CN202595729U - 一种混凝土成桩工艺的专用钻机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种混凝土成桩工艺的专用钻机，包括支架，所述支架上设有长螺旋钻杆，所述长螺旋钻杆上设有钻杆螺旋叶片，所述长螺旋钻杆上设有用来灌装混凝土的钻杆孔，长螺旋钻杆的底部设有用来竖直方向钻孔的第一钻头，所述长螺旋钻杆上靠近第一钻头位置处设有用来在横向方向上钻孔的第二钻头，本实用新型在进行钻孔作业，泥浆顺着螺旋叶片上升，对桩孔形成保护作用，本实用新型既可灌装混凝土也能适用于水泥等流体，能够满足复杂地质条件包括硬度较高或易塌陷的施工要求，钻孔、灌装、扩孔一次性完成，能够成型质量要求较高的变径桩；能够在桩孔的任意位置进行横向钻孔；钻孔定位准确；施工方便，可靠性高。

Description

一种混凝土成桩工艺的专用钻机

技术领域

本实用新型涉及一种成桩专用设备，特别涉及一种混凝土成桩工艺的专用钻机。

背景技术

现有的灌注桩有振动沉管灌注桩、泥浆护壁灌注桩、螺旋钻孔无砂砼灌注桩。

振动沉管灌注桩施工工艺为：1．启动振动锤，将桩管沉至设计深度；2．在桩管内下放钢筋笼至设计标高；3．向桩管内投放砼料；4．拔管成桩。其缺点是当地基土层含有较厚的砂层时，振动沉管无法穿过砂层；且振动锤功率较大，并位于桩管顶部，施工时有较大的噪音，在市区内施工存在较大困难；另外振动沉管灌注桩易产生缩颈现象。

泥浆护壁灌注桩施工工艺为：1．旋挖钻机(或正反循环钻机)通过泥浆护壁钻孔至设计深度； 2．在泥浆护壁的桩孔内下放钢筋笼；3．下放水下砼灌注导管至一定深度；4．灌注水下砼。其缺点是由于采用泥浆护壁，泥浆排放量大，易造成施工场地泥浆污染；另外施工效率低，且施工费用高。

螺旋钻孔无砂砼灌注桩施工工艺：1．长螺旋钻机旋转钻进(将桩孔内的土体带出)至设计标高；2．通过桩管向钻头端注水泥浆边拔桩管；3．在水泥浆护壁的桩孔内下放钢筋笼(水泥补浆管绑扎在钢筋笼上随钢筋笼下放至设计标高)；4．向桩孔内倒入碎石； 5．通过绑扎在钢筋笼上的水泥补浆管再次补浆，将桩底和桩身的杂质排出桩身。

其缺点是由于采用水泥浆护壁及水泥浆再次补浆，水泥浆排放量大，会造成水泥浆污染及施工场地挖运困难；桩头砼强度低、易破坏；施工费用高。

上述施工工艺均不适用于混凝土桩体，混凝土桩由于包含水泥、沙石等物料在长螺旋钻孔及灌装时要求较高，另外上述方案需要采取其它措施防止孔壁塌陷，但在一些成桩地形复杂或不易成桩的地下环境，上述工艺很难达到成桩的标准要求。

中国国家知识产权局公开了名称为—种长螺旋钻孔压灌混凝土桩施工工艺及其钢筋笼振动送笼器，公开号为1361334A的发明专利，该发明的技术方案为：

1)测量放线定好桩位；2)长螺旋桩机就位，并调整好其水平度和垂直度；3)长螺旋钻具干作业成孔设计深度停钻，并将钻具滞留在孔底；4)配制并均匀搅拌好灌桩所需要的混凝土；5)将混凝土通过长螺旋钻具的中心管高压泵入孔底，保持钻具在混凝土中一定的埋深，同时以与混凝士泵入量相匹配的提升速度提拔钻具，直至设计的桩顶标高，从而形成素混凝土基桩；6)将完成了基桩工序的长螺旋钻具迅速移离基桩孔口，将桩口工作面清理干净；7)起吊导向管穿插在钢筋笼中间的振动送笼器，将其连同钢筋笼起置于基桩孔口内；8)开启振动送笼器，利用其导向管对钢筋笼下端的振动下拉力将钢筋笼送入基桩内的设计深度；9)继续开启并起拔提升振动送笼器，使其导向管与钢筋笼脱离直至完全从基桩中抽出，在导向管提升过程中也振动密实了所压灌的混凝土，从而形成最终的钢筋混凝土桩。

