雙向擠壓式短螺旋成樁裝置與成樁方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種土木建筑工程的粧基礎，尤其是涉及一種適用于山丘地基采用旋擰沉拔施工的雙向擠壓式短螺旋成粧裝置與成粧方法。
【背景技術】
[0002]二十世紀中葉，歐洲出現長螺旋粧技術，并全面推廣應用；該長螺旋粧技術包括一帶旋轉動力頭的螺葉狀長螺旋鉆桿；該長螺旋鉆桿進入顆粒土(砂、礫砂、碎石、卵石、圓礫)地層地質條件時，順時針方向旋擰時，是由該鉆桿的全長螺葉切土旋擰入土，隨著入土深度加大，所需要的旋轉扭矩也須加大，所以施工粧長受到粧機具的扭矩能力的制約；而逆時針方向上拔時，全長螺葉上滿嵌顆粒土拔出，須要更大的上拔力。
[0003]如德國寶蛾公司的梭子狀螺旋鉆桿技術，該梭子狀螺旋鉆桿外形特點是二頭小、中間大，形似呈橄欖狀；該梭子狀螺旋鉆桿的上部連接有圓管形鉆桿，即成為短螺旋粧枝術；該梭子狀螺旋鉆桿僅將螺紋部分的長度旋擰切土，因而只須要較小的扭矩就可滿足切土工序，而且，所述切土工序的扭矩大小不會受制于粧長影響，順時針方向旋轉上拔時因螺葉帶土很少，主要是由鉆頭上拔將土擠向粧周，總的上拔扭矩大幅度減小。
[0004]又，中國發明專利ZL200710063983.3與所述德國寶蛾公司的梭子狀螺旋鉆桿技術極為相似，但是以上兩種現有技術均存在以下缺陷:第一是所述梭子狀螺旋鉆桿中間直徑大、兩頭呈錐形的鉆桿頭部，當施工穿越土層中夾有軟粘土層時，實測須有大于0.Sm長度的平直護壁段，可以保證砼灌入粧孔速度大于軟粘土的壓縮回彈速度，達到粧截面砼完全充填粧孔，從而使粧徑一致；但因為梭子狀鉆桿頭部沒有圓柱段，使得軟粘土的壓縮回彈速度大于砼灌入粧孔速度，則會造成粧身頸縮，影響成粧質量；第二是裝置在所述梭子狀螺旋鉆桿底部有翻落式門蓋在正轉壓旋擰入土層時，有時門蓋會在旋擰入土層中自行開啟，引起粧孔的泥土進入開啟口而堵塞砼導管；又如果該門蓋關閉較緊時，正轉壓旋擰入土層至要求高程時，壓灌砼打不開門蓋，而造成砼塞砼導管；第三是所述梭子狀螺旋鉆桿，下端為正向旋轉螺紋，上端僅1-2道反向旋轉螺紋，當正轉上拔時，上端的1-2道反向旋轉螺紋將粧孔內土體反壓擠密，因上端反向螺紋在錐尖處，反向螺紋的螺葉的外徑遠小于粧孔的內徑，因此對土體的反壓擠密作用效果不佳。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術現狀而提供一種采用旋擰沉拔施工方法可適用于以顆粒狀土為主組成的山丘地基、又具有較高承載力與施工效率的雙向擠壓式短螺旋成粧裝置與成粧方法。
[0006]本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為:一種雙向擠壓式短螺旋成粧裝置，包括一帶旋轉動力頭的圓管形鉆桿，所述鉆桿下部連接一較短的圓柱狀鋼管，該鋼管的外周焊接粗螺紋，作為鉆頭，該鋼管下部通過齒形結合子與鉆尖相結合；所述粗螺紋設置為正、反雙向螺紋，該雙向螺紋的上部2圈設置為反向螺紋，該雙向螺紋的下部為正向螺紋；該雙向螺紋的有益效果是實現雙向擠壓土層的功能，可使粧的承載力值提高。
[0007]所述齒形結合子上部連接一懸掛桿，所述鋼管的內壁焊接有導向體，所述懸掛桿可以穿過該導向體上下滑移。
[0008]一種雙向擠壓式短螺旋成粧裝置的成粧方法，包括一帶旋轉動力頭的圓管形鉆桿，所述圓管形鉆桿下部連接一較短的鋼管，該鋼管的外周焊接粗螺紋，該鋼管下部通過齒形結合子與鉆尖相結合，所述粗螺紋設置為正、反雙向螺紋，所述齒形結合子上部連接一懸掛桿，所述鋼管內壁焊接有導向體，所述懸掛桿可以穿過該導向體上下滑移，成粧方法是:
