CN114293556A - 预制螺杆桩施工钻具及成桩工法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种预制螺杆桩施工钻具及成桩工法。螺旋桩现浇施工周期长，螺旋挤土螺纹质量难以控制，难以避免对周边环境产生污染。本发明的预制螺杆桩施工钻具包括桩体、桩帽和动力头；所述桩体自上而下包括直杆段和螺纹段，所述直杆段顶部中央设置有下凹的卡槽，所述螺纹段的底端设置有钻头；所述桩帽自上而下包括桩帽板和第二卡榫，所述第二卡榫与所述卡槽相配合；所述动力头底部为第一卡榫，所述第一卡榫与所述卡槽相配合。本发明中，桩体及桩帽均为预制结构，确保成桩质量，缩短施工工期。便于调节桩体尺寸及螺纹参数，减小了对周边环境的污染。

Description

预制螺杆桩施工钻具及成桩工法

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，具体涉及一种预制螺杆桩施工钻具及成桩工法。

背景技术

在工程建设中，天然地基无法满足工后沉降控制标准时，需要对原地基进行地基处理，改善地层土质，提高承载力，减小沉降。桩基础作为一种常见的基础形式，在地基处理中被广泛采用，刚性桩承载力高，可有效调节桩土应力比，进而形成复合地基，达到改善地层土质的目的。螺杆桩作为一种新型的刚性桩，由直杆段和螺纹段组成，近年来逐渐应用于工程建设中，并被广泛推广，螺杆桩具有单桩承载力高、造价低的特点，其承载力主要由三部分组成，分别为直杆段的桩侧摩阻力、螺纹段的剪切作用和桩端承载力。

目前，常见的螺杆桩施工方法为桩机螺旋挤土形成螺纹，浇注混凝土成桩，但仍存在不足之处，现浇施工周期长，螺旋挤土螺纹质量难以控制，难以避免的会对周边环境产生污染，所以，提出一种能够快速有效且质量可控的螺杆桩成桩工法显得尤为迫切。

发明内容

本发明的目的是提供一种预制螺杆桩施工钻具及成桩工法，以至少解决现有技术中现浇施工周期长、螺旋挤土螺纹质量难以控制、难以避免对周边环境产生污染的技术问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

预制螺杆桩施工钻具，所述预制螺杆桩施工钻具包括桩体、桩帽和动力头；

所述桩体自上而下包括直杆段和螺纹段，所述直杆段顶部中央设置有下凹的卡槽，所述螺纹段的底端设置有钻头；

所述桩帽自上而下包括桩帽板和第二卡榫，所述第二卡榫与所述卡槽相配合；

所述动力头底部为第一卡榫，所述第一卡榫与所述卡槽相配合。

进一步地，所述卡槽的内壁上设置有竖向的条形槽，环周均匀布置。

进一步地，所述第二卡榫的外壁上设置有竖向的凸条，环周均匀布置并与所述条形槽匹配。

进一步地，所述第一卡榫的外壁上设置有竖向的凸条，环周均匀布置并与所述条形槽匹配。

进一步地，所述螺纹段的外壁设置有螺纹，所述螺纹的外径与所述直杆段的外径相同。

进一步地，所述直杆段的内部设置有竖向的第一加强钢筋，所述第一加强钢筋的上部位于所述卡榫内，所述第一加强钢筋的下部位于所述卡榫下方的直杆段内。

进一步地，所述第一加强钢筋呈环形布置，位于所述卡榫内相邻的所述条形槽之间。

进一步地，所述直杆段与所述螺纹段的衔接处设置有第二加强钢筋，所述第二加强钢筋的上部位于所述直杆段内，所述第二加强钢筋的下部位于所述螺纹段内。

进一步地，所述钻头的底部为刃脚。

如所述的预制螺杆桩施工钻具的成桩方法，所述方法包括：

在工厂分别预制桩体和桩帽；

在桩机的动力组上安装动力头；

将所述动力头的第一卡榫插入所述桩体的卡槽，所述桩体定位及垂直度调整后，开始钻进；

当所述桩体钻进至设计标高位置后，所述桩机移位，将所述动力头从所述桩体中拔出，吊装所述桩帽，将所述桩帽的第二卡榫插入所述桩体的卡槽，快速形成完整的桩结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明中，桩体及桩帽均为预制结构，确保成桩质量，缩短施工工期。便于调节桩体尺寸及螺纹参数，减小了对周边环境的污染。

2、通过对常规桩机动力组的改制，本发明创造性的提出了一种新的成桩工法，通过特制的与桩体卡槽相匹配的动力头输出扭矩，将螺杆桩螺旋钻进至设计标高，施工快速，质量可控。