该工艺仍然具有以下限制：如成型的混凝土桩是直径上下一致的普通桩，不能形成直径上下不一致的异形桩，对于成桩标准要求来讲在一些地下环境较差不易成桩的地方，如果仅仅做出一根直桩，就可能承载力小达不到要求，因此，这种直桩的工艺使用范围和区域仍然具有一定的限制。

但是随着社会和经济的发展，这些不易成桩或对于成桩来讲地质条件较差的区域又迫切需要适应发展的需求进行建设。同时一些对成桩施工要求较高的条件下仅仅混凝土直桩不能满足设计要求。需要采取其他的工艺措施来满足上述两者的要求，这样势必导致施工工艺的进一步复杂化，成本提高，施工时间会大大延长。

中国国家知识产权局公开了申请日为2009年04月28日，公告号为CN201460736，名称为钻孔压浆桩注浆搅拌扩底钻头的发明专利，其技术方案为钻孔压浆桩注浆搅拌扩底钻头，其组成包括，钻头体，所述的钻头体内安装油缸，所述的油缸上端连接法兰，下端连接接头，所述的钻头体下面连接夹板，所述的夹板内安装活动扩底钻尖，所述的钻头体包括钢管，所述的钢管上有螺旋叶片，所述的钢管下面连接圆盘，所述的接头与所述的活动扩底钻尖之间连接连杆，在钻孔作业时，当钻孔到设计深度后，可操作油缸带动连杆使二片钻孔扩底钻尖打开，进行大头作业，从而实现钻、扩、注浆一次完成。

此种结构满足增大桩体底部横截面积的功能，相比于直桩能够使桩体更加牢固，但是由于结构的原因存在一些不足: 1、油缸设置在钢管内，因此只能进行水泥或其它流体浆料的灌装，如果灌装混凝土浆料，混凝土难以通过，那么灌装混凝土浆料在进入钢管内后，由于砂石料的存在油缸显然无法往外进行扩展，而且油缸在灌装混凝土浆料中，容易发生故障，导致使用寿命缩短；2、钻头在向下钻时，泥浆和沙土容易进入到钢管内，堵塞水泥浆料的下落，导致无法灌注；3、扩底钻头为两块片状的扩底钻尖组成，由于其仅仅靠工作油缸支撑和带动，无其它固定措施，显然其结构的强度只能在土质松软的环境中应用和施工，难以在土质或地质较硬的环境中使用，如果使用也非常容易损坏，无法保证施工的正常作业要求。

中国国家知识产权局公开了申请日为2006年2月24日，公开号为CN1814915A，名称为长螺旋钻孔扩底搅拌及孔中扩孔砼灌桩的成桩方法的发明专利，该发明的技术方案为一、用长螺旋钻具钻桩孔至规定深度；二、将沿高度方向排布在长螺旋钻具上的若干个扩刀逐渐张开至扩刀分别插入桩孔的孔壁，同时由设置在长螺旋钻具上的注浆管向桩孔的孔底注水泥浆，这期间长螺旋钻具始终旋转；三、长螺旋钻具逐渐上提一定高度以完成位于长螺旋钻具下端的扩刀对桩孔底部的扩底搅拌和其它扩刀对桩孔的孔壁的局部扩大；四、停止注浆并收回扩刀，长螺旋钻具停止旋转；五、提出长螺旋钻具，向桩孔中插入钢筋笼，然后灌注砼成桩。本发明的方法钻完桩孔后，不需要提出长螺旋钻具即可直接在桩孔孔壁上进行孔中扩孔(即形成局部扩大)。从而克服了现有技术施工中进行孔中扩孔时，需要二次下钻具或挤扩装置的缺陷，施工速度快，施工成本低。本发明的方法具有工艺简单、施工方便、适应复杂地质条件能力强。

