钻进和夯实一体的长螺旋钻机及钻进夯实方法与流程

本发明涉及建筑工程领域，具体是建筑桩基施工技术领域，尤其涉及一种建筑桩基施工用长螺旋钻机。

背景技术：

经济迅猛发展给建筑工程技术带来一定的压力。尤其是对于城市的高层建筑在高度与数量上与日俱增，不仅需要建筑人员提高相关技术和水平，更对施工设备的要求越来越高。为了提高地基承载力，地基处理中挤密桩施工工艺的引入得到了建筑师越来越多的关注和认可。根据成孔方法，可以分为振动沉管、锤击沉管、冲击或钻孔等几类。根据填料不同分为灰土挤密桩和土挤密桩。其中使用长螺旋钻机钻孔配合夯机等施工机具技术操作简便，施工速度快，成桩质量好，而且具有成本低，噪音小的优点，使得长螺旋钻机得到了广泛使用。

长螺旋钻机是完成灌注桩施工的机械设备，包括底盘组件，底盘组件具有行走机构和回转工作台，回转工作台上设有钻塔、驾驶室和起架装置等，钻塔通过吊绳和动滑轮装置吊装有动力头，动滑轮装置包括轮架和安装在轮架上的动滑轮，吊绳绕过动滑轮。动力头用于沿塔身上下运动；动力头安装有长螺旋钻杆。钻孔时，动力头带动长螺旋钻杆旋转并在钻具自身重量的作用下不断下降，实现钻孔作业。

虽然长螺旋钻机在建筑工程上应用的越来越多，但在建筑工程灰土挤密桩施工过程中，使用长螺旋钻机成孔后，铲车灌注灰土，再使用强夯打桩夯实机进行夯实，对夯实机要求高扩径效果差，且多次填料循环步骤，造成了多种机械交叉作业，降低了施工效率，仅在施工过程中完成成孔降低了机械利用率，增加了施工成本，因而长螺旋钻机在灰土挤密桩上利用率较低。

目前在施工中并没有有效的提高施工效率和成桩质量、减少施工机具的方法；降低对施工机具的高要求，只能通过多种机械交叉作业满足施工要求，降低了施工机具的利用率，最终限制了长螺旋钻机的使用范围。同时挤密桩在我国使用广泛，如果能解决长螺旋钻机在挤密桩上利用率低的困难，不仅突破了技术难题，优化了施工工艺，也使长螺旋钻机在施工中突破施工工艺的限制，获得更广泛的应用与发展。

因此，如何提供一种长螺旋钻机，实现同时钻孔和夯实一体，就成为了本领域内技术人员所亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种长螺旋钻机，成孔并灌注灰土后无须更换夯实机即可进行夯实作业，大幅降低设备成本并提高施工效率。

为实现上述目的，本发明的钻进和夯实一体的长螺旋钻机包括底盘组件，底盘组件具有行走机构和回转工作台，回转工作台上设有钻塔和驾驶室，钻塔通过吊绳和动滑轮装置吊装有动力头，动力头用于沿塔身上下运动，动力头向下安装有长螺旋钻杆；

长螺旋钻杆的顶部通过旋转密封接头连接有导气管，导气管连接有气泵；动力头向下安装有固定架，固定架安装与旋转密封接头的固定部分相连接；

长螺旋钻杆下部设有安装腔，安装腔内固定安装有电动推杆，电动推杆的伸出杆向下连接有气锤；长螺旋钻杆内部沿上下方向设有导气孔，导气孔上端通过旋转密封接头与导气管相连通，导气孔下端通过软管与气锤相连接；

安装腔底端的长螺旋钻杆沿周向均匀铰接有若干钻头架；

电动推杆的伸出杆处于收回状态下气锤底端高于各钻头架且各钻头架围成尖端朝下的锥形从而形成钻头；

电动推杆的伸出杆处于伸出状态下气锤向下撑开各钻头架并低于各钻头架，此时气锤用于夯实作业；

旋转密封接头处的长螺旋钻杆上设有电刷装置，电动推杆的连接线路通过电刷装置引出长螺旋钻杆并与驾驶室内的电控装置相连接。

气锤底端向下凸起形成半球形的夯实部。

钻头架上设有横杆，横杆与钻头架铰接点之间连接有复位弹簧，复位弹簧用于促使钻头架在气锤向上收回后复位。

本发明还公开了使用上述的钻进和夯实一体的长螺旋钻机进行的钻进夯实方法，按以下步骤进行：

第一步骤是钻进；

本步骤中，电动推杆的伸出杆处于收回状态；工作人员启动钻机带动长螺旋钻杆旋转进行钻孔至预定深度；

第二步骤是孔内注灰土；

工作人员操纵钻机提钻（将长螺旋钻杆提出钻孔），然后使用铲车向钻孔中灌注灰土；

第三步骤是夯实；

工作人员操纵钻机落钻，使长螺旋钻杆进入钻孔，并通过电控装置控制电动推杆的伸出杆向下伸出，使气锤向下接触灌注的灰土，工作人员通过气泵启动气锤夯实钻孔内灌注的灰土。

本发明具有如下的优点：

本发明结构简单，提高施工效率、确保成桩质量，降低施工设备成本和时间成本，必将使长螺旋钻机得到更广泛的使用。

使用本发明，不再需要夯实机交叉作业，因而节约了来回移动大型设备的时间，大幅提高了施工效率；由于不再需要使用夯实机，施工的设备成本明显降低。

夯实部呈半球形，在与击打面初始接触时接触面积小，压强大，更有利于夯实；夯实部落在击打面上、击打面下陷夯实的过程中，半球形的夯实部与击打面的接触面积迅速扩大，避免夯实击打面变为刺入击打面，使击打力更多的表现为向下夯实的力，防止刺入夯实面造成向两侧排挤被夯实物、从而达不到向下夯实效果。

