缘为一体结构的肋板桩131。肋板桩长L＝1～2米。
通过调整扩径滑块Ⅰ7-3或扩径滑块Ⅱ8-5的伸出量调整螺牙的宽度和肋板桩的宽度。
本发明创造的工作原理：
滑块机构的工作原理：桩机上的空压机通过控气阀、管路与钻头装置中的气缸联连，形成密封控制系统。直联式滑块机构气缸Ⅰ的无杆腔给压力，活塞杆直接推动扩径滑块Ⅰ沿定位槽Ⅰ向外移动，实现扩径滑块Ⅰ的伸出；更换气缸Ⅰ内腔的给压，气缸Ⅰ的活塞杆收回，直接带动扩径滑块Ⅰ收回。连杆式滑块机构中的气缸Ⅱ的无杆腔给压力，活塞杆推动连杆的上端下移，通过固定铰接销Ⅴ旋转，从而带动连杆下部绕销Ⅴ顺时针旋转，连杆下端的U型槽通过销Ⅳ带动扩径滑块Ⅱ沿定位槽Ⅱ移动，实现扩径滑块Ⅱ的收回；更换气缸Ⅱ内腔的给压，气缸Ⅱ的活塞杆收回，通过连杆带动扩径滑块Ⅱ伸出。
桩孔形成原理：首先通过桩机带动钻头装置旋转挤土钻进成孔至基础桩孔设计标深，所成的基础桩孔为柱状光孔和锥形桩底(形状与钻头装置的锥体部分相同)，然后根据工程地质和设计要求，在提升钻进方向旋转的钻杆过程中，利用钻头装置中伸出的扩径滑块对已成的基础桩孔壁的岩土进行再次挤压，形成螺牙槽或柱体状挤扩槽；在提升不旋转的钻杆过程中，利用钻头装置中伸出的扩径滑块对已成的基础桩孔壁的岩土进行再次挤压，在基础桩孔壁上形成沟槽。无论是螺牙槽还是孔中心方向的沟槽及柱体状挤扩槽都是在已被挤密的基础桩孔壁上通过再次挤压而形成的，进一步挤密了螺牙槽，沟槽及柱体状挤扩槽周边的岩土，且相邻螺牙槽间的土没有产生扰动现象。
桩灌注原理：采用提升钻杆同时泵压灌混凝土，混凝土通过钻杆内腔、钻头装置内腔及出料口灌入桩底，桩孔内混凝土从桩底开始向上压灌注，桩孔内压力混凝土的上界面要高于钻头装置的扩径滑块一定距离，才满足泵压灌的要求，确保提升钻杆时，扩径滑块进行挤压基础桩孔壁形成的螺牙槽、沟槽及柱体状挤扩槽能立即充填满混凝土，并与基础桩孔一同灌注，保证了螺牙、肋板柱及扩大径处混凝土的强度和质量。
Claims (10)
1.一种带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩成桩用钻头装置，所述钻头装置由柱体部分和锥体部分构成；所述柱体部分包括接头(1)、芯管Ⅰ(2)和螺旋柱体叶片(3)；所述锥体部分包括芯管Ⅱ(4)、螺旋锥体叶片(5)、切削齿(6)和钻尖装置；接头(1)、芯管Ⅰ(2)和芯管Ⅱ(4)同轴心依次固定成一体，内腔形成供混凝土通过的通道，螺旋柱体叶片(3)缠绕在接头(1)和芯管Ⅰ(2)的外表面，螺旋锥体叶片(5)缠绕在芯管Ⅱ(4)的外表面，螺旋锥体叶片(5)的上端面与螺旋柱体叶片(3)的下端面对应连接，螺旋锥体叶片(5)的下端设置切削齿(6)，钻尖装置安装在芯管Ⅱ(4)的下端，通过钻尖装置打开或关闭混凝土出料口，其特征在于，锥体部分的整体外缘构成锥形；设有直联式滑块机构(7)，直联式滑块机构(7)安装在芯管Ⅰ(2)的内腔，所述直联式滑块机构(7)包括气缸Ⅰ(7-1)、销Ⅰ(7-2)、扩径滑块Ⅰ(7-3)和定位槽Ⅰ(7-4)；气缸Ⅰ(7-1)安装在芯管Ⅰ(2)壁上，定位槽Ⅰ(7-4)固定在芯管Ⅰ(2)的壁孔内，定位槽Ⅰ(7-4)的内腔与扩径滑块Ⅰ(7-3)滑动配合，扩径滑块Ⅰ(7-3)一端的断面呈梯形结构，另一端设有供销Ⅰ(7-2)通过的孔，气缸Ⅰ(7-1)的活塞杆外端通过销Ⅰ(7-2)与扩径滑块Ⅰ(7-3)联接，扩径滑块Ⅰ(7-3)设置在螺旋柱体叶片(3)的下端部并沿螺旋柱体叶片(3)上的孔伸缩；扩径滑块Ⅰ(7-3)端部断面的梯形结构的形状与带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩的螺牙(121)的梯形结构的形状及肋板桩(131)的梯形结构的形状相呼应。
