(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 109915043 A(43)申请公布日 2019.06.21
(21)申请号 201910210019.1(22)申请日 2019.03.19
(71)申请人 安徽联开建设工程有限责任公司
地址 230011 安徽省合肥市瑶海区新安江
路北郎溪路西东城世家12幢601室(72)发明人 邵兵 (51)Int.Cl.
E21B 17/22(2006.01)E21B 37/00(2006.01)E02D 5/36(2006.01)
权利要求书1页 说明书5页 附图3页
CN 109915043 A(54)发明名称
一种螺旋挤土桩孔钻具及灌注桩的施工方法
(57)摘要
本发明涉及土建桩体结构，特别涉及一种螺旋挤土桩孔钻具，包括转动连接杆和螺旋钻杆，螺旋钻杆同轴螺纹连接在转动连接杆下方，钻杆的下端为锥形头，钻杆和转动连接杆的轴心开设有浇筑通道，所述浇筑通道贯穿转动连接杆，并
利用该类型的且浇筑通道的下端与锥形头连通。
钻具钻桩孔时，转动连接杆与钻机连接，并且通过钻机带动转动连接杆转动，转动连接杆转动后能够带动螺旋钻杆进行转动，在利用钻杆钻完桩孔之后，可以直接利用浇筑通道向桩孔内浇筑混凝土，这样在向上提钻杆的过程中能够同时向桩孔内灌注混凝土。
CN 109915043 A
权 利 要 求 书
1/1页
1.一种螺旋挤土桩孔钻具，其特征在于，包括转动连接杆（2）和螺旋钻杆（1），螺旋钻杆（1）同轴螺纹连接在转动连接杆（2）下方，钻杆（1）的下端为锥形头（11），钻杆（1）和转动连接杆（2）的轴心开设有浇筑通道（3），所述浇筑通道（3）贯穿转动连接杆（2），并且浇筑通道（3）的下端与锥形头（11）连通。
2.根据权利要求1所述的一种螺旋挤土桩孔钻具，其特征在于，锥形头（11）的锥形面上开设有分流道（31），所述分流道（31）与浇筑通道（3）连通。
3.根据权利要求2所述的一种螺旋挤土桩孔钻具，其特征在于，分流道（31）的内侧壁上开设有卡槽（311），分流道（31）内安装有逆止机构（32），逆止机构（32）包括固定环（321）和逆止片（322），逆止片（322）为锥形面板，逆止片（322）拼接后能够形成封闭的锥形面，逆止片（322）的底部与固定环（321）铰接，并且逆止片（322）与固定环（321）处的铰接轴上套设有扭簧；当逆止机构（32）安装至分流道（31）内时，固定环（321）与卡槽（311）卡接，逆止片（322）拼接形成的锥形尖端朝向分流道（31）外侧。
4.根据权利要求3所述的一种螺旋挤土桩孔钻具，其特征在于，卡槽（311）为螺纹槽，卡槽（311）的螺纹槽开设至分流道（31）的外端。
5.一种灌注桩的施工方法，其特征在于，包括以下步骤： S1、利用长螺杆螺旋钻机对地面钻孔，所述长螺杆螺旋钻机采用的钻具如权利要求1~4任一所述； S2、正向旋转钻具，并且向下移动钻具，利用螺旋钻杆（1）一次性成型桩孔； S3、将混凝土管道与转动连接杆（2）上端的浇筑通道（3）通过旋转接头连通，泵送混凝土进入浇筑通道（3），进而进入螺旋钻杆（1）的底部的桩孔内，之后向上提升钻具； S4、将钻具提出桩孔； S5、使用吊车将编制好的钢筋笼竖直插入灌满混凝土的桩孔内，并对混凝土持续振捣，直至钢筋笼完全插入桩孔内。
6.根据权利要求5所述的一种灌注桩的施工方法，其特征在于，在步骤S3中，向上提起钻具的过程中，钻具仍正向旋转。
