專利名稱：螺旋擠壓灌注樁鉆具的制作方法
技術領域：
本發明涉及樁基礎工程領域中的灌注樁設備。
在中國學者的出國參觀考察報告中，曾記載過一則簡短的報導，該報導介紹了匈牙利發明有一種被他們稱為“塞式”基礎的灌注樁，施工是用一部螺旋鉆機與一輛砼泵車配合作業，其特征是先將螺旋鉆旋進到樁的設計深度后，再以螺旋鉆的空心鉆桿作為泵送砼的輸送管，用砼泵車泵送，從空心鉆桿的底端開口處被擠壓出來的砼以很高的壓力擠壓周圍的土體，并且頂托螺旋鉆具上升形成一個圓柱形樁體，緊接著再插入鋼筋籠。因整個施工過程象起瓶塞，所以被匈牙利稱為“塞式”基礎。它的優點主要有三條，一是因其采用螺旋鉆具不是為了成孔而只是為了旋進，故不必沉管護孔或泥漿護孔，對各種地基適應性好；二是因樁體是被泵送擠壓成型的，故樁的質量可靠、單方砼的承載能力較高；三是施工中不產生什么環境公害。
本發明認為“塞式”基礎施工技術的美中不足之處一是因為需要雙機配合作業，故增加了對設備的要求條件和施工的難度，二是將泵送砼應用于灌注樁基礎存在著一些實際的問題，泵送砼屬于特種砼技術，在著作(1)[《特種混凝土設計與施工》雍本編著中國建筑工業出版社1993年第一版]中對泵送砼有詳細的描述，概括的說，泵送砼對材料要求較嚴，對砼的配合比要求較高，要求施工組織嚴密，以保證連續進行輸送，避免有較長時間的間歇而造成堵塞，一旦堵塞，疏通很麻煩。它適宜于大量的連續輸送的情況，但在“塞式”基礎的施工中不可避免地要出現經常的停歇，至少打一根樁就要停歇一次，這是因為只有在螺旋鉆完成旋進地基的工作后，才能開始下一次泵送的緣故，一般停歇時間不允許超過45min，在停歇時間內還應每隔數分鐘開泵1次，若因某種原因延長了停歇時間的話，就必須用壓力水或其它方法沖洗輸送管內殘留的砼。
由于上述原因，于是本發明提供了一種螺旋擠壓灌注樁鉆具，其目的是通過螺旋擠壓代替泵送擠壓，一則實現用一機作業代替雙機配合，簡便施工要求與程序的目的，二則要擴大鉆具的應用范圍，使之具有多動能性，不僅可以打砼樁，還可以打砂樁，灰土樁、碎石樁、礦渣樁等。
如附圖
，本發明因在一僅下段帶有螺旋葉片的圓柱形空心鉆桿的內腔安裝了一個螺旋絞刀，故鉆具具有內外二重螺旋，其外重螺旋跟普通螺旋鉆一樣起旋進地基的作用，做為內重螺旋的螺旋絞刀則用于輸送和擠壓砼。這二重螺旋被一個離合裝置聯系在一起，只靠馬達(1)的正反轉控制它們的離合，即當馬達(1)正轉時，減速器(2)也正轉，此時二重螺旋為“合狀態、它們以等角速度正轉，鉆具做旋進作業，因外重螺旋僅在下段有螺旋葉片(12)，故旋進時只有少量土排出；馬達(1)反轉時，減速器(2)也反轉，此時二重螺旋為“離”狀態，只有螺旋絞刀反轉進行輸送擠壓物料的作業，而外重螺旋因受土體的摩阻力作用不能旋轉，鉆具受從鉆尖出料口處擠壓出來的物料的頂托，可象起瓶塞一樣被頂出地基，必要時可用卷揚機輔助提升鉆具。離合裝置是由兩塊相同的用平面直角三角形厚鋼板彎成的圓弧狀棘齒(3)與方鋼制成的撥柄(4)構成的，棘齒的一個直角邊焊接在用環向布置的螺栓(5)連接于上段空心鉆桿(8)上口內壁上的滑動軸套(6)的頂面，每個棘齒的齒尖下方開有與撥柄(4)嚙合的直角缺口，撥柄(4)水平橫穿于上段螺旋紋刀的空心圓軸(15)上，空心圓軸(15)與減速器(2)的輸出軸通過法蘭盤連接，其徑向受軸瓦(14)約束，當馬達正轉時，撥柄(4)的兩端各沿一個棘齒(3)的斜面下滑嵌入棘齒的直角缺口中，使內外二重螺旋以等角速度旋進地基，此時鉆尖處的出料口是被下段絞刀實心圓軸(28)上的錐堵(29)封堵的；當需要輸送和擠壓物料時，馬達反轉，撥柄(4)將沿棘齒(3)的斜面上滑并脫離接觸，此對，出料口也同時被打開。
螺旋絞刀的軸分為上下二段，上段為空心圓軸(15)，其上不連續的紋刀葉片(16)間距較大；下段為實心圓軸(28)，其上不連續的紋刀葉片(27)布置緊湊，上下兩段的紋刀軸采用公母榫接的形式，母接頭為圓軸方孔(17)，公接頭為圓軸方頭(18)，連接處還有銷栓(19)使公母接頭在作業時不能脫開。
