CN114215051A - 一种用于灌注桩施工的护筒装置及旋挖钻机 - Google Patents

Abstract

本发明首先提供一种用于灌注桩施工的护筒装置。所述护筒装置包括驱动套、一节或多节护筒、筒靴以及连接销，所述连接销用于在上下方向连接驱动套、护筒和筒靴，所述连接销包括处于护筒装置径向外侧的螺纹段和径向内侧的圆台段，且在所述螺纹段的径向中心位置设置有紧固孔，所述紧固孔用于将所述连接销固定设置在驱动套、护筒或筒靴的通孔中。本发明还提供一种包含该用于灌注桩施工的护筒装置的旋挖钻机。本发明给工地施工提供了一种经济实用、高效节能的施工方法和护筒装置，在降低施工成本，为用户创造更多利益的同时，让施工更安全、安心。

Description

一种用于灌注桩施工的护筒装置及旋挖钻机

技术领域

本发明涉及桩工机械领域，特别是涉及一种用于灌注桩施工的护筒装置及旋挖钻机。

背景技术

灌注桩是一种就位成孔，灌注混凝土或钢筋混凝土而制成的桩。常用的有：(1)钻孔灌注桩：用螺旋钻机、潜水钻机等就地成孔灌注混凝土而成桩，施工时无振动、不挤土，但桩的沉降量稍大。螺旋钻机宜用于地下水位以上的粘性土、砂土及人工填土等，钻削下来的土块沿钻杆上的螺旋叶片上升排出孔外，孔径300mm左右，钻孔深度8～12m，根据土质和含水量选择钻杆。潜水钻机宜用于粘性土、砂土、淤泥和淤泥质土等，尤宜于地下水位较高的土层中成孔。钻孔时为防止坍孔用泥浆护壁。在粘土中用清水钻进，自造泥浆护壁；在砂土中应注入制备的泥浆钻进。利用泥浆循环排除钻削下的土屑，钻至要求深度后要清孔以排除沉在孔底的土屑，减少桩的沉降量。(2)沉管灌注桩：用锤击或振动将带有钢筋混凝土桩靴(桩尖)或活瓣式桩靴的钢管沉入土中，然后灌注混凝土同时拔管而成桩。用锤击沉管、拔管者称锤击灌注桩；用激振器的振动沉管、拔管者称振动灌注桩。此法成桩易发生断桩、缩颈、吊脚桩、桩靴进水和进泥等弊病，施工中注意检查并及时处理。此外，还有用炸药使桩孔底部形成扩大头以增大承载能力的爆扩灌注桩。

护筒用于钻孔灌注桩施工作业，为钢材制作，圆柱状。一般为钢护筒，壁厚为10mm或以上，一般作为施工预防固定作用。护筒连接处要求筒内无突出物，应耐拉、耐压，不漏水。

旋挖钻机是一种全液压驱动设备，根据实际需求可实现多种功能的施工机器，在桩基础工地中广泛用于周期性循环切削钻进取土成孔的灌注桩施工。作为成孔利器，旋挖钻机具有成孔速度快、作业安全高效、成孔质量好、桩基承载力强、设备性能成熟可靠、性价比高、同时满足环保高要求的特点，因此旋挖钻机市场需求量也越来越多，目前国内市场保有量近10万台。

在施工过程中，为了保护桩孔、设备及人员安全，需要对桩孔内下放护筒(简称下护筒)。护筒强度支撑孔壁防止塌孔，护筒长度可实现钻孔时强制导向，防止偏孔。目前，灌注桩下护筒的施工方法主要有以下五种方式：

1、动力头下护筒。动力头不装钻斗，且需拆下动力头甩土盘，用螺栓(或销轴)连接装上套管(包括护筒和筒靴)驱动器，利用动力头的输出扭矩和加压力埋设套管。利用这种方法下护筒主要问题在于拆卸甩土盘比较麻烦，在下护筒的过程中，若遇到较大阻力需要对护筒内部取土时则不方便(因没有甩土压盘无法打开钻斗斗门)，下完护筒后的钻孔又必须要拆下套管驱动器，重新装上动力头甩土盘，以便斗门开锁泄土。

2、搓管机下护筒。搓管机由底架、夹钳、升/压缸、回转缸、连接杆、滑块和箱体组成。通过在旋挖钻机底盘外接液压能，驱动左右回转油缸约25°和升/压油缸将套管钻入或拔起。搓管机自身需要与旋挖钻机底盘相连固定。这种方法效率高，但移动和拆装困难，所需人力物力大，施工成本大。

3、震动锤下护筒。用履带吊或挖机加长臂吊起震动锤，在护筒上振动将套管埋入与拔起。同样这种方法需要其他辅助设备，同时对护筒的要求也高，可下放比较长的护筒，但需要用到其他大型设备，施工成本大。

4、全回转钻机下护筒。全回转钻机和搓管机作用一样，需要外接液压能，但与搓管机相比，它能正反360°旋转，同时也需要将自身与旋挖钻机底座相连固定。这种方法效率比搓管机更高，但移动和拆装困难，所需人力物力更大，施工成本也大。

