CN204608773U - 桩工钻机用联动式护壁装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型桩工钻机用联动式护壁装置涉及一种用于双向螺旋挤土灌注桩施工中的装置。其目的是为了提供一种操作简便、能够使成桩质量更好的桩工钻机用联动式护壁装置。本实用新型桩工钻机用联动式护壁装置包括传力筒(1)、导向筒(2)、对中支架(3)、护筒(4)、拉拔护筒装置(5)及升降装置，传力筒的下端面设有下端齿(101)，护筒的上端面设有上端齿(401)。

Description

桩工钻机用联动式护壁装置

技术领域

本实用新型涉及土木建筑工程领域，特别是涉及一种用于双向螺旋挤土灌注桩施工中的装置。

背景技术

在桩基工程与地基处理工程领域，对于存在地下室结构的工程，混凝土灌注桩或素混凝土灌注桩施工通常有两种方案：一种是先开挖基坑后进行灌注桩施工，另外一种是先施工灌注桩，再进行基坑开挖。

先开挖基坑后施工桩基的方案在工期短、基坑坑底土层承载力不能满足大型桩工钻机施工作业、无有效降排地下水等情况下无法实施。

先施工灌注桩再进行基坑开挖方案是在地表进行灌注桩施工至地面或者地面以下，然后开挖基坑至坑底，并对高出地面的基桩进行截断、凿除操作。这种常规施工方法会导致混凝土材料的大量浪费和项目成本的增加。

双向螺旋挤土灌注桩是中冶建筑研究总院有限公司和中国京冶工程技术有限公司研发的比常规基桩具有更高承载力、更环保经济、更高工效的新型桩基技术，双向螺旋挤扩桩施工方法的具体内容参见中国京冶工程技术有限公司于2007年2月15日申请的“双向螺旋挤扩桩施工方法及双向螺旋封闭挤扩钻头”发明专利，其专利号为ZL 200710063983.3，授权公告日为2009年12月16日。但是，该桩型在某些地区，特别是在软土地区应用实施时会面临上部桩孔易坍塌、混凝土压灌过程中易产生夹泥、后插钢筋笼时易发生带泥入孔等问题。

实用新型内容

本实用新型是在现有双向螺旋挤扩桩施工方法及钻机设备的基础上，提供一种操作简便、能够使成桩质量更好的桩工钻机用联动式护壁装置。

本实用新型桩工钻机用联动式护壁装置，包括传力筒、导向筒、对中支架、护筒、拉拔护筒装置及升降装置，所述传力筒、导向筒和对中支架由上至下依次固定在桩工钻机的钻杆上，所述拉拔护筒装置为张闭式结构，当其闭合时能够夹持护筒，当张开时能够松开护筒，所述护筒套装在钻杆外且护筒的内径大于钻杆下端钻头的外径，所述导向筒和对中支架的外径都小于护筒的内径，所述传力筒的下端面设有下端齿，所述护筒的上端面设有能够与下端齿相互咬合的上端齿，护筒夹持在拉拔护筒装置内，所述升降装置驱动拉拔护筒装置上升或下降。

本实用新型桩工钻机用联动式护壁装置，其中所述拉拔护筒装置包括一卡板，所述卡板由两块钢板组成，每块钢板上都设有一半圆缺口，两个半圆缺口对称设置，每块钢板上都连接有一台液压泵，两台液压泵同时对称地控制卡板张开或闭合，当卡板闭合时，两个半圆缺口形成一整圆缺口。

本实用新型桩工钻机用联动式护壁装置，其中所述升降装置包括上、下定滑轮组及钢丝绳，所述上定滑轮组安装在桩工钻机动力头上，所述下定滑轮组安装在拉拔护筒装置上，所述上、下定滑轮组间套设有所述钢丝绳。

本实用新型桩工钻机用联动式护壁装置，其中所述对中支架包括一钢制圆环，所述钢制圆环焊接在钻杆外壁上，钻杆位于圆环中心。

本实用新型桩工钻机用联动式护壁装置，其中所述护筒的上端外壁上设有一卡台，所述卡台位于上端齿下方。

本实用新型桩工钻机用联动式护壁装置，其中所述传力筒与导向筒均为对称双瓣结构，双瓣采用螺栓连接后包裹在钻杆的外壁上且与钻杆相固定。

本实用新型桩工钻机用联动式护壁装置，其中所述传力筒的下端齿为沿传力筒下端面均匀分布且齿距大于齿宽的平钢齿，所述护筒的上端齿也为沿护筒上端面均匀分布且齿距大于齿宽的平钢齿，所述护筒为钢护筒。

