[发明专利]一种长螺旋钻机入岩和制做扩底桩载体桩的方法及设备

说明书

一种能够钻进岩石并能够制做扩底桩或载体桩的制桩方法及设备。特点是所用长螺旋钻具的钻头不仅可以随钻杆一起转动，而且可以在钻杆上单独连续锤击岩石或高频振动冲击岩石，由叶片将击碎的岩石碎块排出，从而钻进岩层成孔。制做载体桩时，钻头钻杆正转，钻头和钻杆上的螺旋叶片将钻出的土排出孔外钻进成孔；钻杆反转时，钻外排下的碎石、建筑垃圾、干硬性混凝土进入孔底，在钻头的锤击下挤入孔底土层，形成扩大头或桩端载体基础，再灌注高强度混凝土，插入钢筋笼，制成扩底桩或载体桩。成孔、载体基础、制桩过程连续进行一次完成，施工速度大大提高，施工成本大幅降低，而且有效地利用建筑垃圾，利于环境保护。

技术领域

本方法属于制桩方法，设备属于建筑机械，具体说是一种能够让钻杆上的钻头连续锤击或高频冲击岩石从而钻孔入岩或锤击孔底填充物和土体，在岩层中制桩或在软土中制成桩底扩大头或载体基础的方法和设备。

背景技术

目前建筑工地广泛使用的长螺旋钻机只适合于在土层中钻孔，遇到岩层钻进就非常困难。但是很多基础工程要求基础桩入岩，即穿透强风化岩层将桩尖扎进中风化甚至微风化岩层中。这对长螺旋钻机构成难题。为解决这一难题，我们首先分析一下岩石被钻时的力学性质，众所周知：岩石既硬又脆，很难用刀具切割但冲击韧性极低，很容易被锤打击碎，在岩层中打炮眼的风镐就是利用这个原理入岩成孔。如果我们将长螺旋钻具改造成既有叶片能够在土层中钻孔，其钻头又能在钻杆上连续锤击或高频冲击岩石成孔，岂不是一举解决了长螺旋钻机入岩层的难题。关键在于如何让钻头既能接受钻杆传来的扭矩在土层中转动钻孔，又能作为锤头在钻杆上直线往复运动连续锤击岩石或高频振动冲击岩石，从而击碎岩石入岩成孔。

在软土地基中做桩时，浅层找不到合适的持力层，侧摩阻力又非常小。此时最合理的办法是人工制造一个桩的端承载体基础，制成所谓的载体桩。我们可以利用上述长螺旋钻头能够锤击岩石或高频冲击岩石的特点，钻至预定深度后，在不提钻的情况下设法向孔底输进碎石或建筑垃圾，同时锤击或高频冲击制成足够大的桩端载体基础，然后直接向钻孔内灌注高强度混凝土，插进钢筋笼，制成现场灌注的混凝土载体桩。

发明内容

我们所要解决的技术问题是：如何使长螺旋钻杆上的钻头在保持接受钻杆传递来的扭矩转动的同时，又具有独自连续锤击岩石或高频振动冲击岩石的能力，从而击碎岩石，达到入岩成孔的目的；并且可以利用这个可以锤击或高频冲击的钻头，将碎石或建筑垃圾在孔底制造出一个足够大的载体基础。

我们解决上述技术问题的方法是：设计制造一种长螺旋钻机入岩钻具，由电机、行星减速机、齿轮箱、空心输出主轴、长螺旋钻杆和钻头构成，其特征在于：钻头通过限位横销、六方接头或花键与钻杆相连接，钻头的六方接头或花键上方安装有机械撞击重锤或高频振动冲击锤，钻头在钻杆上与钻杆同步转动，同时又在横销限定的范围内自由轴向移动连续锤击岩石或高频振动冲击岩石或孔底填充料，从而击碎岩石钻入岩层或将填充料挤入土层制成桩端扩大头或载体基础。

附图说明

图1安装有机械撞击重锤的长螺旋钻机入岩钻具。

图2钻头与钻杆间的六方接头结构图。

图3一种机械撞击重锤的提升脱钩机构图。

图4制做载体桩时工作示意图。

图中：1.齿轮箱，2.行星减速机，3.钻机立柱，4.立柱导轨，5.动力头卡瓦，6.水冷电机，7.动力头挂架，8.循环冷却水管，9.水冷散热箱，10.链条，11.提升脱钩机构，12.链条上的档块，13.循环水泵，14.挂钩导向装置，15.提锤挂钩，16.空心输出主轴，17.提锤钢丝绳，18.钻杆，19.机械撞击重锤，20.钻头上的外六方接头，21.钻杆上的内六方接头，22.限位横销，23.钻头，24.填充料，25.桩端载体基础。

具体实施方式