全套管式长螺旋钻孔桩机及利用该桩机施工的方法技术领域
本发明涉及土木工程领域中的桩基施工技术，具体讲是一种全套管式长螺旋钻孔桩
机及利用该桩机施工全套管式长螺旋钻孔压灌桩的方法。
背景技术
随着国家经济建设的发展及桩基施工技术的进步，软土地基的桩基应用也越来越广泛。
现有的桩基技术的灌注桩类型中，长螺旋钻孔压灌桩由于具备无需泥浆护壁、无挤土效应、
环保效果好、穿透力强、施工效率高等优点，得到越来越多地推广和应用。
长螺旋钻孔压灌桩是由长螺旋钻孔桩机成孔的。现有技术的长螺旋钻孔桩机包括底盘、
主桅杆、长螺旋钻杆、动力头、卷扬机、牵引绳和泵送砼附属设备，主桅杆固定在底盘上，
动力头与主桅杆滑动配合，桅杆顶部设有定滑轮，卷扬机与牵引绳一端连接，牵引绳绕过
定滑轮且牵引绳的另一端与动力头固定，长螺旋钻杆固定在动力头下端，泵送砼附属设备
的输料管与长螺旋钻杆的芯管连通，芯管底端的钻头尖处设有活门。卷扬机缠绕或放松牵
引绳，使得动力头带动长螺旋钻杆上升或下降。所述的长螺旋是行业内通用的叫法，指钻
杆的芯管的外圆周面上从上到下全部设有螺旋叶片。
利用传统的桩机的施工过程为：动力头驱动钻杆旋转向下钻孔，孔内土体被螺旋叶片
向上推移至地面，钻孔达设计标高后，通过泵送砼附属设备将砼料输送入钻杆芯管内，芯
管底端活门在砼料自重作用下开启实现对孔内灌砼，一边泵送砼一边提拔钻杆，直至钻头
尖到达地表，最后插入钢筋笼成桩。
现有技术的桩机及利用该桩机钻孔成桩的方法存在以下缺陷：1、钻机在杂填土和地下
水位较高的土层中钻进时容易塌孔，而且周围土体容易向孔中涌水，况且向孔内灌砼时砼
料中水泥浆容易渗透到四周土体造成流失；2、插入钢筋笼的过程很难保证插入的铅直度，
钢筋笼容易插偏，导致钢筋笼周围的砼保护层厚度偏差大。
发明内容
本发明要解决的一个技术问题是，提供一种在杂填土和地下水位较高的土层中钻进时，
不会塌孔、不会涌水、避免灌砼时砼料中的水泥浆向土体流失，且能保证插入钢筋笼时不
插偏的全套管式长螺旋钻孔桩机。
本发明的一个技术解决方案是，提供一种全套管式长螺旋钻孔桩机，它包括底盘、主
桅杆、长螺旋钻杆、上动力头、第一卷扬机和第一牵引绳，主桅杆固定在底盘上，上动力
头与主桅杆滑动配合，主桅杆上设有第一定滑轮组，第一牵引绳的一端与第一卷扬机连接
而另一端绕过第一定滑轮组与上动力头固定，长螺旋钻杆与上动力头固定；该桩机还包括
下动力头、第二卷扬机和第二牵引绳，主桅杆还设有第二定滑轮组，下动力头也滑动配合
在主桅杆上，第二牵引绳的一端与第二卷扬机连接而另一端绕过第二定滑轮组与下动力头
固定，下动力头可拆式连接有一根与长螺旋钻杆同心的全套管，下动力头上设有钻杆过孔，
长螺旋钻杆穿过钻杆过孔插入全套管。
本发明要解决的另一个技术问题是，提供一种在杂填土和地下水位较高的土层中钻进
时，不会塌孔、不会涌水、避免灌砼时砼料的水泥浆向土体流失，且能保证插入钢筋笼时
不插偏的施工全套管式长螺旋钻孔压灌桩的方法。
本发明的另一个技术解决方案是，提供一种施工全套管式长螺旋钻孔压灌桩的方法，
其步骤包括：
a、全套管式长螺旋钻孔桩机就位，使长螺旋钻杆的钻头尖对准桩基中心，并校正长螺
旋钻杆的垂直度及其与全套管的同心度；
b、长螺旋钻杆在上动力头驱使下向土体钻进，而全套管在下动力头驱使下与长螺旋钻
杆同步旋转沉入土体，同步下沉的过程中，钻头尖比全套管低；长螺旋钻杆钻进过程中，
土体顺着长螺旋钻杆的螺旋叶片上升至下动力头处排出；
c、长螺旋钻杆的钻头尖到达孔底设计深度后，泵送砼附属设备经长螺旋钻杆的芯管泵
送混凝土，并持续20s以上，然后一边旋转拔升长螺旋钻杆一边继续泵送、压灌混凝土，
直至长螺旋钻杆的钻头尖提升到高于桩顶设计标高的位置，压灌过程结束；
d、松开下动力头与全套管的连接使得两者脱离，将全套管留在桩位中，然后将桩机移
走，使得桩位上方空无障碍；
e、用插筋器将钢筋笼插入桩位混凝土中；
f、用吊机吊住振动箱，将振动箱移至桩位顶部，将振动箱与全套管连接固定，然后一
边振动一边拔出全套管。
本发明全套管式长螺旋钻孔桩机及利用该桩机施工全套管式长螺旋钻孔压灌桩的方法
与现有技术相比，具有以下优点和效果。
首先，在长螺旋钻杆下钻的过程中，全套管同步下沉，也就是说，全套管在下钻过程
中始终起到护壁的作用，这就有效避免了在杂填土和地下水位较高的土层中钻进时塌孔的
状况，而且孔外土体的水被全套管阻隔，也就杜绝了孔内涌水；同样，在压灌混凝土的过
程中，全套管能避免孔内的水泥浆向孔外土体渗透，避免了砼料的水泥浆流失到土体中；
