CN213448479U - 一种长螺旋钻孔压灌混凝土桩桩沉渣清理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种长螺旋钻孔压灌混凝土桩桩沉渣清理装置。在空心钻杆沿轴线方向上下交错设置两条反方向旋转的螺旋叶片，圆柱形套筒通过与螺旋叶片外边缘焊接固定于螺旋叶片外侧，空心钻杆下端焊接有中心套在杆件上的上底板，上底板四周与套筒焊接，板面设置对称布置的扇环开口，开口一侧与对应的螺旋叶片焊接，上底板下侧是中心套在空心钻杆上的下底板，下底板一侧边缘沿直径方向对称布置有削切齿，中心钻杆最下端为三角形削切齿，削切齿两侧有活门。本实用新型在成孔施工过程中彻底清理孔底残余渣土，控制孔壁土体向孔底的掉落以及提升钻头时钻杆残余渣土向孔底的掉落，从源头上控制桩底沉渣的产生，有效降低沉渣对桩竖向承载力的影响。

Description

一种长螺旋钻孔压灌混凝土桩桩沉渣清理装置

技术领域

本新型实用属于桩基基础施工设备领域，具体涉及一种长螺旋转孔压灌混凝土桩桩沉渣清理装置，可用于实现长螺旋钻孔压灌混凝土桩开挖过程中桩底沉渣的清理。

背景技术

长螺旋钻孔压灌混凝土桩在国内桩基施工中取得越来越广泛的使用，其施工首先采用长螺旋钻机成孔至设计深度，再将超流态混凝土经过钻杆中空的管道从钻头下方活门灌注至桩底，当混凝土灌注高度达到设计标高后，利用钢筋自重或者配套振动装置将钢筋笼插入超流态混凝土桩体，经过养护最终形成钢筋混凝土灌注桩体。

相比于传统水下灌注桩，长螺旋钻孔压灌混凝土桩不需要泥浆护壁，无泥浆污染、处理、转运问题，同时其成孔后可立即灌注混凝土，无需等待钻头完全提升出转孔，对桩孔扰动较小，具有无振动、无噪音、成桩效果好的优点。但是由于长螺旋钻机排土方式所限，成孔后桩底沉渣较厚，对沉渣清理工作带来较大困难，严重影响成桩后桩体的竖向承载力。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种长螺旋钻孔压灌混凝土桩桩沉渣清理装置，与长螺旋钻机配套使用，在成孔施工过程中控制孔壁土体向孔底的掉落以及提升钻头时钻杆残余渣土向孔底的掉落，彻底清理孔底残余渣土，从源头上控制桩底沉渣的产生。

本实用新型解决具体技术问题采用的技术方案是：

一种长螺旋钻孔压灌混凝土桩桩沉渣清理装置，其包括套筒和空心钻杆；在所述的空心钻杆沿轴线方向上下交错设置两条反方向旋转的螺旋叶片，圆柱形套筒通过与螺旋叶片外边缘焊接固定于螺旋叶片外侧，套筒和空心钻杆同轴布置且两者之间夹持形成环形空腔；空心钻杆底部伸出所述环形空腔并垂直设有三角形板状的第一削切齿，第一削切齿顶部沿空心钻杆底面对称中心线方向固定，第一削切齿两侧分别铰接有活门盖，两侧的活门盖能绕与空心钻杆轴线垂直的固定轴回转并封堵空心钻杆的底部开口；空心钻杆下端同轴套有上底板和下底板，上底板和下底板均为具有两个对称布置的扇环开口的圆板；所述上底板与空心钻杆固定且同步转动，其圆弧形边缘与套筒的底面边缘贴合固定，上底板上的两个扇环开口作为所述环形空腔的进口；所述下底板的顶面贴合上底板的底面并能够相对空心钻杆转动，下底板的底面沿直径方向对称布置有至少两排第二削切齿；所述上底板随空心钻杆同步转动过程中与下底板发生相对位移，用于完全闭合所述进口和打开所述进口。

