专利名称：一种长螺旋钻孔挤密半取土扩底灌注桩施工方法
技术领域：
本发明涉及钢筋混凝土灌注桩的施工方法，具体涉及一种长螺旋钻孔挤密半取土扩底灌注桩施工方法。
背景技术：
目前在以非基岩为持力层的地质情况下，上部荷载极大的高层、超高层建筑工程为保证不超过地基承载力，一般采用加大桩径、增加桩身长度来提高单桩承载力；但是，力口长加大桩体直径必然会导致混凝土用量巨增，而且，当桩体长度和直径之比过大时，桩体的承载力以及抗剪能力显著降低。但是目前扩底灌注桩施工过程中的钻孔、扩底、灌注、成桩等工序，需要多台机械设备合作完成，其施工效率较低，操作复杂，维修保养成本较高，所以现有的扩底灌注桩施工方法及设备严重制约了桩基行业的发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种施工速度快、承载力高的长螺旋钻孔 挤密半取土扩底灌注桩施工方法。为解决以上技术问题，本发明的技术方案是一种长螺旋钻孔挤密半取土扩底灌注桩施工方法，其特征在于包括以下步骤
第I步采用装有特种入岩钻头的长螺旋钻机施工至预定桩孔深度，后提出长螺旋钻
机；
第2步将长螺旋钻机排出的岩土回填到桩孔内，再次用装有特种入岩钻头的长螺旋钻机进行挤压钻孔至预定深度，后提出长螺旋钻机；
第3步在钻杆底部更换上扩孔器，放入桩孔底部进行扩孔施工；
第4步扩孔结束后提出长螺旋钻杆，在钻杆底部更换上多功能清渣筒，放入桩孔底部进行清渣施工；
第5步桩孔底部残渣清完后，开启多功能清渣筒底部的混凝土输出阀门，通过混凝土泵向桩管内灌注混凝土；
第6步吊入钢筋笼，利用振动器和钢筋笼自重将钢筋笼振入定位。所述特种入岩钻头结构为包括双螺双头钻头，所述双螺双头钻头上对称设置有切削齿和清渣刀，所述双螺双头钻头顶部设置有钻尖。所述切削齿由子弹头钻头和底座组成，所述底座焊接在螺旋片上，所述子弹头钻头卡接在底座内。所述清渣刀由铲刀和支架组成，所述支架焊接在螺旋片上，所述铲刀通过插销固定在支架上。所述钻尖优选为麻花状。所述多功能清渣筒结构为包括筒体，所述筒体顶部设置有与长螺旋钻杆连接的连接部件，底部设置有与筒体同心的扇形底板，所述筒体内设置有带中空流道的钢管，所述钢管下端固定连接在扇形底板上，所述扇形底板下部设置有可绕钢管旋转的收土板，所述钢管底部设置有阀门，所述扇形底板上设置有挡块。所述收土板的边缘上设置有倾斜向下的铲土板。 所述阀门由两个半月形挡板构成，所述半月形挡板上设置有月牙形通槽，所述挡板一端通过销轴固定在钢管底部，另一端通过销轴穿过月牙形通槽限制在收土板上。所述扇形底板与筒体底部通过铰链相连接。本方法适用于填土、淤泥、粉土、粘土、沙土、卵石和中风化等岩层以及各类建(构)筑物基础桩，在有地下水的地层施工时，不需加放钢模护筒及泥浆护壁，可一机完成水下灌注，在非饱合土质层中几乎不需取土，在饱和土质层中成桩取土量仅为传统工艺的70%左右，通过二次钻孔挤密，桩周土质的密实度、桩身的侧阻力得到大幅提高，桩径一般可达600 1000mm,桩长可达30米深以内，扩底直径最大可达到1600mm。
本方法所用钻头是在传统钻头基础上改进的特种入岩钻头，它利用长螺旋钻孔机 的扭力和压力，使得钻头上的切削齿对地质岩层进行切削、破碎，钻头上的清渣刀对已破碎的渣土进行清理，最后由长螺旋钻孔机的螺旋片把多余的渣土清出孔外，有效的解决了钻头入岩和防止桩基沉降问题。本方法所用清渣筒在原清渣筒内部设置有用于浇注混凝土的带中空流道的钢管，使其与长螺旋钻杆的中空流道相对接，同时在清渣筒钢管底部设计有混凝土出口阀门，当长螺旋钻杆顺时针转动时混凝土出口自动关闭，清渣筒通过铲土板进行清渣作业，当长螺旋钻杆逆时针转动时混凝土出口开启进行混凝土的灌注作业，有效的解决了清渣筒只能清渣，不能灌注混凝土的技术难题。本发明具有其它机械钻孔桩、人工挖孔桩不可比拟的工艺先进、操作简便、应用范围广、成桩速度快、扩底效果好、不排泥浆、不需护壁、一机作业、清渣后一气成桩、机械化程度闻、安全可罪和大幅降低工程造价、大幅提闻粧的承载力等优势，实现了粧基的钻孔、扩底、灌注、成桩一机化作业，解决了长期以来一直困扰桩基行业的这一难题，填补了我国桩基行业的一项空白。
