專利名稱：螺桿樁、螺紋樁成樁設(shè)備及成樁工法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種成樁設(shè)備及兩種成樁工法。
背景技術(shù)：
發(fā)明專利ZL03128265.2半螺絲樁及其成樁工法以及ZL9996119602.5一種灌注樁的施工方法，這兩種發(fā)明的成樁方法都涉及到現(xiàn)已研制成功的施工機械ZL03272306.7具有螺紋導(dǎo)向器的螺紋設(shè)備、CN1417420.A具有鉆進導(dǎo)程同步跟蹤自控系統(tǒng)的螺紋設(shè)備及CN200310117711.9半螺絲樁及其加工方法和裝置。其中半螺絲樁學(xué)術(shù)上簡稱為螺桿樁。
根據(jù)以上工法、方法、加工方法所研制出的設(shè)備在解決形成樁或成孔的螺紋/螺絲的關(guān)鍵技術(shù)要求中，其技術(shù)特征是采用上置式動力頭上一個或一個以上電機驅(qū)動通長單鉆桿旋轉(zhuǎn)并上下提升同步成孔、成樁的技術(shù)。以上幾種設(shè)備的成孔成樁方法涉及的設(shè)備基本大同小異動力頭驅(qū)動單根通長鉆機鉆桿一次性成孔成樁，是依靠動力的巨大扭矩和軸向壓力及設(shè)計同等直徑鉆頭來實現(xiàn)的。以上設(shè)備的成孔成樁方法/工法有以下弊端①僅這共同的技術(shù)，在同等條件下所需要擠壓成孔的扭距和軸向壓力，往往是一般長螺旋設(shè)備取土方法成孔成樁所需扭力和軸向壓力的二倍以上。這一點，已被工程實踐中所證實。②以上設(shè)備在工程實踐中經(jīng)常性出現(xiàn)由于土體承載力較大時，設(shè)備自重顯得不夠或壓力不夠，土對鉆具的反力大于鉆機壓力，致使鉆桿出現(xiàn)原地旋轉(zhuǎn)“打滑”現(xiàn)象，一旦打滑，鉆頭原地旋轉(zhuǎn)，螺紋頓失，達(dá)不到原狀土與樁咬合的基本技術(shù)要求。盡管最終所形成的樁看似有螺紋，而實際上的樁出現(xiàn)了以下圖2所示現(xiàn)象。③其成樁方法要求下鉆時一次形成設(shè)計樁徑，對設(shè)備鉆桿旋轉(zhuǎn)動力的要求也是驚人的。尤其在鉆桿及鉆頭一旦進入較好持力層，在扭力的作用下，鉆桿會產(chǎn)生類似于自攻螺絲現(xiàn)象，而自攻是靠巨大扭力來實現(xiàn)的。因此，動力的配置是相當(dāng)大和笨重的，耗能亦非常明顯。④由于采取通長鉆桿頂上設(shè)置動力頭，施工28m樁長，其樁架高達(dá)30m以上，令人望而生畏。⑤泵壓形成的砼樁未進行攪拌，其砼勻質(zhì)性也受到影響，目前現(xiàn)澆形成的樁還沒有解決此類弊端的辦法。因此，已研制的同類型設(shè)備基本上是笨重、危險性大、耗能高、造價高，往往使人望而卻步，而且樁的勻質(zhì)性較差。
目前，由于變截面樁在國內(nèi)發(fā)展勢頭強勁，市場上迫切需要一種省工、省能、輕便、適應(yīng)性強、造價適中的新型機械和方法來實現(xiàn)異形樁的施工。
目前，國內(nèi)以普通砼和一種成樁工法實現(xiàn)了日本高強度預(yù)制螺紋樁的外形特征，由吳敏和李波揚發(fā)表在武漢大學(xué)學(xué)報，2002.10，第5期的《全螺旋灌注樁—螺紋樁豎向承載力初探》及2004.8，第8期的建筑結(jié)構(gòu)雜志《一種新型的全螺旋灌注樁—螺紋樁》，提出了在同等條件下比直線型樁承載力提出高1-5倍的觀點，在學(xué)術(shù)界產(chǎn)生一定影響。經(jīng)海南省建設(shè)工程檢測研究院和海南省第一投資招商股份有限公司2003.8.22完成的《海南陽光經(jīng)典工程螺紋、螺旋樁靜載試驗報告》的實踐證明，普通砼現(xiàn)澆全螺紋樁承載力在同等條件下與直線型樁相比，幾乎沒有優(yōu)勢可言。