上述工艺能够使用长螺旋进行钻孔并灌装混凝土，同时可以进行孔中扩孔，相比较于直桩，性能指标应该有所提高。

但该工艺具有一些缺陷，1、扩刀设置在钻杆外螺旋叶片的位置处，这样在钻孔的时候，由于没有对扩刀的保护措施，扩刀非常容易损坏尤其在地质较差的情况下，2、另外，仅靠上部设置工作油缸对拉杆进行拉动，要求其工作的强度较大，因为物料包括泥土、沙石等充斥在螺旋叶片形成的桩孔中，如何保证拉动拉杆是一个难题；3、在滑道中设置扩刀的方式决定该扩刀的长度不能过长，也就是说不能或者是很难将扩刀的长度超出拉杆与螺旋刀片的外径之间的距离，而且扩刀也不易尺寸过大，因此扩出的扩孔的尺寸包括高度和深度较小，难以做出较大的扩刀孔，相比于直桩，桩体的牢固等其它指标难以有较大的突破。4、这种结构形式由于地况的复杂性在实践中难以保证和实现，滑道设置在钻杆上其结构强度难以保证，也难以保证滑道不被堵塞，仅靠拉杆和铰接杆的形式其强度难以保证适应施工的需要，如果遇到较硬的地况，因为要横向旋转情况下扩刀在横向状态下旋转扩孔，滑道势必要承担扩刀横向钻孔的力量，因此滑道与钻杆的结合强度难以达到施工要求，拉杆的底部设置弹簧装置，该方式在堵满物料的情况下难以正常使用，仅仅是理想化的状况。5、该工艺仅仅在中间位置钻孔，不能在底部钻孔。6、该工艺只能在钻到底部时进行横向扩孔，但钻孔完毕在提升钻杆的时候同时灌装混凝土，这时需要将扩刀收回，这时由于螺旋刀片与桩孔之间填满钻出的物料，因此这些物料极易将横向钻孔堵塞，无法有效的实现灌装混凝土形成异形桩。

多组扩刀同时进行扩孔，不能对桩孔进行定点扩孔，往往出现在设计位置没有扩孔，而在其它位置反而扩孔的现象发生；无法精确的进行扩孔，扩孔的大小不容易掌握。

不能对横向扩孔进行混凝土灌注，必须要提出钻杆后才能对横向扩孔进行混凝土灌注，对于有地下水或易塌孔地形，无法施工。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述技术方案的不足，提供一种混凝土成桩工艺的专用钻机，该专用钻机能够满足用于灌装混凝土也能适用于水泥等流体并能够满足复杂地质条件包括硬度较高或易塌陷的施工要求，钻孔、灌装、扩孔一次性完成，能够成型质量要求较高的变径桩；能够在桩孔的任意位置进行横向钻孔；钻孔定位准确，结构合理、强度高、能够有效缩短工期，使用寿命长，能够定位准确桩孔位置和深度。

解决上述问题本实用新型的技术方案为：

一种混凝土成桩工艺的专用钻机，包括支架，所述支架上设有长螺旋钻杆，所述长螺旋钻杆上设有钻杆螺旋叶片，所述长螺旋钻杆上设有用来灌装混凝土的钻杆孔，长螺旋钻杆的底部设有用来竖直方向钻孔的第一钻头，其特征在于：所述长螺旋钻杆上靠近第一钻头位置处设有用来在横向方向上钻孔的第二钻头。

以下是对上述技术方案的进一步改进：

所述第一钻头包括尖板，所述第二钻头在所述第一钻头位置处可沿竖直方向闭合和沿横向方向往外扩展。

所述长螺旋钻杆的下部设有可将所述第二钻头沿竖直方向闭合或沿横向方向往外扩展的传动装置和动力装置。

所述动力装置为工作油缸，所述工作油缸设置在长螺旋钻杆外表面上。

所述第二钻头和工作油缸的数量分别为两个，每个工作油缸对应一个第二钻头，所述两个工作油缸和两个第二钻头分别相对设置。

所述第二钻头与第一钻头闭合时，两个第二钻头与第一钻头闭合形成十字形组合钻头。

所述传动装置为工作油缸与第二钻头之间设置的传动连杆机构。

所述传动连杆机构包括底座，所述底座设置在长螺旋钻杆的下部靠近第一钻头位置处，第二钻头与底座铰接；第二钻头包括尾板，所述尾板与工作油缸的活塞杆铰接，工作油缸的另一端与长螺旋钻杆铰接，所述工作油缸通过尾板可将第二钻头逐渐展开。 