7.根据权利要求5所述的一种灌注桩的施工方法，其特征在于，在步骤S3中，混凝土的灌注量与钻具提起产生的余量相同。
8.根据权利要求5所述的一种灌注桩的施工方法，其特征在于，钢筋笼长度大于10M时，在下放钢筋笼之前在钢筋笼内部放置导管辅助插筋。
9.根据权利要求5所述的一种灌注桩的施工方法，其特征在于，钢筋笼插筋的过程中采用中频振动器。
2
CN 109915043 A
说 明 书
一种螺旋挤土桩孔钻具及灌注桩的施工方法
1/5页
技术领域
[0001]本发明涉及土建桩体结构，特别涉及一种螺旋挤土桩孔钻具及灌注桩的施工方法。
背景技术
[0002]随着基础建设的发展，对基建的速度和质量要求越来越高。在建筑的基础建设过程中，第一步就是桩体的灌注成型，常规的灌注桩的施工步骤为先钻桩孔，在钻桩孔的过程中注入泥浆使桩孔的内侧壁上形成泥浆护壁，再放置钢筋笼，最后向桩孔内浇筑混凝土，静置成型。
[0003]采用传统桩型时，采用的钻具包括钻杆和钻头，钻杆为能够首尾拼接或者能够伸缩的杆件，钻头为旋挖钻头，在钻桩孔的过程中，钻头内的土方量达到一定量时需要将钻头向上提起将土方倒出，在取土成孔的过程中产生的渣土容易掉落至桩底，形成难以清除的虚土和沉渣。而虚土和沉渣对钻孔底部的强度影响较大，在后面插入钢筋笼以及浇筑混凝土的过程中，对灌注桩的强度影响很大，因此该问题急需解决。发明内容
[0004]本发明的目的是提供了一种螺旋挤土桩孔钻具，能够在钻孔之后直接对灌注桩进行浇筑混凝土，降低了取土成孔时虚土和沉渣的产生量，提升了灌注桩的强度。[0005]本发明的第一发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种螺旋挤土桩孔钻具，包括转动连接杆和螺旋钻杆，螺旋钻杆同轴螺纹连接在转动连接杆下方，钻杆的下端为锥形头，钻杆和转动连接杆的轴心开设有浇筑通道，所述浇筑通道贯穿转动连接杆，并且浇筑通道的下端与锥形头连通。[0006]通过采用上述技术方案，利用该类型的钻具钻桩孔时，转动连接杆与钻机连接，并且通过钻机带动转动连接杆转动，转动连接杆转动后能够带动螺旋钻杆进行转动，在利用钻杆钻完桩孔之后，可以直接利用浇筑通道向桩孔内浇筑混凝土，这样在向上提钻杆的过程中能够同时向桩孔内灌注混凝土，这样在提钻杆的过程中，混凝土能够及时填充钻杆提升后产生的空间，保证桩孔在钻杆提升的过程中内外压力始终保持一致，降低桩孔坍塌或者变形的可能性；又由于桩孔是一次性钻孔成型，在钻孔的过程中产生的虚土和沉渣极少，在向上提钻杆的过程中产生的虚土和沉渣绝大部分会随钻杆带出桩孔，因此能够大幅提升灌注桩的强度。
[0007]本发明进一步设置为：锥形头的锥形面上开设有分流道，所述分流道与浇筑通道连通。
[0008]通过采用上述技术方案，分流道位于锥形头的锥形面上，在钻桩孔的过程中，该处受到土壤朝向分流道方向的挤压力较小，因此分流道不易被土壤堵塞，提升从浇筑通道以及分流道向桩孔内灌注的流畅程度。[0009]本发明进一步设置为：分流道的内侧壁上开设有卡槽，分流道内安装有逆止机构，
3
CN 109915043 A
说 明 书
2/5页
