CN214697736U - 中掘法扩底沉桩施工用的长螺旋钻杆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种中掘法扩底沉桩施工用的长螺旋钻杆，它包括钻杆本体，钻杆本体底端为钻尖，钻杆本体设有螺旋叶片；钻杆本体的两层螺旋叶片之间设有扩底器组件，每个扩底器组件包括两块焊接在钻杆本体的夹板，两块夹板上设有一根铰轴，该铰轴上铰接有一块刮板，该刮板下表面设有多个耙齿，每个刮板的内端设有一个卡块，两块夹板共同焊接有用于抵住刮板的卡块从而限定刮板最大展开角度的限位块，当钻杆本体反转时，刮板逆向展开。该长螺旋钻杆的扩底器不依赖液压能实现自动展开或收缩，结构简单，钻进时阻力小。

Description

中掘法扩底沉桩施工用的长螺旋钻杆

技术领域

本实用新型涉及土木工程的桩基施工机械设备技术领域，具体讲是一种中掘法扩底沉桩施工用的长螺旋钻杆。

背景技术

在土木工程领域中，预应力管桩简称管桩。随着国家经济建设的快速发展，管桩作为桩基在工程项目中应用越来越多。管桩具备桩身质量好、强度高、沉桩施工速度快、无泥浆污染等优点，但客观上也存在挤土效应、难以穿越硬土层或难以进入风化基岩层等缺点。

为扬长避短，常规的施工方法有预钻孔后沉桩、静钻根植桩、打应力析放孔后沉桩等方法。但上述方法仍存在以下缺陷。在桩位上预先钻孔然后沉入管桩，沉桩过程孔壁容易坍塌，导致管桩底端沉渣较多，降低桩基承载力；而静钻根植桩需要旋喷水泥浆并搅拌成水泥土护壁，沉桩时难免会溢出水泥土污染场地；而打应力析放孔后沉桩则难以从根本上消除挤土效应，且沉桩前还要打孔施工效率差，也增加了造价。

近几年，行业内还出现了另一种沉桩施工方法，即中掘法，具体的说，在长螺旋钻杆底端钻尖处安装由液压缸驱动的扩孔器，再将长螺旋钻杆顶端与动力头连接，且将管桩上端与振动锤的的液压抱箍连接，而钻杆向下穿过管桩中心孔并从管桩底开口伸出，再同步启动动力头和振动锤，一边下钻长螺旋钻杆取土一边同步沉桩，当遭遇硬土层或风化基岩时，则由液压缸张开扩底器并继续下钻钻杆，在硬土层或风化基岩钻出直径接近管桩的孔，而管桩则在振动锤作用下跟钻下沉，直至管桩沉入设定标高，则液压缸收缩扩底器，并起拔钻杆及钻头。

中掘法施工过程中，由于长螺旋钻杆穿过管桩中心孔下钻，土体顺着螺旋叶片挤送出地面，且管桩跟钻下沉，故沉桩后没有挤土效应，有利于保护环境；且管桩下沉与钻杆成孔几乎同步，故管桩能及时护壁，这样，既避免水泥土护壁造成污染，也防止孔壁坍塌而导致的孔底沉渣。

但中掘法及长螺旋钻杆仍然存在些许弊端。一是钻杆底端的扩底器依赖液压系统，其结构相对复杂，造价高，容易出故障，导致扩底器不能及时张开或收缩，可靠性不强；二是扩底器展开后下钻时受到的阻力大，磨损自然也大；三是扩底器的存在，容易干扰到顺着螺旋叶片排土的过程。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种扩底器不依赖液压能实现自动展开或收缩，结构简单，钻进时阻力小的中掘法扩底沉桩施工用的长螺旋钻杆。

本实用新型的技术解决方案是，提供一种中掘法扩底沉桩施工用的长螺旋钻杆，它包括钻杆本体，钻杆本体底端为钻尖，钻杆本体设有螺旋叶片；钻杆本体的两层螺旋叶片之间设有扩底器组件，每个扩底器组件包括两块焊接在钻杆本体的夹板，两块夹板上设有一根铰轴，该铰轴上铰接有一块刮板，该刮板下表面设有多个耙齿，每个刮板的内端设有一个卡块，两块夹板共同焊接有用于抵住刮板的卡块从而限定刮板最大展开角度的限位块，当钻杆本体反转时，刮板逆向展开。

采用以上结构的中掘法扩底沉桩施工用的长螺旋钻杆与现有技术相比，具有以下优点：

先分析该钻杆的工作过程，动力头驱动长螺旋钻杆穿过管桩中心孔，正向下钻取土，且振动锤驱使管桩同步下沉，当遭遇硬土层或风化基岩时，则反向旋转长螺旋钻杆，使得刮板下表面的粑齿受力展开，直至刮板卡块抵住夹板间的限位块，即刮板展开至最大展开度，此时，反向旋转扩底旋挖，在硬土层或风化基岩钻出直径接近管桩的孔，而管桩则在振动锤作用下跟钻下沉，直至管桩沉入设定标高，则再次正转长螺旋钻杆，使得刮板受力回缩，扩底器也整体收缩，最后起拔钻杆及钻头。