如何利用螺紋提高樁的受力狀態(tài)，從而達(dá)到提高承載力的目的，也是工程界普遍關(guān)注的事。事實上，現(xiàn)澆全螺紋樁承載力不高的根本原因是受到本身材料強度的制約，致使樁的螺紋的應(yīng)力傳遞作用還沒有明顯發(fā)揮，往往出現(xiàn)了樁頭先于土體破壞的受力現(xiàn)象，致使樁的承載力達(dá)不到預(yù)期效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題及缺陷，提供一種成樁設(shè)備。該設(shè)備具有多方面的優(yōu)勢和功能，不會對周邊環(huán)境造成污染。而且造價相對合理，工效極高。更重要的是采用該設(shè)備所形成的各種類型樁都能滿足設(shè)計承載力要求。
另，現(xiàn)澆全螺紋樁可以提高承載力這一觀念，需要改變思路來實現(xiàn)。比如半螺絲樁就是采用在主應(yīng)力區(qū)改變螺紋為直線加大了樁截面積的辦法，實現(xiàn)了提高承載力的目的。當(dāng)然也可采用高強度砼，但由于受到造價限制，基本不可取。所以，對現(xiàn)澆型螺紋樁應(yīng)走出誤區(qū)，采取加大內(nèi)徑的辦法，比如400mm的螺紋樁，文獻(xiàn)表面內(nèi)徑為230mm。若改為內(nèi)徑為400mm，螺牙不計。樁的截面積加大，普通混凝土的強度滿足了承載力強度的要求，全螺紋樁承載力大大提高。因此，普通砼現(xiàn)澆全螺紋樁的應(yīng)用首先應(yīng)作出適當(dāng)限制，定義明確一種以內(nèi)直徑為設(shè)計直徑的現(xiàn)澆螺紋樁。
其承載力計算公式可參考2005.12，第4期的《地基處理》中的《螺桿樁新技術(shù)及其應(yīng)用》，最終以靜荷載試驗為準(zhǔn)。
盡管比普通直線型樁砼量稍大，但其承載力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通型砼樁。
本發(fā)明所述成樁設(shè)備主要由以下構(gòu)件組成機體、油缸、電機、自動控制設(shè)備、輸送管道組成，機體主要包括機體底座、動力頭和鉆桿，其特征在于動力頭安裝在機體底座的立架上，電機安裝在機體底座上，電機通過伸縮油缸與動力頭相連，鉆桿上的卡具與動力頭的活動卡具相連，砼輸送管道與內(nèi)鉆桿連結(jié)，自動控制設(shè)備分別與動力頭、鉆具連成一個體系。
所述的伸縮油缸下端設(shè)有給進速度傳感器。所述的動力頭由電機通過同步旋轉(zhuǎn)傳感器及變速箱來驅(qū)動內(nèi)外鉆桿。
所述鉆桿為同軸的二套雙層內(nèi)、外伸縮型鉆桿，由電機分別驅(qū)動。
所述內(nèi)鉆桿下端設(shè)有小鉆頭、開啟閥門，內(nèi)鉆桿下端固定有張合器，開啟閥門用于砼輸出，其小鉆頭具有攪拌砼的功能，內(nèi)鉆桿的鉆頭固定于內(nèi)鉆桿下端，直徑為設(shè)計樁徑的70％。
所述外鉆桿下端設(shè)有二個鉆頭尺寸固定鉆頭和變徑的張合鉆頭，固定鉆頭與張合鉆頭上下同軸設(shè)置，固定于外鉆桿下端，固定鉆頭外徑為設(shè)計樁徑的90％，張合鉆頭可張開閉合，其直徑為設(shè)計樁徑的0.9～1.1倍左右變化。
所述內(nèi)鉆桿的鉆頭固定于內(nèi)鉆桿下端，直徑為設(shè)計樁徑的70％。
所述的固定鉆頭與張合鉆頭的螺牙成螺旋線狀連續(xù)分布。
所述的張合鉆頭采用二塊以上材料組成圓柱型體螺旋型鉆頭，其鉆頭的上端采用活動絞與鉆桿連結(jié)，下端經(jīng)漲開后可適當(dāng)開啟，張開范圍受到限位器的制約。
