一种旋挖静压植入装置技术领域
本发明涉及机械领域，尤其是涉及一种利用旋挖、静压、振动、变速装
置、牙轮和夹持装置完成基础工程的各种条件下的成孔或植入或植入压浆后的
深层振捣。
背景技术
钢板(筒)桩在围堰或深基坑支护中的优势非常明显，但在坚硬的地质条
件下或密度和粒径较大的砂砾(卵)石条件下，靠传统的震锤根本无法完成钢
板(筒)桩的植入工艺。
目前国内、国际土质地层针对钢板桩施工的工法和机械较多，但坚硬地层
和砂砾石地层针对钢板桩施工工法和装备仅有日本在1975年发明的静压植桩
机一款。日本的静压植桩机只针对钢板桩植入作业，对较大直径的桩孔成型、
钢筋的植入和钢筋植入后深地层的振捣无能为力，而旋挖机针对砂、砾石较深
地层的成孔也基本无能为力。
发明内容
本发明的目的是针对目前国内、国际钢板桩施工的工法和基础工程机械功
能的单一性，设计了一套对所有地层成孔施工和各种截面条状金属的植入都适
用的工法和装置。本装置可以旋挖成孔，板(管)桩植入、拆除，钢筒植入、
拆除，地层钢筋植入，地层钢筋植入后压浆的深层振捣，起重吊装等。装置的
钻杆和钻头间采用快速连接头；装置的钻杆、护筒也可任意组装接长。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种旋挖静压植入装置，包括：底座和设置在底座上的井架、起重装置、
动力装置、桩筒和设置在桩筒内的钻杆；
所述井架的顶端设置为起重装置，起重装置的下端与钻杆顶部连接，用于
钻杆的上、下运动，动力装置输出动力到钻杆；
所述桩筒设置在井架的中心处，桩筒下端穿过底座；
所述井架的下端内侧分别设置有导轨，导轨与桩筒之间设置有滑动箱，所
述滑动箱的下端面设置有举升油缸，所述举升油缸驱动滑动箱在导轨的引导下
上、下移动；
所述滑动箱内设置有夹紧油缸，夹紧油缸驱动夹头对设置在桩筒外侧的夹
具夹紧或松开运动；
所述钻杆的底端连接设置有筒形复合钻，所述复合钻内设置一个内钻杆，
所述内钻杆的下端设置有三牙轮钻，三牙轮钻的四周设置有三个单牙轮钻，所
述筒形复合钻的边缘设置有限位面，所述单牙轮钻在限位面与三牙轮钻之间转
动；
所述筒形复合钻的下端两个单牙轮钻之间设置为进渣口，筒形复合钻的上
端设置有出渣口，出渣口与桩筒内空间导通，所述桩筒的外表面设置有若干个
开口，用于排除渣土。
在上述技术方案中，所述单牙轮钻通过销轴设置在筒形复合钻内，销轴与
内钻杆的垂直方向水平设置。
在上述技术方案中，所述内钻杆向下转动，内钻杆与销轴之间的阻力带动
销轴转动，销轴带动单牙轮钻移动至限位面转动，完成对泥土的旋挖。
在上述技术方案中，所述内钻杆向上提升，内钻杆与销轴之间的阻力带动
销轴转动，销轴带动单牙轮钻恢复原始位置，桩筒外侧的夹具下落，完成对夹
具的静压植入。
在上述技术方案中，所述桩筒外侧的夹具或为圆筒状、或为板状、或为钢
筋。
上述方案是本发明的基本方案，通过该方案本装置能完成在复杂施工环境
下的旋挖和静压植入，不受地形的限制。
本发明还提供一种旋挖静压植入装置，包括：底座、井架、井杆、支架、
起重装置、动力装置、桩筒和设置在护桩筒内的钻杆；
所述桩筒设置在井架的中心处，桩筒下端穿过底座；
所述井架的内侧分别设置有导轨，导轨与桩筒之间设置有滑动箱，所述滑
动箱的下端面设置有举升油缸，所述举升油缸驱动滑动箱在导轨的引导下上、
下移动；
所述滑动箱内设置有夹紧油缸，夹紧油缸驱动夹头对设置在桩筒外侧的夹
具夹紧或松开运动；
所述钻杆的底端连接设置有筒形复合钻，所述复合钻内设置一个内钻杆，
所述内钻杆的下端设置有三牙轮钻，三牙轮钻的四周设置有三个单牙轮钻，所
述筒形复合钻的边缘设置有限位面，所述单牙轮钻在限位面与三牙轮钻之间转
动；
所述筒形复合钻的下端两个单牙轮钻之间设置为进渣口，筒形复合钻的上
端设置有出渣口，出渣口与桩筒内空间导通，所述桩筒的外表面设置有若干个
