[实用新型]全套管螺旋钻机的改良结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种改良结构，具体是一种全套管螺旋钻机的改良结构，属于建筑工程技术领域。

背景技术

随着社会发展，土地资源匮乏，建筑物逐渐向高层发展。建筑物、构筑物荷载越来越大，使得具有较高承载力的桩型以及成桩的工法和成桩机械，在基础工程中大量使用，其中中等直径的各类螺纹灌注桩与大口径灌注桩应用特别广泛。

我国在螺纹灌注桩方面的研究开展于二十世纪九十年代，至今已涌现出多种桩型与工法。根据实践证明，在同等条件下，桩在土中成为螺丝状时，桩侧阻力是等截面桩侧阻力提的1-2倍，因此螺纹桩具有更高的经济价值和实用价值。

对于高层、超高层和桥梁等建筑物，因其构造物载荷过大，对单桩承载力要求高，固多采用各种类型的大直径钻孔灌注桩。通过采用全套管、管内成桩的大直径灌注桩施工机械及成桩方法，能够有效地避免了钻孔灌注桩泥浆护壁产生的浪费以及环境污染问题，所形成的大直径灌注桩相比较泥浆护壁的钻孔灌注桩，没有桩端虚土，没有泥皮效应，并且全程套管护壁，在於土、松散土层等复杂土层不会出现断桩、缩颈现象，在同等条件下，一定程度地提升了灌注桩承载力，并且施工速度快，具有较高的经济效益。

现有技术中螺纹灌注桩的成桩方法多为挤土成桩。专利名称为灌注螺纹桩成桩工艺(专利号：9611960265)以及半螺丝桩及其成桩工法(专利号：03128265.2)均利用螺旋钻机将钻杆同步旋转钻进，然后同步反向旋转提钻同时泵送混凝土形成螺纹桩或半螺丝桩的螺纹段。因成桩方法为挤土成桩，对钻机动力有较高要求，无法在现有机械动力条件下形成较大直径螺纹桩，所以螺纹桩或半螺丝桩多为小直径，或中等直径桩型(桩径为400mm—600mm)。受其桩径限制，其单桩承载力偏低，无法满足高层或超高层建筑对桩基础承载力的需求，故应用范围较窄。

专利号为200610138353.3公开了一种双动力头螺旋钻机及其施工方法，该方法通过使下动力头可以在套管外上下滑动，在套管的任意位置驱动旋转套管，提供了一种重心低，稳定性高的双动力头钻机结构。但其通过套管内螺旋钻杆及钻头钻进取土成桩，此方法适合在较软土层中钻进，遇到坚硬土层及岩层时，难以钻进成桩。此外，其成桩器具为圆柱形钢套管，且其拔管方式为非旋转拔管，形成的灌注桩为与套管相同的圆柱形等截面灌注桩，此圆柱形等截面灌注桩桩周侧阻力较低，故其桩承载力相比较传统灌注桩没有提升，经济效益较差。且在其提升套管过程中，采用非旋转静拔工艺，套管没有与桩周土体咬合通过旋转产生向上扭矩，仅依靠钻机自带提升设备，很难将较大直径套管自土中拔出，所以此施工设备及工艺不仅难以在较粘或者坚硬土层中拔管成桩更无法适应较大直径全套管灌注桩的施工需求。

专利号为201210351079.3公开了一种步履式双回旋潜孔钻机，利用潜孔锤冲击成孔，下动力头连接套管旋转跟进，锤底高压气体将渣土，岩渣等物体吹向上部螺旋钻杆通过螺旋钻杆排出套管外。这种设备在冻土层、岩石层、卵石、孤石及坚硬土层中，钻进速度快，工作效率高，但因其成桩器具依然为圆柱形钢套管，无法通过旋转产生向上扭矩提升套管，故其提管方式多为利用振动锤以及吊车振动拔管，工序较为复杂，效率偏低，且其所形成灌注桩为与套管相同的圆柱形等截面桩，桩侧阻力较小，桩底面积仅等同于潜孔锤底部即套管底面积，底部无法进行再次扩孔，通过增大桩底面积进一步提高桩竖向承载力。

专利号为201410814937.2公开了一种全套管振动挤扩灌注桩的施工方法，利用振动锤将套管压入土中，在遇到岩石层，卵石层等坚硬土层时，仅利用振动锤机振力难以将套管压入。套管下沉完毕后，再利用机械或者人工清理套管内泥土，沉管与清土分为两步进行，功效缓慢，施工时间过长。套管内土体清理完毕后，利用振动扩孔器对已成桩孔底部进行振动扩孔，此方法为挤扩成孔，桩底为持力地层多为坚硬土层及岩石层中，地质较为坚硬、密实，很难以振动挤扩的形式形成桩底扩大头。

以上设备及成桩方法是全套管回转成桩方法中较为常见且效率及经济利益较高的设备及方法。现有全套管回转成钻机械与成桩方法虽克服了大直径灌注桩施工中的多项难题，但所形成的大直径灌注桩均为等截面直线型灌注桩，无法通过桩身形成混凝土螺牙提高灌注桩测阻力，也无法在桩底坚硬土层，岩层中二次扩孔，通过增大桩底面积增大灌注桩端阻力，从而进一步提升灌注桩竖向承载力。因此建筑界亟待一种在同等条件下，承载力更高，混凝土用料更少，适应国家节能、环保政策要求并能够满足建筑物对桩承载力需求日益增大的新型大直径灌注桩。

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