[发明专利]一种可消除挤土效应的塑料套管混凝土桩结构及施工方法

权利要求书

1.一种可消除挤土效应的塑料套管混凝土桩结构，其特征在于：包括塑料套管(1)、输砼管(2)、钻杆(3)、螺旋叶片(4)、出砼口(5)、联动固定环a(6)、联动固定环b(7)、联动固定环c(8)、联动传力杆(9)、滑动装置(10)、承压杆(11)、变形钻牙(15)、桩尖(16)、钻土收集环(19)、排土塑料管(20)和复合钻头(21)；塑料套管(1)内部设置等高的钻杆(3)，钻杆(3)表面全长设置螺旋叶片(4)，钻杆(3)内部设置输砼管(2)，输砼管(2)上部为浆液输送端，输砼管(2)下部设有出砼口(5)；钻杆(3)底端为复合钻头(21)，复合钻头(21)底部为桩尖(16)，桩尖(16)四周环向设置变形钻牙(15)，变形钻牙(15)为圆弧状结构，每一个变形钻牙(15)上部均设置承压杆(11)及滑动装置(10)，同一组的变形钻牙(15)、承压杆(11)和滑动装置(10)之间的连接点均设置转动轴；钻杆(3)内部四周环向布置联动传力杆(9)，联动传力杆(9)通过联动固定环a(6)、联动固定环b(7)和联动固定环c(8)固定，滑动装置(10)固定连接在联动固定环c(8)上；塑料套管(1)顶部设置钻土收集环(19)和排土塑料管(20)，排土塑料管(20)一端连接钻土收集环(19)，排土塑料管(20)另一端通向地面的钻土收集处。

2.根据权利要求1所述的可消除挤土效应的塑料套管混凝土桩结构，其特征在于：变形钻牙(15)下表面与桩尖(16)表面均设置棘齿，当复合钻头(21)为张开状态时，变形钻牙(15)与桩尖(16)表面成同一平面，复合钻头(21)张开状态的直径大于塑料套管(1)。

3.根据权利要求1所述的可消除挤土效应的塑料套管混凝土桩结构，其特征在于：联动固定环a(6)、联动固定环b(7)、联动固定环c(8)和联动传力杆(9)组成联动装置。

4.根据权利要求1所述的可消除挤土效应的塑料套管混凝土桩结构，其特征在于：螺旋叶片(4)的宽度与塑料套管(1)和钻杆(3)之间的空隙相匹配。

5.根据权利要求1所述的可消除挤土效应的塑料套管混凝土桩结构，其特征在于：钻杆(3)顶部设置限位卡a(17)和限位卡b(18)，限位卡a(17)位于限位卡b(18)上方，并且塑料套管(1)顶部对应位置设置卡槽；两个限位卡之间的间距等于滑动装置(10)的滑动距离。

6.根据权利要求1所述的可消除挤土效应的塑料套管混凝土桩结构，其特征在于：塑料套管(1)表面每隔一定的间距沿环向设置若干个注浆小孔。

7.根据权利要求1所述的可消除挤土效应的塑料套管混凝土桩结构，其特征在于：复合钻头(21)由钻杆(3)支撑。

8.根据权利要求1所述的可消除挤土效应的塑料套管混凝土桩结构，其特征在于：变形钻牙(15)与桩尖(16)之间的连接点设置转动轴c(14)，变形钻牙(15)与承压杆(11)之间的连接点设置转动轴b(13)，承压杆(11)与滑动装置(10)之间的连接点设置转动轴a(12)。

9.根据权利要求1所述的可消除挤土效应的塑料套管混凝土桩结构，其特征在于：钻杆(3)底部对应滑动装置(10)设置滑动槽。

10.一种如权利要求1所述的可消除挤土效应的塑料套管混凝土桩结构的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)施工准备：首先平整场地，铺设砂、砂砾或碎石垫层，提前准备塑料套管(1)，施工现场放线布置好桩位；

2)塑料套管(1)的组装：根据实际情况，选择若干个变形钻牙(15)，与相应位置的承压杆(11)、转动轴a(12)、转动轴b(13)、转动轴c(14)及滑动装置(10)进行组装，并将滑动装置(10)固定在联动固定环c(8)上，之后将组装完毕的钻杆(3)从塑料套管(1)底部塞入，固定到位；

3)复合钻头(21)扩张及掘进：将钻杆(3)顶部的限位卡a(17)固定在卡槽内，此时钻杆(3)处于下推状态，滑动装置(10)向下移动，使得复合钻头(21)处于张开状态，通过钻杆(3)的旋转带动螺旋叶片(4)、变形钻牙(15)以及桩尖(16)旋转，并逐渐向下掘进；

4)螺旋叶片(4)排送渣土：掘进过程中，螺旋叶片(4)不断旋转并将桩孔内的渣土排送至塑料套管(1)顶部，之后渣土通过钻土收集环(19)进行收集，通过排土塑料管(20)排送至地面专设的渣土收集处，进行集中处理；

5)复合钻头(21)收拢：掘进至指定深度后，通过上拔联动装置，使限位卡b(18)固定在卡槽内，此时通过联动传力杆(9)使滑动装置(10)上滑，复合钻头(21)调整为收拢状态；

6)截桩和检查套管的深度：解除钻杆顶端塑料套管(1)的固定，利用塑料套管(1)自身重力，令其底部落至桩洞底部，再将顶部多余塑料套管(1)截断，整理后检查塑料套管(1)的深度，并做好其内部的清洁；

7)混凝土的浇筑：检查并调整塑料套管(1)的位置，提起钻杆(3)，同时利用输砼管(2)和出砼口(5)进行混凝土的浇筑，利用旋转的钻杆(3)及钻头进行搅动振捣，部分注入塑料套管(1)内部的混凝土将通过环向预留的小孔渗透到塑料套管(1)外壁，填充外壁与周围土体之间存在的空隙，待钻杆(3)完全提出塑料套管(1)后，塑料套管(1)内部混凝土浇筑同步完成；

8)回收钻杆(3)及复合钻头(21)：待混凝土浇筑完毕后，完成相应的桩头处理，并重复上述施工步骤，完成其他塑料套管桩的施工，待全部桩施工完成后，回收钻杆(3)及复合钻头(21)，将变形钻牙(15)拆下，并对钻杆(3)、螺旋叶片(4)和桩尖(16)进行冲洗清理；

9)桩体检测：待桩体强度达到要求后对成桩进行检测。