作为优选，所述上底板上设置有突出底面的限位块，空心钻杆旋转向下钻进过程中，下底板上的扇环开口一侧受到限位块限制后停止转动，完全打开上底板的所述进口。

作为优选，所述螺旋叶片的底面沿上底板中扇环开口的一侧焊接固定，且两片螺旋叶片分别焊接于不同的扇环开口侧部，其焊接位置在上底板平面上镜像对称。

作为优选，所述的上底板单侧扇环开口的圆心角角度为60°。

作为优选，所述的下底板单侧扇环开口的圆心角角度为90°。

作为优选，所述的下底板上的第二削切齿之间布置有肋条，由有肋条将第二削切齿联结为一体。

作为优选，所述的空心钻杆底端相对于下底板超出20cm。

作为优选，所述的下底板底部有套设于空心钻杆上的下底板固定环限位，使其在轴向不存在移动自由度。

作为优选，所述空心钻杆底部加工成镜像对称的斜切口，所述第一削切齿顶部固定于两个斜切口中间的脊线上，两侧的活门盖能各自封堵一个斜切口。

作为优选，所述第二削切齿沿下底板上的扇环开口单侧半径方向的边缘布置。

本实用新型通过上述方案，该沉渣清理装置与长螺旋钻机配合使用，通过上下底板的配合，清理孔底残余渣土，使螺旋叶片上残余渣土在钻头提升过程中不会掉入坑底，同时由于套筒直径大于螺旋叶片，与孔壁贴合性更好，上方孔壁掉落的土体会落入套筒中，从而不会掉落在孔底。本实用新型从源头上控制桩底沉渣的产生，能够一次性清理桩底残余渣土，控制钻头上升过程中残余渣土的掉落，有效降低沉渣对桩竖向承载力的影响，同时该装置可在原有螺旋桩钻头基础上改造，经济效益明显。

附图说明

图1为长螺旋钻孔压灌混凝土桩桩沉渣清理装置的正视图；

图2为上底板的俯视图；

图3为下底板的俯视图；

图4为本实用新型上底板扇环开口完全开启状态的俯视图；

图5为本实用新型上底板扇环开口完全关闭状态的俯视图。

图中附图标记为：套筒1、上底板2、下底板3、空心钻杆4、螺旋叶片5、限位块6、第一削切齿7、活门盖8、固定轴9、下底板固定环10、肋条11、第二削切齿12。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行

清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实施例中的一种长螺旋钻孔压灌混凝土桩桩沉渣清理装置由套筒1、上底板2、下底板3、空心钻杆4、螺旋叶片5、限位块6、第一削切齿 7、活门盖8、固定轴9、下底板固定环10、肋条11、第二削切齿12结构组成。

套筒1是一个无顶无盖的圆柱形中空筒体，在空心钻杆4沿轴线方向上下交错设置两条反方向旋转的螺旋叶片5，圆柱形套筒1通过与螺旋叶片5外边缘焊接固定于螺旋叶片5外侧。套筒1和空心钻杆4整体呈同轴布置，且套筒1的内径大于空心钻杆4的外径，两者之间夹持形成环形空腔。空心钻杆4底部伸出环形空腔并垂直设有三角形板状的第一削切齿7，第一削切齿7顶部沿空心钻杆4 底面对称中心线方向固定。若空心钻杆4的底部为平面，则底面呈圆形，其对称中心线就是其直径。但本实施例中，为了减少空心钻杆4在钻入地基过程中的阻力，将其底部加工成镜像对称的斜切口，两个斜切口中心具有一条脊线，该脊线就是加工前的底面直径。第一削切齿7顶部焊接固定于两个斜切口中间的脊线上，其尖端朝下用于插入土体中。第一削切齿7的脊线两侧分别固定一条固定轴9，固定轴9与脊线平行，与空心钻杆4轴线垂直，每条固定轴9上铰接一个活门盖 8。活门盖8呈半圆形，其面积大于斜切口，通过第一削切齿7两侧铰接的活门盖8，在钻土过程中活门盖8受到土体压力进而绕固定轴9回转并被顶在斜切口上，保持斜切口处于封堵状态。