逆止机构包括固定环和逆止片，逆止片为锥形面板，逆止片拼接后能够形成封闭的锥形面，逆止片的底部与固定环铰接，并且逆止片与固定环处的铰接轴上套设有扭簧；当逆止机构安装至分流道内时，固定环与卡槽卡接，逆止片拼接形成的锥形尖端朝向分流道外侧。[0010]通过采用上述技术方案，利用固定环卡接在卡槽内，能够将逆止机构卡接固定在分流道内部，当钻杆在钻桩孔的过程中，分流道外部的泥土挤入分流道内，之后在逆止片拼接形成的锥形面的阻挡下停止，避免大量的泥土在分流道内堆积堵塞；当钻杆在提杆灌注混凝土的过程中，在混凝土的流动压力作用下，逆止片之间互相张开，使得分流道通畅，便于混凝土向桩孔内浇筑。
[0011]本发明进一步设置为：卡槽为螺纹槽，卡槽的螺纹槽开设至分流道的外端。[0012]通过采用上述技术方案，便于将固定环拧入卡槽内，提升逆止机构与分流道连接的便捷性。
[0013]本发明的第二发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种灌注桩的施工方法，包括以下步骤： S1、利用长螺杆螺旋钻机对地面钻孔； S2、正向旋转钻具，并且向下移动钻具，利用螺旋钻杆一次性成型桩孔； S3、将混凝土管道与转动连接杆上端的浇筑通道通过旋转接头连通，泵送混凝土进入浇筑通道，进而进入螺旋钻杆的底部的桩孔内，之后向上提升钻具； S4、将钻具提出桩孔； S5、使用吊车将编制好的钢筋笼竖直插入灌满混凝土的桩孔内，并对混凝土持续振捣，直至钢筋笼完全插入桩孔内。[0014]通过采用上述技术方案，利用螺旋钻杆能够一次性钻孔成桩，之后在提钻杆的过程中再利用钻杆的浇筑通道对钻杆下方的桩孔进行及时的浇筑，这样在提钻杆的过程中，桩孔内外部的压力是比较平衡的，极少出现因桩孔受土方压力坍塌或者变形的情况发生，并且提钻杆的情况下虚土和废渣大部分都位于钻杆的螺旋槽内，随着混凝土对桩孔的及时填充，混凝土对虚土和沉渣的浮力也能够避免虚土和废渣掉落沉降，进而提升混凝土中虚土和废渣的含量，提升灌注桩的结构强度；同时由于钻桩孔和浇筑都是一次性成型，桩体成型的时间较短，效率高。
[0015]本发明进一步设置为：在步骤S3中，向上提起钻具的过程中，钻具仍正向旋转。[0016]通过采用上述技术方案，在提钻杆的同时仍然正向转动钻具，这样螺旋钻杆内的泥土更加不易掉落，也能够在提钻杆的同时再次清理孔壁。[0017]本发明进一步设置为：在步骤S3中，混凝土的灌注量与钻具提起产生的余量相同。[0018]通过采用上述技术方案，能够保证通过浇筑通道向桩孔内灌注的混凝土的量与钻杆提升后所产生的空间体积相同，这样能够保证在提钻杆的过程中，混凝土能够始终灌满钻杆下方，保证桩孔内外压力始终平衡。[0019]本发明进一步设置为：钢筋笼长度大于10M时，在下放钢筋笼之前在钢筋笼内部放置导管辅助插筋。
[0020]通过采用上述技术方案，导管一方面能够保证钢筋笼的平直，另外一方面导管能够外接振动器，对随着钢筋笼的下放对钢筋笼和混凝土进行震实。[0021]本发明进一步设置为：钢筋笼插筋的过程中采用中频振动器。[0022]通过采用上述技术方案，中频振动器的振动频率既能够达到良好的振捣效果，同时也不会导致混凝土离析。[0023]综上所述，本发明具有以下技术效果：
4
CN 109915043 A
说 明 书
3/5页
1、通过在转动连接杆和钻杆上开设浇筑通道，在一次性钻孔完成之后，向上提钻杆的过程中，通过浇筑通道向桩孔内灌注混凝土，能够及时平衡桩孔的内外压力，桩孔内产生的虚土和废渣的含量较少，整体结构强度高；
2、通过采用一次性钻孔、提钻杆时灌浆以及后插筋的施工方法，能够保证灌注桩的连续性，成型速度快。附图说明
[0024]图1是实施例一的三维结构示意图；