5、钻斗下护筒。钻好预制孔，将护筒吊至孔的上方，利用旋挖钻机钻杆钻斗的重量顶着护筒的边缘把护筒往下压，因受力不平衡容易损坏护筒。

以上方法各有利弊，从经济与效益的角度出发，本领域需要一种新的用于灌注桩施工的护筒装置及旋挖钻机及灌注桩下护筒的施工方法。

发明内容

本发明提供了一种灌注桩下护筒的施工方法，具体是一种钻杆下护筒的方法，而这种方法的实施需要用到一种灌注桩的护筒装置。

本发明首先提供一种用于灌注桩施工的护筒装置，所述护筒装置包括驱动套、一节或多节护筒、筒靴以及连接销，

所述驱动套包括两块平行设置的第一方孔板和两块平行设置的第二方孔板，四块方孔板竖直固定设置在圆形底板上，且四块方孔板固定连接而共同形成用于插入钻杆方头的方孔，在每块第一方孔板和第二方孔板的右端均设置有与圆形底板固定连接的加强筋，所述圆形底板的板面下方设置有圆筒，所述方孔的中心线与圆筒的中轴线重合；在所述圆筒上设置有用于驱动套与其下方的护筒或筒靴上下连接的通孔一，在所述圆筒上还设置有用于驱动套与其下方的护筒或筒靴在周向定位的第一定位结构，所述第一定位结构包括第一定位键和/或第一定位孔；

所述护筒包括壁厚为8～50mm的圆柱形护筒体以及设置在护筒体顶端和底端的台阶型连接段，在台阶型连接段处均设置有用于护筒与护筒装置中的其它结构进行上下连接的通孔二以及进行周向定位的第二定位结构，所述第二定位结构包括第二定位键和/或第二定位孔，所述台阶型连接段处的壁厚为护筒体壁厚的4/5以下；

所述筒靴包括壁厚为8～50mm的圆柱形筒靴体、设置在筒靴体顶端的第三台阶型连接段以及设置在筒靴体底端的钻齿，在所述第三台阶型连接段处设置有用于筒靴与护筒装置中的其它结构进行上下连接的通孔三以及进行周向定位的第三定位结构，所述第三定位结构包括第三定位键和/或第三定位孔，所述第三台阶型连接段的壁厚为筒靴体壁厚的4/5以下；

所述连接销用于在上下方向连接驱动套、护筒和筒靴，所述连接销包括处于护筒装置径向外侧的螺纹段和径向内侧的圆台段，且在所述螺纹段的径向中心位置设置有紧固孔，所述紧固孔用于将所述连接销固定设置在驱动套、护筒或筒靴的通孔中。

本发明中，所述护筒体与所述台阶型连接段一体化设置，所述筒靴体与所述第三台阶型连接段一体化设置。

在一种具体的实施方式中，在驱动套四块方孔板上部的外侧还设置有方形的加强环；所述加强筋为靠近方孔板的位置高度大而远离圆形底板中心点的位置高度小，且板面竖直设置和包含倾斜顶边的加强筋。

在一种具体的实施方式中，同一个护筒的顶端为外台阶型连接段时，其底端为内台阶型连接段；同一个护筒的顶端为内台阶型连接段时，其底端为外台阶型连接段，且护筒的台阶型连接段的壁厚为护筒体壁厚的2/5～3/5；所述筒靴的第三台阶型连接段为外台阶型或内台阶型，且第三台阶型连接段的壁厚为筒靴体壁厚的2/5～3/5。

在一种具体的实施方式中，所述第一定位键为上端宽下端窄且凸起在圆筒外壁径向外侧的结构，所述第一定位孔为下端开口上端封闭的结构；设置在护筒体上端的台阶型连接段处的第二定位键为上端窄下端宽的结构，此处的第二定位孔为上端开口下端封闭的结构；设置在护筒体下端的台阶型连接段处的第二定位键为上端宽下端窄的结构，此处的第二定位孔为下端开口上端封闭的结构；所述第三定位键为上端窄下端宽的结构，所述第三定位孔为上端开口下端封闭的结构。

在一种具体的实施方式中，所述第一定位键为U型结构，所述第一定位孔为倒U型结构；所述第二定位键为U型结构或倒U型结构，所述第二定位孔为U型结构或倒U型结构；所述第三定位键为倒U型结构，所述第三定位孔为U型结构。

在一种具体的实施方式中，所述第一定位孔内焊接设置有第一U型套，所述第一U型套为包含U型内孔的结构，所述第一定位孔或第一U型套的尺寸设置为用于与护筒或筒靴上的U型定位键匹配；所述第二定位孔内焊接设置有第二U型套，所述第二U型套为包含U型内孔的结构，所述第二定位孔或第二U型套的尺寸设置为用于与驱动套、另一个护筒或筒靴上的U型定位键匹配；所述第三定位孔内焊接设置有第三U型套，所述第三U型套为包含U型内孔的结构，所述第三定位孔或第三U型套的尺寸设置为用于与驱动套或护筒上的U型定位键匹配。

