用于成型长螺旋扩孔桩的长螺旋钻机及成桩方法.pdf

本发明用于成型长螺旋扩孔桩的长螺旋钻机及成桩方法涉及一种岩土层钻孔设备及成桩方法。其目的是为了提供一种结构简单、成本低、成桩质量好的用于成型长螺旋扩孔桩的长螺旋钻机及成桩方法。本发明用于成型长螺旋扩孔桩的长螺旋钻机包括第一动力头、钻杆和钻头，第一动力头的输出端与钻杆传动连接，钻杆外部带有螺旋叶片，钻头上开设有混凝土活门，钻杆与混凝土泵站相连接，还包括钻筒和第二动力头，钻筒与钻杆同轴设置，且钻筒内径略大于钻杆外部螺旋叶片的外径，钻筒底部筒壁开设有通孔，通孔孔壁上安装有与钻筒轴线平行的铰接轴，铰接轴上连接有扩孔活门，扩孔活门的形状与通孔相同，第二动力头的输出端与钻筒连接，第二动力头安装在长螺旋钻机的桅杆上。

1.  一种用于成型长螺旋扩孔桩的长螺旋钻机，包括第一动力头(1)、钻杆(2)和钻头(3)，所述第一动力头(1)的输出端与钻杆(2)传动连接，所述钻杆(2)外部带有螺旋叶片(4)，所述钻头(3)安装在钻杆(2)下端，钻头(3)上开设有混凝土活门(5)，所述钻杆(2)通过管道与混凝土泵站相连接，其特征在于：还包括钻筒(6)和第二动力头(7)，所述钻筒(6)与钻杆(2)同轴设置，且钻筒(6)内径略大于钻杆(2)外部螺旋叶片(4)的外径，钻筒(6)套在钻杆外部位于第一动力头(1)下方，钻筒(6)底部筒壁开设有通孔，所述通孔孔壁上安装有与钻筒(6)轴线平行的铰接轴(8)，所述铰接轴(8)上连接有扩孔活门(9)，所述扩孔活门(9)的形状与通孔相同，扩孔活门(9)位于钻头(3)上方，所述第二动力头(7)的输出端与钻筒(6)传动连接，第二动力头(7)安装在长螺旋钻机的桅杆上。

2.  根据权利要求1所述的用于成型长螺旋扩孔桩的长螺旋钻机，其特征在于：所述钻筒(6)与扩孔活门(9)之间安装有限位装置，所述限位装置用于限制扩孔活门(9)打开的最大角度。

3.  一种长螺旋扩孔桩的成桩方法，其特征在于：采用权利要求1所述的长螺旋钻机，按照如下步骤进行：
A、将长螺旋钻机架设在施工点，启动第一动力头(1)和第二动力头(7)，驱动钻杆(2)和钻筒(6)同步向下钻进，向下钻进过程中，钻杆(2)正向旋转，钻筒(6)反向旋转；
B、当钻头(3)钻进至预定深度位置，关闭第一动力头(1)和第二动力头(7)，打开钻头(3)上的混凝土活门(5)，启动混凝土泵站将混凝土送入钻杆(2)中，混凝土通过混凝土活门(5)注入桩孔内，启动提升装置，使钻杆(2)与钻筒(6)向上同步提升；
C、当扩孔活门(9)提升至与设定扩孔段相对应的位置时，关闭提升装置，启动第二动力头(7)，驱动钻筒(6)正向旋转，扩孔活门(9)在与土层摩擦力作用下打开切入土层当中，扩孔活门(9)随着钻筒(6)旋转在土层中刨出环形槽，土渣通过通孔进入钻筒(6)内，启动第二动力头(7)，驱动钻筒(6)反向旋转使扩孔活门(9)关闭，启动第一动力头(1)，驱动钻杆(2)正向旋转，螺旋叶片(4)将土渣带出地面；
D、启动提升装置，使钻杆(2)与钻筒(6)继续向上提升，混凝土通过混凝土活门(5)注入环形槽内形成扩孔桩段；
E、当扩孔活门(9)提升至与下一个设定扩孔段相对应的位置时，重复进行步骤C和步 骤D，直至钻头(3)和钻杆(2)完全离开地面，关闭混凝土泵站。

