專利名稱：雙向螺旋封閉擠擴鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種應用于土木工程領(lǐng)域的雙向螺旋封閉擠擴鉆頭。
技術(shù)背景在土木工程領(lǐng)域中，現(xiàn)代樁基礎(chǔ)根據(jù)成樁方法對土層的影響可以分為非擠土樁、部分擠 土樁和完全擠土樁三大類。由于非擠土樁存在著諸多的技術(shù)、成本和環(huán)保方面的問題，巖土 工程界一直致力于開發(fā)新型的擠土樁，特別是螺旋擠土樁，因為這種螺旋擠土樁的施工方法 同非擠土樁相比，除具有明顯的技術(shù)和成本優(yōu)勢之外，還具有無泥漿、無渣土、無振動、低 噪音等環(huán)保方面的優(yōu)勢。截至目前的開發(fā)工作主要是建立在長螺旋鉆孔灌注樁工法(g卩CFA 工法)、閂本鋼纖維全螺紋混凝土預制樁工法，以及德國PfleidererVerkehrstechnikGmbH&Co. 公司的半螺紋中空預應力混凝土預制樁(即Eur叩ile)工法基礎(chǔ)之上的。其中有代表性的研發(fā)有 下述幾項① 專利號為ZL96119602.5的灌注螺紋樁成樁工藝；② 專利號為ZL01250189.1的螺紋鉆桿；③ 專利號為ZL01240059.9的螺紋樁樁機；④ 專利號為ZL02138738.9的螺紋樁樁機聯(lián)動機構(gòu)；⑤ 專利號為ZL200410013038.9的螺紋樁樁機巻揚牽引機構(gòu)；⑥ 專利號為ZL200310117711.9的半螺絲樁及其加工方法和裝置；⑦ 專利號為ZL03128265.2的半螺絲樁及其成樁工法。以上七項專利分別闡述了全螺紋樁和半螺絲樁的鉆桿、樁機設備與成樁工法。上述灌注 全螺紋樁的主要特征是樁的螺紋占據(jù)了整個樁長，其成樁螺紋鉆桿的中心管為等直徑管，中 心管外側(cè)的鉆桿螺紋等外徑、等螺距。而上述半螺絲樁則由兩部分組成，上部為直線型結(jié)構(gòu)、 下部為螺絲型結(jié)構(gòu)，上下兩部分外徑尺寸相同。其中直線型部分占總樁長的1/3，螺絲型部分 占總樁長的2/3。半螺絲樁的成樁鉆桿的中心管為等直徑管，其下部中心管外側(cè)的鉆桿螺紋等 外徑、等螺距。半螺絲樁分為現(xiàn)澆型和預制型兩大類。上述專利中的全螺紋樁、半螺絲樁及其成樁方法中存在著以下一些缺陷和問題，現(xiàn)在按 照預制樁和現(xiàn)澆樁兩大類分別加以說明。1、預制全螺紋樁和預制半螺絲樁的缺陷與問題——預制螺紋樁的制造設備復雜、昂貴；——預制螺紋樁的制造、養(yǎng)護和連接工藝復雜，生產(chǎn)成本高；—一預制螺紋樁樁身較長，運輸困難，運輸成本高；——預制螺紋樁打設動力要求高；——預制半螺絲樁采用高頻振動器沉樁方法，只能適用于軟土地層和小直徑短樁。 2、現(xiàn)澆全螺紋樁和半螺絲樁的缺陷與問題 ——灌注全螺紋樁需要以成孔機械預成孔；——為真正實現(xiàn)樁身具有2/3或全樁長螺紋，在樁的施工過程中必須采用復雜的同步技 術(shù)與工藝；——由于地層有土性和軟硬變化的不確定性和非均勻性，很難保證樁螺紋生成過程中的瞬時同步，因此可能會導致部分樁螺紋難以按照設計要求成型； ——因為該兩種成樁方法都采用等直徑中心管和較長螺旋段的長螺旋鉆，因而在成樁過程中會消耗較多的鉆機動力，影響在相同地層、相同樁徑條件下的鉆進深度，并且無法應用于堅硬地層情況； ——在設計計算中如何界定全螺紋樁或半螺絲樁的有效直徑尚無定論，若用螺旋外徑作為樁的有效直徑，可能會產(chǎn)生安全度方面的問題；若以中心管外徑作為樁的有效直徑則會造成樁承載力低估的問題。 