在一种具体的实施方式中，所述通孔一中设置有第一圆台环或第一螺纹环，所述第一圆台环的径向外壁与通孔一匹配，其内部为圆台形通孔结构，且靠近圆筒的径向外侧为圆台形通孔的大径端，而靠近圆筒的径向内侧为圆台形通孔的小径端，所述第一螺纹环的径向外壁与通孔一匹配，其内部为螺纹通孔结构；所述通孔二中设置有第二圆台环或第二螺纹环，所述通孔三中设置有第三圆台环或第三螺纹环，其均与通孔一中设置的第一圆台环或第一螺纹环有相同的连接固定方式。

本发明中，相比于直接在驱动套1、护筒2或筒靴3上加工U形孔和特殊形状的通孔来说，先加工好U型套、圆台环或螺纹环，再将其焊接在U形定位孔(U型套)和通孔(圆台环和螺纹环)中，该加工方式更方便和简单，可以直接对U型套、圆台环和螺纹环等小构件进行精雕细琢，还可以批量加工；此外，也便于这些小构件磨损后及时更换。在使用U型套、圆台环或螺纹环后，定位孔和通孔的加工精度要求大幅降低，有利于护筒装置的生产和维护的效率。

在一种具体的实施方式中，所述第一圆台环或第一螺纹环焊接设置在通孔一中，所述第二圆台环或第二螺纹环焊接设置在通孔二中，所述第三圆台环或第三螺纹环焊接设置在通孔三中。

在一种具体的实施方式中，所述圆筒的外径为1～2米，所述圆形底板的直径大于等于所述圆筒的外径；所述护筒体和筒靴体的外径均为1～2米；所述钻齿包括斗齿或截齿，且所述钻齿交替向筒靴体的内壁内侧凸出和向筒靴体的外壁外侧凸出。

本发明还提供一种旋挖钻机，包括如上所述的用于灌注桩施工的护筒装置，且所述旋挖钻机还包括钻杆、动力头和销轴。

本发明还提供一种灌注桩下护筒的施工方法，所述施工方法包括使用一种护筒装置，所述护筒装置包括驱动套、一节或多节护筒、筒靴以及连接销，所述驱动套、护筒、筒靴以及连接销的结构如上所述；所述施工方法包括如下步骤：

A、驱动套与钻杆连接：用销轴使得驱动套与钻杆底部连接；

B、驱动套与筒靴连接：周向对准，将驱动套上的第一定位键或第一定位孔与筒靴的第三定位孔或第三定位键对准插入；也可以还使用连接销连接驱动套与筒靴，从而在周向、轴向和径向全方位固定驱动套与筒靴；

C、定位旋挖钻机与钻孔的位置：确保筒靴中心对准待钻孔的中心；步骤A至步骤C的顺序可以调换；

D、下筒靴：利用钻杆传递的旋转驱动和下压力作为动力源，开始切削钻进下筒靴；

E、下第一节护筒：下筒靴到便于工人拆装连接销的合适位置时，具体是到筒靴顶部高出地面10cm～1.3m的高度时，如果之前在步骤B装了连接销，则拆下驱动套与筒靴之间的连接销，如果步骤B中没装连接销，则不需拆连接销；先将第一节护筒的底部与筒靴的顶部用连接销相连，再使得驱动套与该护筒的顶部在周向上定位对准，让定位键插入定位孔中，使得驱动套与该护筒周向定位，即可开始下第一节护筒；也可以在驱动套与第一节护筒的顶部周向定位后，再在此处装入连接销使得驱动套与第一节护筒的顶部在周向、轴向和径向全方位固定；优选在步骤E中下第一节护筒之前驱动套与第一节护筒的顶部并不使用连接销；

F、下后续的护筒：当第一节护筒钻进到便于工人拆装连接销的合适位置时，具体是到第一节护筒顶部高出地面10cm～1.5m的高度时，则先断开驱动套与第一节护筒顶部的连接，此时至少包括断开此处定位键与定位孔的连接，如果步骤E中在驱动套与第一节护筒的顶部之间装入了连接销，则此处还包括拆卸该连接销；然后在第一节护筒上增加第二节标准护筒，用连接销将第二节护筒的底部与第一节护筒的顶部连接，再在驱动套与第二节护筒的顶部处，让定位键插入定位孔中，使得二者周向定位，即可开始下第二节护筒；也可以在驱动套与第二节护筒的顶部周向定位后，再在此处装入连接销使得驱动套与第二节护筒的顶部在周向、轴向和径向全方位固定；优选在步骤F中下第二节护筒之前驱动套与第二节护筒的顶部并不使用连接销；

G、完成下护筒：循环以上步骤F，一直到所需的护筒深度，完成下护筒。

本发明中，当步骤B中使用连接销时，则先实施步骤B再实施步骤C，因为步骤B中的连接销已经在周向、轴向和径向全方位固定驱动套与筒靴，这样在步骤C中可以由钻杆和驱动套吊起筒靴，顺利地使得筒靴中心对准待钻孔的中心；步骤B中的连接销在后续的步骤E中需要先拆除。当步骤B中并不使用连接销时，则一般先实施步骤C再实施步骤B，先使用吊车或者是旋挖钻机自带的副卷扬将筒靴吊起，确保筒靴中心对准待钻孔的中心，再使得驱动套和筒靴上的定位键和定位孔间周向对准，即可开始步骤D，即旋转下筒靴。