况且，由于全套管的顶端高出地面，插入钢筋笼时能起到导向作用，确保钢筋笼对准全套
管中心也就是对准桩位中心，防止由于钢筋笼插偏导致的钢筋笼的砼保护层厚度不均匀的
状况。
附图说明
图1是本发明全套管式长螺旋钻孔桩机的正视结构示意图。
图2是本发明施工全套管式长螺旋钻孔压灌桩的方法在插入钢筋笼时的正视结构示意
图。
图3是本发明施工全套管式长螺旋钻孔压灌桩的方法在拔出全套管时的正视结构示意
图。
图中所示1、底盘，2、主桅杆，3、长螺旋钻杆，4、上动力头，5、第一卷扬机，6、
第一牵引绳，7、第一定滑轮，8、下动力头，9、第二卷扬机，10、第二牵引绳，11、第二
定滑轮，12、全套管，13、钻杆过孔，14、钢筋笼，15、吊机，16、振动台，17、传力钢
管，18、起重臂，19、振动箱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明全套管式长螺旋钻孔桩机，它包括底盘1、主桅杆2、长螺旋钻杆
3、上动力头4、第一卷扬机5、第一牵引绳6、下动力头8、第二卷扬机9和第二牵引绳
10。主桅杆2固定在底盘1上，主桅杆2顶部设有第一定滑轮组7和第二定滑轮组11，两
个滑轮组均设有前后两个滑轮，第一定滑轮组7的两个滑轮居于第二定滑轮组11两个滑轮
的一侧，这样的设计便于第一牵引绳6与第二牵引绳10相互错开。
上动力头4和下动力头8均与主桅杆2滑动配合，具体的说，上动力头4和下动力头
8的内侧均固定有抱箍，而主桅杆2上固定有竖向的导轨，抱箍活动套合在导轨上，这样，
两个动力头与主桅杆2自由滑动。第一卷扬机5和第二卷扬机9均固定在底盘1上。第一
牵引绳6的一端与第一卷扬机5连接而第一牵引绳6的另一端绕过第一定滑轮组7的前后
两个滑轮与上动力头4固定；第二牵引绳10的一端与第二卷扬机9连接而第二牵引绳10
的另一端绕过第二定滑轮组11的前后两个滑轮与下动力头8固定。下动力头8比上动力头
4体积大，第二牵引绳10又居于第一牵引绳6一侧，这样，确保两根牵引绳均能与各自对
应的动力头连接且两根牵引绳相互错开，确保两个动力头的正常升降。
长螺旋钻杆3与上动力头4固定。下动力头8可拆式连接有一根与长螺旋钻杆3同心
的全套管12，即全套管12的轴线与长螺旋钻杆3的轴线位于同一直线上。下动力头8上
设有钻杆过孔13，长螺旋钻杆3穿过钻杆过孔13插入全套管12中，全套管12的内径比
长螺旋钻杆3的外径大20mm左右。底盘1上设有配重块。泵送砼附属设备的输料管与长螺
旋钻杆3的芯管连通，芯管底端为供砼料输出的活门。
如图1、图2、图3所示，本发明施工全套管式长螺旋钻孔压灌桩的方法，其步骤如下。
a、全套管式长螺旋钻孔桩机就位，使长螺旋钻杆3的钻头尖对准桩基中心，并校正长
螺旋钻杆3的垂直度及长螺旋钻杆3与全套管12的同心度。
b、驱动第一卷扬机5，下降并启动上动力头4，使得长螺旋钻杆3在上动力头4驱使
下向土体钻进。驱动第二卷扬机9，下降并启动下动力头8，使得全套管12在下动力头8
驱使下与长螺旋钻杆3同步旋转沉入土体，同步下沉的过程中，长螺旋钻杆3底端的钻头
尖比全套管12底端低300m左右；长螺旋钻杆3钻进过程中，土体顺着长螺旋钻杆3的螺
旋叶片上升至下动力头8处排出；同步采用挖掘机将堆积的土体及时运走。
c、长螺旋钻杆3的钻头尖到达孔底设计深度后不要马上上提，而是等泵送砼附属设备
经长螺旋钻杆3的芯管向孔中泵送混凝土并持续20s以上，然后才一边旋转拔升长螺旋钻
杆3一边继续泵送、压灌混凝土，直至长螺旋钻杆3的钻头尖提升到高于桩顶设计标高1m
以上，混凝土压灌过程结束。
d、松开下动力头8与全套管12的连接使得两者脱离，将全套管12留在桩位中，全套
管12顶端高于地面1m左右，然后将桩机移走，使得桩位上方空无障碍。
e、用插筋器将钢筋笼14插入桩位混凝土中。具体的说，插筋器包括振动台16和传力
钢管17，先在专用绑扎平台绑扎或焊接好钢筋笼14；再用吊机15的起重臂18吊起振动台
16和传力钢管17，并将传力钢管17插入钢筋笼14底端，并将钢筋笼14上端与振动台16
连接，且使得传力钢管17与钢筋笼14的锥尖抵住；再将其移动到桩位顶部，将钢筋笼14
振动沉入桩位混凝土底部；再拆掉钢筋笼14与振动台16的连接，振动拔出传力钢管17。
f、用吊机15的起重臂18吊住振动箱19，将振动箱19移至桩位顶部，将振动箱19
与全套管12上端连接固定，然后一边振动一边拔出全套管12。上述的全套管12能在下一
个桩位循环使用。