[发明专利]长螺旋钻机的液压式变径扩孔钻头及灌注桩施工工法

说明书

本发明公开了一种长螺旋钻机的液压式变径扩孔钻头及灌注桩施工工法，包括长螺旋钻机，所述长螺旋钻机上安装有可拆卸的上动力头能够使螺旋钻杆旋转，上动力头内部设有液压系统，螺旋钻杆下端固定设有钻头系统，钻头系统设有第一腔体和第二腔体，第一腔体内安装有向外可移动带活塞的第一钻头，第二腔体内安装有向外可伸缩移动带活塞的第二钻头，螺旋钻杆内部设有灌注过道、第一孔道和第二孔道，所述上动力头下部设有可旋转的下动力头，下动力头下端设有可拆卸旋转的套管，套管包裹于钻头系统外侧并能够使其在套管内上下移动。能够实现边拔套管边扩径，同时可以灌筑砼，施工功效高，经济效益好，可以有效提高桩端承载力及桩身侧阻力。

技术领域

本发明涉及一种扩孔钻头及桩的施工工法，具体是一种长螺旋钻机的液压式变径扩孔钻头及灌注桩施工工法，属于建筑工程技术领域。

背景技术

现有建筑物逐渐向高层发展，其建筑物所承受的荷载越来越大，使得灌注桩成桩设备及其施工方法得到迅速的发展，并在基础工程中广泛应用，目前成桩桩身采用等截面或螺牙式，根据实践证明，在同等条件下螺牙式桩身桩侧阻力是等截面桩侧阻力提高的约2倍，相比之下，螺牙式桩身具有更高的经济价值和实用价值。在软土地区，由于高层或超高层建筑物荷载较大，对成桩质量要求较高，土体含水量高、孔隙比大、沉降大等特点，使灌注桩施工中常出现断桩、缩颈的质量问题，因此，采用全套管灌注桩的机械设备及施工方法，可以解决灌注桩施工过程中泥浆护壁产生的浪费以及环境污染问题，并在一定程度上解决了桩身质量问题，提高了灌注桩的承载力，缩短了施工时间。

一种灌注螺纹桩成桩工艺（专利号为9611960265）和半螺丝桩及其成桩工法（专利号03128265.2）均采用螺旋钻机预成孔方法，先将钻杆同步旋转钻进，然后同步反向旋转提钻，与此同时泵送混凝土形成螺纹桩或半螺丝桩的螺纹段，成桩方法为挤土成桩，易出现缩径、塌孔造成桩身质量问题，现有机械设备无法提供足够的动力条件以满足大直径螺纹成桩要求，因此成桩为螺纹桩或半螺纹桩，多为小直径或中等直径桩型。由于桩径的限制，导致单桩承载力偏低，无法提供足够的承载力，适用范围小。

一种分离驱动式套管螺旋钻机及其施工方法（专利号为200610138353.3），钻机采用内外侧双动力头驱动结构，外侧动力头可以与外套管一同向上提升至地面，且可以在套管的任意位置驱动旋转套管，稳定性高。由于是在套管内旋转螺旋钻杆及钻头钻进取土成桩，钢套管为圆柱形，此方法所形成的灌注桩与普通等截面灌注桩相比，其圆柱形等截面灌注桩桩周侧阻力较低，单桩承载力并没有提升，适合应用在软土地区土层中钻进，遇到坚硬土层及岩层时，成桩较为困难。提升套管过程中，由于套管外壁与周围土体没有形成咬合状态，自身设备动力限制，采用非旋转静拔管工艺很难将套管拔出，难以适用较粘或坚硬土层中拔管成桩，且无法满足大直径成桩工艺要求，经济效益差，适用范围有限。

一种步履式双回旋潜孔钻机（专利号为201210351079.3），提供一种干法取土成孔的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，采用锤底高压气体将弃土、渣土等物体经螺旋钻杆排出套管外，能适应于各种地质及其它桩机难以完成的地层，工作效率高。由于成桩依然采用圆柱形钢套管，非旋转静拔管工艺并不能产生向上的扭矩提升套管，因此通常采用振动锤以及吊车振动拔管，施工工序繁琐，效率偏低，并且所形成的灌注桩与普通等截面灌注桩相比，其圆柱形等截面灌注桩桩周侧阻力较低，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，以进一步提高桩竖向承载力。

一种全套管振动挤扩灌注桩的施工方法（专利号为201410814937.2），利用振动锤将套管压入土中，在管内放入专用扩孔器进行振动扩孔，在遇到岩石层、卵石层等坚硬土层时，仅利用振动锤机振力很难将套管压入土层。采用机械或人工取土，且沉管与清土分为两步进行，施工繁琐，功效低，耗时过长。桩底持力地层为坚硬土层或岩石层采用振动扩孔很难形成桩底扩大头，并不能有效的进一步提高桩竖向承载力。