實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種能在各種地質(zhì)條件下施工作業(yè)的雙向螺旋封閉擠擴鉆 頭，利用其所制成的雙向螺旋封閉擠擴樁的承載力更高、沉降量更小、質(zhì)量更好、成本更低、 能耗更少、工效更高、更加環(huán)保。本實用新型的雙向螺旋封閉擠擴鉆頭，包括中空的連接桿，在連接桿的頂端設有連接法 蘭盤，其底端設有鉆尖，所述連接桿的下部從下至上依次同軸地套裝有或一體地制有下螺旋 擠擴體、封閉擠擴體和動密封擠擴體，所述動密封擠擴體為橫截面自下而上逐漸縮小的圓臺 體，動密封擠擴體的外側(cè)壁設有左旋的動密封螺旋擠擴葉片，所述封閉擠擴體為圓柱體，所 述下螺旋擠擴體為橫截面自下而上逐漸增大的圓臺體，下螺旋擠擴體的外側(cè)壁設有右旋的下 螺旋擠擴葉片。本實用新型的雙向螺旋封閉擠擴鉆頭，其中所述動密封螺旋擠擴葉片和所述下螺旋擠擴 葉片的外徑不大于所述封閉擠擴體的外徑，所述下螺旋擠擴葉片的圈數(shù)為2圈以上。本實用新型的雙向螺旋封閉擠擴鉆頭，其中所述下螺旋擠擴葉片的螺距為等螺距或變螺 距，其等螺距&的數(shù)學表達式為A 2'…，附)式中， 一從下至上第/個螺距的大小(mm);./ 一從下至上第y個螺距的順序數(shù)；A —等螺距的計算系數(shù)，其常用取值范圍為0.5-1.2; —總螺距數(shù)；一封閉擠擴體的外徑(mm);其變螺距S,.的數(shù)學表達式為<formula>formula see original document page 7</formula> & —從下至上第y個螺距的大小(mm); ./一從下至上第j'個螺距的順序數(shù)； "2 —螺距S,的計算系數(shù)，其常用取值范圍為0.5-1.2; 一從下至上第y個螺距的螺距增大系數(shù)；《 一與"2值相關(guān)的調(diào)整系數(shù)，其常用取值范圍為1.5-3.0;W —總螺距數(shù)； Dmax —封閉擠擴體的外徑(mm)。所述動密封螺旋擠擴葉片的螺矩采用等螺矩，等螺矩^的數(shù)學表達式為<formula>formula see original document page 7</formula>式中，& 一從上至下第/個螺距的大小(mm);_/一從上至下第_/個螺距的順序數(shù)；& 一等螺距的計算系數(shù)，其常用取值范圍為0.4 1.0;n —總螺距數(shù)； ￡ max —封閉擠擴體的外徑(mm)。本實用新型的雙向螺旋封閉擠擴鉆頭，其中所述下螺旋擠擴葉片的圈數(shù)為2至6圈，在 下螺旋擠擴葉片的起始位置同平面內(nèi)轉(zhuǎn)過180。處設置半圈副螺旋葉片，副螺旋葉片的旋轉(zhuǎn)方 向和螺矩與下螺旋擠擴葉片相同，所述動密封螺旋擠擴葉片和所述下螺旋擠擴葉片的橫截面 為變截面四邊形，其根部厚度大于頂部厚度，所述動密封螺旋擠擴葉片的外徑比所述封閉擠
