[实用新型]一种倒锥台阶型桩及其钻具

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种倒锥台阶型桩及其钻具，属于建筑领域。

背景技术

在改革开放的浪潮中，建筑业有了飞速发展，建筑工程对地基的设计、施工要求越来越高，砼桩和钢筋砼桩在高层建筑、桥梁、港口等工程中得到广泛应用，为了使砼桩和钢筋砼桩满足抗弯、抗拔变形，提高承载力和抗震要求等设计要求，对砼桩和钢筋砼桩的形状进行改变。不但能满足设计要求，节约原材料用量，还能提高工程质量。

传统桩体结构，随桩体长度的变化，其桩体横截面几何尺寸也不再变化，等直径或等边长，其承载力是桩周摩擦力和桩端阻力组成的。

实用新型内容

本实用新型及解决的技术问题，提供一种倒锥台阶型桩及其钻具，所述倒锥台阶型桩由多个(或任意个)倒锥台阶型体及倒锥台阶型延长体组成，随长度的变化，其桩体横截面几何尺寸大小也再变化，承载力不但有传统桩体的桩周摩擦力和桩端阻力，而且倒锥台阶型体的朝下斜面，把部分垂直竖向向下的力变成切向力和法向力，桩周土形成被动受压应力和挤扩状态，此时桩周摩擦力发挥系数变大，综合提高了单桩的承载力，降低了沉降量。结构改变了功能，该结构发挥力的力学功能也验证了岩土界土力学的力学原理——太沙基(Terzaghi)力学公式。此种倒锥台阶型桩用于抗浮桩，抗拔力更有超常效果。

所述倒锥台阶型桩钻具是在专利号：ZL 201420200835.7基础上进行创造性设计而成，引入ZL 201420200835.7全文作为本申请的一部分。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

(1)一种倒锥台阶型桩钻具，包括空心钻杆、设置于空心钻杆下端的钻头以及与空心钻杆同轴设置的挡土钻具，此外还包括设置在所述空心钻杆上的液压刮孔器，所述液压刮孔器包括液压油泵、液压缩张刮刀和液压油管，所述液压油泵通过液压油管给所述液压缩张刮刀输送动力。

(2)根据(1)所述的倒锥台阶型桩钻具，所述液压缩张刮刀由空心千斤顶和刮刀组成。

(3)根据(1)或(2)所述的倒锥台阶型桩钻具，所述液压油泵设置于空心钻杆的上部或在空心钻杆的上部安设液压旋转接头装置，液压油泵设置于长螺旋钻机操作平台上，所述液压缩张刮刀设置于空心钻杆的下部，所述液压油管设置于空心钻杆的外部。

(4)一种倒锥台阶型桩，由至少两个倒锥台阶型体和至少两个倒锥台阶型延长体组成。

(5)根据(4)所述的倒锥台阶型桩，所述倒锥台阶型体横截面为圆形，横截面几何尺寸大小由桩顶到桩底不断变化。剖面为类似于三角形、类似于菱形、类似于六边形。

(6)根据(4)或(5)所述的倒锥台阶型桩，倒锥台阶型体的朝下斜面，把部分垂直竖向向下的力变成切向力和法向力。

(7)根据(4)-(6)任一项所述的倒锥台阶型桩，所述的倒锥台阶型体的朝下斜面和倒锥台阶型延长体侧面与水平面的夹角角度范围均为大于0度且小于90度。

(8)根据(4)-(7)任一项所述的倒锥台阶型桩，所述倒锥台阶型体的斜面分为朝上面和朝下面，朝上面的既可以平面，也可以斜面；朝下面为斜面。

(9)一种倒锥台阶型桩的制备方法，包括以下步骤

a.倒锥台阶型桩钻具在钻进过程中，遇到地层结构稳定、压缩性较小、承载力较高、层厚较大的地层时启动液压油泵，通过液压油管给液压缩张刮刀的千斤顶输送动力，使其打开刮刀；

b.在刮刀打开过程的同时，由空心钻杆带动液压缩张刮刀顺时针或逆时针在固定深度内水平转动，形成桩身深部倒锥台阶型体；

c.倒锥台阶型体形成后，液压油泵转换为千斤顶泄压状态缩张刮刀缩回，倒锥台阶型桩钻具继续深部钻进，形成倒锥台阶型延长体；

d.重复b和c步骤，形成预定数量的倒锥台阶型体和倒锥台阶型延长体；

e.倒锥台阶型桩钻具达到设计深度后，提起倒锥台阶型桩钻具的同时压灌砼，形成倒锥台阶型桩。

(10)一种倒锥台阶型桩的制备方法，包括以下步骤

a.在液压缩张刮刀缩回状态下，倒锥台阶型桩钻具钻至设计深度；

b.提起倒锥台阶型桩钻具的同时压灌砼，保证倒锥台阶型桩钻具中心管内砼面在地面以上，给砼有足够压力，使其钻孔中的砼面保证在埋钻2米以上；

c.当液压缩张刮刀提至预定深度时，启动液压油泵，通过液压油管给液压缩张刮刀的千斤顶输送动力，使其打开刮刀；

d.在刮刀打开过程中，由空心钻杆带动液压缩张刮刀顺时针或逆时针水平转动，从而在桩身深部形成倒锥台阶型体；