所述的固定在內(nèi)鉆桿下端的張合器呈半錐形狀，錐形面與張合鉆頭內(nèi)錐形面呈面接觸，并與內(nèi)鉆桿固定連結(jié)。當(dāng)內(nèi)鉆桿反向旋轉(zhuǎn)上提時，外鉆桿相對靜止，張合器可漲開張合鉆頭4，反之，可閉合鉆頭。
所述的動力頭上下運動是依靠動力頭連接于立架上的單級或多級油缸伸縮來實現(xiàn)；特殊情況下可采用鋼絲繩12上下約束鉆桿往返運動。二套內(nèi)、外伸縮型鉆桿的上口各有卡具與動力頭活動卡具連結(jié)，電機通過動力頭給鉆桿傳遞旋轉(zhuǎn)應(yīng)力。
所述的鉆桿旋轉(zhuǎn)與上、下提升同步與非同步動作的轉(zhuǎn)換與控制是依據(jù)工業(yè)自動控制系統(tǒng)來控制。
所述的同步技術(shù)是指外鉆頭旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，鉆桿上或下相應(yīng)位移一個螺距，所形成的孔或樁為螺絲狀，并且螺牙之間的土體不得受到擾動。
所述的非同步技術(shù)是指鉆具相對上或下移動一個螺距，外鉆頭數(shù)倍速度于鉆桿。利用螺牙的厚度反復(fù)數(shù)次擠壓土體，所形成的孔或樁為直線型。
所述的設(shè)備外型基本構(gòu)造均采用步履式或履帶式構(gòu)造，三點支撐式或獨立支撐式結(jié)構(gòu)。
所述的半螺絲樁成樁工法，按以下步驟進行第一步采用本發(fā)明的成樁設(shè)備，對準(zhǔn)樁位，縱向油缸連帶動力頭及鉆桿下沉，同時鉆具下鉆，在設(shè)計樁長直線段范圍內(nèi)，采用非同步技術(shù)伸縮鉆桿的內(nèi)鉆桿連帶小鉆頭采用正向高速旋轉(zhuǎn)鉆進，速度為40轉(zhuǎn)/分鐘左右，擠壓成70％的孔，外鉆桿聯(lián)帶外鉆頭下鉆速度基本控制在4-18轉(zhuǎn)/分鐘左右，直至直線段設(shè)計要求深度，全程擠壓成直徑為設(shè)計樁徑90％孔；第二步鉆具進入螺絲段結(jié)構(gòu)深度，內(nèi)鉆桿速度仍以高速鉆進，擠壓成設(shè)計樁徑70％的孔，伸縮鉆桿的一套外鉆桿的鉆頭(4、5)與下降裝置采取同步技術(shù)外鉆桿旋轉(zhuǎn)一周，鉆桿下進一個螺矩，直至設(shè)計深度即停鉆，即形成直徑為設(shè)計樁徑90％的螺絲型孔；第三步伸縮外鉆桿不動，動力頭反向旋轉(zhuǎn)內(nèi)鉆桿，使張合器旋轉(zhuǎn)上升漲開張合鉆頭，使鉆頭擴張至設(shè)計樁徑的1.0-1.1倍，同時鉆機提升鉆頭，并采用同步技術(shù)反向旋轉(zhuǎn)外鉆桿，沿已形成的螺絲軌跡上升，擠壓成設(shè)計要求直徑孔體和型狀。邊泵送砼打開閥門，同時小鉆頭反向慢速旋轉(zhuǎn)10轉(zhuǎn)/分，對砼進行攪拌，泵送的砼迅速填滿鉆頭所形成的空間，實現(xiàn)砼樁的螺牙段；第四步外鉆桿上升到樁直線段范圍，外鉆桿改變速度采用不同步技術(shù)或者直接提升，小鉆頭速度不變，直到完成砼澆筑形成直線型樁體，制成半螺絲樁?？筛鶕?jù)設(shè)計要求在砼成型后初凝前放置鋼筋籠。
全螺紋樁成樁方法，按以下步驟進行第一步采用本發(fā)明的成樁設(shè)備，對準(zhǔn)樁位，采用同步技術(shù)，啟動動力頭使外鉆桿正向旋轉(zhuǎn)，縱向油缸下伸動力頭，致使外鉆桿下沉，內(nèi)鉆桿連帶小口徑鉆頭正向高速旋轉(zhuǎn)鉆進，速度40轉(zhuǎn)/分左右，形成設(shè)計樁徑70％的孔，伸縮鉆桿的一套外鉆桿二個同軸鉆頭(4、5)與下鉆同步，鉆桿旋轉(zhuǎn)一周，鉆進一個螺距，直至設(shè)計深度即停鉆，擠壓成直徑為設(shè)計樁徑90％的螺紋孔；第二步動力頭旋轉(zhuǎn)內(nèi)鉆桿，伸縮外鉆桿不動，漲開張合鉆頭，使鉆頭擴張至設(shè)計樁徑的1.0-1.1倍，同時鉆機采用同步技術(shù)伸縮外鉆桿反向旋轉(zhuǎn)，沿已形成的螺絲軌跡上升，邊泵送砼打開內(nèi)管鉆頭閥門，同時小鉆頭反向慢速旋轉(zhuǎn)10轉(zhuǎn)/分，對砼進行攪拌，泵送的砼迅速填滿鉆頭所形成的空間，實現(xiàn)砼樁的螺牙段；制成全螺紋樁?？梢栽陧懦尚秃蟪跄胺胖娩摻罨\。
