一種防塌孔和縮徑的雙向螺旋擠擴鉆具及其施工工藝制造技術

本發明專利技術公開了一種防塌孔和縮徑的雙向螺旋擠擴鉆具及其施工工藝，鉆桿底端連接有雙向螺旋擠擴鉆頭，頂端設有連接件，鉆桿外設有鋼護筒，鋼護筒與鉆桿之間通過法蘭盤相連接，鉆桿外壁上設有對中支架，對鋼護筒起穩定支撐作用。本發明專利技術技術可行、構造簡單、經濟實用，利用該種鉆具施工螺旋擠土灌注樁，鋼護筒隨鉆頭同步下降或提升，能及時對擠擴完成后、漿材壓灌前的樁孔側壁進行剛性護壁，防止塌孔和縮徑現象的發生，提高螺旋擠土灌注樁的成樁質量，適用于包括粉砂、軟粘土等各種復雜地層。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種應用于樁基工程領域的防塌孔和縮徑的雙向螺旋擠擴鉆具及其施工工藝。
技術介紹
在樁基工程領域中，根據成樁對地層的影響一般將樁分為非擠土樁、部分擠土樁以及完全擠土樁三類。由于非擠土樁(如鉆孔樁、沖孔樁、CFA樁等)在技術、環保、成本等方面存在諸多問題，樁基工程界一直致力于開發一種承載力高、施工環境污染少、經濟效益好的新型擠土型樁。近年來中國京冶工程技術有限公司研發成功了一種完全擠土型螺旋擠土灌注樁，施工時特殊設計的螺旋擠擴鉆頭/鉆具將原有樁孔中的土體擠到樁孔側壁中而基本不排出地面，改善了樁周土的物理、力學性質，提高了樁基承載力，同時整個施工過程中無污染、無振動、低噪音。目前其代表性專利如下：申請號200710063983.3的“雙向螺旋擠擴樁施工方法及雙向螺旋封閉擠擴鉆頭”專利技術專利申請號201010172621.X的“可調式多級螺旋擠擴鉆具”專利技術專利申請號201010177548.5的“可調控擠土量的雙向螺旋擠擴鉆頭”專利技術專利申請號201020169448.3的“可加長的雙向螺旋擠擴鉆頭”技術專利然而，使用上述鉆頭/鉆具在某些特殊地層，如在粉砂或高含水率軟粘土地層中施工時，或者當成樁深度較深時，樁孔擠擴完成后、壓灌漿材前的樁孔側壁易發生塌孔或縮徑，造成樁身夾泥、樁底沉渣過厚等問題，降低成樁質量。
技術實現思路
本專利技術的目的是克服現有技術的不足，以一種技術可行、構造簡單、經濟實用的方式提供一種能有效防止螺旋擠土灌注樁施工過程中防塌孔和縮徑的雙向螺旋擠擴鉆具及其施工工藝。本專利技術采用的技術方案為：一種防塌孔和縮徑的雙向螺旋擠擴鉆具，包括中空鉆桿、雙向螺旋擠擴鉆頭、連接件、鋼護筒和對中支架；所述中空鉆桿的底端連接有雙向螺旋擠擴鉆頭，中空鉆桿的頂端設有連接件，中空鉆桿的外圍設有鋼護筒，所述連接件附近中空鉆桿的外壁上焊接一圈法蘭盤一，所述鋼護筒頂端外壁上焊接一圈法蘭盤二，所述法蘭盤一與法蘭盤二相適配，并通過螺栓連接成一個整體；所述中空鉆桿的外壁上焊接有若干對中支架，對中支架位于法蘭盤一和法蘭盤二的下方。作為優選，所述鋼護筒材質采用Q235鋼，鋼護筒設置的長度為：從中空鉆桿外壁法蘭盤一延伸至雙向螺旋擠擴鉆頭的頂端；鋼護筒的壁厚在5～10mm之間。作為優選，所述對中支架的外徑略小于鋼護筒的內徑，所述鋼護筒的內徑等于雙向螺旋擠擴鉆頭的最大外徑。作為優選，所述鋼護筒底端管壁制成刃腳。