2.根据权利要求1所述的一种带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩成桩用钻头装置，其特征在于，将直联式滑块机构(7)替换为连杆式滑块机构(8)，所述连杆式滑块机构(8)包括气缸Ⅱ(8-1)、销Ⅱ(8-2)、耳板座Ⅰ(8-3)、销Ⅲ(8-4)、扩径滑块Ⅱ(8-5)、定位槽Ⅱ(8-6)、销Ⅳ(8-7)、连杆(8-8)、销Ⅴ(8-9)和耳板座Ⅱ(8-10)；耳板座Ⅰ(8-3)和耳板座Ⅱ(8-10)分别固定在芯管Ⅰ(2)的内壁上，定位槽Ⅱ(8-6)固定在芯管Ⅰ(2)的壁孔内，定位槽Ⅱ(8-6)的内腔与扩径滑块Ⅱ(8-5)滑动配合，扩径滑块Ⅱ(8-5)一端的断面呈梯形结构，另一端固定有销Ⅳ(8-7)；气缸Ⅱ(8-1)通过销Ⅱ(8-2)与耳板座Ⅰ(8-3)铰接，气缸Ⅱ(8-1)的活塞杆外端通过销Ⅲ(8-4)与连杆(8-8)上端铰接，连杆(8-8)的中部通过销Ⅴ(8-9)与耳板座Ⅱ(8-10)铰接，连杆(8-8)的下端通过U型槽和销Ⅳ(8-7)与扩径滑块Ⅱ(8-5)滑动配合；扩径滑块Ⅱ(8-5)设置在螺旋柱体叶片(3)的下端部并沿螺旋柱体叶片(3)上的孔伸缩；扩径滑块Ⅱ(8-5)端部断面的梯形结构的形状与带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩的螺牙(121)的梯形结构的形状及肋板桩(131)的梯形结构的形状相呼应。
3.根据权利要求1或2所述的一种带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩成桩用钻头装置，其特征在于，所述钻尖装置是上旋开门式钻尖装置(10)，包括单耳板(11)、门Ⅰ(12)、钻尖Ⅰ(13)和轴Ⅰ(14)；钻尖Ⅰ(13)上端中部制成U型开口，以U型开口为对称在钻尖Ⅰ(13)两侧平面板上分别设置一组单耳板(11)，钻尖Ⅰ(13)和单耳板(11)的上端部与芯管Ⅱ(4)固定成一体，每组单耳板(11)内档与钻尖Ⅰ(13)的U型开口及芯管Ⅱ(4)下端内腔口构成混凝土的出料口，单耳板(11)的下端设有供轴Ⅰ(14)通过的孔，在每组单耳板(11)的内档之间设置门Ⅰ(12)，门Ⅰ(12)通过轴Ⅰ(14)与单耳板(11)联接，门Ⅰ(12)绕轴Ⅰ(14)旋转，实现打开或关闭混凝土的出料口。
4.根据权利要求1或2所述的一种带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩成桩用钻头装置，其特征在于，所述钻尖装置是伸缩开门式钻尖装置(20)，包括滑槽(21)、门Ⅱ(22)、钻尖Ⅱ(23)、导流板(24)、横销(25)、连接板(26)和导向杆(27)；滑槽(21)固定在芯管Ⅱ(4)的下端部，导向杆(27)、门Ⅱ(22)和钻尖Ⅱ(23)制成一体结构，导向杆(27)沿滑槽(21)滑动，导向杆(27)上端固定连接板(26)，导流板(24)设置在导向杆(27)之间并固定在门Ⅱ(22)上，门Ⅱ(22)外径大小与芯管Ⅱ(4)的下端外径相吻合，门Ⅱ(22)通过导向杆(27)沿滑槽(21)滑动关闭或打开混凝土的出料口，横销(25)两端固定在芯管Ⅱ(4)的壁上，贯穿连接板(26)与导向杆(27)组成的内空腔，限制钻尖Ⅱ(23)下移的最大位置。