本实用新型桩工钻机用联动式护壁装置，其中所述导向筒的下端为倒锥形。

本实用新型桩工钻机用联动式护壁装置与现有技术不同之处在于本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型桩工钻机用联动式护壁装置在双向螺旋挤扩钻具的基础上，在钻杆上增加了导向筒和对中支架，在钻机成孔过程中增强了钻杆钻具的稳定性，护筒套在钻杆上后，因为导向筒和对中支架分别在护筒内的上下位置对护筒有支撑作用，所以护筒不会发生左右摆动，有着更高的垂直度。导向筒还有导向作用，在护筒向上提升的过程中，护筒能够沿着导向筒向上移动并顺利地实现其上端齿与传力筒下端齿的咬合。

2、本实用新型桩工钻机用联动式护壁装置在双向螺旋挤扩钻具的基础上，增加了钢护筒，从而解决了在桩基工程中对于深基坑条件下需要大量截桩的弊病，达到了高效利用资源、有效降低成本的目的。

3、本实用新型中的钢护筒还具有刚性护壁的功能，有效防止了孔壁塌孔。同时，在植入钢筋笼、钢筋束或型钢的施工过程中，可以防止桩孔坍塌及将泥土带入孔内，确保成桩质量。

本实用新型桩工钻机用联动式护壁装置利用桩工钻机动力头，通过在其上加装两组动滑轮充当钢护筒的吊装、起拔装置，无需再配置其他起吊设备，使动力头发挥了多种功能，施工方便快捷，提高了资源利用率。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型桩工钻机用联动式护壁装置的传力筒、导向筒及对中支架安装到钻杆上后的状态图；

图2为本实用新型桩工钻机用联动式护壁装置的护筒及拉拔护筒装置的结构图；

图3为本实用新型桩工钻机用联动式护壁装置的传力筒的单瓣主视图；

图4为本实用新型桩工钻机用联动式护壁装置的传力筒的单瓣立体图；

图5为本实用新型桩工钻机用联动式护壁装置的导向筒的单瓣主视图；

图6为本实用新型桩工钻机用联动式护壁装置的导向筒的单瓣立体图；

图7为使用本实用新型桩工钻机用联动式护壁装置的施工方法的施工流程图。

具体实施方式

本实用新型是在现有的“双向螺旋挤扩桩施工方法及双向螺旋封闭挤扩钻头”的基础上所作的改进，关于“双向螺旋挤扩桩施工方法及双向螺旋封闭挤扩钻头”的具体内容请参见中国京冶工程技术有限公司于2007年2月15日申请的“双向螺旋挤扩桩施工方法及双向螺旋封闭挤扩钻头”发明专利，其专利号为ZL 200710063983.3，授权公告日为2009年12月16日。本实施例仅针对改进部分作详细说明，至于改进部分所依附的现有技术中的装置以及涉及到的现有施工方法请参见上述的“双向螺旋挤扩桩施工方法及双向螺旋封闭挤扩钻头”发明专利。

如图1所示，并参见图2所示，本实用新型桩工钻机用联动式护壁装置包括传力筒1、导向筒2、对中支架3、护筒4、拉拔护筒装置5及升降装置，传力筒1、导向筒2和对中支架3由上至下依次固定在桩工钻机的钻杆6上，传力筒1与导向筒2位于桩工钻机动力头7下的第一根钻杆上，对中支架3位于钻杆6的中下部。拉拔护筒装置5为张闭式结构，当其闭合时能够夹持护筒4，当张开时能够松开护筒4，护筒4套装在钻杆6外且护筒4的内径大于钻杆6下端钻头8的外径，钻头8即为现有技术中的双向螺旋挤扩钻头，导向筒2和对中支架3的外径都小于护筒4的内径，传力筒1的下端面设有下端齿101，护筒4的上端面设有能够与下端齿101相互咬合的上端齿401，护筒4夹持在拉拔护筒装置5内，升降装置驱动拉拔护筒装置5上升或下降。

拉拔护筒装置5包括一卡板，卡板由两块钢板组成，每块钢板上都设有一半圆缺口，两个半圆缺口对称设置，每块钢板上都连接有一台液压泵(图中未示出)，两台液压泵同时对称地控制卡板张开或闭合，当卡板闭合时，两个半圆缺口形成一整圆缺口。