擴體的外徑小的范圍在100mm以內(nèi)，所述動密封螺旋擠擴葉片的螺旋圈數(shù)為1至4圈。本實用新型的雙向螺旋封閉擠擴鉆頭，其中在所述下螺旋擠擴葉片的底端和所述副螺旋 葉片的底端分別安裝有多個合金鉆齒。本實用新型的雙向螺旋封閉擠擴鉆頭，其中所述鉆尖為分離式鉆尖，分離式鉆尖包括圓 形的連接盤，在連接盤的下表面設有刀頭，連接盤上表面的中部具有圓柱形的凸臺，在連接 盤的邊緣設有多個定位卡槽，每個定位卡槽分別與定位塊相配合，每個定位塊分別與所述下 螺旋擠擴體外側(cè)壁的下部固定相連，所述凸臺插裝在所述連接桿底端的孔內(nèi)，凸臺與所述連 接桿中心孔之間的間隙采用密封用橡膠圈密封。本實用新型雙向螺旋封閉擠擴鉆頭，其中所述刀頭包括兩個大小不同的等腰三角形的大、 小鉆板，大、小鉆板的底邊朝上分別與所述連接盤固定相連，所述大、小鉆板的板面呈十字 形交叉連接，在大鉆板底端固定有尖桿。本實用新型雙向螺旋封閉擠擴鉆頭，其中所述鉆尖為連接式鉆尖，在所述連接式鉆尖的 一側(cè)或雙側(cè)設有壓灌樁材的單向閥門。本實用新型的雙向螺旋封閉擠擴鉆頭，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下幾項優(yōu)點1. 在雙向螺旋封閉擠擴鉆頭進行三步樁孔擠擴成孔過程中，利用雙向螺旋封閉擠擴鉆頭 在進鉆和提鉆時雙向?qū)⒃瓨犊字械耐馏w擠擴到樁孔的側(cè)壁中，使得樁周土和樁端土被擠密的 程度遠遠超過了現(xiàn)有的非擠土樁和擠土樁施工方法所能達到的程度，從而大幅度提高了樁側(cè) 土摩阻力和樁端土承載力。在處理復合樁基礎(chǔ)、復合地基和地基加固工程時，本實用新型的 雙向螺旋封閉擠擴鉆頭在施工過程中，通過三步樁孔擠擴成孔關(guān)鍵技術(shù)，使樁間土受到側(cè)向 擠密，在此側(cè)向擠密效應作用下，樁間土的強度與變形特性得到了極大改善，因此復合樁基 礎(chǔ)、復合地基和加固地基的承載與變形性能也得到了大幅度提高。2. 由于雙向螺旋封閉擠擴鉆頭能夠在進鉆和提鉆時雙向?qū)犊字械耐馏w擠壓到樁孔的側(cè) 壁中，故能夠在成樁過程中避免在非擠土樁工法中所出現(xiàn)的樁孔坍塌、泥漿護壁、樁底沉渣 過厚和樁孔排土所引起的樁周土體應力釋放所導致的向孔內(nèi)的位移與強度衰減。在同樣地層、同樣樁徑和同樣樁長條件下，與鉆孔樁、沖孔樁、旋挖樁或CFA樁等常用工程樁型相比，采 用本實用新型的雙向螺旋封閉擠擴鉆頭完成的圓柱形雙向螺旋擠擴樁具有承載力更高、沉降 量更小、質(zhì)量更好、成本更低、能耗更少、工效更高、更加環(huán)保等顯著優(yōu)點。因此，本實用 新型的雙向螺旋封閉擠擴鉆頭具有突出的實質(zhì)性特點和顯著的技術(shù)進歩。3. 利用本實用新型的雙向螺旋封閉擠擴鉆頭所制成的雙向螺旋封閉擠擴樁解決了在背景技術(shù)中所指出的預制類和現(xiàn)澆類的全螺紋樁與半螺紋樁的以下缺陷與問題預制螺紋樁的 制造設備復雜、昂貴；預制螺紋樁的制造、養(yǎng)護和連接工藝復雜，生產(chǎn)成本高；預制螺紋樁 樁身較長，運輸困難，運輸成本高；預制螺紋樁打設動力要求高；預制半螺絲樁采用高頻振 動器沉樁方法，只能適用于軟土地層和小直徑短樁。以及灌注全螺紋樁需要以成孔機械預成 孑L;為真正實現(xiàn)樁身具有2/3或全樁長螺紋，在樁的施工過程中必須采用復雜的同歩技術(shù)與 工藝；由于地層有土性和軟硬變化的不確定性和非均勻性，很難保證樁螺紋生成過程中的瞬