5.根据权利要求1或2所述的一种带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩成桩用钻头装置，其特征在于，所述钻尖装置是单侧旋开门式钻尖装置(30)，包括钻尖Ⅲ(31)、门Ⅲ(32)、双耳板(33)和轴Ⅱ(34)；两组双耳板(33)分别对称固定在芯管Ⅱ(4)的下端，钻尖Ⅲ(31)一端与一组双耳板(33)通过轴Ⅱ(34)铰接，钻尖Ⅲ(31)另一端与另一组双耳板(33)活动连接，门Ⅲ(32)安装在钻尖Ⅲ(31)上，门Ⅲ(32)的外缘与芯管Ⅱ(4)的下端面相吻合，门Ⅲ(32)通过钻尖Ⅲ(31)绕轴Ⅱ(34)旋转关闭或打开混凝土的出料口。
6.根据权利要求1或2所述的一种带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩成桩用钻头装置，其特征在于，所述钻尖装置是下旋开门式钻尖装置(40)，包括折页(41)、门Ⅳ(42)、围板(43)和钻尖Ⅳ(44)；钻尖Ⅳ(44)上端中心部制有U型开口，钻尖Ⅳ(44)上端与芯管Ⅱ(4)固定，围板(43)为U型结构，上端与芯管Ⅱ(4)固定，直立侧面固定在钻尖Ⅳ(44)的U型开口外的大平面上，门Ⅳ(42)的大小与围板(43)的U型斜面内档相吻合，门Ⅳ(42)上端通过折页(41)与芯管Ⅱ(4)连接，门Ⅳ(42)绕折页(41)旋转，关闭或打开混凝土的出料口。
7.一种采用权利要求1所述的钻头装置施工的带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩，其特征在于，所述的带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩结构为：包括混凝土主体桩(100)，所述混凝土主体桩(100)由桩底(110)、桩身(120)和桩顶(130)组成；其特征在于，桩底(110)段，混凝土主体桩(100)为锥形；桩身(120)段，包括在混凝土主体桩(100)外缘制有一体结构的向外突出的螺旋盘绕的螺牙(121)的螺牙桩段(122)，所述螺牙(121)断面呈梯形结构；桩顶(130)段，混凝土主体桩(100)外缘制有一体结构的肋板桩(131)，所述肋板桩(131)断面呈梯形结构。
8.根据权利要求7所述的带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩，其特征在于，在桩身(120)段，包括柱体桩段(123)和/或扩大径桩段(124)，柱体桩段(123)和/或扩大径桩段(124)设置在桩身(120)的下端部或上端部或螺牙桩段(122)之间；设桩底(110)段的最大外径为D5，柱体桩段(123)的外径为D1，螺牙桩段(122)的最大外径为D2，扩大径桩段(124)的最大外径为D4，桩顶(130)段肋板桩(131)外缘绕混凝土主体桩(100)中心形成的最大直径为D6，D1＜D2，D1＜D4≤D2，D1≤D5，D1＜D6≤D2，螺牙(121)的螺距T＝(1～1 .75)D1。