[0009]第一步，粧機就位；鉆尖對準設計粧位的中心，校正所述鉆桿垂直，起動旋轉動力頭沿順時針方向旋轉產生扭矩，所述鉆桿頂部加壓并順時針方向旋擰沉入土層；
[0010]第二步，然后，旋轉動力頭沿逆時針方向旋轉少許，使鉆尖脫離所述鉆桿，啟動泵送砼對粧孔內壓灌砼，由鉆尖脫離口進入粧孔內；
[0011]第三步，旋轉動力頭又開始順時針方向旋轉，同時上拔所述鉆桿直到拔出粧口 ；
[0012]第四步，此時，鉆尖脫離齒形結合子且懸掛在該齒形結合子下部，粧孔內已滿灌砼；
[0013]第五步，由送筋鋼管穿入鋼筋籠，吊起該鋼筋籠對準粧孔內砼的中心，然后，起動裝在該送筋管頂部的振動錘，振動將鋼筋籠送至設計深度。
[0014]第六步，所述雙向擠壓式短螺旋粧成粧。
[0015]與現有技術相比，本發明的優點在于可有效解決現有技術存在的缺陷，即采用直筒形鉆頭，全部為圓柱段，即使遇到軟粘土，因圓柱段具有良好的護壁作用，粧孔內軟粘土回彈之前己被壓灌砼充填，以確保施工粧的粧徑尺寸；其次是采用鉆尖與鉆頭齒形結合子，正轉壓沉入土層鉆頭帶動鉆尖旋擰入土層，當達到高程，略須反向轉(0.5-1圈)使齒形結合子脫離，即鉆頭沿斜齒滑移而脫離鉆尖，壓灌砼由脫離口進入充填粧孔；鉆尖懸掛在鉆頭的底部，不會產生粧孔內的泥土進入開啟口而堵塞砼導管或門蓋打不開而堵管的問題；其三是用直筒形雙向擠壓螺紋的鉆頭，因反向螺紋外徑與粧孔內徑等同，在封閉條件下反向旋轉螺紋產生很大反壓力，足以將土體反壓至粧孔的周壁而擠密粧周土；因而它特別適用于山丘地基土性地層的地質條件，具有髙效穿越顆粒狀土能力，使粧達到高承載力值，而且粧體質量可靠；其四是實現無粧孔澆灌砼的無泥漿施工灌注粧，且無粧孔沉渣，不需要水下澆筑砼。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明鉆桿結構示意圖；
[0017]圖2為本發明外周焊接粗螺紋的鋼管示意圖；
[0018]圖3為本發明鉆尖與鋼管脫離狀態示意圖；
[0019]圖4為本發明成粧程序示意圖；
【具體實施方式】
[0020]以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。
[0021]如圖1?圖3所示，本實施例具體地采用如下結構:包括一帶旋轉動力頭的圓管形鉆桿2，該鉆桿2下部連接一較短的圓柱狀厚壁鋼管3，該鋼管3的外周焊接粗螺紋8，即帶粗螺紋的鋼管3作為鉆頭；該鉆頭的底部通過齒形結合子6與鉆尖I相結合；圖1示出鉆尖的齒形結合子處于結合狀態，當順時針旋轉時，處于結合狀態的鉆尖旋擰進入土層；而逆時針旋轉時，即帶粗螺紋鋼管3的鉆頭的齒形結合子向上滑移而脫離鉆尖I ;
[0022]較短的厚壁鋼管3按施工粧徑的要求配置，該厚壁鋼管3直徑要求小于施工粧徑100暈米，長度設置為3-4米；
[0023]齒形結合子6上部連接一懸掛桿4 ;
[0024]鋼管3內壁焊接有上下二個導向體5，懸掛桿4可以穿過該導向體5上下滑移，即與懸掛桿相連的鉆尖I可以通過導向體5下滑呈懸掛狀態，
[0025]粗螺紋8設置為正、反雙向螺紋，該雙向螺紋的上部2圈設置為反向螺紋，該雙向螺紋的下部設置為正向螺紋，如圖2、3示出；該雙向螺紋的功能是具有雙向擠壓土層的作用。