图2是锥形头的剖面结构示意图；图3是逆止机构的三维结构示意图。[0025]图中，1、螺旋钻杆；11、锥形头；2、转动连接杆；3、浇筑通道；31、分流道；311、卡槽；32、逆止机构；321、固定环；322、逆止片。具体实施方式
[0026]实施例一：
如图1所示，本实施例介绍了一种螺旋挤土桩孔钻具，包括转动连接杆2和螺旋钻杆1，转动连接杆2是与长螺杆螺旋钻机的动力头部分转动连接，转动连接杆2通过动力头的驱动部分带动，螺旋状的钻杆1则可拆卸连接在转动连接杆2的下方，转动连接杆2和钻杆1的轴心开设有浇筑通道3，浇筑通道3贯穿转动连接杆2，并且浇筑通道3与钻杆1的最下端连通。随着转动连接杆2带动钻杆1转动，再逐渐下移钻杆1就能够在地面上进行钻桩孔的作业，钻完桩孔之后，利用浇筑通道3向桩孔内直接浇筑混凝土，并且向上提起钻杆1，保证桩孔的内外压力，降低虚土废渣掉入桩孔的可能性，提升灌注桩的整体性和强度。又由于桩孔是一次性钻孔成型，在钻孔的过程中产生的虚土和沉渣极少，在向上提钻杆1的过程中产生的虚土和沉渣绝大部分会随钻杆1带出桩孔，因此能够大幅提升灌注桩的强度。[0027]浇筑通道3在钻杆1上的设置可以为直接竖直贯穿钻杆1，但这样在利用钻杆1向下钻孔的过程中，很容易导致浇筑通道3的最下端被泥土堵塞。因此，如图2所示，将浇筑通道3的下端设置成盲孔，钻杆1的下端呈锥形头11，在锥形头11的锥形面上开设分流道31，分流道31与浇筑通道3连通。当分流道31位于锥形头11的锥形面上时，在钻桩孔的过程中，分流道31受到土壤朝向分流道31方向的挤压力较小，因此分流道31不易被土壤堵塞，提升从浇筑通道3以及分流道31向桩孔内灌注的流畅程度。[0028]另外，如图2所示，还可以在分流道31内设置逆止机构32，利用逆止机构32来阻挡进入分流道31内的泥土进一步进入分流道31内。分流道31的内侧壁上开设有卡槽311，再结合图3所示，逆止机构32包括固定环321和逆止片322，逆止片322为锥形面板，逆止片322拼接后能够形成封闭的锥形面，逆止片322的底部与固定环321铰接，并且逆止片322与固定环321处的铰接轴上套设有扭簧；当逆止机构32安装至分流道31内时，固定环321与卡槽311卡接，逆止片322拼接形成的锥形尖端朝向分流道31外侧。利用固定环321卡接在卡槽311内，能够将逆止机构32卡接固定在分流道31内部，当钻杆1在钻桩孔的过程中，分流道31外部的泥土挤入分流道31内，之后在逆止片322拼接形成的锥形面的阻挡下停止，避免大量的泥土在分流道31内堆积堵塞；当钻杆在提杆灌注混凝土的过程中，在混凝土的流动压力作用下，
5
CN 109915043 A
说 明 书
4/5页
逆止片322之间互相张开，使得分流道31通畅，便于混凝土向桩孔内浇筑。[0029]如图2所示，为了便于将逆止机构32安装进入卡槽311内，可以将卡槽311设置成螺纹槽，螺纹槽开设至分流道31的外端，而固定环321可以为与卡槽311螺旋连接的螺旋状的卡环，或者将固定环321设置成外侧壁具有螺纹的管状，这样的话，固定环321就能够直接与卡槽311螺纹连接，安装起来就较为方便，并且连接也较为稳定。[0030]本实施例的工作过程为：