升降装置包括上、下定滑轮组9、10及钢丝绳，上定滑轮组9安装在桩工钻机动力头7上，下定滑轮组10安装在拉拔护筒装置5上，上、下定滑轮组9、10间套设有钢丝绳。

对中支架3包括一钢制圆环，钢制圆环通过钢板块焊接在钻杆6外壁上，钻杆6位于圆环中心，钢制圆环的直径略小于护筒4的内径。

护筒4的上端外壁上设有一卡台402，卡台402位于上端齿401下方，卡台402的高度为10㎝，卡台402的外径比护筒4的外径大4-5㎝。设计卡台402的作用是方便拉拔护筒装置5中的卡板夹持住护筒4，当卡板卡住护筒4的卡台402下方的部位提升护筒4时，护筒4不容易从卡板中滑脱。

如图3、4、5、6所示，传力筒1与导向筒2均为对称双瓣结构，双瓣采用螺栓连接后包裹在钻杆6的外壁上且与钻杆6相固定。传力筒1和导向筒2的双瓣结构的内径都与钻杆6的外径相同，导向筒2的双瓣结构的外径略小于护筒4的内径。传力筒1固定在钻杆6外壁上的方式为：传力筒1的下端内壁处设有凹槽，其可与钻杆6上的凸起插销咬合，咬合后传力筒1便固定在钻杆6的外壁上了。导向筒2通过螺栓固定在钻杆6的外壁上。

传力筒1的下端齿101为沿传力筒1下端面均匀分布且齿距大于齿宽的平钢齿，护筒4的上端齿401也为沿护筒4上端面均匀分布且齿距大于齿宽的平钢齿，如此设置是为了使上、下端齿401、101易于咬合与分离，护筒4为钢护筒。

导向筒2的下端为倒锥形，这样当护筒4套过钻杆6向上提升经过导向筒2时，导向筒2的下端更容易进入到护筒4内，对护筒4的导向作用更好。

如图7所示，使用本实用新型桩工钻机用联动式护壁装置的施工方法，包括以下步骤，

1)设备组装：在桩工钻机的钻杆6上从上往下依次安装传力筒1、导向筒2及对中支架3，套过双向螺旋挤扩钻头起吊拉拔护筒装置5，桩工钻机按照公知的方法就位，准备好混凝土泵，并制备灌注桩材，桩材为混凝土桩材或水泥粉煤灰碎石桩材或尾矿砂浆桩材或水泥钢渣桩材中的任意一种；

2)钻机旋压成孔及钢护筒旋入：桩工钻机就位后，启动钻机，利用双向螺旋挤扩钻头进行下旋挤扩成孔，待桩孔挤扩到一定深度后，钢护筒上端钢齿与传力筒1下端钢齿咬合，钢护筒下端抵达孔口，拉拔护筒装置5卡板张开，放开钢护筒，保证拉拔护筒装置5不影响钢护筒自由旋转且起到扶正作用，继续施加顺时针方向的扭矩和下压力，使钢护筒联动旋转入孔，待钢护筒上口部位及拉拔护筒装置5到达地面附近时，即可停钻，将钢护筒上端钢齿与传力筒1下端钢齿分离；

3)钻头上旋提升与压灌混凝土：启动桩工钻机施加顺时针方向的扭矩和提拉力，使双向螺旋挤扩钻头旋转上行并再次旋转挤扩上部桩孔，在双向螺旋挤扩钻头上旋提升的同时，启动混凝土泵，向已完成挤扩的桩孔进行混凝土压灌，通过混凝土的压力挤扩，使已完成混凝土压灌桩段的成桩直径符合设计要求，这一桩孔混凝土压灌过程将持续到桩顶设计标高为止，之后将双向螺旋挤扩钻头从钢护筒中吊出；

4)植入钢筋笼、钢筋束或型钢：利用钻机桩架和副卷扬机实施钢筋笼、钢筋束或型钢的起吊与植入，当钢筋笼、钢筋束或型钢在自重下无法下沉时，利用振动锤将钢筋笼、钢筋束或型钢植入桩身，植入深度须符合设计要求；

5)拔出钢护筒：待上述各工序完成后，利用钻机动力头7的动力和拉拔护筒装置5卡住钢护筒上口部位将钢护筒拔出，至此完成基桩施工。

其中所述步骤1)中，传力筒1与导向筒2都安装在桩工钻机动力头7下的第一根钻杆上，对中支架3安装在钻杆6的中下部，起始钻机成孔深度约为钢护筒长度或基坑深度，所述步骤2)中双向螺旋挤扩钻头以4至14转/分的转速下旋成孔，当钢护筒顶部到达指定标高，且双向螺旋挤扩钻头旋转钻扩成孔至设计深度即可停钻，所述步骤3)中双向螺旋挤扩钻头以1至4米/分的速度旋转提升。

