CN210289661U - 复合地基cfg桩施工用钻具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种复合地基CFG桩施工用钻具，涉及桩基成孔的技术领域，旨在解决现有具有压土功能的钻杆下端孔壁较薄而容易变形甚至断裂，增加不必要的施工成本和施工周期的问题。其包括钻杆，钻杆内沿其长度方向设有注浆孔，钻杆从下到上依次设有钻进段、排土段、密实段，旋挤段，钻进段包括钻头，排土段包括排土中芯杆和连接于排土中芯杆上的螺旋叶片；密实段包括直径大于排土中芯杆直径的隆起部，隆起部的最大直径大于螺旋叶片在垂直于钻杆方向投影的最大外径。本实用新型其能够实现钻孔和挤土相结合，迅速并一次性完成桩身成孔和桩身施工，且钻具端部强度较高，保证了施工进度。

Description

复合地基CFG桩施工用钻具

技术领域

本实用新型涉及桩基成孔的技术领域，尤其是涉及一种复合地基CFG桩施工用钻具。

背景技术

我国目前的地基处理方法中，长螺旋引孔CFG桩是常用的复合地基处理方法，其优点是在软土地基中的施工较快，成桩率高，其缺点是在桩身成孔过程中土体被排出到地表外，即没有很好的利用原土，还需要另外的人工和机械将排出的土清理外运，由此造成工效降低、成本增高。

为解决上述问题，公告号为CN208089226U的实用新型公开了一种挤排土复合钻具以及CFG挤排土桩。该挤排土复合钻具包括：动力机构、挤土钻具、排土钻具和钻头，所述挤土钻具与所述排土钻具自上而下一体连接以构成钻具主体，所述动力机构通过第一联动装置与所述挤土钻具的上端连接，所述钻头与所述排土钻具的下端连接，所述钻具主体的中芯管的外径自下而上逐渐增加，中芯管的内径自上而下等直径设置，所述钻具主体的螺旋叶片的宽度自下而上逐渐减小，以使所有螺旋叶片的外轮廓呈等直径分布。

使用该实用新型披露的复合钻具进行钻孔，可实现挤土、排土同时进行，并可一次性完成成孔和砼压灌成桩，实现了工作效率的提高，减少了外排土，降低了成本。

但上述中的现有技术方案存在以下缺陷：钻具的长度一般较长，且由于中芯管的外径在整个长度范围内自下而上逐渐增加，而中芯管的内径自上而下等直径设置，因此到达最下端时，中芯管的管壁变得极薄，强度较低，而此处承担整个成孔过程中的主要的钻进工作，因此管壁较薄容易导致下端变形甚至断裂，增加不必要的施工成本和施工周期。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种复合地基CFG桩施工用钻具，其能够实现钻孔和挤土相结合，迅速并一次性完成桩身成孔和桩身施工，且钻具端部强度较高，保证了施工进度。

本实用新型的上述实用新型目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种复合地基CFG桩施工用钻具，包括钻杆，所述钻杆内沿其长度方向设有注浆孔，所述钻杆从下到上依次设有钻进段、排土段、密实段，旋挤段，所述钻进段包括钻头，所述排土段包括排土中芯杆和连接于所述排土中芯杆上的螺旋叶片；所述密实段包括直径大于所述排土中芯杆直径的隆起部，所述隆起部的最大直径大于所述螺旋叶片在垂直于钻杆方向投影的最大外径。

通过采用上述技术方案，钻具在钻进时，钻进段的钻头用于破开土壤向地下钻进，排土段的螺旋叶片随着钻具的钻进而旋转向地下切削土体并向下钻进形成桩孔，切削下来的土壤随着螺旋叶片的旋转向上排，土壤到达密实段时，隆起部逐渐挤压切削出的土体而将其挤压到桩孔侧壁中，加强了桩周土的密度，使得桩孔不易发生塌孔现象；未被隆起部挤入桩孔侧壁上的土壤经过旋挤段的旋转挤压，再次被压入桩孔中，从而避免产生外排土，进而省略了外排土外运的成本，缩短了工期，同时，由于隆起部的直径大于螺旋叶片在垂直于钻杆方向投影的最大外径，因此，隆起部加强了钻杆下端的强度，使得钻杆的排土段只需直径小于隆起部的直径即可，避免了钻杆下端的管壁较薄导致其下端较脆弱的现象发生。

本实用新型进一步设置为：所述排土中芯杆的外径不变，所述螺旋叶片的外轮廓分布直径从下到上逐渐变大。

通过采用上述技术方案，螺旋叶片可在钻杆的旋转过程中逐渐切入土中，从而逐渐将桩孔孔壁剥离，避免一次性切入过深导致的钻杆转动过程中阻力较大的问题。

本实用新型进一步设置为：所述旋挤段包括旋挤中芯杆和设于所述旋挤中芯杆外部的螺旋纹，所述螺旋纹的深度从下到上逐渐变浅，直至变为零。

通过采用上述技术方案，螺旋纹逐步旋挤孔壁上的土壤，使得土壤被螺旋纹旋挤均匀，同时，随着螺旋纹的旋转，土壤从螺旋纹的侧方被螺旋纹压入桩孔的孔壁上，进一步消除外排的土壤，加强桩周土的密度。