本发明在实施步骤D时不必使用连接销，是因为下筒靴的过程中不必将筒靴向上提起，而只需钻杆和驱动套对筒靴正向钻进的下压力即可下筒靴。

本发明中，在驱动套、护筒和筒靴的周向上，一般共周向均匀设置8～12个连接销，在施工过程中，可以先周向对称地连接2～4个连接销，也可以拧上更多的连接销或直接拧上所有的连接销。

本发明中，当步骤E中在下第一节护筒之前，驱动套与第一节护筒的顶部使用连接销连接时，因为护筒的高度达2～4米或以上，因而在第一节护筒的顶部拧上连接销会有些不便，因而优选在步骤E中下第一节护筒之前驱动套与第一节护筒的顶部并不使用连接销；而使用吊车或者是旋挖钻机自带的副卷扬将第一节护筒吊起，使其底部与筒靴的顶部周向对准，并在第一节护筒的底部与筒靴的顶部之间装上连接销，即可开始下第一节护筒。

在一种具体的实施方式中，步骤G中还包括在钻杆上装上钻斗取土的过程；具体地，若在下护筒过程中因地质结构对护筒阻力较大，使得下护筒的速度过低时，此时先断开钻杆与驱动套的连接，改为在钻杆上装上钻斗，并采用钻斗在护筒内部取土钻进以减小护筒内部土层对护筒阻力的方法，阻力降低后再切换为驱动套下护筒，直至完成下护筒。

发明的优点和积极效果：

1、本发明灵活性好。驱动套与钻杆方头采用销轴连接，与背景技术中的下护筒方法相比，在实际使用中拆装与转场搬运方便，零部件制作简单，加工成本低，能让施工变得更便利。

2、本发明实用性好。筒靴下端朝下端径向内外相间地镶嵌合金钻齿，包括截齿或斗齿，通过旋转和轴压，环切各类地层及岩石，减缓埋没套管的阻力，提升套管钻入能力，防止塌孔和引偏。该方法在实际使用中操作简捷，同时节约大量人力物力，节约时间，减少大量的工作量。

3、本发明经济性好。无需另接管路，不必伸出支架固定在旋挖钻机的底盘上，一套护筒能反复使用，维护成本低。

4、本发明提高作业效率。本发明在实际使用中无需钻预制孔，驱动套与钻杆方头采用销轴连接，避免繁复的拆装，简单高效，为用户创造更多利润。

总的来说，本发明提供一种旋挖钻机在灌注桩施工中通过钻杆加压与旋转驱动护筒下放的护筒装置及施工方法。本发明给工地施工提供了一种经济实用、高效节能的施工方法和护筒装置，在降低施工成本，为用户创造更多利益的同时，让施工更安全、安心。

附图说明

图1为本发明所述旋挖钻机及护筒装置结构示意图。

图2为本发明所述护筒装置结构示意图。

图3为连接销立体结构图。

图4为图3所示连接销的剖面示意图。

图5为本发明驱动套的结构示意图。

图6为本发明中使用连接销将驱动套和护筒上下连接的示意图。

具体实施方式

本发明中的护筒体2.2和筒靴体3.1的材质、内径和外径均一致，但钻齿3.2的材质与其不同。

驱动套1上端方孔与钻杆65方头用销轴7连接，接口方式可以是三一方或宝俄方，为本发明护筒2以及筒靴3传递旋转驱动力矩和垂直方向的压力；在上下方向上，护筒2处于驱动套1与筒靴3之间，筒体2.1上端去除部分材料形成内台阶，图2和图6中护筒2顶部的内台阶处内壁的直径比驱动套1下端圆筒1.8的外径大2-8mm，用于驱动套1和护筒2配合后形成一定的连接间隙；筒靴3与护筒2或与驱动套1用锥形销4相连，同样在护筒和筒靴的直径方向上存在2-8mm的连接间隙，筒靴底部镶嵌的钻齿包括斗齿或截止，钻齿的齿尖朝内与朝外交替出现，钻齿旋转形成的外圆直径比护筒2外壁直径大约50mm，钻齿旋转形成的内圆直径比护筒2内壁直径小约50mm，同时护筒和筒靴的内壁直径比钻孔作业的孔径大100-300mm；连接销4的一头为带外螺纹的圆柱形，即螺纹段4.1，其内部有内六角孔，即紧固孔4.2，连接销4的另一头为光面锥形外表面，即圆台段4.3，如图3和图4所示。

驱动套1包括第一方孔板1.1、第二方孔板1.2和加强环1.3，其组成的方孔能同时满足钻杆三一方与宝俄方的安装要求。加强筋1.4带有吊装孔，加强筋1.4焊接在第一方孔板1.1、第二方孔板1.2与圆形底板1.5之间，每块加强筋1.4都设置在每块第一方孔板1.1和第二方孔板1.2的右端；