時同步，因此可能會導致部分樁螺紋難以按照設計要求成型；因為該兩種成樁方法都采用等 直徑中心管和較長螺旋段的長螺旋鉆，因而在成樁過程中會消耗較多的鉆機動力，影響在相 同地層、相同樁徑條件下的鉆進深度，并且無法應用于堅硬地層情況；在設計計算中如何界 定全螺紋樁或半螺絲樁的有效直徑尚無定論，若用螺旋外徑作為樁的有效直徑，可能會產(chǎn)生 安全度方面的問題，若以中心管外徑作為樁的有效直徑則會造成樁承載力低估的問題。4. 采用本實用新型的雙向螺旋封閉擠擴鉆頭，具有高工效， 一臺樁工鉆機日成樁量可以 達到500至800延米。另外，本實用新型的雙向螺旋封閉擠擴鉆頭施工過程可控，成樁質(zhì)量 高，并能在各種地質(zhì)條件下施工作業(yè)。5. 本實用新型的雙向螺旋封閉擠擴鉆頭可以實施垂直與傾斜的雙向螺旋擠擴樁，因此擴 大了雙向螺旋擠擴樁的適用范圍。
以下結(jié)合附圖及實施例詳述本實用新型。

圖1中的圖la lf為采用本實用新型的雙向螺旋封閉擠擴鉆頭的施工流程圖；圖2為本實用新型的雙向螺旋封閉擠擴鉆頭的一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖的主視圖；圖3為圖2的剖視圖；圖4為本實用新型的雙向螺旋封閉擠擴鉆頭的另一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖的主視剖面圖；圖5為分離式鉆尖的結(jié)構(gòu)示意圖的主視剖面圖； 圖6為連接式鉆尖的結(jié)構(gòu)示意圖的主視剖面圖。
具體實施方式
如圖2和圖3所示，本實用新型的雙向螺旋封閉擠擴鉆頭，包括中空的連接桿l,在連 接桿1的頂端設有連接法蘭盤6，其底端設有鉆尖5，連接桿1的下部從下至上依次同軸地套 裝有下螺旋擠擴體4、封閉擠擴體3和動密封擠擴體2，動密封擠擴體2為橫截面自下而上逐 漸縮小的中空的圓臺體，動密封擠擴體2的外側(cè)壁焊接有左旋的動密封螺旋擠擴葉片11，封 閉擠擴體3為中空的圓柱體，下螺旋擠擴體4為橫截面自下而上逐漸增大的中空的圓臺體， 下螺旋擠擴體4的外側(cè)壁焊接有右旋的下螺旋擠擴葉片12。如圖4所示，上述連接桿1與動密封擠擴體2、封閉擠擴體3和下螺旋擠擴體4也可以 是一體制成的結(jié)構(gòu)，即采用精密鑄造等公知的方法將連接桿1與動密封擠擴體2、動密封螺 旋擠擴葉片ll、封閉擠擴體3、下螺旋擠擴體4和下螺旋擠擴葉片12制成一體。上述動密封螺旋擠擴葉片11和下螺旋擠擴葉片12的外徑不大于封閉擠擴體3的外徑， 下螺旋擠擴葉片12的圈數(shù)為2圈以上。下螺旋擠擴葉片12的螺距為等螺距或變螺距，其等螺距^.的數(shù)學表達式為 =",-"匪0=1， 2，…，m)式中，S,. —從下至上第/個螺距的大小(mm);y—從下至上第/個螺距的順序數(shù)；a1, —等螺距的計算系數(shù)，其常用取值范圍為0.5 1.2，取值的大小與土性、粒徑、樁徑和轉(zhuǎn)速有關(guān)，在通常情況下，如果土性較硬、沙石粒徑較大、樁徑較大或者 轉(zhuǎn)速較高時，所選取的數(shù)值也會較大，反之則選取較小的數(shù)值；W —總螺距數(shù)；A,iax —封閉擠擴體3的外徑(mm); 下螺旋擠擴葉片12的螺距為變螺距^的數(shù)學表達式為<formula>formula see original document page 10</formula>.附 . 