本实用新型进一步设置为：所述螺旋纹的螺距从下到上逐渐变大。

通过采用上述技术方案，螺旋纹的螺距逐渐变大的设置能够减少钻杆转动一圈的过程中螺旋纹对桩孔孔壁的刮擦，从而使得被压入孔壁中的土壤更加牢固。

本实用新型进一步设置为：所述螺旋纹的凸起部分的边界为弧形，且凸起部分的纹路宽度从下到上逐渐变宽。

通过采用上述技术方案，弧形的边界能够避免螺旋纹刮擦孔壁，同时当螺旋纹在逐渐变浅的过程中能够逐渐将螺旋纹侧方的土壤压入孔壁中，当螺旋纹上端高度逐渐接近零的部分接触桩孔孔壁时，此处的螺旋纹主要为进一步挤密孔壁，使得被压入的土壤在孔壁中依附的更加牢固而不会轻易塌落，因此此处的螺旋纹的纹路逐渐变宽，增强对孔壁的挤压，减小对孔壁的刮擦。

本实用新型进一步设置为：所述隆起部为纺锤状，其靠近排土段和旋挤段的直径分别等于所述排土中芯杆上端和所述旋挤中芯杆下端的直径。

通过采用上述技术方案，隆起部与相邻的排土段和旋挤段之间为平缓过渡，使得土壤逐渐被压入孔壁中而不是一次性压入，从而减小了钻杆下旋及上升过程中的阻力，防止钻杆所受扭矩过大，同时也有利于对桩孔孔壁土壤的压实。

本实用新型进一步设置为：所述螺旋叶片靠近钻杆下端一侧设有加强筋。

通过采用上述技术方案，加强筋能够支撑螺旋叶片，使得螺旋叶片在切削土壤过程中不会由于土壤的硬度较高而发生变形，提高螺旋叶片的强度，尤其适用于较宽的螺旋叶片。

本实用新型进一步设置为：所述钻头包括设于所述排土中芯杆最下端的三角头，所述三角头的一个尖部位于所述钻杆的中轴线的延伸方向上，所述三角头两侧通过扭簧铰接有活门，所述活门向排土段一侧倾斜封堵所述注浆孔。

通过采用上述技术方案，三角头能够用于钻杆的的导向和钻进，防止钻杆在钻进过程中发生偏斜，活门能够封堵注浆孔的下端，防止土壤在钻杆向下钻进的过程中从注浆孔的下端涌入注浆孔内，影响后续的注浆。

本实用新型进一步设置为：所述三角头远离所述钻杆的边缘为锯齿状。

通过采用上述技术方案，锯齿状的三角头边缘能够增强钻头在钻进过程中挖土的能力，便于钻头钻进。

综上所述，本实用新型的有益技术效果为：

将钻孔产生的土壤压入桩孔侧壁上，避免产生外排土，从而省略了外排土外运的成本，缩短了工期，同时，由于隆起部的直径大于螺旋叶片在垂直于钻杆方向投影的最大外径，因此，隆起部加强了钻杆下端的强度，使得钻杆的排土段只需直径小于隆起部的直径即可，避免了钻杆下端的管壁较薄导致其下端较脆弱的现象发生。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图中，1、钻进段；11、三角头；12、活门；2、排土段；21、排土中芯杆；22、螺旋叶片；23、加强筋；3、密实段；31、隆起部；4、旋挤段；41、旋挤中芯杆；42、螺旋纹；5、钻杆；6、注浆孔。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1，为本实用新型公开的一种复合地基CFG桩施工用钻具，包括钻杆5，钻杆5内沿其长度方向设有注浆孔6，钻杆5从下到上依次设有钻进段1、排土段2、密实段3，旋挤段4。

参照图1，钻进段1包括钻头，钻头包括设置于钻杆5最下端中间位置的三角头11，三角头11的一个尖部位于钻杆5的中轴线的延伸方向上，三角头11能够用于钻杆5的的导向和钻进，防止钻杆5在钻进过程中发生偏斜；三角头11远离钻杆5的边缘为锯齿状，锯齿状的三角头11边缘能够增强钻头在钻进过程中挖土的能力，便于钻头钻进；三角头11两侧通过扭簧铰接有活门12，活门12向排土段2一侧倾斜封堵注浆孔6，防止土壤在钻杆5向下钻进的过程中从注浆孔6的下端涌入注浆孔6内，影响后续的注浆。

参照图1，排土段2包括排土中芯杆21和连接于排土中芯杆21上的螺旋叶片22；排土中芯杆21的外径不变，螺旋叶片22的外轮廓分布直径从下到上逐渐变大，螺旋叶片22可在钻杆5的旋转过程中逐渐切入土中，从而逐渐将桩孔孔壁剥离，避免一次性切入过深导致的钻杆5转动过程中阻力较大的问题；螺旋叶片22靠近钻杆5下端一侧设置有加强筋23，加强筋23能够支撑螺旋叶片22，使得螺旋叶片22在切削土壤的过程中不会由于土壤的硬度较高而发生变形，从而提高螺旋叶片22的强度，尤其适用于较宽的螺旋叶片22。

