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一種陀螺鉆頭、帶有陀螺鉆頭的成樁機械及其成樁方法

文檔序號:5367814閱讀:256來源:國知局
專利名稱:一種陀螺鉆頭、帶有陀螺鉆頭的成樁機械及其成樁方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種建構(gòu)筑物的樁基礎(chǔ)施工機械及施工方法,尤其是一種陀螺鉆頭、帶有陀螺鉆頭的成樁機械及其成樁方法。
背景技術(shù)
在建筑、橋梁、市政、水利、碼頭工程的樁基施工中通常采用螺旋鉆成樁,現(xiàn)有的螺旋鉆除鉆頭的一小部分外,其余部分的螺片直徑都是相等的且長螺旋鉆的螺旋分布長度與樁長等長,其旋轉(zhuǎn)阻力很大。實施大口徑長樁施工時,由于其阻力巨大而使動力極高,或不得已縮小樁徑、樁長,因此往往不能滿足設(shè)計要求。而短螺旋鉆螺旋部分雖然短,但需分若干次鉆進提土,在軟土中無法實現(xiàn)。螺旋鉆用在沿海的淤泥質(zhì)粘土中,由于粘性土的清除困難,使其無法應(yīng)用。帶護筒的螺旋鉆施打大口徑長樁時,拔筒十分困難,且造價極高?,F(xiàn)有的螺旋鉆靠螺片上提,將孔中土體帶出地面,然后再清除,如中國ZL200410094076.1中的方法。
所以,在沿海淤泥、淤泥質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土深厚、粉土等地質(zhì)特點的地方,現(xiàn)有的長、短螺旋鉆、帶套筒的螺旋鉆以及鉆孔、沉拔管樁機都存在著技術(shù)、承載力和成本方面的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是,提供一種可以不用護筒,不開挖護壁,且能進入一定深度硬土層的成樁機械及其方法,即陀螺鉆頭、帶有陀螺鉆頭的成樁機械及其成樁方法。
為了解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種陀螺鉆頭,鉆頭中間部分的螺片直徑相等,上部螺片和下部螺片直徑逐漸減小,形成上、下兩個尖,整個鉆頭呈陀螺形。
一種帶有陀螺鉆頭的成樁機械,包括移動系統(tǒng)、底盤、樁架、動力系統(tǒng)、管狀鉆桿、鉆頭和高壓注砼系統(tǒng),鉆頭位于鉆桿的頭部,鉆頭中間部分的螺片為等徑螺片,上部螺片和下部螺片直徑逐漸減小,形成上、下兩個尖,整個鉆頭為呈陀螺形的陀螺鉆頭。
所述高壓注砼系統(tǒng)由高壓混凝土泵、輸砼導(dǎo)管和注砼口構(gòu)成,輸砼導(dǎo)管插入管狀鉆桿,通過管狀鉆桿中形成的高壓注砼通道和形成在陀螺鉆頭下尖的注砼口注砼。
一種帶有陀螺鉆頭的成樁機械的成樁方法,包括以下步驟首先用陀螺鉆機鉆進,當鉆進到達設(shè)計深度后,啟動混凝土泵將混凝土通過輸砼導(dǎo)管泵入鉆桿芯管,通過注砼口向陀螺鉆頭上提時形成的柱狀孔內(nèi)注入混凝土,邊注入混凝土邊提陀螺鉆,直到設(shè)計標高,形成素混凝土的樁身。
還包括在混凝土初凝前,將鋼筋籠插入素混凝土的樁身。
用于淤泥、淤泥質(zhì)粘土或粉質(zhì)粘土的軟土地基施工或非開挖管道的施工。