开口，用于排除渣土；
所述起重装置与动力装置设置在井杆的一端，桩筒和设置在桩筒内的钻
杆，所述井杆通过绕轴设置在井架上端，井杆的另一侧焊接有支架，支架连接
外部装置，在外部装置的作用下，井杆能够围绕绕轴转动。
上述方案是在基本方案上的改进，其功能和基本方案是一致，但是基本方
案在实施过程中需要进行专用设备进行安装后才能使用，特别是在移动和安装
过程中非常不便，而这个方案是将设备与移动平台结合，在安装前期，本发明
还可以做为起重装置使用，并通过移动平台进行自身安装，不需要额外增加设
备。
本发明还提供一种旋挖静压植入装置，包括：底座和设置在底座上的井
架、起重装置、动力装置、桩筒和设置在桩筒内的钻杆；
所述井架的顶端设置为起重装置，起重装置的下端与钻杆顶部连接，用于
钻杆的上、下运动，动力装置输出动力到钻杆；
所述桩筒设置在井架的中心处，桩筒下端穿过底座；
所述井架的下端内侧分别设置有导轨，导轨与桩筒之间设置有滑动箱，所
述滑动箱的下端面设置有举升油缸，所述举升油缸驱动滑动箱在导轨的引导下
上、下移动；
所述桩筒外侧均匀设置有若干纵向排布的钢筋，钢筋外侧连接有固定环用
于对所有钢筋的固定，固定环通过连接机构与桩筒连接；固定环通过关联结构
与螺旋环连接，螺旋环与钻头同步关联，即钻头转动带动螺旋环转动、螺旋环
带动固定环转动；
所述钻杆的底端连接设置有筒形复合钻，所述复合钻内设置一个内钻杆，
所述内钻杆的下端设置有三牙轮钻，三牙轮钻的四周设置有三个单牙轮钻，所
述筒形复合钻的边缘设置有限位面，所述单牙轮钻在限位面与三牙轮钻之间转
动；
所述筒形复合钻的下端两个单牙轮钻之间设置为进渣口，筒形复合钻的上
端设置有出渣口，出渣口与桩筒内空间导通，所述桩筒的外表面设置有若干个
开口，用于排除渣土。
本方案是针对于植入物为钢筋采用的一种特殊结构，与通用的筒桩、板桩
植入不一样的是，采用钢筋竖向固定在固定环上，固定环和护筒通过机构(如
弹簧插销的组合等)联接在一起；螺旋钢筋固定旋转环上，旋转环通过机构
(如钢筒状物等)与竖向钢筋固定环关联在一起，同时旋转环通过机构(如活
动的凸面或凹面构造)与钻头关联在一起。钻头旋转时，环向箍筋随同钻头下
行，紧紧箍在护筒外竖向钢筋(或略大于组合竖筋直径的外侧曲面)的外侧；
静压时，竖向受力钢筋随同护筒一起下行。植入工作到设计位置，操作机构
(如抽出插销，弹簧弹出，工作口封闭)，“固定环”和“旋转环”脱离与护
筒、钻头的关联而留在深层土层中，反转钻头直至钻头取出。进行压浆工作，
高频振动护筒后，提升钢护筒，完成钢筋植入和砼成型工作。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明可根
据不同地层地质和地貌情况以及植入对象，选择不同功能的装置，灵活组装，
以方便施工作业(如本装置的旋挖、静压、振动部分功能，既可联机组合工
作，也可离机单独工作，用狭小空间和深水区的植桩工艺)。可满足国内施工
企业处理坚硬地层桩基础工程施工的迫切需求。在处理土木工程桩基础机械技
术方面目前处于国际国内领先水平，打破国外企业对该领域的机械技术和价格
垄断，填补国内空白。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明的下部结构示意图；
图2是本发明的上部结构示意图；
图3是A-A剖视图；
图4是是C3局部放大图；
图5是B-B剖视图；
图6是C1局部放大图；
图7是C2局部放大图；
图8是本发明另一上部结构示意图；
图9是E-E剖视图；
图10是适用于本发明的移动平台。
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明的主体结构为底座3和用于支撑底座3的可调
支脚1，在底座3上焊接有井架9，井架9的中心为桩筒10，在桩筒10内设置