一從下至上第y個螺距的大小(mm); 7 —從下至上第7'個螺距的順序數(shù)； 2 —螺距&的計算系數(shù)，其常用取值范圍為0.5 1.2，取值的大小與土性、粒徑、樁徑和轉(zhuǎn)速有關(guān)，在通常情況下，如果土性較硬、沙石粒徑較大、樁徑較大或者 轉(zhuǎn)速較高時，所選取的數(shù)值也會較大，反之則選取較小的數(shù)值； &—從下至上第_/個螺距的螺距增大系數(shù)；《一與"2值相關(guān)的調(diào)整系數(shù)，其常用取值范圍為1.5 3.0，當"2的數(shù)值較大時，《選取較小的數(shù)值，反之則選取較大的數(shù)值； w —總螺距數(shù)；"皿一封閉擠擴體3的外徑(mm)。 本實用新型的動密封螺旋擠擴葉片11的螺矩采用等螺矩，其等螺矩&的數(shù)學表達式為: & =a3'A x 2，…，")式中， .一從上至下第/個螺距的大小(mm);_/一從上至下第/個螺距的順序數(shù)；a3 —等螺距的計算系數(shù)，其常用取值范圍為0.4~1.0;取值的大小與粒徑和樁徑有關(guān)，在通常情況下，如果砂石粒徑較大或樁徑較大時，所選取的數(shù)值也會較 大，反之則選取較小的數(shù)值； " 一總螺距數(shù)； A x —封閉擠擴體3的外徑(mm)。本實用新型公開的變螺距S,.公式，是實用新型人在充分考慮了被旋鉆出來土體體積的多少、土性、粒徑、樁徑、雙向螺旋封閉擠擴鉆頭轉(zhuǎn)速與螺旋葉片之間輸送土體通道截面積的 大小的關(guān)系等因素的基礎(chǔ)上給出的。采用本實用新型公開的變螺距S,.公式設計的雙向螺旋封閉擠擴鉆頭，其在鉆進時不僅比現(xiàn)有的鉆頭鉆進速度高，也更加節(jié)省鉆機動力頭的動力。 本實用新型的動密封螺旋擠擴葉片11和下螺旋擠擴葉片12由葉片根部至葉片頂部的高度^,.的數(shù)學表達式為『,0.5 x式中，『5; —螺旋葉片在鉆頭某一確定高度處的高度(mm);—螺旋葉片在鉆頭某一確定高度處的外徑(mm); Dn —動密封擠擴體2或下螺旋擠擴體4在鉆頭某一確定高度處的外徑(mm)。下螺旋擠擴葉片12的圈數(shù)為2至6圈，在下螺旋擠擴葉片12的起始位置同平面內(nèi)轉(zhuǎn)過 180。處設置半圈副螺旋葉片9，副螺旋葉片9的旋轉(zhuǎn)方向和螺矩與下螺旋擠擴葉片12相同， 動密封螺旋擠擴葉片11和下螺旋擠擴葉片12的橫截面為變截面四邊形，其根部厚度大于頂 部厚度，上述動密封螺旋擠擴葉片11的外徑比封閉擠擴體3的外徑小的范圍在100mm以內(nèi)， 上述動密封螺旋擠擴葉片11的螺旋圈數(shù)為1至4圈。在下螺旋擠擴葉片12的底端和半圈副螺旋葉片9的底端分別安裝有多個合金鉆齒10。 圖5所示的鉆尖5為分離式鉆尖，分離式鉆尖包括圓形的連接盤14，在連接盤14的下 表面設有刀頭，連接盤14上表面的中部具有圓柱形的凸臺15，在連接盤14的邊緣設有多個 定位卡槽，每個定位卡槽分別與定位塊17相配合，每個定位塊17分別與下螺旋擠擴體4外 側(cè)壁的下部固定相連，凸臺15插裝在連接桿1底端的孔內(nèi)，凸臺15與連接桿1的中心孔之 間的間隙采用密封用橡膠圈16密封。密封用橡膠圈16是為了防止樁孔中的水流入連接桿1 的中心孔內(nèi)。