常规的螺旋钻杆是通过杆体内置螺旋来实现土体的向上输送的，但在本发明中由于土体无法从空心钻杆4的底部开口进入杆内，因此需要从套筒1内的螺旋叶片5构成的螺旋通道中输送。套筒1的作用为清理控制桩底沉渣厚度，因此其在清理过程中需要保持环形空腔底部开口具有打开和关闭两种状态。本实施例中，是通过在空心钻杆4下端同轴套有上底板2和下底板3来实现该功能的。

如图2所示，上底板2是一块中心有圆形镂空，两侧对称布置有圆心角为 60°的扇环开口的钢板，在钢板底面的边缘对称布置有限位块6。

如图3所示，下底板3是一块中心有圆形镂空，两侧对称布置有圆心角为 90°的扇环开口的钢板，在两个扇环形板块直径方向的边缘对称布置有第二削切齿12，肋条11焊接在第二削切齿12之间，将原本独立的第二削切齿12联结为整体。第二削切齿12沿下底板3上的扇环开口单侧半径方向的边缘布置。

上底板2和下底板3的直径均与套筒1的外径相同。上底板2与空心钻杆4 固定且同步转动，其圆弧形边缘与套筒1的底面边缘贴合并焊接固定，由此上底板2上的两个扇环开口作为环形空腔仅有的两个进口。若需要打开或关闭环形空腔的进土口，只需要打开或封闭上底板2上的两个扇环开口即可。本实施例中，通过上底板2和下底板3的配合来实现该功能。具体而言，下底板3的顶面贴合上底板2的底面并能够相对空心钻杆4转动，两排第二削切齿12沿直径方向对称布置于下底板3的底面，其顶面是光滑的。下底板3底部有套设于空心钻杆4 上的下底板固定环10限位，使其在轴向不存在移动自由度，仅能够平面旋转。上底板2随空心钻杆4同步转动过程中，下底板3上的第二削切齿12在土体的阻力下保持不动，进而上底板2与下底板3之间能够发生相对位移，由于两者均具有扇环开口和实心部分，因此在转动过程中可以完全闭合进口和打开进口。

在如果在钻进过程中，上底板2与下底板3之间不断相对旋转，那么其进口会一直往复的打开和关闭，不利于提高进土效率。因此本实施例中，在上底板2 上设置有突出底面的限位块6，空心钻杆4旋转向下钻进过程中，下底板3上的扇环开口一侧受到限位块6限制后停止转动，保持钻进过程中始终打开上底板2 的进口。

另外，在本实施例中，螺旋叶片5的底面沿上底板2中扇环开口的一侧焊接固定，且两片螺旋叶片5分别焊接于不同的扇环开口侧部，其焊接位置在上底板 2平面上镜像对称。由此，每当空心钻杆4旋转180°，就会有一个螺旋叶片5 对土体进行收集和向上传送。

另外，空心钻杆4底端应当相对于下底板3超出一定距离，本实施例中该距离设定为20cm。

本发明的工作过程如下：

参见图4，钻头旋转向下钻进时，下底板3上的第一削切齿7受土层阻力带动下底板3旋转，下底板3没有第一削切齿7一侧受到限位块6限制后停止转动，漏出上底板2的扇环开口，渣土从开口处沿螺旋叶片5上升至地面。