本实用新型中，为了取得更好的施工效果，钢护筒的内径略大于基桩的设计直径。

图7a表示安装有传力筒、导向筒、对中支架、拉拔护筒装置及双向螺旋挤扩钻头的桩工钻机及混凝土泵装备；图7b表示双向螺旋挤扩钻头下旋挤扩成孔；图7c表示钢护筒开始联动旋入桩孔；图7d表示桩孔到达设计深度以及钢护筒达到预设埋入深度；图7e表示双向螺旋挤扩钻头上旋提钻并向桩孔中压灌混凝土；图7f表示完成了压灌混凝土，桩孔内混凝土上表面达到了设计高度；图7g表示双向螺旋挤土灌注桩体内插入、压入或振入钢筋笼、钢筋束或型钢；图7h表示完成钢筋笼、钢筋束或型钢植入；图7i表示拉拔出钢护筒。

使用本实用新型桩工钻机用联动式护壁装置的施工方法的适用地层广泛，包括回填土、沙土、粉土、软粘土、粉质粘土、粘土、黄土、砂砾土以及全、强风化土层等，对沿海沿湖地区软粘土地层中的双向螺旋挤土灌注桩施工具有很强的适用性，同时也适用于高水位地层。

使用本实用新型桩工钻机用联动式护壁装置的施工方法特别适用于先进行桩基施工再进行深基坑开挖的工程项目，因此，对含有地下室的建筑工程项目具有很强的实用性。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种桩工钻机用联动式护壁装置，其特征在于：包括传力筒(1)、导向筒(2)、对中支架(3)、护筒(4)、拉拔护筒装置(5)及升降装置，所述传力筒(1)、导向筒(2)和对中支架(3)由上至下依次固定在桩工钻机的钻杆(6)上，所述拉拔护筒装置(5)为张闭式结构，当其闭合时能够夹持护筒(4)，当张开时能够松开护筒(4)，所述护筒(4)套装在钻杆(6)外且护筒(4)的内径大于钻杆(6)下端钻头(8)的外径，所述导向筒(2)和对中支架(3)的外径都小于护筒(4)的内径，所述传力筒(1)的下端面设有下端齿(101)，所述护筒(4)的上端面设有能够与下端齿(101)相互咬合的上端齿(401)，护筒(4)夹持在拉拔护筒装置(5)内，所述升降装置驱动拉拔护筒装置(5)上升或下降。

2.根据权利要求1所述的桩工钻机用联动式护壁装置，其特征在于：所述拉拔护筒装置(5)包括一卡板，所述卡板由两块钢板组成，每块钢板上都设有一半圆缺口，两个半圆缺口对称设置，每块钢板上都连接有一台液压泵，两台液压泵同时对称地控制卡板张开或闭合，当卡板闭合时，两个半圆缺口形成一整圆缺口。

3.根据权利要求1或2所述的桩工钻机用联动式护壁装置，其特征在于：所述升降装置包括上、下定滑轮组(9、10)及钢丝绳，所述上定滑轮组(9)安装在桩工钻机动力头(7)上，所述下定滑轮组(10)安装在拉拔护筒装置(5)上，所述上、下定滑轮组(9、10)间套设有所述钢丝绳。

4.根据权利要求3所述的桩工钻机用联动式护壁装置，其特征在于：所述对中支架(3)包括一钢制圆环，所述钢制圆环焊接在钻杆(6)外壁上，钻杆(6)位于圆环中心。

5.根据权利要求4所述的桩工钻机用联动式护壁装置，其特征在于：所述护筒(4)的上端外壁上设有一卡台(402)，所述卡台(402)位于上端齿(401)下方。

6.根据权利要求5所述的桩工钻机用联动式护壁装置，其特征在于：所述传力筒(1)与导向筒(2)均为对称双瓣结构，双瓣采用螺栓连接后包裹在钻杆(6)的外壁上且与钻杆(6)相固定。

7.根据权利要求6所述的桩工钻机用联动式护壁装置，其特征在于：所述传力筒(1)的下端齿(101)为沿传力筒(1)下端面均匀分布且齿距大于齿宽的平钢齿，所述护筒(4)的上端齿(401)也为沿护筒(4)上端面均匀分布且齿距大于齿宽的平钢齿，所述护筒(4)为钢护筒。

8.根据权利要求7所述的桩工钻机用联动式护壁装置，其特征在于：所述导向筒(2)的下端为倒锥形。