一種帶有陀螺鉆頭的成樁機械的成樁方法,用于上軟下硬地基中的成樁,依次包括以下步驟a.首先用陀螺鉆機鉆進,當鉆頭鉆過軟土到達硬土層時,先將鉆頭鉆入硬層,當陀螺鉆頭全部進入硬層后,開始同向旋轉(zhuǎn)提鉆,提至軟土后,反向轉(zhuǎn)鉆,使鉆頭等徑螺片間的硬土被上部鉆周軟土擠入周圍的軟土中,螺片間的存土被置換成軟土,然后再正向旋轉(zhuǎn)下沉鉆進至上次到達的深度后繼續(xù)鉆進,直至鉆頭再次全部進入上次達到的深度以下后,再一次提鉆,循環(huán)重復(fù)上述步驟,直至達到設(shè)計要求的深度;b.當上下置換到達設(shè)計深度后,啟動混凝土泵將混凝土通過輸砼導(dǎo)管和注砼口注入到陀螺鉆鉆下尖的孔中,邊泵送混凝土邊提陀螺鉆,靠陀螺鉆頭擠土成孔,邊提鉆邊注直到設(shè)計標高,形成素混凝土的樁身。
還包括在混凝土初凝前,將鋼筋籠插入素混凝土的樁身。
還用于非開挖管道的施工。
本發(fā)明的有益效果是1、在軟粘土中,不用像現(xiàn)有的螺旋鉆那樣靠螺片上提將孔中土體帶出地面,然后再清除,它利用了軟土中可以擠土成孔的特性,靠陀螺鉆頭的等徑螺片部分(即陀螺鉆頭的中部螺片直徑相等的部分)提鉆時擠土形成的柱狀孔來成孔,由于陀螺鉆頭的長度僅為螺旋鉆的十分之一或更少,其扭力、阻力大大減??;陀螺鉆頭的上部為“尖”狀,其上拔的阻力大大減??;鉆頭部分攜帶泥土極少,也就免除了粘土、淤泥清除之苦,陀螺鉆使螺旋鉆在粘土地質(zhì)中不能實現(xiàn)的方法得以實現(xiàn)成孔成樁。
2、將現(xiàn)有的螺旋鉆鉆頭改為上、下兩個尖,將上部的螺片全部去掉,只留鉆桿,在同等動力的條件下,可以大大加大樁徑與樁長。
3、陀螺鉆頭靠擠土上、下鉆進,變原來的提土成孔為擠土成孔,由于螺片的數(shù)量大大減少(減少70~90%),僅剩了鉆桿與鉆頭,所以其扭力及側(cè)向豎直摩擦阻力大大降低,大幅度降低了動力。動力大大減小,所成樁樁徑、樁長以及樁豎向承載力與抗水平推力都比傳統(tǒng)螺旋鉆施工效益大大提高,成孔不用套筒,無泥漿排放,造價大大降低,適用廣泛。


圖1是本發(fā)明的陀螺鉆頭的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明的帶有陀螺鉆頭的成樁機械的組成示意圖。
圖3是本發(fā)明的帶有陀螺鉆頭的成樁機械的第1種成樁方法示意圖。
圖4是本發(fā)明的帶有陀螺鉆頭的成樁機械的第2種成樁方法示意圖。
圖中,1、樁架;2、底盤;3、移動系統(tǒng);4、動力系統(tǒng);5、管狀鉆桿;8、陀螺鉆頭;9、等徑螺片;10、上部螺片;11、下部螺片;12、注砼口;13、高壓注砼通道;14、高壓混凝土泵;15、輸砼導(dǎo)管。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細說明如圖1所示,本發(fā)明的陀螺鉆頭,鉆頭中間部分的螺片直徑相等,上部螺片和下部螺片直徑逐漸減小,形成上、下兩個尖,整個鉆頭呈陀螺形。
如圖1、2所示,本發(fā)明的帶有陀螺鉆頭的成樁機械,包括安裝在移動系統(tǒng)3上的底盤2、樁架1、打樁的動力系統(tǒng)4、管狀鉆桿5、陀螺鉆頭8和高壓注砼系統(tǒng),陀螺鉆頭8位于鉆桿5的頭部,鉆頭中間部分的螺片直徑相等,上部螺片和下部螺片直徑逐漸減小,形成上、下兩個尖,整個鉆頭呈陀螺形。即陀螺鉆頭8的螺片由等徑螺片9,上部螺片10和下部螺片11組成。一般情況下等徑螺片9部分的長度為1~2米。
高壓注砼系統(tǒng)由混凝土泵14、輸砼導(dǎo)管15和注砼口12構(gòu)成,輸砼導(dǎo)管15插入管狀鉆桿5,通過管狀鉆桿5中形成的高壓注砼通道13和形成在陀螺鉆頭8下尖的注砼口12注砼。