由以上分析可知，上述扩底装置是伴随钻杆正转或反转而自动收缩或展开的，故省略了钻杆底端的液压驱动部件，简化了扩底器组件，降低了造价，且结构简化后故障率自然也随之降低，通过正反转钻杆就能有效控制扩底器开合，动作稳定可靠；尤其需要强调的是扩底器的安装位置，本申请的扩底器并不是位于钻杆最下端，而是上移了一段高度，内收在上下两层或两圈螺旋叶片之间，这样，一是扩底器刮板与钻头之间形成了一个梯度，实现了先钻头再刮板的逐级破碎钻进，提高了钻进效率，降低了刮板及扩底器的损耗；二是刮板及扩底器大致顺着与两层螺旋叶片平行的方向安装，故扩底器被下层和上层的螺旋叶片遮挡保护起来，能进一步降低扩底器的磨损；三是扩底器、刮板的延伸方向与螺旋叶片的延伸方向也就是出土通道的方向基本一致，这样不会干扰阻塞两层叶片之间出土。

作为优选，钻杆本体的芯管内设有一根总水管，总水管下端连接有分支水管，分支水管贯通钻杆本体的侧壁，且分支水管的出口设有用于喷射夹板后部区域从而确保钻杆本体正转时刮板顺向收拢的喷嘴；这样增加了一个功能，当管桩下沉到位后，再次正转钻杆内收扩底器时，若夹板后部区域也就是刮板与夹板之间的区域钻渣太多，容易导致刮板卡死，无法收拢；此时，经总水管、分支水管和喷嘴喷射出高压水流，就能冲开钻渣，确保刮板顺利收拢，扩底器顺利整体收缩，进而保证钻杆及钻头的顺利起拔。

作为限定，扩底器组件为两组，分居钻杆本体的左右两侧；分支水管为两根，喷嘴也为两个，分别朝向左右两组扩底器组件的折叠区；这样，能提高扩底后钻进的效率，且左右两个组件布局合理，受力均衡，互不干扰。

附图说明

图1是本实用新型中掘法扩底沉桩施工用的长螺旋钻杆正转时的结构示意图。

图2是本实用新型中掘法扩底沉桩施工用的长螺旋钻杆反转时的结构示意图。

图3是图1去掉钻杆本体后的结构示意图。

图4是本实用新型中掘法扩底沉桩施工用的长螺旋钻杆的扩底器组件去掉上夹板后的结构示意图。

图中所示1、钻杆本体，2、钻尖，3、螺旋叶片，4、夹板，5、铰轴，6、刮板，7、耙齿，8、卡块，9、限位块，10、总水管，11、分支水管，12、喷嘴。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1～图4所示，本实用新型中掘法扩底沉桩施工用的长螺旋钻杆，它包括钻杆本体1，钻杆本体1底端为钻尖2，钻杆本体1设有螺旋叶片3。

钻杆本体1的两层螺旋叶片3之间设有扩底器组件，即扩底组件位于上一圈的螺旋叶片3和下一圈的螺旋叶片3之间。扩底器组件为两组，分居钻杆本体1的左右两侧。

每个扩底器组件包括上下两块夹板4，每块夹板的内端焊接在钻杆本体1侧壁，两块夹板4的外端共同安装有一根铰轴5，该铰轴5上铰接有一块刮板6。该刮板6下表面设有多个耙齿7，每个刮板6的内端设有一个卡块8，两块夹板4共同焊接有用于抵住刮板6的卡块8从而限定刮板6最大展开角度的限位块9。当钻杆本体1反转时，刮板6逆向展开，而钻杆本体1正转时，刮板6正向收拢。

作为增益，钻杆本体1的芯管内设有一根总水管10，总水管10下端连接有左右两根分支水管11，每根分支水管11贯通钻杆本体1的侧壁，且每根分支水管11的出口设有一个用于喷射夹板4后部区域从而确保钻杆本体1正转时刮板6顺向收拢的喷嘴12。换句话说，喷嘴12也为两个，分别朝向左右两组扩底器组件的折叠区，也就是扩底器组件刮板6与夹板4之间的区域。

Claims (3)

1.一种中掘法扩底沉桩施工用的长螺旋钻杆，它包括钻杆本体(1)，钻杆本体(1)底端为钻尖(2)，钻杆本体(1)设有螺旋叶片(3)；其特征在于：钻杆本体(1)的两层螺旋叶片(3)之间设有扩底器组件，每个扩底器组件包括两块焊接在钻杆本体(1)的夹板(4)，两块夹板(4)上设有一根铰轴(5)，该铰轴(5)上铰接有一块刮板(6)，该刮板(6)下表面设有多个耙齿(7)，每个刮板(6)的内端设有一个卡块(8)，两块夹板(4)共同焊接有用于抵住刮板(6)的卡块(8)从而限定刮板(6)最大展开角度的限位块(9)，当钻杆本体(1)反转时，刮板(6)逆向展开。

2.根据权利要求1所述的中掘法扩底沉桩施工用的长螺旋钻杆，其特征在于：钻杆本体(1)的芯管内设有一根总水管(10)，总水管(10)下端连接有分支水管(11)，分支水管(11)贯通钻杆本体(1)的侧壁，且分支水管(11)的出口设有用于喷射夹板(4)后部区域从而确保钻杆本体(1)正转时刮板(6)顺向收拢的喷嘴(12)。

3.根据权利要求2所述的中掘法扩底沉桩施工用的长螺旋钻杆，其特征在于：扩底器组件为两组，分居钻杆本体(1)的左右两侧；分支水管(11)为两根，喷嘴(12)也为两个，分别朝向左右两组扩底器组件的折叠区。

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