本發(fā)明的設(shè)備及工法優(yōu)點如下①動力輸出省電省時，不但擴大了設(shè)備的應(yīng)用范圍，而且施工速度明顯優(yōu)于同類發(fā)明；②由于設(shè)備采用了伸縮式鉆桿，鉆機鉆孔深度大大提高；③三個獨立鉆頭結(jié)構(gòu)，具有三次擴孔的獨特功能；④實現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)與提升同步與非同步的功能；⑤采用低重心樁架，設(shè)備重量明顯降低，其安全性能大大提高；⑥實現(xiàn)了砼的攪拌，樁的勻質(zhì)性明顯提高。


圖1為正確的土樁結(jié)合形態(tài)圖。
圖2為錯誤的土樁結(jié)合形態(tài)圖。
圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4張合鉆頭張開示意圖。
圖5動力頭結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為本發(fā)明的自動控制系統(tǒng)圖。
具體實施例方式
結(jié)構(gòu)附圖對本發(fā)明作進一步的描述。
如圖3、圖4所示，本發(fā)明的螺桿樁、螺紋樁成樁設(shè)備，主要由以下構(gòu)件組成機體、油缸、電機、自動控制設(shè)備、輸送管道組成，機體主要包括機架1、動力頭7和鉆桿6，動力頭7安裝在機架1的立架上，電機16安裝在機體底座1上，電機16通過伸縮油缸10與動力頭7相連，鉆桿6上的卡具與動力頭7的活動卡具8相連，動力頭與內(nèi)鉆桿6-1采用帶有往復(fù)式螺旋線卡口14連接，砼輸送管道9與內(nèi)鉆桿6-1連結(jié)，伸縮油缸10下端設(shè)有給進速度傳感11，油缸的上下伸縮推動動力頭的上下滑動，自動控制設(shè)備分別與電機和油缸相連。
本設(shè)備采用低重心樁架1；同體雙速同軸動力頭7；同軸伸縮結(jié)構(gòu)鉆桿6；三個獨立鉆頭結(jié)構(gòu)(3、4、5)；多級油缸10；旋轉(zhuǎn)與提升同步與非同步由自動控制執(zhí)行；自動控制扭力、速度、升降。使該設(shè)備具有高效、節(jié)能、不取土、無噪聲的特點。其環(huán)保型新型設(shè)備和配套方法能完成多種樁成孔成樁。
同軸伸縮鉆桿6由可伸縮的一套雙層內(nèi)鉆桿6-2和可伸縮的一套雙層外鉆桿6-1組成，其中①可伸縮的雙層內(nèi)鉆桿6-2一套，鉆管下口附帶小鉆頭3和砼出口閥門2，用于下鉆破土成小孔和形成泵送砼通道，以及上升鉆桿時小鉆頭攪拌砼用。小鉆頭采用高速正向鉆進技術(shù)向下擠壓形成設(shè)計樁徑的70％左右小孔，鉆桿上提時鉆頭反向低速旋轉(zhuǎn)，用于攪拌砼和漲開張合鉆頭4；②一套雙層伸縮外鉆桿6-1下口設(shè)固定鉆頭5、張合鉆頭4各一個，下鉆時上下鉆頭同徑，向下鉆時采用中速或低速鉆進，其鉆頭4、5在小鉆孔的基礎(chǔ)上進一步擴孔或成螺牙狀孔體或成直線狀孔體，其孔直徑為設(shè)計樁徑的90％左右。鉆桿上提反向旋轉(zhuǎn)漲開啟動張合鉆頭4，低速再次擴孔到設(shè)計孔徑的1.0-1.1倍，最終達(dá)到設(shè)計樁型、樁徑的要求。