参见图5，当钻头钻进至设计深度后，钻头反向旋转上升，下底板3在土层对第一削切齿7的阻力和自身惯性作用下反向旋转，将孔底残余渣土一次性清理进上底板2的扇环开口中，之后下底板3设置第一削切齿7一侧受到限位块6 限制后停止转动，遮盖住上底板2的扇环开口，从而使螺旋叶片上残余渣土在钻头提升过程中不会掉入坑底，同时由于套筒直径大于螺旋叶片，与孔壁贴合性更好，上方孔壁掉落的土体会落入套筒中，从而不会掉落在孔底，达到清理控制桩底沉渣厚度的效果。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种长螺旋钻孔压灌混凝土桩桩沉渣清理装置，其特征在于，包括套筒（1）和空心钻杆（4）；在所述的空心钻杆（4）沿轴线方向上下交错设置两条反方向旋转的螺旋叶片（5），圆柱形套筒（1）通过与螺旋叶片（5）外边缘焊接固定于螺旋叶片（5）外侧，套筒（1）和空心钻杆（4）同轴布置且两者之间夹持形成环形空腔；空心钻杆（4）底部伸出所述环形空腔并垂直设有三角形板状的第一削切齿（7），第一削切齿（7）顶部沿空心钻杆（4）底面对称中心线方向固定，第一削切齿（7）两侧分别铰接有活门盖（8），两侧的活门盖（8）能绕与空心钻杆（4）轴线垂直的固定轴（9）回转并封堵空心钻杆（4）的底部开口；空心钻杆（4）下端同轴套有上底板（2）和下底板（3），上底板（2）和下底板（3）均为具有两个对称布置的扇环开口的圆板；所述上底板（2）与空心钻杆（4）固定且同步转动，其圆弧形边缘与套筒（1）的底面边缘贴合固定，上底板（2）上的两个扇环开口作为所述环形空腔的进口；所述下底板（3）的顶面贴合上底板（2）的底面并能够相对空心钻杆（4）转动，下底板（3）的底面沿直径方向对称布置有至少两排第二削切齿（12）；所述上底板（2）随空心钻杆（4）同步转动过程中与下底板（3）发生相对位移，用于完全闭合所述进口和打开所述进口。

2.如权利要求1所述的长螺旋钻孔压灌混凝土桩桩沉渣清理装置，其特征在于，所述上底板（2）上设置有突出底面的限位块（6），空心钻杆（4）旋转向下钻进过程中，下底板（3）上的扇环开口一侧受到限位块（6）限制后停止转动，完全打开上底板（2）的所述进口。

3.如权利要求1所述的长螺旋钻孔压灌混凝土桩桩沉渣清理装置，其特征在于，所述螺旋叶片（5）的底面沿上底板（2）中扇环开口的一侧焊接固定，且两片螺旋叶片（5）分别焊接于不同的扇环开口侧部，其焊接位置在上底板（2）平面上镜像对称。

4.如权利要求1所述的长螺旋钻孔压灌混凝土桩桩沉渣清理装置，其特征在于，所述的上底板（2）单侧扇环开口的圆心角角度为60°。

5.如权利要求1所述的长螺旋钻孔压灌混凝土桩桩沉渣清理装置，其特征在于，所述的下底板（3）单侧扇环开口的圆心角角度为90°。

6.如权利要求1所述的长螺旋钻孔压灌混凝土桩桩沉渣清理装置，其特征在于，所述的下底板（3）上的第二削切齿（12）之间布置有肋条（11），由有肋条（11）将第二削切齿（12）联结为一体。

7.如权利要求1所述的长螺旋钻孔压灌混凝土桩桩沉渣清理装置，其特征在于，所述的空心钻杆（4）底端相对于下底板（3）超出20cm。

8.如权利要求1所述的长螺旋钻孔压灌混凝土桩桩沉渣清理装置，其特征在于，所述的下底板（3）底部有套设于空心钻杆（4）上的下底板固定环（10）限位，使其在轴向不存在移动自由度。

9.如权利要求1所述的长螺旋钻孔压灌混凝土桩桩沉渣清理装置，其特征在于，所述空心钻杆（4）底部加工成镜像对称的斜切口，所述第一削切齿（7）顶部固定于两个斜切口中间的脊线上，两侧的活门盖（8）能各自封堵一个斜切口。

10.如权利要求1所述的长螺旋钻孔压灌混凝土桩桩沉渣清理装置，其特征在于，所述第二削切齿（12）沿下底板（3）上的扇环开口单侧半径方向的边缘布置。

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