9.一种带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩成桩方法，其特征在于，利用权利要求1或2所述的钻头装置，包括如下步骤：
1)平整施工场地，按设计要求确定各桩位，并标识；
2)将钻杆上端与桩机动力头和泵送混凝土装置连接，下端通过接头(1)与权利要求1或2所述的钻头装置连接，组装成桩用设备；
3)将装有钻头装置的成桩用设备就位，此时扩径滑块Ⅰ(7-3)或扩径滑块Ⅱ(8-5)向芯管Ⅰ(2)内腔收回，使扩径滑块Ⅰ(7-3)或扩径滑块Ⅱ(8-5)的外缘与螺旋柱体叶片(3)平齐；启动桩机动力头进行螺旋挤土钻进直至基础桩孔设计标深，原地继续旋转1～3分钟，充分挤密基础桩孔底端及基础桩孔侧壁岩土，形成基础桩孔底端为锥形与钻头装置锥体部分相呼应，基础桩孔的桩身和桩顶端为圆柱形；
4)提升钻杆，同时启动泵送混凝土装置向芯管内腔注入混凝土，边提升边向基础桩孔内灌注混凝土，依次形成混凝土主体桩(100)桩底(110)，混凝土主体桩(100)桩身(120)和混凝土主体桩(100)桩顶(130)，具体为：
4 .1)提升钻杆，通过混凝土的重力将钻尖装置的门打开，边提升钻杆边灌注混凝土，混凝土从出料口出料注满锥形的基础桩孔底端，形成混凝土主体桩(100)的锥形桩底(110)；
4 .2)继续提升钻杆，灌注混凝土主体桩(100)桩身(120)，桩身(120)包括螺牙桩段
(122)，根据实际地质需要桩身(120)还包括柱体桩段(123)和/或扩大径桩段(124)；
柱体桩段(123)的形成：此阶段扩径滑块Ⅰ(7-3)或扩径滑块Ⅱ(8-5)仍处于向芯管Ⅰ(2)内腔收回状态，边提升钻杆边灌注混凝土，混凝土注满基础桩孔，形成柱体桩段(123)；螺牙桩段(122)的形成：通过控制系统启动气缸Ⅰ(7-1)或气缸Ⅱ(8-1)，通过活塞或连杆推动扩径滑块Ⅰ(7-3)或扩径滑块Ⅱ(8-5)伸出螺旋柱体叶片(3)并深入基础桩孔侧壁岩土，在保证提升钻杆速度与泵压灌混凝土量相匹配的灌注过程中，调整钻杆转速，使扩径滑块Ⅰ(7-3)或扩径滑块Ⅱ(8-5)沿基础桩孔侧壁岩土的运动轨迹为螺旋线上升，在基础桩孔侧壁岩土上形成螺旋上升的螺牙槽(9-1)，基础桩孔内的压力混凝土填入螺牙槽(9-1)里形成与混凝土主体桩(100)外缘一体结构的向外突出的螺旋盘绕的螺牙(121)；螺牙螺距T＝(1～1.75)D1，形成螺牙桩段(122)；扩大径桩段(124)的形成：在保证提升钻杆速度与泵压灌混凝土量相匹配的灌注过程中，加快钻杆转速同时降低钻杆提升速度，使扩径滑块Ⅰ(7-3)或扩径滑块Ⅱ(8-5)在基础桩孔侧壁岩土上的运动形成一个柱体状挤扩槽(9-2)，基础桩孔内压力混凝土填入柱体状挤扩槽(9-2)内，形成扩大径桩段(124)；
4 .3)在灌注混凝土主体桩(100)桩顶端(130)时，继续提升钻杆同时停止钻杆旋转，保持提钻速度与泵压灌混凝土量相匹配进行提钻灌注，扩径滑块Ⅰ(7-3)或扩径滑块Ⅱ(8-5)沿基础桩孔侧壁岩土垂直向上运动，直至桩孔顶端，划出一个沟槽(9-3)，压力混凝土填入沟槽(9-3)中，形成与混凝土主体桩(100)外缘为一体结构的肋板桩(131)。
10.根据权利要求9所述的带螺牙的螺旋锥体挤土压灌桩成桩方法，其特征在于，通过调整扩径滑块Ⅰ(7-3)或扩径滑块Ⅱ(8-5)的伸出量调整螺牙的宽度和肋板桩的宽度。
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