伸縮外鉆桿6-1下端設(shè)二個上下同軸外表呈連續(xù)旋轉(zhuǎn)線狀的鉆頭(4、5)，一個固定鉆頭5在上，張合鉆頭4在下，張合鉆頭4下部可擴張變徑。所形式的口徑其尺寸滿足設(shè)計樁徑要求的1.0-1.1倍。上鉆頭5與張合鉆頭4同軸上下布置，相對獨立。
同軸雙動力頭7驅(qū)動伸縮鉆桿6內(nèi)鉆桿6-2高速正向旋轉(zhuǎn)下鉆，速度為40轉(zhuǎn)/分左右，同時外鉆桿6-1根據(jù)成孔成樁要求采用變速或恒速正向旋轉(zhuǎn)，速度為4-18轉(zhuǎn)/分左右，其成樁成型調(diào)整由自動控制系統(tǒng)調(diào)整使其旋轉(zhuǎn)、速度升降處于同步與非同步狀態(tài)。
動力頭7由電機通過同步旋轉(zhuǎn)傳感器13及變速箱15來驅(qū)動內(nèi)外鉆桿(6-1，6-2)，由于所需動力明顯降低，其動力頭7和電機16體積應(yīng)相應(yīng)縮小。
張合鉆頭4變徑原理張合鉆頭4由三塊可形成圓柱狀的、并帶有連續(xù)螺紋外表的、獨立金屬鑄造件所組成，未張合時，其直徑與上鉆頭直徑尺寸一致。其鉆頭上端采用活動絞與鉆桿固定連接，下端在張合器18作用下可自由向軸心外張合，但外擴量受到限位器17制約。張合鉆頭內(nèi)有一個類似于膨脹螺栓的圓柱狀芯子張合器18，其芯子與內(nèi)管連結(jié)，張合鉆頭與心子呈面接觸，當(dāng)內(nèi)鉆桿6-2在反向旋轉(zhuǎn)上升一個量，其鉆頭張開一定量伸縮鉆桿6與動力頭之間采用凹凸面螺旋線面接觸，使內(nèi)鉆桿6-2具有往復(fù)式的上下相對位移功能。利用這一功能，可以開閉鉆頭4，如圖4所示。成樁設(shè)備的二套鉆桿旋轉(zhuǎn)速度各異，上下提升，均采用工業(yè)控制技術(shù)控制所述鉆桿運動的同步與非同步。
設(shè)備外型仍采用三支點式或是臂式樁架結(jié)構(gòu)，履帶式或步履行走方式。
一個動力頭7同軸輸出二個不同速度的動力，一個動力驅(qū)動一套伸縮型外鉆桿6-1，一動力驅(qū)動一套伸縮型內(nèi)鉆桿6-2。動力頭與鉆桿6采用帶有往復(fù)式螺旋線卡口聯(lián)結(jié)，正轉(zhuǎn)時，鉆桿6可下移一段固定距離，反向旋轉(zhuǎn)可上移一段固定距離。利用這一功能，可實現(xiàn)張合鉆頭的開閉功能。
設(shè)備的同步與不同步技術(shù)和成孔成樁的實時監(jiān)控是依據(jù)成熟的工業(yè)自動控制技術(shù)來實現(xiàn)的，如圖6所示。
內(nèi)外同軸伸縮鉆桿，均采用空心鉆桿鋼材。內(nèi)鉆桿上與砼輸送管9連結(jié)，形成泵送砼管道。內(nèi)管和外管外層為同軸雙層鋼管，鉆桿與鉆桿之間旋轉(zhuǎn)力的傳遞，是依靠鉆桿內(nèi)臂與鉆桿外臂間的凸面結(jié)合實現(xiàn)的。
為實現(xiàn)動力7驅(qū)動內(nèi)外鉆桿(6-1，6-2)，動力旋轉(zhuǎn)的調(diào)整范圍大、精度大、瞬間扭矩大、轉(zhuǎn)速變化大，以及恒扭矩同步需要，其驅(qū)動動力為液壓馬達(dá)16。
動力頭中心為通孔，并帶有上下可拆卸二個卡具8，分別卡緊二套同軸內(nèi)、外鉆桿(6-1，6-2)。
所述的半螺絲樁由上下二部分樁體組成的，上部為直線型結(jié)構(gòu)，下部為螺絲型，其結(jié)構(gòu)組合應(yīng)滿足附加應(yīng)力變化曲線要求即主應(yīng)力區(qū)為樁長1/3范圍，其范圍對樁的截面要求大，該斷面采用直線型結(jié)構(gòu)，其下部主要用于控制沉降和提高承載力，其斷面為螺絲型結(jié)構(gòu)。
