[发明专利]螺旋锥体挤土桩施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在土木工程领域，用于成桩基础的螺旋锥体挤土桩施工方法及螺旋锥体挤土钻头。 

背景技术

在建筑基础施工领域中，桩基础的成桩方法，可分为排土桩和非排土桩。 

排土桩如长螺旋CFG，冲击钻和回转钻正反循环等施工方法，具有所成的桩承载力低，成本造价高，清理排土和废弃泥浆费用高等缺点。 

非排土桩有预制桩和现浇桩两大类。预制桩具有制造设备昂贵，生产成本高，桩身长、运输困难，只适用于软土层和小桩径等缺点。现浇桩有螺杆桩和双向螺旋挤扩桩。螺杆桩要求成桩设备同步性控制的技术高，对于有土层和软硬变化的不确定性和非均匀性，很难保证成桩岩土螺牙的不挠动，会形成虚假螺牙，降低桩的承载力，并且无法应用于坚硬地层。双向螺旋挤扩桩采用先钻后挤的成孔方法，下旋钻进过程中，利用双向螺旋挤扩钻头中柱体螺旋钻头部分将土体旋钻出来，并通过螺旋叶片由下而上运送到锥体芯管部分，通过锥体芯管逐渐将土体挤入桩孔侧壁，存在的主要问题是先将土旋挖出来再向上运输再向两侧的桩壁挤压，因此对于比较复杂的地层如黏土层和夹砾石层，旋钻出来岩土会阻塞螺旋叶片所形成的运输通路，容易产生憋钻现象；由于地层的不同，经过先钻后挤所形成的桩孔，往往在原地层与被挤压土体间稳定性差，会出现坍落现象，严重会埋钻。 

发明内容

本发明的目的是提供一种成桩过程不旋土直接挤扩成桩，所成的桩承载力高、沉降量小、桩质量好、成本低、能耗少，工效高、不易憋钻，环保，能够穿透各种复杂土层，并能在各种地质条件下施工作业的螺旋锥体挤土桩施工方法。 

本发明的另一目的是提供一种适用于本发明螺旋锥体挤土桩施工方法的螺旋锥体挤土钻头。 

本发明采用的技术方案是：螺旋锥体挤土桩施工方法，包括如下步骤： 

一、钻机就位，螺旋锥体挤土钻头对准桩位；

二、加压：启动钻机的动力头和加压卷扬机，对标准钻杆和螺旋锥体挤土钻头施加顺时针方向的扭矩和竖直向下压力，利用螺旋锥体挤土钻头进行钻进挤扩成孔，在下旋挤扩成孔过程中，土体不被旋钻出来，通过螺旋锥体挤土钻头的螺旋锥体结构部分对土体直接径向偏下挤扩，螺旋锥体挤土钻头的螺旋柱体结构，通过柱体叶片对已挤扩成的桩孔壁进行二次挤压；

三、提升：通过钻机的动力头和提升卷扬机，对标准钻杆和螺旋锥体挤土钻头施加顺时针方向的扭矩和竖直向上拉力，螺旋锥体挤土钻头的螺旋柱体结构部分对已成的桩孔进行再次挤压，直至将钻头稳步上旋提升至地表；在此过程中启动混凝土泵，混凝土经过中空钻杆和钻头对桩孔进行灌注至桩顶设计标高。

本发明的方法，还包括通过振动器将钢筋笼插入挤土桩中，完成螺旋锥体挤土钻头挤土桩施工。 

本发明中，匹配动力头额定转矩为350~450KN·m，转速为4~12r/min，加压和提升力分别为300~400KN和700~800KN，下旋钻进速度为0.5~3.5m/min。 

一种用于上述螺旋锥体挤土桩施工方法的螺旋锥体挤土钻头，由螺旋柱体结构和螺旋锥体结构构成一体结构；所述的螺旋柱体结构是柱体芯管一端设有钻头接头，柱体芯管外缘设有螺旋柱体叶片；所述的螺旋锥体结构是锥体芯管下端通过销轴连接钻头门，锥体芯管的外缘设有螺旋锥体叶片。 

上述的螺旋锥体挤土钻头，螺旋柱体叶片上均匀设有若干缺口。 

上述的螺旋锥体挤土钻头，螺旋柱体叶片的截面为四边形，两个侧边与柱体芯管的夹角分别为φ=45~50°，ω=65~70°。 

上述的螺旋锥体挤土钻头，锥体芯管的锥度为α=5~8°。所述的锥度是指锥体芯管的侧壁与中心轴之间的夹角。 

上述的螺旋锥体挤土钻头，螺旋锥体叶片的截面为四边形，两个侧边与锥体芯管的夹角分别为β=65~70°；γ=55~60°。 

上述的螺旋锥体挤土钻头，螺旋柱体叶片之间的距离H=350~420mm，螺旋锥体叶片之间的距离h=(0.7~0.8)H。