如圖3所示,帶有上述的陀螺鉆頭的成樁機械的成樁方法,在軟土如淤泥、淤泥質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土中成樁,依次包括以下步驟a.首先用陀螺鉆機鉆進,當鉆進到達設(shè)計深度后,啟動混凝土泵將混凝土通過輸砼導(dǎo)管泵入鉆桿芯管,通過注砼口向陀螺鉆頭上提時形成的柱狀孔內(nèi)注入混凝土,邊注入混凝土邊提陀螺鉆,直到設(shè)計標高,形成素混凝土的樁身。
b.在混凝土初凝前,將鋼筋籠插入素混凝土的樁身。
上述方法也可用于非開挖管道的施工。
如圖4所示,帶有上述陀螺鉆頭的成樁機械的成樁方法,用于上軟下硬的土地基成樁,依次包括以下步驟a.首先用陀螺鉆機鉆進,當鉆頭鉆過軟土到達硬土層時,先將鉆頭鉆入硬層,當陀螺鉆頭全部進入硬層后,開始同向旋轉(zhuǎn)提鉆,提至軟土后,反向轉(zhuǎn)鉆,使鉆頭等徑螺片間的硬土被上部鉆周軟土擠入周圍的軟土中,螺片間的存土被置換成軟土,然后再正向旋轉(zhuǎn)下沉鉆進至上次到達的深度后繼續(xù)鉆進,直至鉆頭再次全部進入上次達到的深度以下后,再一次提鉆,循環(huán)重復(fù)上述步驟,直至達到設(shè)計要求的深度;b.當上下置換到達設(shè)計深度后,啟動混凝土泵將混凝土通過輸注砼導(dǎo)管和注砼口注入到陀螺鉆鉆下尖的孔中,邊泵送混凝土邊提陀螺鉆,靠陀螺鉆頭擠土成孔,邊提鉆邊注直到設(shè)計標高,形成素混凝土的樁身。
c.在混凝土初凝前,將鋼筋籠插入素混凝土的樁身。
上述方法也可用于非開挖管道的施工。
當然,上述兩個方法中的鋼筋籠插入素混凝土步驟根據(jù)情況可以省略。
綜上所述,本發(fā)明的設(shè)備,在軟粘土中不用像現(xiàn)有的螺旋鉆機那樣作螺片上提將孔中土體帶出地面然后再清除;它利用了軟土中可以擠土成孔的特性,靠鉆頭的柱體(即陀螺鉆頭的中部螺片直徑相等的部分)提鉆時擠土形成的柱狀孔來成孔,由于陀螺鉆頭的長度僅為螺旋鉆頭的十分之一或者更少,其扭力、阻力大大減小;加之,陀螺鉆頭的上部也為“尖”狀,其上拔的阻力大大減小;由于鉆頭部分攜帶泥土極少,也就免除了粘土、淤泥的清除之苦,從而螺旋鉆不能實現(xiàn)的工法陀螺鉆得以在粘土地質(zhì)中應(yīng)用。
在上軟下硬的土層中,它可以將硬層中的土用陀螺鉆頭先鉆進后上提,利用正反向旋轉(zhuǎn)將土體置換,即為硬土中成孔創(chuàng)造了條件,又改善加固了上部軟土,也不用外排泥土、泥漿,經(jīng)濟環(huán)保。
綜上所述,本發(fā)明的內(nèi)容并不局限在的實施例中,相同領(lǐng)域內(nèi)的有識之士可以在本發(fā)明的技術(shù)指導(dǎo)思想之內(nèi)可以輕易提出其他的實施例,但這種實施例都包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種陀螺鉆頭,其特征在于,鉆頭中間部分的螺片直徑相等,上部螺片和下部螺片直徑逐漸減小,形成上、下兩個尖,整個鉆頭呈陀螺形。
2.一種帶有陀螺鉆頭的成樁機械,包括移動系統(tǒng)、底盤、樁架、動力系統(tǒng)、管狀鉆桿、鉆頭和高壓注砼系統(tǒng),其特征在于,鉆頭位于鉆桿的頭部,鉆頭中間部分的螺片為等徑螺片(9),上部螺片(10)和下部螺片(11)直徑逐漸減小,形成上、下兩個尖,整個鉆頭為呈陀螺形的陀螺鉆頭(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶有陀螺鉆頭的成樁機械,其特征在于,所述高壓注砼系統(tǒng)由高壓混凝土泵(14)、輸砼導(dǎo)管(15)和注砼口(12)構(gòu)成,輸砼導(dǎo)管(15)插入管狀鉆桿(5),通過管狀鉆桿(5)中形成的高壓注砼通道(13)和形成在陀螺鉆頭(8)下尖的注砼口(12)注砼。