图I是本发明施工步骤 图2是本发明特种入岩钻头示意 图3是本发明多功能清渣筒主视 图4是本发明多功能清渣筒进行清渣作业时仰视 图5是本发明多功能清渣筒进行混凝土灌注作业时仰视 I、钻尖，2、双螺双头钻头，3、切削齿，4、清渣刀，5、子弹头钻头，6、底座，7、铲刀，8、支架。9、筒体，10、连接部件，11、扇形底板，12、收土板，13、阀门，14、钢管，15、铰链，16、挡块，17、铲土板，18、销轴，19、销轴，20、中空流道，21、挡板，22、月牙形通槽。
具体实施例方式种长螺旋钻孔挤密半取土扩底灌注桩施工方法包括以下步骤
第I步采用装有特种入岩钻头的长螺旋钻机施工至预定桩孔深度，后提出长螺旋钻机；
第2步将长螺旋钻机排出的岩土回填到桩孔内，再次用装有特种入岩钻头的长螺旋钻机进行挤压钻孔至预定深度，后提出长螺旋钻机；
第3步在钻杆底部更换上扩孔器，放入桩孔底部进行扩孔施工；
第4步扩孔结束后提出长螺旋钻机，在钻杆底部更换上多功能清渣筒，放入桩孔底部进行清渣施工；
第5步桩孔底部残渣清完后，开启多功能清渣筒底部的混凝土输出阀门，边提升钻杆，边通过混凝土泵向桩孔扩底内灌注混凝土；
第6步吊入钢筋笼，利用振动器和钢筋笼自重将钢筋笼振入定位。如附图I所示，本发明详细施工步骤如下
平整场地一桩位放样一组装设备一钻孔机就位一钻至设计深度停止钻进一提升钻杆—往桩孔内回填钻出的余土一挤压钻孔一提升钻杆拆下螺旋钻头一换上扩孔器一利用钻杆把扩孔器送至孔底一开启钻机，进行扩底切削，达到设计要求停机一提升钻杆一拆下扩孔器换上清渣筒清理孔底渣土一泵送混凝土至设计标高一利用桩机自配起吊器吊起钢筋笼、振动器，将钢筋笼振入混凝土内一成桩一桩头处理一桩顶保护措施。如附图2所示，特种入岩钻头结构为，包括带有螺纹的长螺旋钻杆和双螺双头钻头2，所述双螺双头钻头2上设置有两对称的切削齿3和清渣刀4，顶部设置有麻花状钻尖I，所述切削齿3由子弹头钻头5和底座6组成，所述多个底座6并排焊接在螺旋片上，所述子弹头钻头5卡接在底座6内可自由旋转；所述清渣刀4由铲刀7和支架8组成，所述支架8焊接在螺旋片上，所述铲刀7通过插销固定在支架8上，所述子弹头钻头5和铲刀7的数量和长短尺寸、位置可根据钻孔孔径的大小进行调整。如附图3所示，多功能清渣筒结构为，包括筒体9，所述筒体9顶部设置有与长螺旋钻杆连接的定位部件10，底部通过铰链15连接有与筒体9同心的扇形底板11，所述筒体9内设置有带中空流道20的钢管14，其上端固定连接在定位部件10上，其下端固定连接在扇形底板11上，所述扇形底板11下部设置有可绕钢管14旋转的收土板12，所述钢管14底部设置有混凝土出口阀门13。如附图4所示，所述收土板12的边缘上设置有倾斜向下的铲土板17，所述阀门13由两个半月形挡板21构成,所述挡板21的一端通过销轴18固定在中心轴14底部,另一端通过销轴19穿过月牙形通槽22限制在收土板12上，当长螺旋钻杆顺时针转动时两个半月形挡板21顺时针旋转到闭合状态，混凝土出口阀门13关闭，同时收土板12绕钢管14顺时针旋转到挡块16的位置，铲土板17开始进行清渣作业。如附图5所示，当长螺旋钻杆逆时针转动时,收土板12随之逆时针旋转到与扇形底板11的密合状态，同时两个半月形挡板21随着月牙形通槽22内销轴19与收土板12同步逆时针旋转，混凝土出口阀门13开启，开始进行混凝土的灌注作业。本方法适用于填土、淤泥、粉土、粘土、沙土、卵石、中风化及微风化等中国中部大多数省、市的地质岩层，将为桩基行业的快递发展做出了巨大贡献。