所述第二钻头上具有切削部，所述切削部与尾板为一体的板状结构。       

所述切削部上具有圆滑过渡。

所述切削部的两侧对称设有弧形的堵料板。

所述长螺旋钻杆下部靠近第一钻头位置处外设有两块弧形的护板，所述两块弧形的护板与长螺旋钻杆之间设有可容纳工作油缸的空腔，两块弧形的护板设有便于活塞杆工作的开口,所述护板上设有螺旋叶片。

所述护板上设有的螺旋叶片与所述钻杆螺旋叶片可组成完整的一体螺旋结构。

所述长螺旋钻杆包括上、下两部分，所述护板、底座和 工作油缸均设置在所述长螺旋钻杆的下部分上。

所述长螺旋钻杆包括上、下两部分可拆卸式连接。

所述长螺旋钻杆上设有GPS定位模块。

所述所述长螺旋钻杆下部设有磁致伸缩位移传感器。

尖板上设有可将第二钻头固定的第二钻头限位挡块。

所述长螺旋钻杆的下部分设有高压喷嘴。

本实用新型工作时，首先通过GPS定位模块测定好桩位；然后通过GPS定位模块，将长螺旋钻机移至工作位置；进行竖直钻孔：长螺旋钻杆的底部设有竖直方向钻孔的第一钻头，长螺旋钻杆上靠近第一钻头位置处设有能沿横向方向逐渐张开并能闭合在第一钻头上的第二钻头；在长螺旋钻杆的底部预设高压喷嘴；钻孔时，第二钻头闭合在第一钻头上形成向下钻孔的组合钻头；并通过GPS定位模块定位，向下钻孔时将长螺旋钻杆的钻杆孔封闭；GPS定位模块设置在第一钻头上；钻孔时，高压喷嘴喷水进行辅助钻孔；钻桩孔钻至要求深度，停止往下钻孔；底部扩孔时：将第二钻头逐渐张开将底部的桩孔进行横向扩孔，直至第二钻头完全张开，完成底部扩孔，形成底部带有横向部分的桩孔；底部扩孔时，高压喷嘴喷水进行辅助底部扩孔；灌注混凝土：配置并均匀搅拌好灌注所需要的混凝土；在提升长螺旋钻杆的同时通过长螺旋钻杆上的钻杆孔进行混凝土的灌装，此时需要缓慢的提升长螺旋钻杆，在这个过程中要将第二钻头闭合到既不影响提升钻杆又不影响混凝土通过钻杆孔进行灌装的状态，在提升长螺旋钻杆的过程中钻出来的物料随着螺旋叶片上升，长螺旋钻杆和钻出物料上升后的竖直桩孔以及横向部分的桩孔通过灌装混凝土填充，形成底部带有横向部分的桩体；在灌注混凝土过程中，钻杆旋转物料随着螺旋叶片上升，同时起到支撑桩孔壁的作用，物料上升后的底部空间通过灌装混凝土填充，填充后的混凝土对桩孔壁及时进行保护，防止塌陷；此时特别注意，对于易塌陷的地质条件下的桩孔，要在提升的同时注意提升速度和灌装混凝土的速度，以保证提升后的桩孔及时得到混凝土的填充防止塌陷。

然后进行桩孔中间横向扩孔：在灌注混凝土和提升长螺旋钻杆过程中，将长螺旋钻杆提升至需要进行横向钻孔的位置，横向钻孔的位置通过GPS定位模块定位，停止提升和灌装混凝土，将第二钻头逐渐张开进行扩孔作业，扩孔完成后提升长螺旋钻杆并灌装混凝土，形成带有横向桩体的混凝土桩体；高压喷嘴喷水辅助桩孔中间横向扩孔；然后根据横向钻孔位置的需要，重复桩孔中间横向扩孔作业；然后在灌注混凝土的同时将长螺旋钻杆提升，直至完成具有底部横向部分桩体和中间横向桩体的混凝土桩体。

