一种旋拧钻进的钢桩技术领域
本实用新型属于土木工程领域，尤其属于岩土工程领域的桩基础。
背景技术
桩基础是土木工程领域常用的一种基础型式，采用桩基础可以承担上部结构的荷载，并
控制沉降变形在允许范围内。常用的桩基础有灌注桩和预制桩两类。灌注桩常规的施工方法
为先采用大型钻机在地基中成孔，然后在孔中放置预先加工好的钢筋笼，再浇筑混凝土养护
成桩。灌注桩施工工序较多，施工速度慢，质量不易控制，且往往涉及泥浆护壁和弃土处理，
不利于环保。另外由于灌注桩混凝土的养护对温度有一定的限制，因此在寒冷的冬季往往无
法施工。预制桩一般在工厂加工成型，从材质上分有混凝土和钢材两类。预制桩的施工有锤
击和静压两种工艺。采用锤击法施工，会产生较大的噪音和振动，影响周边环境，一般在城
市里是禁用的。静压法是采用大型压桩机，依靠自身配备的大吨位的配重提供反力将预制桩
压入土中。虽然静压法不会像锤击法一样产生噪音和振动，但由于其自重必须要大于桩与土
相互作用产生的极限承载力，所以压桩机自身十分庞大，行走笨重，仅适合在空旷平坦的场
地施工，且仅适合软土地层。预制桩属于挤土桩，由于其主要靠桩周外表面与土体之间的摩
擦获得承载力，因而桩径一般都较大，因此无论是锤击桩还是静压桩，其挤土效应非常明显，
施工结束后都需要一定的恢复期，才能达到其设计承载力。
上述各种桩型的施工对施工场地都有一定的要求，均要满足施工设备的通行要求和施工
材料的运输需要，因此在狭小的施工空间是无法施工的，对于软土地层则需预先处理，以满
足施工设备的通行，在水中则更是无法直接施工，而需配套施工围堰。
发明内容
本实用新型的目的在于设计一种旋拧钻进的钢桩，属于预制桩，包括先导杆和延长杆和
连接装置。先导杆上焊接有螺旋叶片，螺旋叶片可以是一道或是多道，先导杆的下端部设置
桩尖，延长杆接在先导杆上端，其和先导杆之间或是延长杆与延长杆之间通过连接装置连接。
根据需要一根旋拧钻进的钢桩可以没有延长杆或有多根相互连接的延长杆。
本实用新型提出的旋拧钻进的钢桩，其施工主要设备为液压动力头，液压动力头需要安
装在挖掘机上或是吊车上等可以输出液压的设备上。施工时，首先将液压动力头与先导杆的
顶部连接，通过动力头输出的扭矩带动钢桩旋转，钢桩依靠螺旋叶片与土体的咬合力在旋转
的过程中产生下行力而钻入土中。待先导杆钻入土体后，松开动力头与桩体的连接，通过连
接装置将延长杆连接在先导杆的顶部，与施工先导杆的方法一样，再将延长杆部分也钻入土
中。根据设计需要，采用上述方法再连接第二节延长杆并施工，直至整个桩长满足设计需要。
同现有技术相比，本实用新型的优点在于：
(1)本实用新型为预制桩，桩体在工厂加工制作，桩身质量有保证，现场施工工序简
单，无需养护，施工结束后即可使用，可极大地缩短施工工期；
(2)本实用新型所有叶片的螺距均相同，且叶片间距为螺距的整数倍，这样可确保本
实用新型提出的旋拧钻进的钢桩在钻进过程中叶片的前进轨迹一致，最大限度地
减少叶片对土体的切割扰动；
(3)本适用新型通过延长杆的方式增加桩长，降低了对施工净空的要求，尤其适合在
室内施工；
(4)本施工新型不涉及养护的问题，且通过旋拧钻进可通过一定厚度的冻土层，因此