4.一種帶有陀螺鉆頭的成樁機械的成樁方法,包括以下步驟首先用陀螺鉆機鉆進,當鉆進到達設(shè)計深度后,啟動混凝土泵將混凝土通過輸砼導(dǎo)管泵入鉆桿芯管,通過注砼口向陀螺鉆頭上提時形成的柱狀孔內(nèi)注入混凝土,邊注入混凝土邊提陀螺鉆,直到設(shè)計標高,形成素混凝土的樁身。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的帶有陀螺鉆頭的成樁機械的成樁方法,其特征在于,還包括在混凝土初凝前,將鋼筋籠插入素混凝土的樁身。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的帶有陀螺鉆頭的成樁機械的成樁方法,其特征在于,用于淤泥、淤泥質(zhì)粘土或粉質(zhì)粘土的軟土地基樁基施工或非開挖管道的施工。
7.一種帶有陀螺鉆頭的成樁機械的成樁方法,用于上軟下硬地基中的成樁,依次包括以下步驟a.首先用陀螺鉆機鉆進,當鉆頭鉆過軟土到達硬土層時,先將鉆頭鉆入硬層,當陀螺鉆頭全部進入硬層后,開始同向旋轉(zhuǎn)提鉆,提至軟土后,反向轉(zhuǎn)鉆,使鉆頭等徑螺片間的硬土被上部鉆周軟土擠入周圍的軟上中,螺片間的存土被置換成軟土,然后再正向旋轉(zhuǎn)下沉鉆進至上次到達的深度后繼續(xù)鉆進,直至鉆頭再次全部進入上次達到的深度以下后,再一次提鉆,循環(huán)重復(fù)上述步驟,直至達到設(shè)計要求的深度;b.當上下置換達到設(shè)計深度后,啟動混凝土泵將混凝土通過輸砼導(dǎo)管和注砼口注入到陀螺鉆鉆下尖的孔中,邊泵送混凝士邊提陀螺鉆,靠陀螺鉆頭擠土成孔,邊提鉆邊注砼直到設(shè)計標高,形成素混凝土的樁身。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的帶有陀螺鉆頭的成樁機械的成樁方法,其特征在于,還包括在混凝土初凝前,將鋼筋籠插入素混凝土的樁身。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的帶有陀螺鉆頭的成樁機械的成樁方法,其特征在于,用于硬土非開挖管道的施工。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種陀螺鉆頭、帶有陀螺鉆頭的成樁機械及其成樁方法,帶有陀螺鉆頭的成樁機械,包括移動系統(tǒng)、底盤、樁架、動力系統(tǒng)、管狀鉆桿、鉆頭和高壓注砼系統(tǒng)。鉆頭位于鉆桿的頭部,鉆頭中間部分的螺片為等徑螺片,上部螺片和下部螺片直徑逐漸減小,形成上、下兩個尖,整個鉆頭為呈陀螺形的陀螺鉆頭。成樁方法為在軟弱或欠固結(jié)土中采用非取土、非開挖的擠土成孔注砼成樁法;在上部為軟土,下部為粉土、粉砂地質(zhì)中,采用下部反復(fù)鉆孔,提土至軟土中,利用反正旋轉(zhuǎn)將下部密實土與上部軟弱土互相置換,最后擠土提鉆注漿成樁。成孔不用套筒,無泥漿排放,造價大大降低,適用廣泛。
文檔編號E21B3/00GK1995689SQ20071005641
公開日2007年7月11日 申請日期2007年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月8日
發(fā)明者雷玉華, 張華東, 雷治國 申請人:天津雷華科技有限公司
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