灌注圆柱——螺纹组合桩成桩工艺 本发明涉及一种灌注钢筋混凝土桩的成桩新工艺。
灌注钢筋混凝土是建筑工程施工过程中应用非常广泛的而且关系到工程质量好坏的重要工艺。传统的钻孔压浆成桩法【1】，新灌注的圆柱形桩体与周围土体的结合部是光滑平直的，其承载能力有限。后来发展的螺纹桩成桩工艺【2】，由于增加了螺纹面对土体的摩阻力，所以，桩体的承载力得到提高，而且灌桩的成本可以降低，但是，螺纹桩成桩工艺也存在下列不足之处：
1不能适应不同的地层情况，众所周知，灌注的钢筋混凝土桩体在不同的地层(如淤泥层、液化层、硬土层、砂土层等等)中所受到的外力也是不相同的。由于螺纹桩的截面面积比相同直径地圆柱桩要小30％～40％，所以，螺纹桩承受水平剪切力要比相同外径的圆柱形桩小得多。
2钻螺纹孔时，生产率低。螺纹桩施工时钻具是在低转速大进尺的状态下工作的。同时由于采用很长的全螺纹钻杆，与土体相接触的每个螺纹面上都受到轴向力和摩擦阻力矩，因此钻杆和钻机所受到的总的轴向力和摩擦阻力矩非常大，所以设备庞大，能量浪费大，生产率低。特别是在硬土层和砂土层中，钻具难以穿越，以致达不到设计深度。
3当土质较硬，成桩直径大于0.8米时，需要先钻预成孔，增加了施工成本。
本发明的目的就是要提供一种能适应不同地层情况的和生产率高的不需要预成孔的灌注钢筋混凝土桩的成桩新工艺。
本发明所构思的成桩新工艺过程是：首先，根据不同的地层情况设计不同形状的桩体；然后，采用专用的钻机和钻杆钻至设计深度时，将混凝土从钻杆中心孔的底部泵出，同时反向逐步提升钻杆出地面，泵出的混凝土逐步填满所钻出的设计形状的空间；最后，将钢筋笼沉入混凝土的桩体中，凝固即成；其特征在于：
1桩体形状的设计是从提高桩体承受垂直承载力、水平剪切力的原则出发，根据施工地层的地质状况设计出由不同数目不同长度的园柱桩段和螺纹桩段在地层不同深度位置的分布组合，其中每段螺纹桩段的螺距、螺纹的法向截面大小也是根据地层地质状况而合理选定，从而充分提高了桩体承受垂直承载力和水平剪切力的能力。
2专用的钻杆是同轴式双重钻杆，它由内部有中心通孔的中心钻和套在中心钻外部的螺纹钻套组成；中心钻的工作端有圆锥形的钻头，而螺纹钻套仅仅是在靠近中心钻钻头的这一端才有螺牙，其余部分没有螺牙；中心钻和螺纹钻套分别驱动，并由钻机的自动控制系统来控制，使得双重钻杆在正向钻入和反向提升的过程中，其进给速度和回转速度都能自动匹配，从而灌注出所设计形状的组合桩体。
图1至图6是本发明的灌注组合桩体的实施过程。
图1所示为圆柱——螺纹组合桩的示意图。桩体形状的设计是从提高桩体承受垂直承载力、水平剪切力的原则出发，根据施工地层的地质状况设计出由不同数目不同长度的园柱桩段1和螺纹桩段2在地层不同深度位置的分布组合，其中每段螺纹桩段的螺距、螺纹的法向截面大小也是根据地层地质状况而合理选定，从而充分提高了桩体承受垂直承载力和水平剪切力的能力。
图2所示是为了钻出图1所示的组合桩体所采用的同轴式双重钻杆，它由内部加工有中心通孔的中心钻3和套在中心钻3外部的螺纹钻套4组成；中心钻3的工作端有圆锥形的钻头7，而螺纹钻套4仅仅是在靠近中心钻钻头7的这一端才有螺牙5、6，其余部分没有螺牙；中心钻3和螺纹钻套4分别驱动，并由钻机的自动控制系统来控制，使得双重钻杆在正向钻入和反向提升的过程中，进给速度和回转速度都能自动匹配，从而灌注出所设计形状的组合桩体。这种双重钻杆的优点是：
1大大减少了钻杆在钻孔过程中所受到的轴向力和摩擦阻力矩，改善了钻杆的受力情况，从而可以提高钻杆的使用寿命，和劳动生产率；
2可以钻大口径的混凝土桩；
3可以顺利地穿越硬土层和砂土层。
图3所示是双重钻杆钻到设计深度以后，开始反向提升，并开始从中心钻3的中心孔泵出混凝土时的情况。
图4所示是双重钻杆提升出地面以后，泵出的混凝土已经填满双重钻杆所腾出的桩体空间。
图5所示是准备将钢筋笼沉入混凝土的桩体中。
图6所示是最后凝固的圆柱段和螺纹段相结合的组合桩体。
从上述成桩工艺过程的阐述中可以看出本发明的优点如下：
1桩体形状的设计是从提高桩体承受垂直承载力、水平剪切力的原则出发，根据施工地层的地质状况设计出由不同数目不同长度的园柱桩段和螺纹桩段在地层不同深度位置的分布组合，其中每段螺纹桩段的螺距、螺纹的法向截面大小也是根据地层地质状况而合理选定，从而充分提高了桩体承受垂直承载力和水平剪切力的能力。
2分别驱动的同轴式双重钻杆改善了受力情况，从而可以提高钻杆和钻机的使用寿命和劳动生产率。
3可以钻大口径的混凝土桩；可以顺利地穿越硬土层和砂土层。
4无论土质软硬和桩径大小，都不需要钻预成孔，可以降低施工成本。
参考文献
【1】中国专利公开号CN86100705《钻孔压浆成桩法》
【2】中国专利ZL9611962.5《灌注螺纹桩成桩工艺》