使用上述鉆具實施螺旋擠土灌注樁的施工工藝，包括以下步驟：1)將安裝有防塌孔和縮徑的雙向螺旋擠擴鉆具的樁工鉆機按照樁孔放線位置就位，準備好混凝土泵和需要的樁材。樁材為混凝土漿材或水泥粉煤灰碎石漿材和鋼筋籠。2)啟動樁工鉆機施加右旋的扭矩和豎向壓力，利用雙向螺旋擠擴鉆頭進行下旋擠擴成孔，此過程中，鋼護筒隨中空鉆頭同步下降，并能及時對擠擴完成后的上部樁孔側壁進行護壁，防止塌孔和縮徑，下旋擠擴成孔過程直至鉆頭達到設計孔深為止。3)當第一步下旋擠擴成孔完成后，啟動樁工鉆機施加右旋方向的扭矩和向上的軸向提拉力，使雙向螺旋擠擴鉆頭向上運動并再次旋轉擠擴樁孔，在此過程中，啟動注漿泵，經中空鉆桿的中空通道向樁孔中壓灌漿材，通過漿材壓力擠擴，使已完成漿材壓灌的樁孔直徑符合設計要求，未壓灌漿材的樁孔段在鋼護筒的護壁下也不會發生塌孔和縮徑，第二步上旋擠擴灌漿過程持續到中空鉆頭被提升至地表。4)根據設計要求，按照公知的方法在樁孔漿材中插入準備好的鋼筋籠，至此形成了圓柱形的螺旋擠土灌注樁。本專利技術的有益效果：1)通過在鉆桿外增設鋼護筒，下鉆和提鉆時鋼護筒連同雙向螺旋擠擴鉆頭一起下降和提升，實現了對擠擴完成后、壓灌漿材前樁孔壁的剛性護壁功能，防止了粉砂和軟粘土地層中塌孔和縮徑現象的出現。2)通過在鉆桿外壁上增設對中支架，鋼護筒套在鉆桿上后，對鋼護筒有支撐、穩定作用，下鉆和提鉆時鋼護筒不會左右擺動擾動樁孔側壁土體，且樁孔有著更高的垂直度。3)把鋼護筒底端管壁制成尖利的刃腳，鋼護筒隨鉆頭下降時可以降低下沉阻力，同時可以切削粘附在樁孔壁上的土塊或石塊，使樁孔壁更加平整。附圖說明圖1為本專利技術一種防塌孔和縮徑的雙向螺旋擠擴鉆具結構示意圖；圖2為本專利技術一種防塌孔和縮徑的雙向螺旋擠擴鉆具的鋼護筒與鉆桿連接示意圖；圖3為本專利技術一種防塌孔和縮徑的雙向螺旋擠擴鉆具的鋼護筒底端管壁刃腳示意圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術做進一步說明。如圖1-3所示，一種防塌孔和縮徑的雙向螺旋擠擴鉆具，包括中空鉆桿1、雙向螺旋擠擴鉆頭2、連接件3、鋼護筒4和對中支架8；所述中空鉆桿1的底端連接有雙向螺旋擠擴鉆頭2，中空鉆桿1的頂端設有連接件3，中空鉆桿1的外圍設有鋼護筒4，所述連接件3附近中空鉆桿1的外壁上焊接一圈法蘭盤一5，所述鋼護筒4頂端外壁上焊接一圈法蘭盤二6，所述法蘭盤一5與法蘭盤二6相適配，并通過螺栓7連接成一個整體；所述中空鉆桿1的外壁上焊接有若干對中支架8，對中支架8位于法蘭盤一5和法蘭盤二6的下方。所述鋼護筒4材質采用Q235鋼，鋼護筒4設置的長度為：從中空鉆桿1外壁法蘭盤一5延伸至雙向螺旋擠擴鉆頭2的頂端；鋼護筒4的壁厚在5～10mm之間。所述對中支架8的外徑略小于鋼護筒4的內徑，所述鋼護筒4的內徑等于雙向螺旋擠擴鉆頭2的最大外徑。所述鋼護筒4底端管壁制成刃腳。使用本專利技術實施螺旋擠土灌注樁的施工工藝，包括以下步驟：1)將安裝有防塌孔和縮徑的雙向螺旋擠擴鉆具的樁工鉆機按照樁孔放線位置就位，準備好混凝土泵和需要的樁材。樁材為混凝土漿材或水泥粉煤灰碎石漿材和鋼筋籠。