本发明通过改进长螺旋钻机，使其在施工中，既能满足成孔，又能进行夯实，提高了施工挤密桩时的施工效率，同时充分利用气锤的良好夯实效果降低了对强夯打桩夯实机的要求，提高了施工质量。不仅避免了多种机械的交叉作业，也提高了施工机具的利用率，使得长螺旋钻机的施工范围更加广泛。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是电动推杆的伸出杆收回状态下本发明气锤和钻头架处的放大示意图；

图3是电动推杆的伸出杆收回状态下本发明气锤和钻头架处的放大示意图。

具体实施方式

如图1至图3所示，本发明的钻进和夯实一体的长螺旋钻机是完成灌注桩施工的机械设备，包括底盘组件，底盘组件具有行走机构和回转工作台，回转工作台上设有钻塔和驾驶室，钻塔通过吊绳和动滑轮装置吊装有动力头1，动力头1用于沿塔身上下运动，动力头1向下安装有长螺旋钻杆2；

长螺旋钻杆2的顶部通过旋转密封接头3连接有导气管4，导气管4连接有气泵5；动力头1向下安装有固定架6，固定架6安装与旋转密封接头3的固定部分相连接；

长螺旋钻杆2下部设有安装腔7，安装腔7内固定安装有电动推杆8，电动推杆8的伸出杆11向下连接有气锤9；长螺旋钻杆2内部沿上下方向设有导气孔12，导气孔12上端通过旋转密封接头3与导气管4相连通，导气孔12下端通过软管16与气锤9相连接；

安装腔7底端的长螺旋钻杆2沿周向均匀铰接有若干钻头架10；

电动推杆8的伸出杆11处于收回状态下气锤9底端高于各钻头架10且各钻头架10围成尖端朝下的锥形从而形成钻头；各钻头架10围成的锥形，可以是框架结构，各钻头架10的下部均设有沿围成的圆锥母线设置的用于钻进的斜筋；也可以是围成圆锥面，此时各钻头架10的下部均呈锥瓦状，各钻头架10的锥瓦部分围成圆锥面，且围成的圆锥面上设有螺旋筋。

电动推杆8的伸出杆11处于伸出状态下气锤9向下撑开各钻头架10并低于各钻头架10，此时气锤9用于夯实作业；电动推杆8的伸出杆11伸出时，钻头架10张开并将其所在的钻孔部位局部撑大或者插入土中。

旋转密封接头3处的长螺旋钻杆2上设有电刷装置，电动推杆8的连接线路通过电刷装置引出长螺旋钻杆2并与驾驶室内的电控装置相连接。

电刷装置是旋转部件与静止部件之间导电的的常规装置，在本发明公开可以用于长螺旋钻杆2的启示下，本领域技术人员有能力利用电学领域的现有技术电刷来实现旋转导电连接的功能。

图未示。本发明中，气锤9随长螺旋钻杆2一体旋转。由于底盘组件、行走机构、回转工作台钻塔和驾驶室以及电控装置均为现有常规技术，本发明未作改进，因而本发明的附图未示出上述与本发明创新点无关的结构。长螺旋钻杆2上的螺旋也是常规技术，图未示。

气锤9底端向下凸起形成半球形的夯实部13。

夯实部13呈半球形，在与击打面初始接触时接触面积小，压强大，更有利于夯实；夯实部13落在击打面上、击打面下陷夯实的过程中，半球形的夯实部13与击打面的接触面积迅速扩大，避免夯实击打面变为刺入击打面，使击打力更多的表现为向下夯实的力，防止刺入夯实面造成向两侧排挤被夯实物、从而达不到向下夯实效果。

钻头架10上设有横杆14，横杆14与钻头架10铰接点之间连接有复位弹簧15，复位弹簧15用于促使钻头架10在气锤9向上收回后复位。

本发明还公开了使用上述钻进和夯实一体的长螺旋钻机进行的钻进夯实方法，按以下步骤进行：

第一步骤是钻进；

本步骤中，电动推杆8的伸出杆11处于收回状态；工作人员启动钻机带动长螺旋钻杆2旋转进行钻孔至预定深度；

第二步骤是孔内注灰土；

工作人员操纵钻机提钻（将长螺旋钻杆2提出钻孔），然后使用铲车向钻孔中灌注灰土；

第三步骤是夯实；

工作人员操纵钻机落钻，使长螺旋钻杆2进入钻孔，并通过电控装置控制电动推杆8的伸出杆11向下伸出，使气锤9向下接触灌注的灰土，工作人员通过气泵5启动气锤9夯实钻孔内灌注的灰土。实施过程中，不需要使用夯实机交叉作业，施工效率较高。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。