用于成型长螺旋扩孔桩的长螺旋钻机及成桩方法
技术领域
本发明涉及一种岩土层钻孔设备，特别是涉及一种长螺旋钻机及成桩方法。
背景技术
目前，高层或大型建筑物基础多采用钢筋混凝土钻孔灌注桩，在施工过程中大多采用长螺旋桩机钻等径桩，等径桩的承载力差，为增加桩的承载力，工程人员想到了将桩孔适当位置扩大，形成如图1所示的长螺旋扩孔桩。为了形成这样的桩型，工程人员开发出相应的成桩设备，比较常见的是在钻杆或钻头上安装扩孔器，由液压设备驱动，当钻杆到达指定位置时，启动液压设备使扩孔器向外张开，通过挤压周边土层形成扩孔段，这种设备存在两个比较明显的问题：一、设备复杂，制造成本高，故障率高；二、土层受到扩孔器挤压容易混入桩孔内的混凝土中，影响桩体质量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本低、成桩质量好的用于成型长螺旋扩孔桩的长螺旋钻机及成桩方法。
本发明用于成型长螺旋扩孔桩的长螺旋钻机，包括第一动力头、钻杆和钻头，所述第一动力头的输出端与钻杆传动连接，所述钻杆外部带有螺旋叶片，所述钻头安装在钻杆下端，钻头上开设有混凝土活门，所述钻杆通过管道与混凝土泵站相连接，其中还包括钻筒和第二动力头，所述钻筒与钻杆同轴设置，且钻筒内径略大于钻杆外部螺旋叶片的外径，钻筒套在钻杆外部位于第一动力头下方，钻筒底部筒壁开设有通孔，所述通孔孔壁上安装有与钻筒轴线平行的铰接轴，所述铰接轴上连接有扩孔活门，所述扩孔活门的形状与通孔相同，扩孔活门位于钻头上方，所述第二动力头的输出端与钻筒传动连接，第二动力头安装在长螺旋钻机的桅杆上。
本发明用于成型长螺旋扩孔桩的长螺旋钻机，其中所述钻筒与扩孔活门之间安装有限位装置，所述限位装置用于限制扩孔活门打开的最大角度。
本发明长螺旋扩孔桩的成桩方法，采用上述的长螺旋钻机，按照如下步骤进行：
A、将长螺旋钻机架设在施工点，启动第一动力头和第二动力头，驱动钻杆和钻筒同步向下钻进，向下钻进过程中，钻杆正向旋转，钻筒反向旋转；
B、当钻头钻进至预定深度位置，关闭第一动力头和第二动力头，打开钻头上的混凝土活门，启动混凝土泵站将混凝土送入钻杆中，混凝土通过混凝土活门注入桩孔内，启动提升装置，使钻杆与钻筒向上同步提升；
C、当扩孔活门提升至与设定扩孔段相对应的位置时，关闭提升装置，启动第二动力头，驱动钻筒正向旋转，扩孔活门在与土层摩擦力作用下打开切入土层当中，扩孔活门随着钻筒旋转在土层中刨出环形槽，土渣通过通孔进入钻筒内，启动第二动力头，驱动钻筒反向旋转使扩孔活门关闭，启动第一动力头，驱动钻杆正向旋转，螺旋叶片将土渣带出地面；
D、启动提升装置，使钻杆与钻筒继续向上提升，混凝土通过混凝土活门注入环形槽内形成扩孔桩段；
E、当扩孔活门提升至与下一个设定扩孔段相对应的位置时，重复进行步骤C和步骤D，直至钻头和钻杆完全离开地面，关闭混凝土泵站。