3、本发明涉及了一种预制装配式桩体与桩帽的组合结构，有利于快速施工形成复合地基，二者榫接连接可靠有效。

当然，本申请涉及的实施例并不是同时具备上述所有技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1是本发明涉及的桩体的立面图。

图2是图1中的A-A断面图。

图3是本发明涉及的桩帽的立面图。

图4是本发明涉及的桩帽的平面图。

图5是图3中的B-B断面图。

图6是本发明涉及的动力头的立面图。

图7是图6中的C-C断面图。

图8是本发明涉及的动力头与桩体连接示意图。

图9是图8中的D-D断面图。

图10是本发明施工完成的成桩示意图。

图11是图10中的E-E断面图。

图12是本发明中桩机施工过程示意图。

图中标识为：

101、卡槽；102、直杆段；103、螺纹段；104、螺纹；201、桩帽板；202、第二卡榫；301、钻头；302、刃脚；401、第一加强钢筋；402、第二加强钢筋；501、动力头；502、第一卡榫；601、动力组；602、滑道；603、桩机。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶部”、“底部”、“竖向”等指示方位或位置关系，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组件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。

另外，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“包括”、“设置”等应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

本发明提供了一种预制螺杆桩施工钻具，所述预制螺杆桩施工钻具包括桩体、桩帽和动力头501，所述动力头501和桩体配合实施钻进施工，之后桩帽和桩体快速组装成完整的桩结构。

实施例1：

参见图1和图2，所述桩体自上而下包括直杆段102和螺纹段103，是一体预制的钢筋混凝土结构。所述直杆段102顶部中央设置有下凹的卡槽101，所述卡槽101的内壁上设置有竖向的条形槽，环周均匀布置。所述螺纹段103的外壁设置有螺纹104，所述螺纹104的外径与所述直杆段102的外径相同。所述螺纹段103的底端设置有钻头301，所述钻头301的底部为刃脚302。

本实施例中，钻头301是钢制的，其刃脚302为叶片状，预埋在桩端位置，所述直杆段102和所述螺纹段103的尺寸及螺纹参数根据设计要求预制。

所述直杆段102的内部设置有竖向的第一加强钢筋401，所述第一加强钢筋401的上部位于所述卡榫502内，所述第一加强钢筋401的下部位于所述卡榫502下方的直杆段102内。

所述第一加强钢筋401呈环形布置，位于所述卡榫502内相邻的所述条形槽之间。所述直杆段102与所述螺纹段103的衔接处设置有第二加强钢筋402，所述第二加强钢筋402的上部位于所述直杆段102内，所述第二加强钢筋402的下部位于所述螺纹段103内。

参见图6和图7，所述动力头501底部为第一卡榫502，所述第一卡榫502的外壁上设置有竖向的凸条，环周均匀布置并与所述条形槽匹配。所述动力头501的第一卡榫502可插入所述卡槽101中，形成钻具。

实施例2：

所述桩体为实施例1中的桩体，参见图3、图4和图5，所述桩帽自上而下包括桩帽板201和第二卡榫202，所述第二卡榫202的外壁上设置有竖向的凸条，环周均匀布置并与所述条形槽匹配。所述桩帽的第一卡榫502可插入所述卡槽101中，形成桩结构。

本实施例中，所述桩帽板201可根据工况设置为圆形或方形，尺寸及强度均根据设计调整。

实施例3：

本发明的成桩方法包括以下步骤：

在工厂分别预制桩体和桩帽；

在桩机603的动力组601上安装动力头501；

将所述动力头501的第一卡榫502插入所述桩体的卡槽101，所述桩体定位及垂直度调整后，开始钻进；

当所述桩体钻进至设计标高位置后，所述桩机603移位，将所述动力头501从所述桩体中拔出，吊装所述桩帽，将所述桩帽的第二卡榫202插入所述桩体的卡槽101，快速形成完整的桩结构。

本发明的施工过程使用到了桩机603，所述桩机603为现有常规的旋挖钻机，将其动力组601中的动力头进行改造，在动力头的底部增设第二卡榫502，与所述桩体配合组成了钻具结构。桩机603动力组601通过滑道602向下钻进、向上提升，桩机603尺寸及功率输出根据桩体尺寸及地层特性选定。