适合寒冷地区的冬季施工；
(5)本实用新型通过液压动力头旋拧钻进，无噪音，无振动，不涉及泥浆护壁和排土，
对地面的破坏也能做到最低，绿色环保；
(6)本实用新型的主要施工设备为液压动力头，外形尺寸小(直径一般在0.5m以内，
高度在1m以内)，液压常用挖掘机提供，因此对施工场地和道路的要求低，通过
增加延长臂可以增加施工范围，尤其适合施工场地狭小和施工道路松软的工程，
甚至可以在水中施工；
(7)本实用新型施工消耗的能源仅为柴油，因此适合没有电力的偏远地区。
附图说明
附图1为本实用新型的结构示意图
附图2为本实用新型所述连接装置的销键连接形式的结构示意图
附图3为本实用新型所述连接装置的焊接连接形式的结构示意图
附图4为本实用新型所述连接装置的螺纹连接形式的结构示意图
附图5为本实用新型所述连接装置的法兰盘连接形式的结构示意图
如附图1——附图5所示，本实用新型由先导杆(1)、延长杆(2)、螺旋叶片(3)连接
装置(4)构成，其中先导杆(1)及延长杆(2)的横截面可为圆管形、方管形、实心圆形或
实心方形四种形状之一，其横截面的圆形直径或方形边长的范围为50mm～500mm，壁厚
3mm～50mm；先导杆(1)上焊接有螺旋叶片(3)，螺旋叶片(3)为一个或多个，螺旋叶片(3)
为盘状，可以是圆盘，也可以是倒圆角的方盘，螺旋叶片(3)的圆形直径或方形边长的范围
为100mm～1200mm，螺旋叶片(3)的壁厚3mm～50mm，螺旋叶片(3)的外形为螺旋曲面，螺旋
叶片(3)竖直方向通过中心任意角度剖面剖口线与先导杆(1)的中轴之间均成90°夹角，
所有螺旋叶片(3)的螺距均相同，且任意两个螺旋叶片(3)的间距为螺旋叶片(3)螺距的
整数倍；先导杆(1)的桩尖可以是斜切成尖角，也可以制作成圆锥形，先导杆(1)的长度
为2m-12m，延长杆(2)的长度为2m-12m；先导杆(1)与延长杆(2)之间、延长杆(2)
与延长杆(2)之间通过连接装置(4)连接，其中连接装置(4)的连接可为套袖(5)套焊
在延长杆(2)的下端后套接在先导杆(1)或下部延长杆(2)的上端后用销键(6)穿接开
有一个或多个穿孔的套袖(5)和开有一个或多个对应穿孔的先导杆(1)或延长杆(2)或套
袖(5)套焊在先导杆(1)或下部延长杆(2)的上端后套接在上部延长杆(2)的下端后用
销键(6)穿接开有一个或多个穿孔的套袖(5)和开有一个或多个对应穿孔的延长杆(2)、
套筒(7)套在先导杆(1)或延长杆(2)的上端和延长杆(2)的下端进行焊接、具有一端
内螺纹的螺纹套管(8)没有内螺纹的一端的内壁焊接在先导杆(1)或延长杆(2)上端外壁
且另一个下端开有外螺纹的延长杆(2)旋拧进螺纹套管(8)具有内螺纹的一端进行螺接、
经过在先导杆(1)或延长杆(2)上端和另一个延长杆(2)下端分别焊接的法兰盘(9)通
过螺栓(10)进行连接。根据工程需求，一根旋拧钻进的钢桩可以没有延长杆(2)或有多根
相互连接的延长杆(2)，延长杆(2)上也可以与先导杆(1)一样焊接有螺旋叶片(3)。
具体实施方式
实施例1：
一种旋拧钻进的钢桩，先导杆(1)的长度为4m，形状为圆形管状杆，截面直径和壁厚