包括用于焊接在U形定位孔中的U型套、用于焊接在通孔中的圆台环和螺纹环，以及用于与U型套匹配的定位键和用于与圆台环和螺纹环匹配的连接销4，均优选做调质处理，调质硬度为HRC48左右，调质处理是一种金属的热处理方式。

定位键与定位孔或U型套配合的间隙为1-2mm，在新增的一个护筒2与驱动套1周向匹配后，由于每个护筒高度为2-4米，此时定位键与定位孔或U型套配合后，可不插连接销4，直接用定位键传递旋转驱动，用二者轴向接触面传递轴向向下压力；等该新增的一个护筒2向下行进2-4米后，再插入连接销4，用内六角扳手紧固连接销4的紧固孔4.2处，使得连接销4先后与台阶段中的内台阶段的壁面上的通孔以及外台阶段的壁面上的通孔匹配，或者先后与这两处通孔中的螺纹环和圆台环匹配，拧紧后使得驱动套1、护筒2与筒靴3之间在竖向连接稳固，方便护筒2和筒靴3先连接好再进入地底，方便以后拔护筒时将全部护筒2和筒靴3一起拔出。

图6显示了图2的驱动套1中的圆筒1.8与护筒2的台阶段进行连接的示意图，护筒2的上端为内台阶形，下端为外台阶形，圆筒1.8与驱动套2的上端之间的径向配合间隙为2-8mm。

如图2所示，护筒2由若干标准节组成，其长度约2000-4000mm，用来防止施工时的塌孔、偏孔。筒靴3的底端镶嵌合金钻齿，通过旋转和轴压，环切各类地层及岩石，减缓埋没套管的阻力，提升套管钻入能力，其长度约1500mm；连接销4用于驱动套1与护筒2和筒靴3的连接，连接销4与定位键一起传递驱动套1的旋转驱动力和加压力。所有零件的焊接位置都设置有倒坡口，除特殊要求外，气焊峰角度不低于焊接处较薄板厚的80％。

图1中提供了一种含有本发明护筒装置的旋挖钻机。其中，旋挖钻主机61为本发明提供了所需的动力来源和结构支撑；主卷扬62用于提升和下放钻杆66和护筒2；桅杆63用来支撑和导向钻杆66、动力头67和护筒2；加压油缸64用来加压和提升动力头67，同时也可以通过动力头67来加压和提升钻杆66和护筒2；含甩土盘671的动力头67能沿着钻杆66上下运动，钢丝绳65用来提升和下放钻杆66和护筒2；钻杆66用来为护筒2传递动力头的驱动和加压；动力头67通过减速机与其本身的减速箱来减速增矩，为钻杆和护筒提供旋转驱动力和传递加压油缸提供的加压力；销轴7用来连接钻杆66和驱动套1；驱动套1用来传递钻杆的旋转驱动力和加压力；连接销4用来向下和向上传递驱动套1的旋转驱动力和加压力，包括逆向旋转拔出护筒2和筒靴3；护筒2由若干标准节组成，用来防止施工时的塌孔、偏孔；筒靴3的前端镶嵌合金钻齿，通过旋转和轴压，环切各类地层及岩石，减缓埋没套管的阻力，提升套管钻入能力；作业孔51的孔径比护筒2内径小100-300mm，以便钻斗正常施工，图1中的钻杆底部此时并没有连接钻斗，而是连接护筒装置下护筒；地质结构52，即本发明中的旋挖钻机施工的对象。

本发明提供一种灌注桩下护筒的施工方法，详细描述分为以下步骤：

A、驱动套与钻杆连接：拔出钻杆底部与钻斗相连的销轴(与图1中的销轴7可互换通用)，装上护筒驱动套1，用销轴7使得驱动套1与钻杆66底部连接；

B、驱动套与筒靴连接：用带螺纹的连接销4连接驱动套1与筒靴3，筒靴前端(下端)镶嵌合金钻齿，筒靴3的外径比前端合金钻齿旋转时形成的最大旋转直径小20～100mm(例如50mm)左右，其内径比合金钻齿旋转时形成的最小旋转直径大20～100mm(例如50mm)左右，以减小下护筒时地层对护筒内外壁的阻力。具体地，先周向对准，将驱动套1上的第一定位键1.7插入筒靴的第三定位孔3.3中，用内六角扳手插入连接销4的紧固孔4.2中，拧紧使连接销4不露头，从而在周向、轴向(及竖直方向)和径向全方位固定驱动套1与筒靴3，筒靴3高度设置为1.5米左右，以方便工人安装锥形销；当然，在该步骤中，也可以不使用连接销4连接驱动套1与筒靴3，而只使用定位键和定位孔即可使得驱动套1与筒靴3周向准确对位和向下钻入筒靴3。

C、定位旋挖钻机与钻孔的位置：可用木头或钢筋制作引桩，分为4个方向，每90°固定一根，4根柱子围起来的图形可以是正方形或菱形，用绳子拉出对角线，筒靴中心对准十字中心，即对角线的交点。