刀頭包括兩個大小不同的等腰三角形的大、小鉆板20、 21，大、小鉆板20、 21的底邊 朝上分別與所述連接盤14固定相連、大、小鉆板20、 21的板面呈十字形交叉連接，在大鉆 板底端固定有尖桿22。在必要時，可以在大、小鉆板20、 21的下斜邊上焊接固定多個合金 鉆齒。分離式鉆尖適用于土性較硬的地層，在鉆孔完畢后，分離式鉆尖會被丟棄在樁孔的底部， 其具體過程是借助經(jīng)由下螺旋擠擴體4中心的通孔灌注下去的混凝土將分離式鉆尖頂離下螺 旋擠擴體4的底端，并丟棄于樁孔底部。圖6所示的鉆尖5為連接式鉆尖，在連接式鉆尖的一側(cè)或雙側(cè)設有壓灌樁材的單向閥門 23，連接式鉆尖適用于土性較硬的地層，在鉆孔完畢后，可通過連接式鉆尖上的壓灌樁材的 單向閥門23向樁孔內(nèi)壓灌混凝土。在必要時，可以在連接式鉆尖的下斜邊上焊接固定多個合 金鉆齒。如圖1中的圖la lf所示，本實用新型的雙向螺旋封閉擠擴鉆頭的施工方法，包括以下施工步驟1) 將安裝有雙向螺旋封閉擠擴鉆頭的樁工鉆機按照公知的方法就位，準備好混凝土泵， 并制備需要灌注的樁材。樁材為混凝土樁材或水泥粉煤灰碎石樁材或尾礦砂漿樁材或水泥鋼渣樁材等的任意一種，水泥粉煤灰碎石樁材即CFG樁材。2) 在安裝有雙向螺旋封閉擠擴鉆頭的樁工鉆機就位后，啟動樁工鉆機施加順時針方向的 扭矩和向下的軸向壓力，利用雙向螺旋封閉擠擴鉆頭進行鉆進擠擴成孔，令雙向螺旋封閉擠 擴鉆頭以4轉(zhuǎn)/分或6轉(zhuǎn)/分或8轉(zhuǎn)/分或10轉(zhuǎn)/分或12轉(zhuǎn)/分或14轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速向下旋鉆擠擴成 孔，在此過程中，位于下螺旋擠擴體4側(cè)壁下部的被旋鉆出來的土體，會在下螺旋擠擴體4 的下螺旋擠擴葉片12作用下做自下而上的螺旋運動并被逐步擠入樁孔的側(cè)壁中或被擠向封 閉擠擴體3的下端，隨后被封閉擠擴體3擠入樁孔的側(cè)壁中，擠擴后的樁孔直徑應符合設計 要求，雙向螺旋封閉擠擴鉆頭的下旋機械擠擴成孔過程直至達到設計孔深為止。3) 當?shù)谝徊綐犊讬C械擠擴完成后，啟動樁工鉆機施加順時針方向的扭矩和向上的軸向提 拉力，使雙向螺旋封閉擠擴鉆頭向上運動并再次旋轉(zhuǎn)擠擴樁孔，在向上旋轉(zhuǎn)擠擴提升過程中， 樁孔內(nèi)位于封閉擠擴體3上方的動密封擠擴體2周圍及上方的坍落土體，會在動密封擠擴體 2的動密封螺旋擠擴葉片11作用下做自上而下的螺旋運動并被逐漸擠入擠擴樁樁孔的側(cè)壁中 或被擠向封閉擠擴體3的上端，隨后被封閉擠擴體3擠入樁孔的側(cè)壁中，以確保再次擠擴后 的樁孔直徑符合設計要求，第二步樁孔機械擠擴過程持續(xù)到雙向螺旋封閉擠擴鉆頭的封閉擠 擴體3被旋轉(zhuǎn)提升到地表。4) 在雙向螺旋封閉擠擴鉆頭開始上旋擠擴提升的同時，啟動混凝土泵，向已完成擠擴的 樁孔進行樁材的壓灌，第三步樁孔壓力擠擴是在混凝土泵的高壓作用下進行的，通過混凝土 的壓力擠擴，可以使已完成樁材壓灌的樁段能夠確保成樁直徑符合設計要求，這一樁孔壓力 擠擴過程將持續(xù)到樁材壓灌至樁頂設計標高為止，至此形成了圓柱形的雙向螺旋擠擴樁。上述歩驟3)中雙向螺旋封閉擠擴鉆頭通常是以1米/分或2米/分或3米/分或4米/分的
