一种变径螺旋钻杆及混凝土桩的施工方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201610889554.0

申请日:

2016.10.12

公开号:

CN106351592A

公开日:

2017.01.25

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情:

实质审查的生效IPC(主分类):E21B 17/22申请日:20161012|||公开

IPC分类号:

E21B17/22; E02D5/34

主分类号:

E21B17/22

申请人:

王继忠; 张连喜

发明人:

王继忠; 张连喜

地址:

102118 北京市昌平区东小口镇太平家园31号楼北京波森特岩土工程有限公司

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

本发明提供一种变径螺旋钻杆,包括有芯管和螺旋叶片,其特征在于,在螺旋叶片之间且沿螺旋叶片的方向,在芯管上设置变径块,变径块自下向上连续或分段加大芯管直径,在钻进过程中变径块能够将螺旋叶片钻起的土体逐渐向下和向外挤密压实。本发明还提供一种采用该变径螺旋钻杆的施工方法,步骤为:1)在桩位处进行不出土预成孔;2)将钻杆放入桩孔;3)旋转钻杆钻进,同时通过变径块将钻起土体挤入孔壁;4)反复操作达到设定深度形成桩孔;5)一边上提钻杆一边向钻杆输料管内输送混凝土;6)持续操作直至将钻杆提出形成混凝土桩;7)①用于桩基时桩身中反插钢筋笼;②用于复合地基时在桩顶表面铺设垫层。

权利要求书

1.一种变径螺旋钻杆,包括有芯管和螺旋叶片,其特征在于,在螺旋叶片之间且沿螺旋
叶片的方向,在芯管上设置变径块,变径块自下向上连续或分段加大芯管直径,在钻进过程
中变径块能够将螺旋叶片钻起的土体逐渐向下和向外挤密压实,从而起到避免出土或减少
出土量并挤密周围土体的双重作用。
2.如权利要求1所述的变径螺旋钻杆,其特征在于,变径块的设置方式包括:①沿芯管
自下而上设置二道以上不连续的变径块,变径块的外径自下而上连续或者间隔递增;②沿
芯管自下而上设置一条连续的变径块,变径块的外径自下而上连续或者间隔递增。
3.如权利要求1或2所述的变径螺旋钻杆,其特征在于,变径块的最大外径不大于螺旋
叶片的外径,变径块的高度不超过螺旋叶片的高度。
4.如权利要求1所述的变径螺旋钻杆,其特征在于,变径螺旋钻杆设有输料管和出料
口,所述输料管包括芯管的中空管道或者在芯管的中空管道内另设的较细管道,所述出料
口设于芯管底端,出料口外设有可打开和闭合的活门。
5.一种混凝土桩的施工方法,该方法采用上述权利要求1-4之一所述的变径螺旋钻
杆,包括下述步骤:
1)在桩位处进行不出土预成孔,即通过动力锤冲击或者振动或者静压的方式将重锤或
者钉子桩锤或者底端封闭的护筒在土体中挤土沉入,形成一定深度的桩孔;
2)将变径螺旋钻杆放入已形成的桩孔中;
3)旋转变径螺旋钻杆向下钻进,同时通过变径块将螺旋叶片钻起的土体逐渐挤入外周
孔壁;
4)反复进行上述步骤3)的操作直至达到设定深度,从而在地基中形成桩孔;
5)一边向上提升或者反转提升变径螺旋钻杆,一边向变径螺旋钻杆的输料管内输送混
凝土,混凝土从变径螺旋钻杆底端出料口注入桩孔;
6)持续进行上述步骤5)的操作,直至将变径螺旋钻杆提出地基表面,在桩孔中形成混
凝土桩;
7)根据基础结构形式,通过下述方法之一进行后续施工:
①用于桩基形式时,在混凝土桩身的中心位置向下反插钢筋笼至设计深度;②用于复
合地基形式时,在桩顶表面铺设砂石或者混凝土或者钢筋混凝土垫层。
6.根据权利要求5所述的混凝土桩的施工方法,其特征在于,上述步骤1)中,上述动力
锤包括重锤、柴油锤、液压锤,上述钉子桩锤由锤杆和冲击锤头组成,钉子桩锤的锤杆上部
可带有扩径部。
7.根据权利要求5所述的混凝土桩的施工方法,其特征在于,上述步骤1)中,上述预成
孔的深度,不小于螺旋钻杆底端至加径块最大直径位置的长度,预成孔的直径不小于变径
螺旋钻杆的最大直径。
8.根据权利要求5所述的混凝土桩的施工方法,其特征在于,上述步骤5)中,上述向变
径螺旋钻杆的输料管内输送混凝土,所输送的混凝土能够采用水泥拌合物替代,水泥拌合
物是由水泥和水或∕和土或∕和碎石或∕和砂或∕和粉煤灰拌合的混合料。