D、下筒靴：解开用于拉对角线的绳子，利用钻杆传递过来的旋转驱动和加压力作为动力源，开始切削钻进，筒靴内径比钻孔直径大100-300mm，以保证后续钻孔时钻斗与护筒内壁不干涉。下筒靴时，驱动套1与筒靴3的顶部周向定位，定位键插入定位孔中，即可开始下筒靴；当然，也可以还使用连接销4连接驱动套1与筒靴3，再开始下筒靴。

E、下第一节护筒：钻到合适位置时，例如筒靴顶部高出地面约50cm的高度，该高度方便工人拆装连接销4，如果步骤B或D中装入了连接销4，则用内六角扳手拆下驱动套1与筒靴3之间的连接销4，将高度约2～4m的第一节标准护筒2的底部与筒靴3的顶部用连接销4相连，再使得驱动套1与该护筒2的顶部在周向上定位对准，让定位键插入定位孔中，使得驱动套1与该护筒2周向定位，即可开始下第一节护筒。

F、下后续的护筒：当第一节护筒钻进到合适位置，例如第一节护筒的顶部高出地面0.5m时，则先断开驱动套1与第一节护筒的连接，在第一节护筒上增加另一节标准护筒，用连接销4将第二节护筒的底部与第一节护筒的顶部连接，再在驱动套1与第二节护筒的顶部处，让定位键插入定位孔中，使得二者周向定位，即可开始下第二节护筒。

G、完成下护筒：循环以上步骤F，一直到所需的护筒深度，完成下护筒。若在下护筒过程中因地质结构52对护筒阻力比较大，使得下护筒的速度过低时，此时可断开钻杆66与驱动套1的连接，改为在钻杆66上装上钻斗，并采用钻斗在护筒内部取土钻进以减小护筒内部土层对护筒的阻力，阻力降低后可以再切换为驱动套1下护筒，直至完成下护筒。大多情况下，可以在直接一步完成下护筒之后，再切换为钻斗进行钻孔取土。当下护筒达到所需的深度时，断开用于连接钻杆66和驱动套1的销轴7，在钻杆上装上钻斗开始钻孔施工作业。

在具体实施例中，所述护筒2和筒靴3的主体壁厚相同，均为25mm，且主体材质相同，但筒靴3中钻齿的材质不同。在所述护筒2和筒靴3的台阶型连接段，其壁厚均为11mm左右，护筒2和筒靴3之间或者护筒2和护筒2之间上下连接时，二者的台阶型连接段之间形成约3mm的间隙。

包含甩土盘地动力头能沿着钻杆上下移动。

本发明中首先提出采用钻杆下护筒的方式，本发明中钻杆的重力压在护筒上，有利于下护筒时节能减排。

现有的钻杆一般是方头，其尺寸例如为200×200mm，或者是150×150mm。

本发明中，在定位键和定位孔周向对准后，向下施力即可使得驱动套1插入下方的护筒2或筒靴3中，或者使得护筒2插入下方的筒靴3中。此时并不需要在通孔中插入连接销4即可使得护筒2和筒靴3向地底下钻入，但需要拔出护筒2和筒靴3之前，则需要将连接销4插入通孔中，使得驱动套1、护筒2和筒靴3在上下方向一体化地紧密连接。

图1所示实施例中，每一个护筒2的顶端设置的台阶型连接段均为内台阶，而每一个护筒2的底端设置的台阶型连接段均为外台阶，上方护筒的底端外台阶插入下方护筒的顶端内台阶中，二者径向内外匹配，且留有数毫米的配合间隙。相应的，图1中的筒靴3的顶端设置的台阶型连接段同样是内台阶，以便其上方的护筒底端的外台阶段插入筒靴3中。当然，相反地，每一个护筒2的顶端设置的台阶型连接段均为外台阶，而每一个护筒2的底端设置的台阶型连接段均为内台阶，下方护筒的顶端外台阶插入上方护筒的底端内台阶中，这也是相同的效果。同样的，护筒2与筒靴3的连接也可以与图1中所示的内外台阶相反设置。相应的，在台阶连接段的外台阶的外壁处设置径向朝外突出的定位键，而在台阶连接段的内台阶的侧壁处设置通孔状的定位孔，优选定位键和定位孔均为U形，以便驱动套1、护筒2与筒靴3在周向对准后向下插入而匹配定位。所述U形定位孔例如可以为上方宽下方窄的梯形孔代替。

图2所示的筒靴3的底部设置有钻齿，该钻齿可以是截齿或斗齿，其中截齿一般用于比较硬的地质，而斗齿一般用于软泥、沙等较软的地质。

如图5所示，两块第一方孔板1.1和第二方孔板1.2焊接相连，形成203×203mm的方孔，用于插入钻杆的方头，该方头可以是三一方或宝峨方。所述加强环1.3焊接设置在第一方孔板1.1和第二方孔板1.2形成的方孔上端的外侧。从上往下看护筒装置，圆形底板1.5在顺时针方向为钻进方向，因而加强筋1.4均为设置在第一方孔板(1.1)和第二方孔板(1.2)右端的板状结构，有利于钻进时，所述驱动套1的结构更稳固。