根據(jù)設計要求，還可以按照公知的方法在螺旋擠擴樁樁體中插入鋼筋籠、鋼筋束或型鋼。圖la表示安裝有雙向螺旋封閉擠擴鉆頭的樁工鉆機及混凝土泵裝備；圖lb表示雙向螺 旋封閉擠擴鉆頭下旋擠擴成孔；圖1C表示雙向螺旋封閉擠擴鉆頭下旋擠擴成孔達到了設計深 度，停止鉆進；圖ld表示雙向螺旋封閉擠擴鉆頭上旋提鉆并向樁孔中壓灌混凝土；圖le表 示向雙向螺旋擠擴樁樁體內(nèi)插入、壓入或振入鋼筋籠、鋼筋束或型鋼；圖lf表示已實施完成 的圓柱形的雙向螺旋擠擴樁。本實用新型的雙向螺旋封閉擠擴鉆頭能施做的樁徑從300至800mm，最大樁長可達36m, 并可施作垂直樁或傾斜樁，樁工鉆機動力頭的輸出扭矩須達到15至25/. m ，最大可達45/. w 。 樁工鉆機向下的軸向壓力和向上的軸向提拉力要求達到20至40"混凝土泵的輸送壓力要求 大于5MPa，排量要求不小于30立方米/小時。本實用新型的雙向螺旋封閉擠擴鉆頭的適用地層廣泛，包括回填土、砂土、粉土、軟粘 土、粉質(zhì)粘土、粘土、黃土、砂礫土、砂卵石土以及強風化土層等，同時也適用于高地下水 位的情況。本實用新型實施完成的樁基礎(chǔ)、復合樁基礎(chǔ)、復合地基或地基處理與加固可以廣泛應用 于土木工程不同領(lǐng)域的各類工程，包括高層與超高層民用住宅工程、商用建筑工程、工業(yè) 廠房工程、交通工程、水電工程和環(huán)境工程等。上面所述的實施例僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本實用新型的 構(gòu)思和范圍進行限定，在不脫離本實用新型設計構(gòu)思前提下，本領(lǐng)域中的工程技術(shù)人員對本 實用新型的技術(shù)方案作出的各種變型和改進，均應落入本實用新型的保護范圍內(nèi)，本實用新 型請求保護的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求1.雙向螺旋封閉擠擴鉆頭，包括中空的連接桿(1)，在連接桿(1)的頂端設有連接法蘭盤(6)，其底端設有鉆尖(5)，其特征在于所述連接桿(1)的下部從下至上依次同軸地套裝有或一體地制有下螺旋擠擴體(4)、封閉擠擴體(3)和動密封擠擴體(2)，所述動密封擠擴體(2)為橫截面自下而上逐漸縮小的圓臺體，動密封擠擴體(2)的外側(cè)壁設有左旋的動密封螺旋擠擴葉片(11)，所述封閉擠擴體(3)為圓柱體，所述下螺旋擠擴體(4)為橫截面自下而上逐漸增大的圓臺體，下螺旋擠擴體(4)的外側(cè)壁設有右旋的下螺旋擠擴葉片(12)。
2. 如權(quán)利要求1所述的雙向螺旋封閉擠擴鉆頭，其特征是所述動密封螺旋擠擴葉片(ll) 和所述下螺旋擠擴葉片(12)的外徑不大于所述封閉擠擴體(3)的外徑，所述下螺旋擠擴葉 片(12)的圈數(shù)為2圈以上。
3. 如權(quán)利要求2所述的雙向螺旋封閉擠擴鉆頭，其特征是所述下螺旋擠擴葉片(12) 的螺距為等螺距或變螺距，其等螺距^.的數(shù)學表達式為2，…，/ )式中，—從下至上第y個螺距的大小(mm);y —從下至上第y個螺距的順序數(shù)； , —等螺距的計算系數(shù)，其取值范圍為0.5~1.2; w —總螺距數(shù)；",一封閉擠擴體(3)的外徑(mm);其變螺距&的數(shù)學表達式為 =AA—, (產(chǎn)2， 3，…，m)式中，^=1 + "^ (戶2， 3，…，附) 一從下至上第y個螺距的大小(mm);7'—從下至上第/個螺距的順序數(shù)；"2 —螺距&的計算系數(shù)，其取值范圍為0.5 L2; & 一從下至上第y個螺距的螺距增大系數(shù)；K一與"2值相關(guān)的調(diào)整系數(shù)，其取值范圍為1.5~3.0; m —總螺距數(shù)；A,，ax—封閉擠擴體(3)的外徑(mm)。 所述動密封螺旋擠擴葉片(11)的螺矩采用等螺矩，等螺矩^的數(shù)學表達式為 S,= 3《(戶l， 2，…，")式中，& —從上至下第y個螺距的大小(mm);_/ 一從上至下第乂個螺距的順序數(shù)； "3 —等螺距的計算系數(shù)，其取值范圍為0.4 1.0; —總螺距數(shù)；",一封閉擠擴體(3)的外徑(mm)。