说明书

一种变径螺旋钻杆及混凝土桩的施工方法

技术领域

本发明涉及一种桩基施工用螺旋钻杆,特别是一种变径螺旋钻杆,并且涉及一种
混凝土桩的施工方法。

背景技术

现有技术的桩基施工过程中螺旋钻杆是一种非常普遍的施工工具。使用螺旋钻杆
成桩不仅施工速度快而且施工的质量能够得到很好的控制;另外,由于变频电机的使用,使
得钻杆的转速得到很好的控制,使其能够适用于更加广泛的地质条件。但是,螺旋钻杆施工
过程中会出土,为施工额外增加了很多运输的工作量;而且,在石块较多的地质条件中,普
通钻杆要将石块、硬土破碎并带出地面,在此过程中耗费了大量的能量,浪费了石块、硬土
等资源。

发明内容

本发明提供一种变径螺旋钻杆,包括有芯管和螺旋叶片,其特征在于,在螺旋叶片
之间且沿螺旋叶片的方向,在芯管上设置变径块,变径块自下向上连续或分段加大芯管直
径,在钻进过程中变径块能够将螺旋叶片钻起的土体逐渐向下和向外挤密压实,从而起到
避免出土或减少出土量并挤密周围土体的双重作用。

最好,在上述的变径螺旋钻杆中,变径块的设置方式包括:①沿芯管自下而上设置
二道以上不连续的变径块,变径块的外径自下而上连续或者间隔递增,即,相对上方的变径
块的外径大于或等于相对下方的变径块的外径;②沿芯管自下而上设置一条连续的变径
块,变径块的外径自下而上连续或者间隔递增,即,相对在上的变径块的外径大于或等于相
对在下的变径块的外径。

最好,在上述的变径螺旋钻杆中,变径块的最大外径不大于螺旋叶片的外径,变径
块的高度不超过螺旋叶片的高度。

最好,在上述的变径螺旋钻杆中,变径螺旋钻杆设有输料管和出料口,所述输料管
包括芯管的中空管道或者在芯管的中空管道内另设的较细管道,所述出料口设于芯管底
端,出料口外设有可打开和闭合的封门。

本发明还提供一种混凝土桩的施工方法,该方法采用上述的变径螺旋钻杆,包括
下述步骤:

1)在桩位处进行不出土预成孔,即通过动力锤冲击或者振动或者静压的方式将重锤或
者钉子桩锤或者底端封闭的护筒在土体中挤土沉入,形成一定深度的桩孔;

2)将变径螺旋钻杆放入已形成的桩孔中;

3)旋转变径螺旋钻杆向下钻进,同时通过变径块将螺旋叶片钻起的土体逐渐挤入外周
孔壁;

4)反复进行上述步骤3)的操作直至达到设定深度,从而在地基中形成桩孔;

5)一边向上提升或者反转提升变径螺旋钻杆,一边向变径螺旋钻杆的输料管内输送混
凝土,混凝土从变径螺旋钻杆底端出料口注入桩孔;

6)持续进行上述步骤5)的操作,直至将变径螺旋钻杆提出地基表面,在桩孔中形成混
凝土桩;

7)根据基础结构形式,通过下述方法之一进行后续施工:

①用于桩基形式时,在混凝土桩身的中心位置向下反插钢筋笼至设计深度;②用于复
合地基形式时,在桩顶表面铺设砂石或者混凝土或者钢筋混凝土垫层。

通过上述的施工方法,能够利用变径螺旋钻杆迅速高效的形成桩基或复合地基所
需要的混凝土桩,并且在成孔和成桩的过程中避免出土或者显著减小出土量,同时对桩孔
周围土体产生较好的挤密加固作用。

最好,在上述的施工方法的步骤1)中,上述动力锤包括重锤、柴油锤、液压锤,以适
应不同地质、不同环境的施工要求;上述钉子桩锤由锤杆和冲击锤头组成,钉子桩锤的锤杆
上部可带有直径较大的扩径部,因此所形成的桩孔的上部自然形成直径较大的扩径部。

最好,在上述的施工方法的步骤1)中,预成孔的深度不小于螺旋钻杆底端至加径
块最大直径位置的长度,其目的是保证变径螺旋钻杆中最大外径位置处的加径块进入到桩
孔中,从而在后继钻孔施工中将钻起的土体继续挤压入外周孔壁,预成孔的直径不小于变
径螺旋钻杆的最大直径,其目的是保证变径螺旋钻杆能够顺利放入桩孔中。

最好,在上述的施工方法的步骤5)中,上述向变径螺旋钻杆的输料管内输送混凝
土,所输送的混凝土能够采用水泥拌合物替代,水泥拌合物是由水泥和水或∕和土或∕和碎
石或∕和砂或∕和粉煤灰拌合的混合料,采用水泥拌合物来替代混凝土更适用于桩土共同受
力的复合地基使用。

本发明的技术特点和有益效果是,通过在芯管上设置自下而上外径连续增大的变
径块,在钻杆的钻进过程中,螺旋叶片将钻起的土体逐渐向上方带动,而变径块能够将向上
移动的土体向下和向外挤密压实,由于变径块外径增大的幅度较为平缓,因此挤密压实土
体的过程是逐步的、渐进式的,即使遇到卵石等较硬土层也能较为轻松的钻进,因此即能够
避免普通螺旋钻杆遇到较硬土层进尺困难、电流加大烧损电机等弊病,显著提高了成孔的
工效,又能够在成孔过程中不出土或减少出土量,并且显著挤密了桩身周围土体。