定位键与定位孔连接后，连接销与内台阶处的通孔和外台阶处的通孔连接后，包括定位键和连接销等所有组件在护筒2和筒靴3上均不超出护筒体2.2和筒靴体3.1的内壁而伸向内壁以内的空间，所有组件在护筒2和筒靴3上也均不超出护筒体2.2和筒靴体3.1的外壁而伸向外壁以外的空间。

图1所示具体实施例中，护筒2和筒靴3的外径设置为1.77米，内径设置为1.72米，因而壁厚为25mm，该护筒和筒靴用于直径为1.5的钻斗进行钻孔。

所述定位键和定位孔只能在驱动套1、护筒2和筒靴3的周向对其进行定位。而本发明中所述连接销4先后与内台阶上的通孔以及外台阶上的通孔进行匹配连接，则不仅可以在上下方向对驱动套1、护筒2和筒靴3进行连接，还可以在其周向和径向对驱动套1、护筒2和筒靴3进行连接，具体可以是驱动套1和护筒2的连接，驱动套1和筒靴3的连接，护筒2和筒靴3的连接，还可以是两个护筒2之间的连接。

在本发明所述方法中，下护筒时，护筒或筒靴的顶部还露出在地面以上时，此时还不需要插入连接销4，因为连接销4起到上下连接驱动套1、护筒2和筒靴3的作用，因而只有在拔出护筒2和筒靴3时必须要有连接销4的连接。因此，为方便工人插入连接销4，在下护筒时，当筒靴3和每一个护筒2下放至其顶部离地面的高度为0.5～1米时，再插入连接销4，而不是在驱动套1与筒靴3或护筒2定位匹配好开始下护筒时就插入连接销4，此时需要在2～4米高的护筒顶部去插入连接销4，该操作是没必要的复杂操作。当然，在土面以下的护筒2和筒靴3便都是已经插好连接销4的，否则待拔护筒时，不能把所有护筒2和筒靴3整体性拔出。容易理解的，在每一个新护筒2装入所述驱动套1下方后，该护筒的顶部高度例如在2.5～4.5米，此时并不需要在该高度位置插入连接销4，而只需要使得驱动套1和最上面的护筒2在周向对准，使得定位孔和定位销匹配，即可使得钻杆对护筒和筒靴施加向下的作用力。只有在拔出护筒和筒靴时，在钻杆逆转时，才需要用上连接销4在竖向对驱动套1、护筒2和筒靴3之间的连接。

在钻孔完成且需要拔套管(护筒和筒靴)时，先保证最上面的一个护筒与驱动套1之间使用连接销4进行上下连接，然后逆转钻杆，即可顺利拔出护筒和筒靴。

灌注桩施工过程中，一般是先下护筒，再钻孔，然后下钢筋笼，之后是浇筑混凝土和拔护筒。

本发明中，钻杆连接钻斗钻孔和钻杆连接所述护筒装置进行下护筒可以是交替完成的，当然，最佳状态下是下护筒完毕之后再钻孔。

本发明中，下护筒的深度一般是20米或以上，因而所述护筒装置中一般包括一个驱动套1、一个筒靴3以及多个护筒2。

上述实施例仅为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。在不改变本发明基本构思和实质的情况下，任何其它等同技术特征的变换或修改，都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于灌注桩施工的护筒装置，其特征在于，所述护筒装置包括驱动套(1)、一节或多节护筒(2)、筒靴(3)以及连接销(4)，

所述驱动套(1)包括两块平行设置的第一方孔板(1.1)和两块平行设置的第二方孔板(1.2)，四块方孔板竖直固定设置在圆形底板(1.5)上，且四块方孔板固定连接而共同形成用于插入钻杆方头的方孔(1.9)，在每块第一方孔板(1.1)和第二方孔板(1.2)的右端均设置有与圆形底板(1.5)固定连接的加强筋(1.4)，所述圆形底板(1.5)的板面下方设置有圆筒(1.8)，所述方孔(1.9)的中心线与圆筒(1.8)的中轴线重合；在所述圆筒(1.8)上设置有用于驱动套(1)与其下方的护筒(2)或筒靴(3)上下连接的通孔一(1.6)，在所述圆筒(1.8)上还设置有用于驱动套(1)与其下方的护筒(2)或筒靴(3)在周向定位的第一定位结构，所述第一定位结构包括第一定位键(1.7)和/或第一定位孔；

所述护筒(2)包括壁厚为8～50mm的圆柱形护筒体(2.2)以及设置在护筒体(2.2)顶端和底端的台阶型连接段，在台阶型连接段处均设置有用于护筒(2)与护筒装置中的其它结构进行上下连接的通孔二(2.6)以及进行周向定位的第二定位结构，所述第二定位结构包括第二定位键(2.7)和/或第二定位孔(2.1)，所述台阶型连接段处的壁厚为护筒体壁厚的4/5以下；

所述筒靴(3)包括壁厚为8～50mm的圆柱形筒靴体(3.1)、设置在筒靴体(3.1)顶端的第三台阶型连接段以及设置在筒靴体(3.1)底端的钻齿(3.2)，在所述第三台阶型连接段处设置有用于筒靴(3)与护筒装置中的其它结构进行上下连接的通孔三(3.4)以及进行周向定位的第三定位结构，所述第三定位结构包括第三定位键和/或第三定位孔(3.3)，所述第三台阶型连接段的壁厚为筒靴体壁厚的4/5以下；