完成具有底部横向部分桩体和中间横向桩体的混凝土桩体后，向混凝土桩体内插入钢筋笼、预应力管桩。

本实用新型在进行钻孔作业，泥浆顺着螺旋叶片上升，对桩孔形成保护作用，本实用新型既可灌装混凝土也能适用于水泥等流体，能够满足复杂地质条件包括硬度较高或易塌陷的施工要求，钻孔、灌装、扩孔一次性完成，能够成型质量要求较高的变径桩；能够在桩孔的任意位置进行横向钻孔；钻孔定位准确；施工方便，可靠性高。

下面结合附图和实施例对上述技术方案做进一步说明。

附图说明

附图1为本实用新型实施例中专用钻机的结构示意图；

附图2为实施例中第一钻头和第二钻头的结构示意图；

附图3为实施例中第一钻头与第二钻头的位置关系示意图；

附图4为本实用新型实施例中第二钻头横向扩孔时的状态图；

附图5为实施例中第二钻头的结构示意图；

附图6为附图5左视结构示意图；

附图7为附图3的A向视图；

附图8为尖板的结构示意图。

图中：

1-连接法兰；2-法兰加强筋 ；3-盖板；4-外护管；5-销轴；6-油缸连接耳板；7-工作油缸；9-油缸杆耳板；10-销轴；11-第二钻头；12-销轴；13-底座；14-尖板；15-螺旋叶片；16-护板；18-长螺旋钻杆；19-钻杆螺旋叶片；20-油管；21-混凝土进管；22-支架；23-尾板；24-堵料板；25-第一钻头；26-切削部；27-圆滑过渡；28-第一铰接孔；29-第二铰接孔；30-第二钻头限位挡块；31-GPS定位模块；32-磁致伸缩位移传感器；33-钻杆孔；34-高压喷嘴；35-开口。

具体实施方式

实施例，如附图1所示，一种混凝土成桩工艺的专用钻机，包括支架22，支架22上设有长螺旋钻杆18，长螺旋钻杆18上设有钻杆螺旋叶片19，长螺旋钻杆18上设有用来灌装混凝土的钻杆孔33，长螺旋钻杆18的底部设有用来竖直方向钻孔的第一钻头25，长螺旋钻杆上靠近第一钻头位置处设有用来在横向方向上钻孔的第二钻头11；长螺旋钻杆18连通有混凝土进管21。

附图2、附图3和附图4所示，第一钻头25包括尖板14，所述第二钻头11在所述第一钻头25位置处可沿竖直方向闭合和沿横向方向往外扩展，尖板14上设有可将第二钻头11固定的第二钻头限位挡块30。

所述长螺旋钻杆18的下部设有可将所述第二钻头11沿竖直方向闭合或沿横向方向往外扩展的传动装置和动力装置；所述动力装置为工作油缸7，所述工作油缸7设置在长螺旋钻杆18外表面上；本实施例中第二钻头11和工作油缸7数量为两个，当然也可以根据需要配置其数量，每个工作油缸7对应一个第二钻头11，所述两个工作油缸7和两个第二钻头11分别相对设置；所述第二钻头11与第一钻头25闭合时，两个第二钻头11与第一钻头25闭合形成十字形组合钻头。

所述长螺旋钻杆18下部靠近第一钻头25位置处设有两块弧形的护板16，所述两块弧形的护板16与长螺旋钻杆18之间设有可容纳工作油缸7的空腔，两块弧形的护板16设有便于活塞杆工作的开口35,所述弧形的护板16上设有螺旋叶片15；所述弧形的护板16上设有的螺旋叶片15与所述钻杆螺旋叶片19可组成完整的一体螺旋结构；两块弧形的护板16也可以为一体结构。

所述传动装置为工作油缸7与第二钻头11之间设置的传动连杆机构；所述传动连杆机构包括底座13，所述底座13设置在长螺旋钻杆18的下部靠近第一钻头25位置处，第二钻头11与底座13铰接。