附图说明

图1是本发明的第一种变径螺旋钻杆的纵向剖面图;图2是本发明的第二种变径螺
旋钻杆的纵向剖面图;图3是本发明的施工方法的一个较佳实施例的工序示意图;图1至图3
中:1—螺旋钻杆,2—芯管,3—螺旋叶片,4—变径块,5-输料管,6-出料口,7-钉子桩锤,
8-混凝土,9-钢筋笼。

具体实施方式

现结合附图对本发明技术方案进行说明。

图1是本发明的第一种变径螺旋钻杆的纵向剖面图,如图1所示,螺旋钻杆1包括有
外径为200mm的芯管2和外径300mm的螺旋叶片3,相邻螺旋叶片3的间距为100mm,在螺旋叶
片3之间且沿螺旋叶片3的方向,在芯管1上设置变径块4,变径块4的设置方式为:在芯管2底
端向上1m处、相邻螺旋叶片3之间设置第一个变径块,变径块的高度为100mm,外径为220mm;
然后在芯管底端向上1.5m处设第二个变径块,变径块的外径为240mm;依此类推,每沿芯管
向上0.5m处均设外径增加20mm变径块,增加至第五个变径块时,变径块的外径为300mm与螺
旋叶片3的外径相同,即不再设置变径块4;芯管2的内部通道可直接作为输料管5使用,输料
管5的上端口探出芯管2之外,输料管5下端设有位于钻杆底端的出料口6,出料口外设有可
打开合拢的活动封门。

图2是本发明的第二种变径螺旋钻杆的纵向剖面图,如图1所示,螺旋钻杆1包括有
外径为220mm的芯管2和外径400mm的螺旋叶片3,相邻螺旋叶片3的间距为100mm,在螺旋叶
片3之间且沿螺旋叶片3的方向,在芯管1上设置变径块4,变径块4的设置方式为:在芯管2底
端向上0.5m处,沿芯管且在相邻螺旋叶片3之间自下向上设置一条连续的变径块4,变径块4
的初始外径为240mm,然后上方螺旋叶片间的变径块4的外径为260mm,依些类推变径块4的
外径以20mm为单位递增,直至变径块4的外径增加到400mm与螺旋叶片的外径相同,即不再
设置变径块4;芯管2的内部设有另一直径为150mm的输料管5,输料管5的上端口探出芯管2
之外,输料管5下端设有位于钻杆底端的出料口6,出料口外设有可打开合拢的活动封门。

图3是本发明的施工方法的一个较佳实施例的工序示意图,该实施例采用图1所述
的变径螺旋钻杆,首先,如图3中a所示,将直径400mm的钉子桩锤7对准地基中的桩位,然后,
如图3中b所示,通过动力锤击打钉子桩锤7冲击土体挤土成孔,形成深度4m、直径400mm的桩
孔;然后,如图3中c所示,提出钉子桩锤7,在桩孔中放入螺旋钻杆1;然后,如图3中d所示,旋
转螺旋钻杆1向下钻进,同时通过变径块将螺旋叶片钻起的土体逐渐挤入外周孔壁;然后,
如图3中e所示,反复进行钻进操作直至达到设定深度,在地基中形成符合要求桩孔;然后,
如图3中f所示,一边向上反转提升螺旋钻杆1,一边向螺旋钻杆1的输料管内输送混凝土8,
混凝土从变径螺旋钻杆1底端出料口注入桩孔;然后,如图3中g所示,持续进行提升钻杆和
灌注混凝土的操作,直至将螺旋钻杆1提出地基表面,在桩孔中形成混凝土桩;最后,如图3
中g所示,在混凝土桩的中心位置,向下反插钢筋笼9至设计深度,完成该混凝土桩的施工。

尽管在上文中参考特定的实施例对本发明进行了描述,但是所属领域技术人员应
当理解,在本发明公开的原理和范围内,可以针对本发明公开的配置和细节做出许多修改。
本发明的保护范围由所附的权利要求来确定,并且权利要求意在涵盖权利要求中技术特征
的等同物文字意义或范围所包含的全部修改。

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本发明提供一种变径螺旋钻杆,包括有芯管和螺旋叶片,其特征在于,在螺旋叶片之间且沿螺旋叶片的方向,在芯管上设置变径块,变径块自下向上连续或分段加大芯管直径,在钻进过程中变径块能够将螺旋叶片钻起的土体逐渐向下和向外挤密压实。本发明还提供一种采用该变径螺旋钻杆的施工方法,步骤为:1)在桩位处进行不出土预成孔;2)将钻杆放入桩孔;3)旋转钻杆钻进,同时通过变径块将钻起土体挤入孔壁;4)反复操作达到设定深度。

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