所述连接销(4)用于在上下方向连接驱动套(1)、护筒(2)和筒靴(3)，所述连接销(4)包括处于护筒装置径向外侧的螺纹段(4.1)和径向内侧的圆台段(4.3)，且在所述螺纹段(4.1)的径向中心位置设置有紧固孔(4.2)，所述紧固孔(4.2)用于将所述连接销(4)固定设置在驱动套(1)、护筒(2)或筒靴(3)的通孔中。

2.根据权利要求1所述的护筒装置，其特征在于，在驱动套(1)四块方孔板上部的外侧还设置有方形的加强环(1.3)；所述加强筋(1.4)为靠近方孔板的位置高度大而远离圆形底板(1.5)中心点的位置高度小，且板面竖直设置和包含倾斜顶边的加强筋。

3.根据权利要求1所述的护筒装置，其特征在于，同一个护筒(2)的顶端为外台阶型连接段时，其底端为内台阶型连接段；同一个护筒的顶端为内台阶型连接段时，其底端为外台阶型连接段，且护筒(2)的台阶型连接段的壁厚为护筒体壁厚的2/5～3/5；所述筒靴(3)的第三台阶型连接段为外台阶型或内台阶型，且第三台阶型连接段的壁厚为筒靴体壁厚的2/5～3/5。

4.根据权利要求1所述的护筒装置，其特征在于，所述第一定位键(1.7)为上端宽下端窄且凸起在圆筒(1.8)外壁径向外侧的结构，所述第一定位孔为下端开口上端封闭的结构；设置在护筒体上端的台阶型连接段处的第二定位键为上端窄下端宽的结构，此处的第二定位孔(2.1)为上端开口下端封闭的结构；设置在护筒体下端的台阶型连接段处的第二定位键(2.7)为上端宽下端窄的结构，此处的第二定位孔为下端开口上端封闭的结构；所述第三定位键为上端窄下端宽的结构，所述第三定位孔(3.3)为上端开口下端封闭的结构。

5.根据权利要求4所述的护筒装置，其特征在于，所述第一定位键(1.7)为U型结构，所述第一定位孔为倒U型结构；所述第二定位键(2.7)为U型结构或倒U型结构，所述第二定位孔为U型结构或倒U型结构；所述第三定位键为倒U型结构，所述第三定位孔(3.3)为U型结构。

6.根据权利要求5所述的护筒装置，其特征在于，所述第一定位孔内焊接设置有第一U型套，所述第一U型套为包含U型内孔的结构，所述第一定位孔或第一U型套的尺寸设置为用于与护筒(2)或筒靴(3)上的U型定位键匹配；所述第二定位孔内焊接设置有第二U型套，所述第二U型套为包含U型内孔的结构，所述第二定位孔或第二U型套的尺寸设置为用于与驱动套(1)、另一个护筒(2)或筒靴(3)上的U型定位键匹配；所述第三定位孔内焊接设置有第三U型套，所述第三U型套为包含U型内孔的结构，所述第三定位孔或第三U型套的尺寸设置为用于与驱动套(1)或护筒(2)上的U型定位键匹配。

7.根据权利要求1～6中任意一项所述的护筒装置，其特征在于，所述通孔一(1.6)中设置有第一圆台环或第一螺纹环，所述第一圆台环的径向外壁与通孔一匹配，其内部为圆台形通孔结构，且靠近圆筒(1.8)的径向外侧为圆台形通孔的大径端，而靠近圆筒(1.8)的径向内侧为圆台形通孔的小径端，所述第一螺纹环的径向外壁与通孔一匹配，其内部为螺纹通孔结构；所述通孔二(2.6)中设置有第二圆台环或第二螺纹环，所述通孔三(3.4)中设置有第三圆台环或第三螺纹环，其均与通孔一(1.6)中设置的第一圆台环或第一螺纹环有相同的连接固定方式。

8.根据权利要求7所述的护筒装置，其特征在于，所述第一圆台环或第一螺纹环焊接设置在通孔一(1.6)中，所述第二圆台环或第二螺纹环焊接设置在通孔二(2.6)中，所述第三圆台环或第三螺纹环焊接设置在通孔三(3.4)中。

9.根据权利要求1～6中任意一项所述的护筒装置，其特征在于，所述圆筒(1.8)的外径为1～2米，所述圆形底板(1.5)的直径大于等于所述圆筒(1.8)的外径；所述护筒体(2.2)和筒靴体(3.1)的外径均为1～2米；所述钻齿包括斗齿或截齿，且所述钻齿交替向筒靴体(3.1)的内壁内侧凸出和向筒靴体(3.1)的外壁外侧凸出。

10.一种旋挖钻机，包括如权利要求1～9中任意一项所述的用于灌注桩施工的护筒装置，且所述旋挖钻机还包括钻杆(66)、动力头(67)和销轴(7)。

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