参照图1，旋挤段4包括旋挤中芯杆41和设置于旋挤中芯杆41外部的螺旋纹42，螺旋纹42的凸起部分的边界为弧形，螺旋纹42的深度从下到上逐渐变浅，直至变为零，同时，螺旋纹42的螺距从下到上逐渐变大，且螺旋纹42凸起部分的纹路宽度从下到上逐渐变宽。螺旋纹42能够使土壤更加顺畅和均匀的积压在桩孔的孔壁上，同时还能够减小旋挤段4对桩孔孔壁的刮擦，从而使得被压入孔壁中的土壤更加牢固的依附于桩孔侧壁上。

参照图1，密实段3包括直径大于排土中芯杆21直径的隆起部31，隆起部31为纺锤状，其靠近排土段2和旋挤段4的直径分别等于排土中芯杆21上端和旋挤中芯杆41下端的直径，隆起部31的最大直径大于螺旋叶片22在垂直于钻杆5方向投影的最大外径。

本实用新型披露的钻具打桩施工的过程为：

第一步：将钻杆5垂直向下吊起，使得钻杆5端部的钻头对准桩位；

第二步：旋转钻杆5，使钻头逐渐打入土壤中，随后，排土段2、密实段3、旋挤段4依次钻进土壤中，螺旋叶片22逐渐切削土体并向下钻进形成桩孔，切削下来的土壤随着螺旋叶片22的旋转向上排，土壤到达密实段3时，隆起部31逐渐挤压切削出的土体而将其挤压到桩孔侧壁中，加强了桩周土的密度，使得桩孔不易发生塌孔现象；未被隆起部31挤入桩孔侧壁中的土壤经过旋挤段4螺旋纹42的旋转挤压，再次被压入桩孔中；

第三步：持继进行上述第二步的操作直至孔深到达设计深度，完成挤土钻进的成孔施工；

第四步：通过钻杆5内部或者外部的输料管，向桩孔内加压泵送混凝土，同时向上提升钻杆5；

第五步：反复进行上述第四步的泵送混凝土和上提钻杆5的操作，直至桩顶到达设计标高，在地基中形成混凝土桩体；

第六步：在桩顶表面铺设砂石或者混凝土或者钢筋混凝土垫层。

上述地基成桩的整个过程中不会产生外排土，进而省略了外排土外运的成本，同时，实用上述钻具能够迅速并一次性完成桩身成孔和桩身施工，达到简化工序、提高工效、降低成本的目的。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种复合地基CFG桩施工用钻具，包括钻杆(5)，所述钻杆(5)内沿其长度方向设有注浆孔(6)，其特征在于：所述钻杆(5)从下到上依次设有钻进段(1)、排土段(2)、密实段(3)，旋挤段(4)，所述钻进段(1)包括钻头，所述排土段(2)包括排土中芯杆(21)和连接于所述排土中芯杆(21)上的螺旋叶片(22)；所述密实段(3)包括直径大于所述排土中芯杆(21)直径的隆起部(31)，所述隆起部(31)的最大直径大于所述螺旋叶片(22)在垂直于钻杆(5)方向投影的最大外径。

2.根据权利要求1所述的复合地基CFG桩施工用钻具，其特征在于：所述排土中芯杆(21)的外径不变，所述螺旋叶片(22)的外轮廓分布直径从下到上逐渐变大。

3.根据权利要求1所述的复合地基CFG桩施工用钻具，其特征在于：所述旋挤段(4)包括旋挤中芯杆(41)和设于所述旋挤中芯杆(41)外部的螺旋纹(42)，所述螺旋纹(42)的深度从下到上逐渐变浅，直至变为零。

4.根据权利要求3所述的复合地基CFG桩施工用钻具，其特征在于：所述螺旋纹(42)的螺距从下到上逐渐变大。

5.根据权利要求4所述的复合地基CFG桩施工用钻具，其特征在于：所述螺旋纹(42)的凸起部分的边界为弧形，且凸起部分的纹路宽度从下到上逐渐变宽。

6.根据权利要求5所述的复合地基CFG桩施工用钻具，其特征在于：所述隆起部(31)为纺锤状，其靠近排土段(2)和旋挤段(4)的直径分别等于所述排土中芯杆(21)上端和所述旋挤中芯杆(41)下端的直径。

7.根据权利要求1所述的复合地基CFG桩施工用钻具，其特征在于：所述螺旋叶片(22)靠近钻杆(5)下端一侧设有加强筋(23)。

8.根据权利要求1所述的复合地基CFG桩施工用钻具，其特征在于：所述钻头包括设于所述排土中芯杆(21)最下端的三角头(11)，所述三角头(11)的一个尖部位于所述钻杆(5)的中轴线的延伸方向上，所述三角头(11)两侧通过扭簧铰接有活门(12)，所述活门(12)向排土段(2)一侧倾斜封堵所述注浆孔(6)。

9.根据权利要求8所述的复合地基CFG桩施工用钻具，其特征在于：所述三角头(11)远离所述钻杆(5)的边缘为锯齿状。

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