如附图7所示，底座13的设置位置将保证第二钻 头11绕底座13旋转时第二钻 头11与第一钻头25闭合靠拢在一起形成十字形结构，底座13的结构和强度应适应第二钻头11垂直方向和横向方向钻孔需要的强度为准，技术人员会根据强度要求选用合适金属材料和结构连接形式，这些应该对技术人员来讲是容易实现。

为了保证工作油缸7的工作，钻杆18上设有油管20，油管20上端与液压油泵连通，下端与工作油缸7连通；工作油缸7的活塞杆上连接有油缸杆耳板9，油缸杆耳板9通过销轴10与第二钻头11铰接；护板16与长螺旋钻杆18固定连接。

如附图5和附图6所示，第二钻头11包括尾板23，所述尾板23与工作油缸7的活塞杆铰接，工作油缸7的另一端与长螺旋钻杆18铰接，所述工作油缸7通过尾板23可将第二钻头11逐渐展开；所述第二钻头11上具有切削部26，所述切削部26与尾板23为固定连接或一体的板状结构，这样能保证切削钻孔时的强度要求；所述切削部26上具有圆滑过渡27；所述切削部26的两侧对称设有弧形的堵料板24；尾板23用来与工作油缸7的活塞杆铰接，尾板23上设有第二铰接孔29和第一铰接孔28，第二铰接孔29与油缸杆耳板9铰接，第一铰接孔28通过销轴12与底座13铰接。

如附图8所示，尖板14上对称设有可将第二钻头切削部26固定的第二钻头限位挡块30，切削部26的两侧对称设有弧形的堵料板24，第二钻头11在闭合后，弧形的堵料板24可将钻杆孔33堵住。

所述长螺旋钻杆18包括上、下两部分，所述护板16、底座13和 工作油缸7均设置在所述长螺旋钻杆18的下部分上；所述长螺旋钻杆18的上、下两部分可拆卸式连接；长螺旋钻杆18的下部分上设有连接法兰1，长螺旋钻杆18的上、下两部分通过法兰连接，连接法兰1上设有法兰加强筋2；护板16 与长螺旋钻杆18焊接在一起，长螺旋钻杆18外设有外护管4和盖板3，盖板3的设置便于护板16与长螺旋钻杆18焊接，外护管4的设置便于螺旋叶片15的焊接，工作油缸7具有油缸连接耳板6，油缸连接耳板6通过销轴5连接在长螺旋钻杆18上。

所述长螺旋钻杆18上设有GPS定位模块31；所述所述长螺旋钻杆18下部份设有磁致伸缩位移传感器32；长螺旋钻杆18的下部分设有高压喷嘴34；高压喷嘴34设置在底座13上，高压喷嘴34的设置，使钻孔更加容易；尖板14与长螺旋钻杆18的下部分连接，这种结构实质上便于整体结构的布局和设置，如护板和工作油缸设置在长螺旋钻杆18的下部分上，当然也有加工和更换方便的好处，尖板14也可以直接连接在长螺旋钻杆18的上部分上。

GPS定位模块31设置在第一钻头25上，GPS定位模块31能够校准钻头的垂直度，磁致伸缩位移传感器32设置在工作油缸7内，磁致伸缩位移传感器32电连接有显示器，磁致伸缩位移传感器32可将工作油缸7的活塞杆伸出情况上传至显示器，展示第二钻头11的张开情况，螺旋叶片15的外径和螺距与螺旋叶片19相同。