根据结构强度要求采用，截面直径为114mm，钢管壁厚为10mm。先导杆(1)上焊接有二道螺
旋叶片。螺旋叶片为圆盘状，叶片直径为400mm，壁厚16mm。螺旋叶片的外形为完美的螺旋
曲面，竖直方向通过中心任意角度剖面剖口线与中轴之间均成90°。所有叶片的螺距均相同
为150mm，叶片间距为螺距的13倍，为1950mm。先导杆(1)端部为桩尖，先导杆的桩尖斜
切成尖角。
所述旋拧钻进的钢桩在先导杆上连接3根延长杆。每根延长杆长度为3m。同先导杆一样，
延长杆采用圆形钢管，截面直径和壁厚根据结构强度要求采用，截面直径为114mm，钢管壁
厚为10mm。延长杆和先导杆之间或是延长杆与延长杆之间通过销键连接。具体实施方法是：
在下部先导杆和延长杆中轴顶端预先设置有两个钻孔，在上部延长杆中轴下端外部焊接套袖，
套袖为钢管，在套袖上设置两个钻孔，钻孔位置与在下部先导杆和延长杆中轴顶端预先设置
的两个钻孔相匹配，将上部延长杆与下部先导杆或延长杆通过套袖套接，调整位置对准孔位，
插入销键并固定。销键为高强螺栓，通过螺帽固定。
所述旋拧钻进的钢桩通过液压动力头旋拧钻入土中。液压动力头安装在挖掘机上，与挖
掘机的液压输出系统连接。施工时，首先将液压动力头与先导杆的顶部连接，通过动力头输
出的扭矩带动钢桩旋转，钢桩依靠螺旋叶片与土体的咬合力在旋转的过程中产生下行力而钻
入土中。待先导杆钻入土体后，松开动力头与桩体的连接，通过连接装置将延长杆连接在先
导杆的顶部，与施工先导杆的方法一样，再将延长杆部分也钻入土中。采用上述方法再施工
第二节和第三节延长杆，完成所述旋拧钻进的钢桩的施工。
实施例2：
一种旋拧钻进的钢桩，先导杆长度为3m，先导杆中轴采用实心方杆，截面边长根据结构
强度要求采用，截面边长为100mm。先导杆中轴上焊接有两道螺旋叶片。螺旋叶片为倒圆角
的方盘状，叶片边长为300mm，壁厚20mm。螺旋叶片的外形为完美的螺旋曲面，竖直方向通
过中心任意角度剖面剖口线与中轴之间均成90°。所有叶片的螺距均相同为130mm，且叶片
间距为螺距的10倍，为1300mm。先导杆端部设置桩尖，先导杆的桩尖斜切成尖角。
所述旋拧钻进的钢桩在先导杆上连接两根延长杆。每根延长杆长度为2m。同先导杆一样，
延长杆采用实心方杆，截面边长根据结构强度要求采用，截面边长为100mm。延长杆和先导
杆之间或是延长杆与延长杆之间通过法兰盘连接。具体实施方法是：在先导杆中轴顶端焊接
法兰盘，在延长杆中轴底端也焊接同等规格的法兰盘，对于中间的延长杆，其中轴顶、底两
端均需要焊接法兰盘。连接时，调整位置对准法兰盘上的孔位，采用螺栓将上下法兰盘固定。
所述旋拧钻进的钢桩通过液压动力头旋拧钻入土中。液压动力头安装在挖掘机上，与挖
掘机的液压输出系统连接。施工时，首先将液压动力头与先导杆的顶部连接，通过动力头输
出的扭矩带动钢桩旋转，钢桩依靠螺旋叶片与土体的咬合力在旋转的过程中产生下行力而钻
入土中。待先导杆钻入土体后，松开动力头与桩体的连接，通过连接装置将延长杆连接在先
导杆的顶部，与施工先导杆的方法一样，再将延长杆部分也钻入土中。采用上述方法再施工
第二节延长杆，完成所述旋拧钻进的钢桩的施工。