[发明专利]一种取土螺纹桩钻具

说明书

技术领域

本发明涉及一种建筑灌注桩制桩领域，具体是一种用于制成取土式灌注螺纹桩的钻具和钻具可以制成的螺纹桩。

背景技术

目前，常用的灌注桩种类繁杂，但是基本可分为两类，即直杆型取土灌注桩和杆身带有螺纹的挤土灌注桩。以上二者均有不足之处。就直杆型取土灌注桩而言，侧面光滑的桩体提供的承载力有限。如若面临较高的承载力需求，则只能通过加大桩身直径和桩身长度来实现，需消耗大量的建筑资源，而且会造成不必要的施工难度；就桩身带有螺纹的挤土灌注桩而言，成桩过程中会造成挤土负效应，若想减少挤土负效应必然要增大桩间距，但与此同时布桩密度的减小使得地基承载力提升有限，并且挤土灌注桩施较取土灌注桩施工速度慢，成桩效率低。

中国发明专利申请CN104612136A公开了一种取土式正向成螺钻具结构及变螺距螺丝桩体试图将以上两种桩型的优势进行整合，即实现取土功能和造螺功能的一体化。主要构造方法是在螺片末端加焊一个加长加厚的二次造螺螺片，在部分普通螺片上加焊加长但较薄的辅助螺片，试图在施工中取土造螺。

但不可否认的是，上述技术设计与实践脱节，难以充分实现技术预期，且具有一定的弊端：一是其成螺钻具采用了固定加长螺片（辅助造螺螺片、二次造螺螺片），因此在进土和出土过程中反复造螺，其在桩侧土体上划出的螺纹凹槽有重叠、交叉、挤压，桩侧土不断被扰动，破坏土质，降低土体承载力，成螺质量并不理想，尤其是在密实度较大的土层中使钻具难以匀速下钻时，其固定加长螺片下钻缓慢处，会连续旋转，将土体完全被破坏而松动，严重影响施工质量；二是辅助造螺螺片功能冗余，且对造螺具有负面影响，尤其是在形成其所述变螺距螺丝桩时，辅助造螺螺片轨迹与二次造螺螺片轨迹无法重叠，不仅降低了施工精度且扰动了桩侧的土质，影响实际造螺，而且影响桩体的承载力。

另外，现有的螺纹桩中还没有出现在同一桩身任意位置其螺纹外径可任意调整、可变化的类型，对于一些土层、地质较为特殊的情况，现有的螺纹桩螺纹外径不变的弊端难以充分利用土层的承载力，而难以满足施工的实际需求。

发明内容

针对上述现有技术的局限性，本发明提供一种取土螺纹桩钻具及螺纹桩，该钻具结构与现有的砼泵送芯管等混凝土输送装置配套使用，实现上提钻具过程中一次成螺，成螺质量高，对土层破坏性极小，桩体承载力强，可制成变径螺纹（即桩芯的外螺纹不等径），节约成本；以此为工具，制造出螺纹外径不等径的螺纹桩。

为此，本发明——一种取土螺纹桩钻具采用的技术方案是：包括螺旋钻杆、钻头，螺旋钻杆外表面分布有螺片，钻头外表面分布有螺齿，其特征在于：还包括由液压动力装置驱动的第一液压伸缩装置、活动螺牙，在所述钻头的螺齿上设有缺口，缺口内设有用于造螺的活动螺牙，活动螺牙与钻头之间铰接，活动螺牙与第一液压伸缩装置连接，由第一液压伸缩装置驱动活动螺牙水平方向开启或闭合；所述钻头内部为双层结构，所述第一液压伸缩装置的执行件设置在所述双层结构所夹持空间内。

为实现更好的造螺效果，取土、出土全程对桩孔土层无扰动性破坏，所述活动螺牙与缺口形状相适配，活动螺牙闭合时，其外侧轮廓线与其所在层螺齿的螺旋轨迹对应一致。

针对一些上部为宽径圆柱桩芯、下部为窄径圆柱桩芯的桩体，为实现不但在窄径区域侧壁制成外螺纹，而且在宽径区域侧壁也要制出外螺纹。本发明的螺旋钻杆上部外表面上至少有一部分螺片的外径是大于钻头外表面上的螺齿外径；还包括由液压动力装置驱动的第二液压伸缩装置，所述钻头的部分外壁是活页外壁，而且该活页外壁外表面设有宽径桩造螺螺牙，所述活页外壁与钻头之间铰接，所述活页外壁与所述第二液压伸缩装置连接，由第二液压伸缩装置驱动所述活页外壁在水平方向开合；所述第二液压伸缩装置设置在所述钻头的双层结构所夹持空间内。

为使活页外壁与宽径圆柱桩芯侧壁更好的贴合，使宽径造螺螺纹能充分深入侧壁土层内部，以实现更好的造螺效果，螺旋钻杆外表面外径最宽的螺片的半径R小于或等于活页外壁开启90度时活页外壁最远边缘处至钻头中心线的距离D。

为使结构上更简洁、合理，以实现更好的造螺效果，钻土、取土全程无障碍，所述宽径桩造螺螺牙由钻头外表面至少一层螺齿其中的一段构成。