本实用新型工作时，首先通过GPS定位模块测定好桩位；然后通过GPS定位模块，将长螺旋钻机移至工作位置；进行竖直钻孔：长螺旋钻杆的底部设有竖直方向钻孔的第一钻头，长螺旋钻杆上靠近第一钻头位置处设有能沿横向方向逐渐张开并能闭合在第一钻头上的第二钻头；在长螺旋钻杆的底部预设高压喷嘴；钻孔时，第二钻头闭合在第一钻头上形成向下钻孔的组合钻头；并通过GPS定位模块定位，向下钻孔时，第二钻头带动将堵料板闭合，将钻杆孔封闭，；GPS定位模块设置在第一钻头上；钻孔时，高压喷嘴喷水进行辅助钻孔；钻桩孔钻至要求深度，停止往下钻孔；底部扩孔时：将第二钻头逐渐张开将底部的桩孔进行横向扩孔，直至第二钻头完全张开，完成底部扩孔，形成底部带有横向部分的桩孔；底部扩孔时，高压喷嘴喷水进行辅助底部扩孔；灌注混凝土：配置并均匀搅拌好灌注所需要的混凝土；在提升长螺旋钻杆的同时通过长螺旋钻杆上的钻杆孔进行混凝土的灌装，此时需要缓慢的提升长螺旋钻杆，在这个过程中要将第二钻头闭合到既不影响提升钻杆又不影响混凝土通过钻杆孔进行灌装的状态，在提升长螺旋钻杆的过程中钻出来的物料随着螺旋叶片上升，长螺旋钻杆和钻出物料上升后的竖直桩孔以及横向部分的桩孔通过灌装混凝土填充，形成底部带有横向部分的桩体；在灌注混凝土过程中，钻杆旋转物料随着螺旋叶片上升，同时起到支撑桩孔壁的作用，物料上升后的底部空间通过灌装混凝土填充，填充后的混凝土对桩孔壁及时进行保护，防止塌陷；此时特别注意，对于易塌陷的地质条件下的桩孔，要在提升的同时注意提升速度和灌装混凝土的速度，以保证提升后的桩孔及时得到混凝土的填充防止塌陷。

然后进行桩孔中间横向扩孔：在灌注混凝土和提升长螺旋钻杆过程中，将长螺旋钻杆提升至需要进行横向钻孔的位置，横向钻孔的位置通过GPS定位模块定位，停止提升和灌装混凝土，将第二钻头逐渐张开进行扩孔作业，扩孔完成后提升长螺旋钻杆并灌装混凝土，形成带有横向桩体的混凝土桩体；本实施例中，桩孔中间横向扩孔是使用专用钻机实现；高压喷嘴喷水辅助桩孔中间横向扩孔；然后根据横向钻孔位置的需要，重复桩孔中间横向扩孔作业；然后在灌注混凝土的同时将长螺旋钻杆提升，直至完成具有底部横向部分桩体和中间横向桩体的混凝土桩体。

完成具有底部横向部分桩体和中间横向桩体的混凝土桩体后，向混凝土桩体内插入钢筋笼、预应力管桩。

本实用新型在进行钻孔作业，泥浆顺着螺旋叶片上升，对桩孔形成保护作用，本实用新型既可灌装混凝土也能适用于水泥等流体，能够满足复杂地质条件包括硬度较高或易塌陷的施工要求，钻孔、灌装、扩孔一次性完成，能够成型质量要求较高的变径桩；能够在桩孔的任意位置进行横向钻孔；钻孔定位准确；施工方便，可靠性高。

相比于现有技术，该实施例采用底部扩孔和横向部位扩孔的方式，同时采用一边提升螺旋钻杆，一边同时进行混凝土灌注的方式，能够成形具有底部横向部分桩体和中间横向桩体的混凝土桩体，钻孔时能防止桩孔塌陷，适合在复杂地形成桩，成桩后可靠性强。

Claims (19)

1.一种混凝土成桩工艺的专用钻机，包括支架（22），所述支架（22）上设有长螺旋钻杆（18），所述长螺旋钻杆（18）上设有钻杆螺旋叶片（19），所述长螺旋钻杆（18）上设有用来灌装混凝土的钻杆孔（33），长螺旋钻杆（18）的底部设有用来竖直方向钻孔的第一钻头（25），其特征在于：所述长螺旋钻杆上靠近第一钻头位置处设有用来在横向方向上钻孔的第二钻头（11）。

2.如权利要求1所述的一种混凝土成桩工艺的专用钻机，其特征在于：所述第一钻头（25）包括尖板（14），所述第二钻头（11）在所述第一钻头（25）位置处可沿竖直方向闭合和沿横向方向往外扩展。