為使物料對絞刀的豎向反作用力絕大部分由紋刀的下段承受，在下段絞刀實心圓軸(28)上裝有推力軸承(25)和向心軸承(26)，軸承套(22)與其壓蓋(23)和絞刀軸間的滑動間隙均用多道密封圈(24)密封。軸承套(22)的外壁上鑄有兩個在同一平面內的支撐臂(21)，每個支掌臂的端部各帶一個弧形端翼(20)，端翼的凸面貼著外重螺旋下段空心鉆桿(11)的內壁，可在豎向導向槽(13)內上下滑動，每個導向槽由兩根豎向平行的焊接于空心鉆桿(11)的內壁上的方鋼條構成，導向槽的槽口寬度稍大于端翼(20)的弦長。該導向槽還起著阻礙物料與絞刀同步旋轉的作用，以利物料的順利擠出。
由于在絞刀的下段安裝軸承占據了一部分物料通道的橫截面積，故外重螺旋空心鉆桿的下段直徑要比上段直徑大，兩段的連接處設有加勁圈(9)，并通過環向布置的螺栓(10)相互連接。當絞刀反轉輸送擠壓物料時，物料的反作用力將頂托紋刀上升，端翼(20)滑行到加勁圈(9)處時將受到阻礙不能繼續上滑，這就使物料對絞刀的反作用力大部分由絞刀的下段承受，有效地提高了絞刀圓軸的長細比，加大了物料的通道截面，從而使鉆具能夠做得更長一些。
本發明在錐堵(29)的下方有一個小螺旋鉆尖(30)，它的作用是當鉆具進行旋進作業時，時，降低旋進阻力，當鉆具輸送擠壓物料時，避免出料口處物料堵塞現象的發生。
錐堵(29)與出料口間的縫隙，必要時可稍灌一些砼密封，使鉆具在旋進的過程中，不使地下水或土顆粒涌入鉆具內。
外重螺旋的上段空心鉆桿(8)上開有進料口(7)，可用普通提升料斗為其供料。較之泵送砼成樁的形式，本鉆具在使用中對材料的要求除了對粗骨料的粒徑有所限制外，對砼的配合比無特別的要求；當一根樁被擠壓灌注成型后，鉆具內的砼已被排空，不存在砼在鉆具內的滯留、固結問題，用后砂洗、水洗都可以；它不僅可以輸送擠壓砼，還可以輸送擠壓一些如砂、碎石、灰土、冶金廢渣、破碎過的建筑垃圾等，當在軟土地基上使用本鉆具時，在輸送擠壓砼之前，可先用廉價的物料加固樁尖處的軟土，提離土對樁的端阻力，這對降低軟土地基樁基礎的造價十分有利。另外，它也能用于打砂樁、碎石樁、灰土樁等，功能上增加了許多。
本鉆具可用普通螺旋鉆機改裝，也可用其它類型的樁機改裝，因主要涉及樁機的鉆具部分，改裝起來比較容易。
權利要求1.一種用于灌注樁施工的螺旋鉆具，主要由馬達、減速器、空心鉆桿及其外壁上的螺旋葉片組成，本發明的特征在于鉆桿由二段異經圓管套接并用螺栓連接，下段鉆桿帶有螺旋葉片，上段鉆桿頂部管壁上有一進料口，下段鉆桿底端是一漏斗狀的出料口，鉆桿內腔中裝有一個輸送和擠壓物料用的螺旋絞刀，紋刀軸伸出鉆桿頂端跟減速器的傳動輸出軸連接，個位于鉆桿頂端的離合裝置聯系鉆桿和絞刀。
2.按權利要求1所述的螺旋鉆具，其特征是離合裝置由二個水平投影呈半圓環狀的棘齒(3)和長方形的撥柄(4)構成，棘齒(3)的頂面是一螺旋斜面，其齒尖下方的齒根處有一可與撥柄(4)嚙合的直角缺口，棘齒被焊接于絞刀軸的滑動軸套(6)的頂面，軸套(6)被螺栓緊固于鉆桿上口的內壁上，撥柄(4)被銷釘于絞刀軸上的方孔中。
3.按權利要求1所述的螺旋鉆具，其特征是螺旋絞刀的葉片旋進方向與空心鉆桿外壁上的螺旋葉片一致，紋刀分為上下二段，上段和下段的絞刀軸連接方式為榫接并穿銷栓，下段絞刀軸上裝有推力軸承(25)和向心軸承(26)，軸承套(22)外壁上整鑄有兩個支撐臂(21)，支撐臂帶端翼，端翼只可在下段空心鉆桿內壁上兩個相對的導向槽中滑動。
4.按權利要求1所述的螺旋鉆具，其特征是下段絞刀軸的底端是一圓錐體狀錐堵(29)，錐堵底部帶一小螺旋鉆尖(30)。
專利摘要本實用新型涉及樁基礎工程領域中的灌注樁鉆具。螺旋擠壓灌注樁鉆具是一種特別適用于軟土地基的一種鉆具。它具有內外二重螺旋，即在一個稱為外重螺旋的空心鉆桿的里面安裝有一個稱為內重螺旋的螺旋絞刀，通過離合裝置的聯系，這二重螺旋的工作靠一個馬達驅動，外重螺旋的作用是使鉆具旋進于地基中，內重螺旋的作用是向地基中輸送和擠壓加固地基或構成樁體的物料，物料可以是砂、碎石、灰土、建筑垃圾或工業廢渣，也可以是攪拌好的砼。該鉆具在作業時沒有環境公害，構筑的灌注樁質量可靠，可供現有各類樁機改裝使用。
文檔編號E02D7/22GK2230777SQ9521382
公開日1996年7月10日 申請日期1995年5月26日 優先權日1995年5月26日
發明者張德永, 趙振峰 申請人:張德永, 趙振峰