設(shè)備采用一個動力頭7同軸驅(qū)動減速機輸出雙速，一鉆二擴孔技術(shù)，簡稱為《連續(xù)擴孔式成樁法》。所謂一鉆二擴技術(shù)是指小口徑鉆頭3正向旋轉(zhuǎn)先鉆進成型，為設(shè)計樁徑70％左右的孔，同時二個外鉆頭(4、5)一起下鉆擴成設(shè)計樁徑孔尺寸的90％左右孔至設(shè)計深度，最后采用內(nèi)鉆桿上的張合器反向旋轉(zhuǎn)，撐開張合鉆頭4，至設(shè)計樁徑的1.0-1.1范圍，二鉆頭從原有螺紋軌跡反向旋轉(zhuǎn)提升，同時泵送砼通過內(nèi)管，并打開閥門2，泵送砼立即充滿鉆頭留下空間，小鉆頭3反向攪拌砼，形成砼樁。
半螺絲樁的成樁方法按以下步驟進行第一步采用本發(fā)明的多功能成樁設(shè)備，對準(zhǔn)樁位，縱向油缸10連帶動力頭7及鉆桿6下沉，同時鉆具下鉆，在設(shè)計樁長直線段范圍內(nèi)，采用非同步技術(shù)伸縮鉆桿6的內(nèi)鉆桿6-2連帶小鉆頭3采用正向高速旋轉(zhuǎn)鉆進，速度為40轉(zhuǎn)/分鐘左右，擠壓成70％左右的孔，外鉆桿6-1聯(lián)帶外鉆頭4、5下鉆速度基本控制在4-18轉(zhuǎn)/分鐘左右，直至直線段設(shè)計要求深度，利用鉆頭螺牙的厚度，全程擠壓成直徑為設(shè)計樁徑90％左右孔；第二步鉆具進入螺絲段結(jié)構(gòu)深度，內(nèi)鉆桿6-2速度仍以高速鉆進，擠壓成設(shè)計樁徑70％左右的孔。伸縮鉆桿6的一套外鉆桿6-1鉆頭(4、5)與下降裝置采取同步技術(shù)外鉆桿6-1旋轉(zhuǎn)一周，鉆桿下進一個螺矩，直至設(shè)計深度即停鉆，即形成直徑為設(shè)計樁徑90％左右的螺絲型孔；第三步動力頭7反向旋轉(zhuǎn)內(nèi)鉆桿6-2，伸縮外鉆桿6-1不動，使張合器旋轉(zhuǎn)上升漲開張合鉆頭4，使鉆頭擴張至設(shè)計樁徑的1.0-1.1倍，同時鉆機提升鉆頭5，并采用同步技術(shù)反向旋轉(zhuǎn)外鉆桿6-1，沿已形成的螺絲軌跡上升，邊泵送砼打開閥門2，同時小鉆頭3反向慢速旋轉(zhuǎn)10轉(zhuǎn)/分左右，對砼進行攪拌。泵送的砼迅速填滿鉆頭所形成的空間，實現(xiàn)砼樁的螺牙段，其中，伸縮鉆桿6和伸縮油缸10及鋼絲蠅12，根據(jù)內(nèi)鉆桿6-1、外鉆桿6-2的進度進行調(diào)整；第四步外鉆桿6-1上升到樁直線段范圍，外鉆桿改變速度采用不同步技術(shù)，或者直接提升，小鉆頭3速度不變，直到完成砼澆筑形成直線型樁體；制成半螺絲樁，也可以在砼成型后初凝前放置鋼筋籠。
第六步清理鉆頭(3、4、5)，伸縮內(nèi)鉆桿6-2正向旋轉(zhuǎn)閉合張合鉆頭4。
所述的現(xiàn)澆全螺紋樁是指樁的內(nèi)直徑作為設(shè)計直徑的螺紋樁，本發(fā)明所述螺紋是指樁身螺紋為連續(xù)性螺紋，本方法嚴(yán)禁用于以螺牙外徑為設(shè)計直徑的螺絲樁。
所述的全螺紋樁成樁方法，按以下步驟進行第一步采用本發(fā)明的多功能設(shè)備，對準(zhǔn)樁位，采用同步技術(shù)，啟動動力頭7使外鉆桿6-1正向旋轉(zhuǎn)，縱向油缸10下伸動力頭7，至使外鉆桿6-1下沉，內(nèi)管連帶小口徑鉆頭3正向高速旋轉(zhuǎn)鉆進，速度40轉(zhuǎn)/分左右，形成設(shè)計樁徑70％左右的孔，伸縮鉆桿的一套外鉆桿二個同軸鉆頭4、5與下鉆同步，鉆桿旋轉(zhuǎn)一周，鉆進一個螺距，直至設(shè)計深度即停鉆，擠壓成直徑為設(shè)計樁徑90％的螺紋孔；第二步伸縮外鉆桿6-1不動，動力頭7反向旋轉(zhuǎn)內(nèi)鉆桿6-2，利用內(nèi)鉆桿上的張合器反向旋轉(zhuǎn)上升作用，撐開張合鉆頭4，至設(shè)計樁徑的1.0-1.1范圍，并采用同步技術(shù)反向旋轉(zhuǎn)伸縮外鉆桿6-1，沿已形成的螺絲軌跡上升，邊泵送砼打開內(nèi)管鉆頭閥門2，同時小鉆頭2反向慢速旋轉(zhuǎn)10轉(zhuǎn)/分左右，對砼進行攪拌。