[发明专利]一种适用于超大直径旋挖桩施工的截齿筒钻及使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种旋挖成孔灌注桩施工技术，特别涉及一种适用于超大直径旋挖桩施工的截齿筒钻及使用方法。

背景技术

旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械，主要适于砂土、粘性土、粉质土等土层施工，旋挖钻孔技术因其成桩质量好、效率高及污染小等优势被广泛应用于灌注桩施工中。旋挖钻头可分螺旋钻头与筒钻钻头，而筒钻又可分取芯与不取芯两类，均在钻头底部安装截齿以破坏岩层。对于硬度大，深度大及施工困难的基岩地层，可使用螺旋钻头与取芯筒钻开挖取土，但对于超大直径灌注桩施工难度却很大。而采用不取芯筒钻首先开挖自由临边，再破坏筒内岩层，并通过捞砂斗清除岩渣，成为解决上述岩层桩孔施工的有效方式。而目前的不取芯筒钻技术中，截齿只布置于筒钻底部，只能环切周边，为后续施工提供破坏自由面，而且也无法对孔内岩层进行破坏，效率不高。

目前市场上的取芯筒钻式的旋挖钻机，如三一重工SR460、中国南车TR550、徐工XR460D等的最大开挖孔径虽均超过3m，但该类筒钻的截齿布置是针对全断面开挖，而不取芯筒钻针对筒底附近，受力集中，效果更加。在桩基施工过程中，常规的桩径通常不超过3m，目前尚无适用于桩径3m以上的不取芯筒钻的报告。

另一方面，常用筒钻的截齿沿筒底全同阵列布置于筒钻底部，或随意布置。全同阵列布置时，所有齿尖同时接触岩层，且与岩面接触的径向位置相同，对临边附近岩石破坏效果不佳，且浪费截齿，而随意布置可能导致平面内只有某些截齿起作用，缩短截齿寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种适用于超大直径旋挖桩施工且能提高旋挖效率的截齿筒钻及使用方法，该筒钻不仅能有效破坏筒底周边岩层，还能破坏筒内外围岩层。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种适用于超大直径旋挖桩施工的截齿筒钻，包括钻筒，所述钻筒底部沿筒壁圆周设置有筒底截齿，所述钻筒内设置有加强钢板，所述加强钢板上设置有筒内截齿。

作为优选，所述筒底截齿包括截齿中心线偏向钻筒外的外齿、截齿中心线偏向钻筒内的内齿和无偏向的中齿，并且，在水平面上，所述外齿、内齿的中心线与截面圆上该点的切线形成锐角的切入角，在竖直面上，所有截齿中心线与截面圆上该点的切线形成锐角的前倾角；所述截齿沿钻筒圆周方向等间距布置，且所述外齿、中齿和内齿三个为一组均布设置在钻筒底部。

将筒底截齿设置不同的切入角，在施工时，无偏向的中齿最先与岩面接触并破坏附近的岩面，随后内齿与外齿相继接触岩层，这样设置使得筒底截齿对岩面的破坏区域更大，截齿筒钻下钻时更容易往下挖；外齿、中齿和内齿三个为一组地均布设置，使钻筒圆周上与岩面接触均匀，整个截齿筒钻旋挖施工时运转更平稳。

作为优选，所述外齿和内齿的切入角为15°至25°，中齿的切入角为0°，所有筒底截齿的前倾角均为45°至60°，且筒底截齿之间的间距为50cm-70cm。

作为优选，所述钻筒顶部还连接有带缺口的顶部钢板，所述顶部钢板的缺口设置在靠近钻筒壁处。通过顶部钢板的缺口，在截齿筒钻向下旋挖时，部分岩渣可通过顶部钢板的缺口漏入筒钻以上，使得截齿筒钻单次下钻深度增大，减小了旋挖次数，提高工作效率。

作为优选，所述加强钢板呈十字形布置于顶部钢板下底面，其中一组加强钢板穿过顶部钢板缺口面的中心线。对钻筒上部进行加强，增加顶部钢板与旋挖钻机连接的强度，减少因连接部件强度不够造成施工故障。

作为优选，所述筒内截齿设置在加强钢板上靠近钻筒壁侧，且在靠近钻筒中心四周的加强钢板上也设置有截齿。独特设计的筒内截齿，使该截齿筒钻不仅能破坏钻筒筒底周边岩层，还能在得到边界自由面后，通过筒内截齿破坏筒内外围岩层，可将岩层尽量粉碎，并可通过顶部钢板上的缺口上漏部分岩渣，使得截齿筒钻可下挖的深度更深，减少提起筒钻清理岩渣的次数，提高旋挖效率。

作为优选，所述顶部钢板上顶面焊接有法兰，所述法兰设置在顶部钢板的板面中心处。法兰用来与旋挖钻机连接。

作为优选，所述钻筒下端设有加强段，下端的筒壁比上端厚。在施工时，钻筒下部由于直接与岩层接触，会受到很大的阻力，设置加强段起到加强的作用，使钻筒的使用寿命更长。

一种适用于超大直径旋挖桩施工的截齿筒钻的使用方法，首先通过法兰将截齿筒钻安装在旋挖钻机的机头上，利用旋挖钻机带动截齿筒钻旋转开钻，筒底截齿最先与岩面接触并破坏附近岩面，截齿筒钻不断下挖，直至筒内截齿接触筒内岩面，直到难以掘进时，上提截齿筒钻，换用捞砂斗捞出岩渣，然后再继续放下截齿筒钻开挖。