4. 如權(quán)利要求3所述的雙向螺旋封閉擠擴鉆頭，其特征是所述下螺旋擠擴葉片(12) 的圈數(shù)為2至6圈，在下螺旋擠擴葉片(12)的起始位置同平面內(nèi)轉(zhuǎn)過180。處設置半圈副螺 旋葉片(9)，副螺旋葉片(9)的旋轉(zhuǎn)方向和螺矩與下螺旋擠擴葉片(12)相同，所述動密封 螺旋擠擴葉片(11)和所述下螺旋擠擴葉片(12)的橫截面為變截面四邊形，其根部厚度大 于頂部厚度，所述動密封螺旋擠擴葉片(11)的外徑比所述封閉擠擴體(3)的外徑小的范圍 在100mm以內(nèi)，動密封螺旋擠擴葉片(11)的螺旋圈數(shù)為1至4圈。
5. 如權(quán)利要求4所述的雙向螺旋封閉擠擴鉆頭，其特征是在所述下螺旋擠擴葉片(12) 的底端和所述副螺旋葉片(9)的底端分別安裝有多個合金鉆齒(10)。
6. 如權(quán)利要求5所述的雙向螺旋封閉擠擴鉆頭，其特征是所述鉆尖(5)為分離式鉆尖， 分離式鉆尖包括圓形的連接盤(14)，在連接盤(14)的下表面設有刀頭，連接盤(14)上表 面的中部具有圓柱形的凸臺(15)，在連接盤(14)的邊緣設有多個定位卡槽，每個定位卡槽 分別與定位塊(17)相配合，每個定位塊(17)分別與所述下螺旋擠擴體(4)外側(cè)壁的下部 固定相連，所述凸臺(15)插裝在所述連接桿(1)底端的孔內(nèi)，凸臺(15)與連接桿(1) 中心孔之間的間隙采用密封用橡膠圈(16)密封。
7. 如權(quán)利要求6所述的雙向螺旋封閉擠擴鉆頭，其特征是所述刀頭包括兩個大小不同 的等腰三角形的大、小鉆板(20、 21),大、小鉆板(20、 21)的底邊朝上分別與所述連接盤(14)固定相連，所述大、小鉆板(20、 21)的板面呈十字形交叉連接，在大鉆板底端固定 有尖桿(22)。
8.如權(quán)利要求5所述的雙向螺旋封閉擠擴鉆頭，其特征是所述鉆尖(5)為連接式鉆尖， 在所述連接式鉆尖的一側(cè)或雙側(cè)設有壓灌樁材的單向閥門(23)。
專利摘要一種雙向螺旋封閉擠擴鉆頭，包括中空的連接桿，在連接桿的頂端設有連接法蘭盤，其底端設有鉆尖，所述連接桿的下部從下至上依次同軸地套裝有或一體地制有下螺旋擠擴體、封閉擠擴體和動密封擠擴體，所述動密封擠擴體為橫截面自下而上逐漸縮小的圓臺體，動密封擠擴體的外側(cè)壁設有左旋的動密封螺旋擠擴葉片，所述封閉擠擴體為圓柱體，所述下螺旋擠擴體為橫截面自下而上逐漸增大的圓臺體，下螺旋擠擴體的外側(cè)壁設有右旋的下螺旋擠擴葉片。其目的在于提供一種能在各種地質(zhì)條件下施工作業(yè)的雙向螺旋封閉擠擴鉆頭，利用其所制成的雙向螺旋封閉擠擴樁的承載力更高、沉降量更小、質(zhì)量更好、成本更低、能耗更少、工效更高、更加環(huán)保。
文檔編號E21B10/44GK201024899SQ20072010363
公開日2008年2月20日 申請日期2007年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月15日
發(fā)明者波 劉, 鐘 劉, 李志毅, 趙琰飛 申請人:中國京冶工程技術(shù)有限公司