首先利用长螺杆螺旋转机带动转动连接杆2和钻杆1转动，再逐渐下移钻杆1就能够在地面上进行钻桩孔的作业，在钻孔的过程中，会有部分泥土进入到分流道31内，之后在逆止片322的阻挡作用下能够避免泥土进一步进入分流道31内，保证分流道31的畅通性；在利用钻杆1钻完桩孔之后，直接利用浇筑通道3向桩孔内浇筑混凝土，混凝土进入浇筑通道3之后流入分流道31，在混凝土的流动压力作用下，逆止片322之间互相张开，使得分流道31通畅，便于混凝土向桩孔内浇筑。[0031]实施例二：
一种灌注桩的施工方法，包括以下步骤：S1、利用长螺杆螺旋钻机对地面钻孔，所述长螺杆螺旋钻机采用的钻具如实施例一。[0032]S2、正向旋转钻具，并且向下移动钻具，利用螺旋钻杆1一次性成型桩孔。[0033]采用该步骤之后，桩孔是一次性钻孔成型的，不会反复将钻杆1提出和插入桩孔内，这样在成型桩孔的过程中桩孔就比较连续，也不易因为磕碰等原因产生较多的虚土和废渣，并且由于钻杆1是螺旋钻杆，大部分的泥土会经过螺纹形成的螺纹槽挤出桩孔，剩余的泥土则会压实在螺纹槽内，比较稳定，在提钻杆1的时候虚土不易掉落至桩孔内，能够提升浇筑时灌注桩的连续性和结构强度，并且非常节省钻孔的时间。[0034]S3、将混凝土管道与转动连接杆2上端的浇筑通道3通过旋转接头连通，泵送混凝土进入浇筑通道3，进而进入螺旋钻杆1的底部的桩孔内，之后向上提升钻具。[0035]当钻杆1位于桩孔内时，桩孔的内外压力是均衡的，桩孔外的土层的应力也不会相对集中。随着钻杆1逐渐提出桩孔，再利用浇筑通道3向钻杆1下方的桩孔浇筑填实，这样在提钻杆1的过程中也能够尽量保持桩孔内外的压力平衡，提升桩孔周围泥土的应力均匀性，从而提升灌注桩在地下埋设的稳定性。
[0036]在向上提钻杆1的同时最好仍保持钻具处于低速的正向旋转状态，这样螺旋钻杆1内的泥土更加不易掉落，也能够在提钻杆1的同时再次清理孔壁。[0037]另外，在注入混凝土的过程中要保证混凝土的注入量大于或者等于钻杆1提起时桩孔内产生的余量，这样就能够保证桩孔在钻杆1提起的过程中完全不存在空隙，并且即使有少量的虚土或者废渣掉落，也能够浮于混凝土的表面，随着混凝土的灌注，逐步将废渣浮出后排出。
[0038]最后，在提钻杆1之前，最好就先向浇筑通道3内灌注混凝土，避免提钻的瞬间土体回涌。
[0039]S4、将钻具提出桩孔。[0040]S5、使用吊车将编制好的钢筋笼竖直插入灌满混凝土的桩孔内，并对混凝土持续振捣，直至钢筋笼完全插入桩孔内。
[0041]振捣采用的振捣器最好为中频振捣器，否则采用振捣锤会由于震动撞击强度高而
6
CN 109915043 A
说 明 书
5/5页
导致钢筋笼偏斜，采用高频振捣器则会导致桩体内的混凝土离析，严重影响混凝土凝固后的强度。而中频振捣器既能够达到良好的振捣效果也不会导致混凝土离析。[0042]另外，当钢筋笼的长度大于10M时，会由于深度较深而难以保证振捣效果，使得钢筋笼与混凝土无气泡结合。因此可以在下放钢筋笼之前在钢筋笼内部放置导管辅助插筋，导管的上端与中频振捣器焊接，利用中频振捣器带动导管进行振捣，加强振捣的效果，也能够降低钢筋笼下方的速度，提升钢筋笼下方的时间。[0043]本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
7
CN 109915043 A
说 明 书 附 图
1/3页
图1
8
CN 109915043 A
说 明 书 附 图
2/3页
图2
9
CN 109915043 A
说 明 书 附 图
3/3页
图3
10
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容