泵送的砼迅速填滿鉆頭所形成的空間，實現(xiàn)砼樁的螺牙段，制作成全螺紋樁。其中，伸縮鉆桿6和伸縮油缸10及鋼絲蠅12，根據(jù)外鉆桿6-1、內(nèi)鉆桿6-2的進度進行同步調(diào)整。也可以根據(jù)設(shè)計要求，現(xiàn)澆砼后置放鋼筋籠。清理鉆頭(3、4、5)，正向旋轉(zhuǎn)伸縮內(nèi)鉆桿6-2，閉合張合鉆頭。
權(quán)利要求
1.螺桿樁、螺紋樁成樁設(shè)備，主要由以下構(gòu)件組成機體、油缸、電機、自動控制設(shè)備、輸送管道組成，機體主要包括機體底座、動力頭和鉆桿，其特征在于動力頭安裝在機體底座的立架上，電機安裝在機體底座上，電機通過伸縮油缸與動力頭相連，鉆桿上的卡具與動力頭的活動卡具相連，砼輸送管道與內(nèi)鉆桿連結(jié)，自動控制設(shè)備分別與電機和油缸相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述的伸縮油缸下端設(shè)有給進速度傳感器，所述鉆桿為同軸的二套雙層內(nèi)、外伸縮型鉆桿，由電機分別驅(qū)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于所述內(nèi)鉆桿下端設(shè)有小鉆頭、開啟閥門，內(nèi)鉆桿下端固定有張合器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于所述外鉆桿下端設(shè)有二個鉆頭尺寸固定鉆頭和變徑的張合鉆頭，固定鉆頭與張合鉆頭上下同軸設(shè)置，固定于外鉆桿下端，固定鉆頭外徑為設(shè)計樁徑的90％，張合鉆頭張開前后，其直徑為設(shè)計樁徑的0.9～1.1倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于所述內(nèi)鉆桿的鉆頭固定于內(nèi)鉆桿下端，直徑為設(shè)計樁徑的70％左右。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于所述的張合鉆頭采用二塊以上材料組成圓柱型體螺旋型鉆頭，其鉆頭的上端采用活動絞與鉆桿連結(jié)，下端經(jīng)漲開后可適當(dāng)開啟，張開范圍受到限位器的制約。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于所述的固定在內(nèi)鉆桿下端的張合器呈半錐形狀，錐形面與張合鉆頭內(nèi)錐形面呈面接觸。
8.半螺絲樁成樁工法，按以下步驟進行第一步采用本發(fā)明的成樁設(shè)備，對準(zhǔn)樁位，縱向油缸連帶動力頭及鉆桿鉆具下鉆，在設(shè)計樁長直線段范圍內(nèi)，采用非同步技術(shù)，伸縮鉆桿的內(nèi)鉆桿連帶小鉆頭采用正向高速旋轉(zhuǎn)鉆進，速度為20-40轉(zhuǎn)/分鐘，擠壓成70％的孔，外鉆桿聯(lián)帶外鉆頭下鉆速度基本控制在4-18轉(zhuǎn)/分鐘，直至直線段設(shè)計要求深度，全程擠壓成直徑為設(shè)計樁徑90％孔；第二步鉆具進入螺絲段結(jié)構(gòu)深度，內(nèi)鉆桿速度仍以高速鉆進，擠壓成設(shè)計樁徑70％的孔，伸縮鉆桿的一套外鉆桿的鉆頭(4、5)與下降裝置采取同步技術(shù)，外鉆桿旋轉(zhuǎn)一周，鉆桿下進一個螺矩，直至設(shè)計深度即停鉆，即形成直徑為設(shè)計樁徑90％的螺絲型孔；第三步動力頭反向旋轉(zhuǎn)內(nèi)鉆桿，伸縮外鉆桿不動，使張合