有钻杆11；井架9下端的内侧设置有导轨8，导轨8与桩筒10之间设置有滑
动箱5，滑动箱5的下端设置有举升油缸4。滑动箱5在举升油箱4的作用下
可以沿着导轨8上下移动，在本装置中，采用四个举升油缸4。
如图3所示，在滑动箱5内设置沿水平方向相对设置有夹紧油缸24，在夹
紧油缸24的作用下可带动夹头23连同左夹具25、右夹具27做夹紧或松开运
动；左右夹具的种类根据被夹持的对象是桩筒10或者桩板26做相应更换；当
夹紧油缸24夹紧时，配合举升油缸4的运动带动桩筒10或板桩26上下运
动。
如图6、图7所示，在井架9的顶部设置有起重装置和动力装置，井架9的
顶端有上横梁22和起重电机21、起重轮20；在起重电机和起重轮的带动下钢
缆19吊动图7中的滑轮18、吊架17、活动梁14；可以使钻杆上下运动；图7
中的吊钩12，是在安装初期或结束时用来吊装板桩、桩筒等物件的。由马达
16通过减速器15、联轴节13与钻杆11相连接，并给钻杆11提供动力。
如图4、图5所示，钻杆11在桩筒10内部旋转，其下端连接有筒形复合钻
34(此类钻头适用于岩石层的破碎，也可以根据地质状况选择不同的类型)。
筒形复合钻34其内部也有一个内钻杆33，其下端中心安装有三牙轮钻28，外
部边缘安装有三个单牙轮钻29、38；单牙轮钻可绕销轴32转动；当钻杆11向
下做钻孔运动时，工作阻力使单牙轮38绕销轴32转动直至碰到限位面37；这
时钻孔直径略大于桩筒10(或板桩的廻转直径)的直径；当提升钻杆时，工作
阻力消失，在重力的作用下单牙轮转动直到与限位面30接触，恢复原始位
置，如同图中单牙轮28；这时其廻转直径小于桩筒10的直径，可以使筒形复
合钻34沿着桩筒10内上、下运动。
钻孔过程中产生的渣土沿着入渣口36进入，并在内钻杆33的推动下出渣
口35向上运动。在桩筒或者桩板上设置有若干个孔，当旋挖工作中，泥土在
内钻杆33的推动下进入到桩筒或者桩板内，通过桩筒或者桩板上的孔就可以
将泥土排出装置外。这样的话就不需要向传统的静压设备，需要工作一段时间
后专门去清楚泥土。
图10是一种自制的专用可行走机架，在底座43上有动力站42；其中心部
位有廻转台46，回转台46下设有廻转台支脚45；底座43设有两平移支脚
48。在工作状态支架50保证底座43的平稳。当廻转支脚45伸出时将底座43
支起，支架50悬空，平移油缸49动作使平移支脚48相对底座43滑动；如果
此时廻转马达47工作，则底座43旋转；廻转支脚45收缩，支架50落地，此
时若平移油缸49动作使底座43相对平移支脚48滑动，而实现底座43直线位
移；此时如果廻转马达47工作，则回转台46旋转。
图8是将本发明的井架上部进行改装，同时将图8结合图10应用，将原有
井架从滑动箱5和导轨8的上端开始分成两部分，其下部分基本不变，其上端
改变成井杆55。井杆55上焊接有支架53、54，使得井杆55可以在油缸64的
作用下，绕轴52旋转，最终成平卧状态；由此方便运输，此外井杆55也可能
实现辅助吊装功能；然而最主要的是井杆这种开放的外形能方便钻杆、板桩、
桩筒的吊装。
另井杆55的顶端有可伸缩杆60，在油缸61的作用下可沿轴向移动；可伸
缩杆60的端部有起重电机63，通过钢缆62、滑轮58、带动动力头架59，沿
井杆55轴向运动。此结构亦能用于履带工程机械底盘。
图9中井杆55沿轴线设有两条滑轨66；动力头架59沿着这两条滑轨上下
运动；左右对称的两个滑轮58，可绕着滑轮轴65旋转。当然井杆55的截面
形状也可以是矩形、工字形等其它形状。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露
的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的
组合。