3.如权利要求1所述的一种混凝土成桩工艺的专用钻机，其特征在于：所述长螺旋钻杆（18）的下部设有可将所述第二钻头（11）沿竖直方向闭合或沿横向方向往外扩展的传动装置和动力装置。

4.如权利要求3所述的一种混凝土成桩工艺的专用钻机，其特征在于：所述动力装置为工作油缸（7），所述工作油缸（7）设置在长螺旋钻杆（18）外表面上。

5.如权利要求4所述的一种混凝土成桩工艺用的专用钻机，其特征在于：

所述第二钻头(11)和工作油缸（7）的数量分别为两个，每个工作油缸（7）对应一个第二钻头(11)，所述两个工作油缸（7）和两个第二钻头(11)分别相对设置。

6.如权利要求5所述的一种混凝土成桩工艺的专用钻机，其特征在于：所述第二钻头（11）与第一钻头（25）闭合时，两个第二钻头(11)与第一钻头（25）闭合形成十字形组合钻头。

7.如权利要求3、4、5、6其中之一所述的一种混凝土成桩工艺的专用钻机，其特征在于：所述传动装置为工作油缸（7）与第二钻头（11）之间设置的传动连杆机构。

8.如权利要求7所述的一种混凝土成桩工艺的专用钻机，其特征在于：所述传动连杆机构包括底座（13），所述底座（13）设置在长螺旋钻杆（18）的下部靠近第一钻头（25）位置处，第二钻头（11）与底座（13）铰接；第二钻头（11）包括尾板（23），所述尾板（23）与工作油缸（7）的活塞杆铰接，工作油缸（7）的另一端与长螺旋钻杆（18）铰接，所述工作油缸(7)通过尾板(23)可将第二钻头(11)逐渐展开。

9.如权利要求8所述的一种混凝土成桩工艺的专用钻机，其特征在于：所述第二钻头(11)上具有切削部(26)，所述切削部(26)与尾板(23)为一体的板状结构。

10.如权利要求9所述的一种混凝土成桩工艺的专用钻机，其特征在于：所述切削部(26)上具有圆滑过渡(27)。

11.如权利要求9或10所述的一种混凝土成桩工艺的专用钻机，其特征在于：所述切削部（26）的两侧对称设有弧形的堵料板（24）。

12.如权利要求3、4、5、6其中之一所述的一种混凝土成桩工艺的专用钻机，其特征在于：所述长螺旋钻杆（18）下部靠近第一钻头（25）位置处外设有两块弧形的护板(16)，所述两块弧形的护板(16)与长螺旋钻杆（18）之间设有可容纳工作油缸(7)的空腔，两块弧形的护板（16）设有便于活塞杆工作的开口（35）,所述护板(16)上设有螺旋叶片（15）。

13.如权利要求12所述的一种混凝土成桩工艺的专用钻机，其特征在于：所述护板(16)上设有的螺旋叶片（15）与所述钻杆螺旋叶片（19）可组成完整的一体螺旋结构。

14.如权利要求12所述的一种混凝土成桩工艺的专用钻机，其特征在于：所述长螺旋钻杆（18）包括上、下两部分，所述护板(16)、底座（13）和 工作油缸(7)均设置在所述长螺旋钻杆（18）的下部分上。

15.如权利要求12所述的一种混凝土成桩工艺的专用钻机，其特征在于：

所述长螺旋钻杆（18）的上、下两部分可拆卸式连接。

16.如权利要求1所述的一种混凝土成桩工艺的专用钻机，其特征在于：所述长螺旋钻杆（18）上设有GPS定位模块（31）。

17.如权利要求4、5、6其中之一所述的一种混凝土成桩工艺的专用钻机，其特征在于：所述长螺旋钻杆（18）下部设有磁致伸缩位移传感器（32）。

18.如权利要求2所述的一种混凝土成桩工艺的专用钻机其特征在于：尖板（14）上设有可将第二钻头（11）固定的第二钻头限位挡块（30）。

19.如权利要求14所述的一种混凝土成桩工艺的专用钻机，其特征在于：所述长螺旋钻杆（18）的下部分设有高压喷嘴（34）。

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