2)啟動樁工鉆機施加右旋的扭矩和豎向壓力，利用雙向螺旋擠擴鉆頭進行下旋擠擴成孔，此過程中，鋼護筒隨中空鉆頭同步下降，并能及時對擠擴完成后的上部樁孔側壁進行護壁，防止塌孔和縮徑，下旋擠擴成孔過程直至鉆頭達到設計孔深為止。3)當第一步下旋擠擴成孔完成后，啟動樁工鉆機施加右旋方向的扭矩和向上的軸向提拉力，使雙向螺旋擠擴鉆頭向上運動并再次旋轉擠擴樁孔，在此過程中，啟動注漿泵，經中空鉆桿的中空通道向樁孔中壓灌漿材，通過漿材壓力擠擴，使已完成漿材壓灌的樁孔直徑符合設計要求，未壓灌漿材的樁孔段在鋼護筒的護壁下也不會發生塌孔和縮徑，第二步上旋擠擴灌漿過程持續到中空鉆頭被提升至地表。4)根據設計要求，按照公知的方法在樁孔漿材中插入準備好的鋼筋籠，至此形成了圓柱形的螺旋擠土灌注樁。應當指出，對于本
的普通技術人員來說，在不脫離本專利技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本專利技術的保護范圍。本實施例中未明確的各組成部分均可用現有技術加以實現。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種防塌孔和縮徑的雙向螺旋擠擴鉆具，其特征在于：包括中空鉆桿、雙向螺旋擠擴鉆頭、連接件、鋼護筒和對中支架；所述中空鉆桿的底端連接有雙向螺旋擠擴鉆頭，中空鉆桿的頂端設有連接件，中空鉆桿的外圍設有鋼護筒，所述連接件附近中空鉆桿的外壁上焊接一圈法蘭盤一，所述鋼護筒頂端外壁上焊接一圈法蘭盤二，所述法蘭盤一與法蘭盤二相適配，并通過螺栓連接成一個整體；所述中空鉆桿的外壁上焊接有若干對中支架，對中支架位于法蘭盤一和法蘭盤二的下方。

【技術特征摘要】
1.一種防塌孔和縮徑的雙向螺旋擠擴鉆具，其特征在于：包括中空鉆桿、雙向螺旋擠擴鉆頭、連接件、鋼護筒和對中支架；所述中空鉆桿的底端連接有雙向螺旋擠擴鉆頭，中空鉆桿的頂端設有連接件，中空鉆桿的外圍設有鋼護筒，所述連接件附近中空鉆桿的外壁上焊接一圈法蘭盤一，所述鋼護筒頂端外壁上焊接一圈法蘭盤二，所述法蘭盤一與法蘭盤二相適配，并通過螺栓連接成一個整體；所述中空鉆桿的外壁上焊接有若干對中支架，對中支架位于法蘭盤一和法蘭盤二的下方。2.根據權利要求1所述的一種防塌孔和縮徑的雙向螺旋擠擴鉆具，其特征在于：所述鋼護筒材質采用Q235鋼，鋼護筒設置的長度為：從中空鉆桿外壁法蘭盤一延伸至雙向螺旋擠擴鉆頭的頂端；鋼護筒的壁厚在5~10mm之間。3.根據權利要求1所述的一種防塌孔和縮徑的雙向螺旋擠擴鉆具，其特征在于：所述對中支架的外徑略小于鋼護筒的內徑，所述鋼護筒的內徑等于雙向螺旋擠擴鉆頭的最大外徑。4.根據權利要求1所述的一種防塌孔和縮徑的雙向螺旋擠擴鉆具，其特征在于：所述鋼護筒底端管壁制成刃腳。5.一種使用權利要求1、2、...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉波，章定文，席培勝，
申請(專利權)人：東南大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32