器旋轉(zhuǎn)上升漲開張合鉆頭，使鉆頭擴張至設(shè)計樁徑的1.0-1.1倍，并采用同步技術(shù)反向旋轉(zhuǎn)外鉆桿，使鉆頭沿已形成的螺絲軌跡上升，邊泵送砼打開閥門，同時小鉆頭反向慢速旋轉(zhuǎn)8-20轉(zhuǎn)/分，對砼進行攪拌，泵送的砼迅速填滿鉆頭所形成的空間，實現(xiàn)砼樁的螺牙段；第四步外鉆桿上升到樁直線段范圍，外鉆桿鉆頭改變速度采用不同步技術(shù)或者直接提升，小鉆頭速度不變，直到完成砼澆筑形成直線型樁體，制成半螺紋樁又名螺桿樁；所述的同步技術(shù)是指外鉆頭旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，鉆桿上或下相應(yīng)位移一個螺距，所形成的孔或樁為螺絲狀，并且螺牙之間的土體不得受到擾動；所述的非同步技術(shù)是指鉆具相對上或下移動一個螺距，外鉆頭數(shù)倍速度于鉆桿，利用螺牙的厚度反復(fù)數(shù)次擠壓土體，所形成的孔或樁為直線型。
9.全螺紋樁成樁工法，按以下步驟進行第一步采用本發(fā)明的成樁設(shè)備，對準(zhǔn)樁位，采用同步技術(shù)，啟動動力頭使外鉆桿正向旋轉(zhuǎn)，縱向油缸連帶動力頭使鉆桿正向旋轉(zhuǎn)下鉆，內(nèi)鉆桿連帶小口徑鉆頭正向高速旋轉(zhuǎn)鉆進，速度20-40轉(zhuǎn)/分，形成設(shè)計樁徑70％的孔，伸縮鉆桿的一套外鉆桿二個同軸鉆頭(4、5)與下鉆同步，外鉆桿聯(lián)帶外鉆頭下鉆速度基本控制在4-18轉(zhuǎn)/分鐘，鉆桿旋轉(zhuǎn)一周，鉆進一個螺距，直至設(shè)計深度即停鉆，擠壓成直徑為設(shè)計樁徑90％的螺紋孔；第二步動力頭反向旋轉(zhuǎn)內(nèi)鉆桿，伸縮外鉆桿不動，利用張合器的上升，漲開張合鉆頭，使鉆頭擴張至設(shè)計樁徑的1.0-1.1倍，同時鉆機采用同步技術(shù)反向旋轉(zhuǎn)伸縮外鉆桿，使鉆頭沿已形成的螺絲軌跡上升，邊泵送砼打開內(nèi)管鉆頭閥門，同時小鉆頭反向慢速旋轉(zhuǎn)8-20轉(zhuǎn)/分，對砼進行攪拌，泵送的砼迅速填滿鉆頭所形成的空間，實現(xiàn)砼樁的螺牙段；制成全螺紋樁。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于在砼成型后初凝前放置鋼筋籠。
全文摘要
本發(fā)明涉及螺桿樁、螺紋樁成樁設(shè)備及成樁工法，成樁設(shè)備主要由機體、油缸、液壓電機、自動控制設(shè)備、輸送管道組成，動力頭安裝在機體底座的立架上，液壓電機安裝在機體底座上，液壓電機通過伸縮油缸與動力頭相連，鉆桿上的卡具與動力頭的活動卡具相連，砼輸送管道與內(nèi)鉆桿連結(jié)，自動控制設(shè)備分別與液壓電機和油缸相連。本發(fā)明優(yōu)點如下①動力輸出省電省時，擴大設(shè)備應(yīng)用范圍，施工速度明顯優(yōu)于同類發(fā)明；②設(shè)備采用伸縮式鉆桿，鉆機鉆孔深度大大提高；③三個獨立鉆頭結(jié)構(gòu)，具有三次擴孔的獨特功能；④實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)與提升同步與非同步的功能；⑤采用低重心樁架，設(shè)備重量明顯降低，其安全性能提高；⑥實現(xiàn)砼的攪拌，樁的勻質(zhì)性明顯提高。
文檔編號E02D5/22GK1904225SQ20061001975
公開日2007年1月31日 申請日期2006年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月31日
發(fā)明者彭桂皎 申請人:彭桂皎