[發明專利]單向螺旋半擠土鉆頭及單向螺旋半擠土樁施工工藝

有效

• 申請號: 201410040434.4
• 申請日: 2014-01-27
• 公開（公告）號: CN103806840A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 劉鐘;郭鋼;張義;羅利銳
• 申請（專利權）人: 中冶建筑研究總院有限公司;中國京冶工程技術有限公司
• 主分類號: E21B10/44
• 分類號: E21B10/44;E02D5/46
• 代理公司: 北京雙收知識產權代理有限公司 11241
• 代理人: 代轉嫚

技術領域

本發明涉及一種用于樁基工程領域的單向螺旋半擠土鉆頭及采用此種鉆頭施工的單向螺旋半擠土樁施工工藝。

背景技術

在現代樁基工程領域中，根據成樁對地層的影響類型將樁基技術分為排土樁、半擠土樁和全擠土樁三大類。在目前樁基市場中，排土樁占據大部分市場份額，少部分市場份額由全擠土樁占有。隨著城鎮化的大規模發展，鉆孔樁、沖孔樁、旋挖樁、CFA樁等排土樁的技術缺陷和環境污染問題日益凸現。對于能夠克服排土樁環境污染的全擠土樁，如靜壓管樁、打入方樁和完全擠土型螺旋擠擴樁等工法在樁基施工中又面臨了新的技術難題，如施工中遇到堅硬巖土地層時無法將基樁壓入、打入或鉆入到設計地層中，無法保證設計樁長，此外，還可能帶來難以避免的擠土負效應，產生地面隆起、開裂和樁身側向位移等技術問題。為了能夠克服排土樁和全擠土樁在施工過程中所經常遇到的上述技術瓶頸問題，本發明提出了新的技術思路和解決方案。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種單向螺旋半擠土鉆頭，應用該種鉆頭的單向螺旋半擠土樁施工工藝能夠施工出高承載力、低成本、綠色環保的基樁，適用于包括堅硬巖土地層在內的各種復雜地層，能夠有效減少擠土負效應、地面隆起、開裂和樁身側向位移等現象。

本發明單向螺旋半擠土鉆頭，包括中空連接桿，中空連接桿的一端設有連接法蘭盤，另一端附近設有鉆尖，所述中空連接桿自靠近鉆尖一端至法蘭盤一端依次同軸套設有下螺旋擠擴體、非封閉擠擴體和上輸土螺旋鉆桿，所述鉆尖連接在下螺旋擠擴體的端部，所述下螺旋擠擴體的外壁上設有螺旋擠擴葉片，所述上輸土螺旋鉆桿外壁上設有旋轉方向與擠擴葉片相同的螺旋上輸土葉片，所述擠擴葉片的外徑與上輸土葉片的外徑相同均為D1，所述非封閉擠擴體的最大外徑為D2，所述下螺旋擠擴體的最大外徑為D3，D3∠D2∠D1。

本發明單向螺旋半擠土鉆頭，其中所述非封閉擠擴體呈橢球狀，所述橢球的長軸與中空連接桿的軸線重合，橢球長軸方向的兩端分別與上輸土螺旋鉆桿和下螺旋擠擴體相交，橢球的短半軸為a，長半軸為c，a≦c≦4a。

本發明單向螺旋半擠土鉆頭，其中所述鉆尖與下螺旋擠擴體端部相連的側壁上設有一個與中空連接桿相通的側出料口，所述側出料口設有單向閥門，側出料口的橫截面積大于中空連接桿的中空通道的橫截面積。

本發明單向螺旋半擠土鉆頭，其中所述下螺旋擠擴體、非封閉擠擴體和上輸土螺旋鉆桿內部均中空，三者中空的通道均相連通，所述中空連接桿位于三者的中空通道中。

本發明單向螺旋半擠土鉆頭，其中所述非封閉擠擴體的外表面焊接有螺旋或豎向或水平向的硬質合金抗磨板。

本發明單向螺旋半擠土鉆頭，其中所述下螺旋擠擴體呈自連接鉆尖一端至非封閉擠擴體一端逐漸增大的中空圓臺狀，或呈外徑一致的圓筒狀，所述上輸土螺旋鉆桿呈外徑一致的圓筒狀。

本發明單向螺旋半擠土鉆頭，其中所述擠擴葉片為加厚葉片，擠擴葉片的螺旋圈數不少于3圈，螺距S1可采用等螺距或變螺距，所述上輸土葉片的厚度小于擠擴葉片的厚度，上輸土葉片采用等螺距S2。

本發明單向螺旋半擠土鉆頭，其中所述上輸土螺旋鉆桿的外徑為0.8D1～0.9D1，所述上輸土葉片的螺距為0.8D1＜S2＜1.2D1。所述下螺旋擠擴體的擠擴葉片的螺距為0.4D1＜S1＜2D1。

本發明單向螺旋半擠土鉆頭，其中所述上輸土螺旋鉆桿外徑為0.8D1，所述上輸土葉片的螺距S2為0.9D1，所述擠擴葉片的螺距為0.5D1＜S1＜0.9D1。

本發明單向螺旋半擠土鉆頭，其中所述鉆尖采取單翼兩級漸擴式鉆尖，包括第一級帶有硬質合金截齒的先導鉆尖和安裝在最靠近鉆尖的一圈擠擴葉片上的第二級截齒切削鉆具，所述側出料口位于先導鉆尖和第二級截齒切削鉆具之間。

本發明單向螺旋半擠土鉆頭，其中所述鉆尖采用雙翼三級漸擴式鉆尖，包括第一級帶有硬質合金截齒先導鉆尖、位于先導鉆尖和下螺旋擠擴體端部之間的第二級帶有硬質合金斗齒切削鉆具、安裝在最靠近鉆尖的一圈擠擴葉片上的第三級帶有硬質合金斗齒切削鉆具，所述側出料口位于第二、第三級帶有硬質合金斗齒切削鉆具之間。

本發明單向螺旋半擠土樁施工工藝，使用上述單向螺旋半擠土鉆頭，包括以下步驟：

1)將安裝有單向螺旋半擠土鉆頭的樁工鉆機按照樁孔放線位置就位；