[0026]本發明成粧程序如下:粧機就位，鉆尖I對準設計粧位的中心，校正圓管形鉆桿2垂直，起動旋轉動力頭沿順時針方向旋轉產生扭矩，鉆桿2頂部加壓并順時針方向旋轉，旋擰沉入土層至設計高程后，旋轉動力頭沿逆時針方向旋轉少許，使鉆尖I脫離鉆桿2，啟動泵送砼對粧孔內壓灌砼；旋轉動力頭又開始順時針方向旋轉，同時上拔鉆桿2 ;然后，泵送壓灌砼7由鉆尖I脫離口進入粧孔內，同時壓灌砼7在粧孔內自底向上與正轉上拔同步出粧口，鉆尖I懸掛在鉆桿底部，粧孔內已滿灌砼7 ;然后，鉆桿由送筋鋼管10穿入鋼筋籠9，吊起鋼筋籠9對準粧孔內砼7的中心，起動裝在送筋鋼管10頂部的振動錘，振動將鋼筋籠9送至設計深度，即成粧。
【主權項】
1.一種雙向擠壓式短螺旋成粧裝置，包括一帶旋轉動力頭的鉆桿，其特征在于:所述圓管形鉆桿(2)下部連接一圓柱狀鋼管(3)，該圓柱狀鋼管的外周焊接粗螺紋(8)，該圓柱狀鋼管下部通過齒形結合子(6)與鉆尖(I)相結合；所述粗螺紋(8)設置為左、右雙向螺紋，該雙向螺紋的上部2圈設置為反向螺紋，該雙向螺紋的下部設置為正向螺紋。
2.根據權利要求1所述雙向擠壓式短螺旋成粧裝置，其特征在于:所述鋼管(3)按施工粧徑的要求配置，該鋼管直徑要求小于施工粧徑100毫米，該鋼管長度設置為3-4米。
3.根據權利要求1所述雙向擠壓式短螺旋成粧裝置，其特征在于:所述齒形結合子(6)上部連接一懸掛桿(4)，所述鋼管(3)的內壁焊接有導向體(5)，所述懸掛桿可以穿過該導向體上下滑移。
4.根據權利要求1所述雙向擠壓式短螺旋成粧裝置，其特征在于:所述粗螺紋(8)設置為梯形螺紋。
5.—種雙向擠壓式短螺旋成粧裝置的成粧方法，包括一帶旋轉動力頭的鉆桿，其所述鉆桿(2)下部連接一鋼管(3)，該鋼管的外周焊接粗螺紋(8)，該鋼管下部通過齒形結合子(6)與鉆尖(I)相結合，所述粗螺紋(8)設置為左右雙向螺紋，所述齒形結合子(6)上部連接一懸掛桿(4)，所述鋼管(3)的內壁焊接有導向體(5)，所述懸掛桿可以穿過該導向體上下滑移，其特征在于:所述成粧方法是: 第一步，粧機就位；鉆尖(I)對準設計粧位的中心，校正所述鉆桿(2)垂直，起動旋轉動力頭沿順時針方向旋轉產生扭矩，并所述鉆桿(2)頂部加壓旋擰沉入土層； 第二步，然后，旋轉動力頭沿逆時針方向旋轉少許，使鉆尖(I)脫離所述鉆桿(2)，啟動泵送砼對粧孔內壓灌砼(7)，由鉆尖(I)脫離口進入粧孔內； 第三步，旋轉動力頭又開始順時針方向旋轉，同時上拔所述鉆桿(2)直到拔出粧口 ； 第四步，此時，鉆尖(I)脫離齒形結合子(6)且懸掛在該齒形結合子下部，粧孔內已滿灌砼(7); 第五步，由送筋鋼管(10)穿入鋼筋籠(9)，吊起該鋼筋籠對準粧孔內砼(7)的中心，然后，起動裝在該送筋管頂部的振動錘，振動將鋼筋籠(9)送至設計深度。 第六步，所述雙向擠壓式短螺旋粧成粧。
【專利摘要】一種雙向擠壓式短螺旋成樁裝置與成樁方法，包括帶旋轉動力頭的鉆桿，鉆桿下部連接鋼管，該鋼管的外周焊接粗螺紋，該鋼管下部通過齒形結合子與鉆尖相結合，粗螺紋設置為雙向螺紋，上部2圈設置為反向螺紋、下部設置為正向螺紋，齒形結合子上部連接一懸掛桿，所述鋼管的內壁焊接有導向體，懸掛桿可以穿過該導向體上下滑移，成樁方法是：鉆桿頂加壓旋擰沉入土層、鉆尖脫離鉆桿對樁孔內壓灌砼、上拔鉆桿出樁口、由送筋鋼管穿入鋼筋籠并吊起該鋼筋籠對準樁孔內砼的中心并振動將鋼筋籠送至設計深度；本發明優點是特別適用于山丘地層的地質條件、無樁孔沉渣又承載力值較高、樁體質量可靠。
【IPC分類】E02D5-36, E02D5-34, E21B10-44, E02D5-56, E21B10-62
【公開號】CN104878746
【申請號】CN201510337691
【發明人】孔超, 孔紅斌
【申請人】孔超
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年6月14日