本发明用于成型长螺旋扩孔桩的长螺旋钻机及成桩方法与现有技术不同之处在于本发明用于成型长螺旋扩孔桩的长螺旋钻机在钻杆外部安装钻筒，在钻筒底部安装有扩孔活门，扩孔活门在钻筒反向旋转时关闭，正向旋转时打开切入土层，通过钻筒旋转在土层中刨出环形槽，刨出的土渣进入钻筒内，利用钻杆上的螺旋叶片将土渣带出地面。本设备结构简单，制造成本低，便于操作，且能够一次性成桩，施工效率更高。
下面结合附图对本发明的用于成型长螺旋扩孔桩的长螺旋钻机及成桩方法作进一步说明。
附图说明
图1为长螺旋扩孔桩的结构示意图；
图2为本发明用于成型长螺旋扩孔桩的长螺旋钻机的结构示意图；
图3为本发明用于成型长螺旋扩孔桩的长螺旋钻机中钻筒的结构示意图。
具体实施方式
如图2所示，本发明用于成型长螺旋扩孔桩的长螺旋钻机包括第一动力头1、钻杆2、钻头3、钻筒6和第二动力头7。第一动力头1的输出端与钻杆2传动连接，钻杆2外部带有螺旋叶片4，钻头3安装在钻杆2下端，钻头3上开设有混凝土活门5，钻杆2通过管道与混凝 土泵站相连接。钻筒6与钻杆2同轴设置，且钻筒6内径略大于钻杆2外部螺旋叶片4的外径，钻筒6套在钻杆外部位于第一动力头1下方。结合图3所示，钻筒6底部筒壁开设有通孔，通孔孔壁上安装有与钻筒6轴线平行的铰接轴8，铰接轴8上连接有扩孔活门9，扩孔活门9的形状与通孔相同，扩孔活门9位于钻头3上方。钻筒6与扩孔活门9之间安装有限位装置，限位装置用于限制扩孔活门9打开的最大角度，限位装置可以采用挡块，抵靠在扩孔活门9外部以限制其打开的最大角度，在本实施方式中，钻筒6的半径为200mm，扩孔活门9打开后的最大半径为400mm。第二动力头7的输出端与钻筒6传动连接，第二动力头7安装在长螺旋钻机的桅杆上。
采用本发明长螺旋钻机的成桩过程如下描述：
A、将长螺旋钻机架设在施工点，启动第一动力头1和第二动力头7，驱动钻杆2和钻筒6同步向下钻进，向下钻进过程中，钻杆2正向旋转，钻筒6反向旋转，桩孔内的土渣被螺旋叶片4带出地面。
B、当钻头3钻进至预定深度位置，关闭第一动力头1和第二动力头7，打开钻头3上的混凝土活门5，启动混凝土泵站将混凝土送入钻杆2中，混凝土通过混凝土活门5注入桩孔内，启动提升装置，使钻杆2与钻筒6向上同步提升，钻头3下方的桩孔被混凝土填满。
C、当扩孔活门9提升至与设定扩孔段相对应的位置时，关闭提升装置，启动第二动力头7，驱动钻筒6正向旋转，扩孔活门9在与土层摩擦力作用下打开切入土层当中，扩孔活门9随着钻筒6旋转在土层中刨出位于钻头3上方的环形槽，土渣通过通孔进入钻筒6内。然后启动第二动力头7，驱动钻筒6反向旋转使扩孔活门9关闭，启动第一动力头1，驱动钻杆2正向旋转，螺旋叶片4将土渣带出地面。
D、启动提升装置，使钻杆2与钻筒6继续向上提升，混凝土通过混凝土活门5注入环形槽内形成扩孔桩段。
E、当扩孔活门9提升至与下一个设定扩孔段相对应的位置时，重复进行步骤C和步骤D，直至钻头3和钻杆2完全离开地面，关闭混凝土泵站，即形成如图1所示的长螺旋扩孔桩。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。