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明保护范围并不局限于此，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种长螺旋钻孔挤密半取土扩底灌注桩施工方法，其特征在于包括以下步骤 第I步采用装有特种入岩钻头的长螺旋钻机施工至预定桩孔深度，后提出长螺旋钻机； 第2步将长螺旋钻机排出的岩土回填到桩孔内，再次用装有特种入岩钻头的长螺旋钻机进行挤压钻孔至预定深度，后提出长螺旋钻机； 第3步在钻杆底部更换上扩孔器，放入桩孔底部进行扩孔施工； 第4步扩孔结束后提出长螺旋钻杆，在钻杆底部更换上多功能清渣筒，放入桩孔底部进行清渣施工； 第5步桩孔底部残渣清完后，开启多功能清渣筒底部的混凝土输出阀门，边提钻杆，边通过混凝土泵向桩孔扩底内灌注混凝土； 第6步吊入钢筋笼，利用振动器和钢筋笼自重将钢筋笼振入定位。
2.根据权利要求I所述的施工方法，其特征在于所述特种入岩钻头结构为包括双螺双头钻头(2)，所述双螺双头钻头(2)上对称设置有切削齿(3)和清渣刀(4)，所述双螺双头钻头(2)顶部设置有钻尖(I)。
3.根据权利要求2所述的施工方法，其特征在于所述切削齿(3)由子弹头钻头(5)和底座(6 )组成，所述底座(6 )焊接在螺旋片上，所述子弹头钻头(5 )卡接在底座(6 )内。
4.根据权利要求2所述的施工方法，其特征在于所述清渣刀(4)由铲刀(7)和支架(8)组成，所述支架(8)焊接在螺旋片上，所述铲刀(7)通过插销固定在支架(8)上。
5.根据权利要求2所述的施工方法，其特征在于所述钻尖(I)优选为麻花状。
6.根据权利要求I所述的施工方法，其特征在于所述多功能清渣筒结构为包括筒体(9)，所述筒体(9)顶部设置有与长螺旋钻杆连接的连接部件(10)，底部设置有与筒体(9)同心的扇形底板(11)，所述筒体(9)内设置有带中空流道(20)的钢管(14)，所述钢管(14)下端固定连接在扇形底板(11)上，所述扇形底板(11)下部设置有可绕钢管(14)旋转的收土板(12)，所述钢管(14)底部设置有阀门(13)，所述扇形底板(11)上设置有挡块(16)。
7.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于所述收土板(12)的边缘上设置有倾斜向下的铲土板(17)。
8.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于所述阀门(13)由两个半月形挡板(21)构成，所述半月形挡板(21)上设置有月牙形通槽(22)，所述挡板(21) —端通过销轴(18)固定在钢管(14)底部，另一端通过销轴(19)穿过月牙形通槽(22)限制在收土板(12)上。
9.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于所述扇形底板(11)与筒体(9)底部通过铰链(15)相连接。
全文摘要
本发明涉及一种长螺旋钻孔挤密半取土扩底灌注桩施工方法，包括以下步骤采用装有特种入岩钻头的长螺旋钻机施工至预定桩孔深度；将长螺旋钻机排出的岩土回填到桩孔内，再次用装有特种入岩钻头的长螺旋钻机进行挤压钻孔至预定深度；在钻杆底部更换上扩孔器，放入桩孔底部进行扩孔施工；扩孔结束后提出长螺旋钻机，在钻杆底部更换上多功能清渣筒，放入桩孔底部进行清渣施工；桩孔底部残渣清完后，开启多功能清渣筒底部的混凝土输出阀门，通过混凝土泵向桩孔扩底内灌注混凝土；吊入钢筋笼，利用振动器和钢筋笼自重将钢筋笼振入定位。本发明灌注的孔桩具有桩底受力面积大、单桩荷载承载力高、单桩底部抗震能力强的优点。
文档编号E02D5/34GK102797254SQ20121033174
公开日2012年11月28日 申请日期2012年9月10日 优先权日2012年9月10日
发明者马春根, 曹端全 申请人:马春根