进一步地，成桩过程可具体为：

桩体及桩帽预制→地表清理，平整场地→测量定位→桩机就位→桩体固定螺旋钻进至设计标高→桩机移位→安装桩帽。

桩体及桩帽采用工厂预制的形式，根据工况设计要求，预制尺寸及结构形式相匹配的桩体及桩帽，养护成型，运输至施工现场存放，开始地表清理，平整场地，测量放线，确定桩位，改制后的桩机动力组601上安装了动力头501，动力头501为带有第一卡榫502的结构，桩机603就位，将桩体卡槽101与桩机603动力头501的第一卡榫502连接，桩体定位及垂直度调整，开始钻进，钻头301的刃脚302为叶片状，便于切割土体，螺旋钻进至桩体达到设计标高位置，桩机移位，吊装桩帽，桩帽底面中心位置的第二卡榫202与桩体卡槽101榫接，二者连接可靠，快速形成完整的桩结构，整个结构的承载力主要由桩端承载力、螺纹段的剪切摩擦作用、直杆段的侧摩阻力及桩帽的荷载分担四部分组成，通过快速成桩形成复合地基。

综上，桩体及桩帽均为预制，成桩质量可控，且避免了现浇等强、养护的时间消耗，便于快速形成复合地基，采用普通螺旋钻机将预制的桩体直接螺旋钻进至设计标高，桩机移位，将预制好的桩帽直接安装在桩顶上，快速形成一组螺杆桩与桩帽的组合结构，为实现桩体直接钻进，在桩端设置有钢制钻头，钻头带叶片状刃脚，在桩顶设置卡槽结构，通过特制的带第一卡榫结构的桩机动力头，将桩体直接螺旋钻进至设计标高，然后安装桩帽，桩帽底面设置了第二卡榫结构，与桩体榫接，为防止桩体在施工过程中剪断，设置了第一加强钢筋、第二加强钢筋，通过特制机具与预制结构快速有效的形成复合地基，且质量可控，对周边环境的影响得以减小。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.预制螺杆桩施工钻具，其特征在于：

所述预制螺杆桩施工钻具包括桩体、桩帽和动力头(501)；

所述桩体自上而下包括直杆段(102)和螺纹段(103)，所述直杆段(102)顶部中央设置有下凹的卡槽(101)，所述螺纹段(103)的底端设置有钻头(301)；

所述桩帽自上而下包括桩帽板(201)和第二卡榫(202)，所述第二卡榫(202)与所述卡槽(101)相配合；

所述动力头(501)底部为第一卡榫(502)，所述第一卡榫(502)与所述卡槽(101)相配合。

2.根据权利要求1所述的预制螺杆桩施工钻具，其特征在于：

所述卡槽(101)的内壁上设置有竖向的条形槽，环周均匀布置。

3.根据权利要求2所述的预制螺杆桩施工钻具，其特征在于：

所述第二卡榫(202)的外壁上设置有竖向的凸条，环周均匀布置并与所述条形槽匹配。

4.根据权利要求3所述的预制螺杆桩施工钻具，其特征在于：

所述第一卡榫(502)的外壁上设置有竖向的凸条，环周均匀布置并与所述条形槽匹配。

5.根据权利要求4所述的预制螺杆桩施工钻具，其特征在于：

所述螺纹段(103)的外壁设置有螺纹(104)，所述螺纹(104)的外径与所述直杆段(102)的外径相同。

6.根据权利要求5所述的预制螺杆桩施工钻具，其特征在于：

所述直杆段(102)的内部设置有竖向的第一加强钢筋(401)，所述第一加强钢筋(401)的上部位于所述卡榫(502)内，所述第一加强钢筋(401)的下部位于所述卡榫(502)下方的直杆段(102)内。

7.根据权利要求6所述的预制螺杆桩施工钻具，其特征在于：

所述第一加强钢筋(401)呈环形布置，位于所述卡榫(502)内相邻的所述条形槽之间。

8.根据权利要求7所述的预制螺杆桩施工钻具，其特征在于：

所述直杆段(102)与所述螺纹段(103)的衔接处设置有第二加强钢筋(402)，所述第二加强钢筋(402)的上部位于所述直杆段(102)内，所述第二加强钢筋(402)的下部位于所述螺纹段(103)内。

9.根据权利要求8所述的预制螺杆桩施工钻具，其特征在于：

所述钻头(301)的底部为刃脚(302)。

10.如权利要求9所述的预制螺杆桩施工钻具的成桩方法，其特征在于：

所述方法包括：

在工厂分别预制桩体和桩帽；

在桩机(603)的动力组(601)上安装动力头(501)；

将所述动力头(501)的第一卡榫(502)插入所述桩体的卡槽(101)，所述桩体定位及垂直度调整后，开始钻进；

当所述桩体钻进至设计标高位置后，所述桩机(603)移位，将所述动力头(501)从所述桩体中拔出，吊装所述桩帽，将所述桩帽的第二卡榫(202)插入所述桩体的卡槽(101)，快速形成完整的桩结构。

Images