专利名称：螺旋挤压灌注桩钻具的制作方法
技术领域：
本发明涉及桩基础工程领域中的灌注桩设备。
在中国学者的出国参观考察报告中，曾记载过一则简短的报导，该报导介绍了匈牙利发明有一种被他们称为“塞式”基础的灌注桩，施工是用一部螺旋钻机与一辆砼泵车配合作业，其特征是先将螺旋钻旋进到桩的设计深度后，再以螺旋钻的空心钻杆作为泵送砼的输送管，用砼泵车泵送，从空心钻杆的底端开口处被挤压出来的砼以很高的压力挤压周围的土体，并且顶托螺旋钻具上升形成一个圆柱形桩体，紧接着再插入钢筋笼。因整个施工过程象起瓶塞，所以被匈牙利称为“塞式”基础。它的优点主要有三条，一是因其采用螺旋钻具不是为了成孔而只是为了旋进，故不必沉管护孔或泥浆护孔，对各种地基适应性好；二是因桩体是被泵送挤压成型的，故桩的质量可靠、单方砼的承载能力较高；三是施工中不产生什么环境公害。
本发明认为“塞式”基础施工技术的美中不足之处一是因为需要双机配合作业，故增加了对设备的要求条件和施工的难度，二是将泵送砼应用于灌注桩基础存在着一些实际的问题，泵送砼属于特种砼技术，在著作(1)[《特种混凝土设计与施工》雍本编著中国建筑工业出版社1993年第一版]中对泵送砼有详细的描述，概括的说，泵送砼对材料要求较严，对砼的配合比要求较高，要求施工组织严密，以保证连续进行输送，避免有较长时间的间歇而造成堵塞，一旦堵塞，疏通很麻烦。它适宜于大量的连续输送的情况，但在“塞式”基础的施工中不可避免地要出现经常的停歇，至少打一根桩就要停歇一次，这是因为只有在螺旋钻完成旋进地基的工作后，才能开始下一次泵送的缘故，一般停歇时间不允许超过45min，在停歇时间内还应每隔数分钟开泵1次，若因某种原因延长了停歇时间的话，就必须用压力水或其它方法冲洗输送管内残留的砼。
由于上述原因，于是本发明提供了一种螺旋挤压灌注桩钻具，其目的是通过螺旋挤压代替泵送挤压，一则实现用一机作业代替双机配合，简便施工要求与程序的目的，二则要扩大钻具的应用范围，使之具有多动能性，不仅可以打砼桩，还可以打砂桩，灰土桩、碎石桩、矿渣桩等。
如附图
，本发明因在一仅下段带有螺旋叶片的圆柱形空心钻杆的内腔安装了一个螺旋绞刀，故钻具具有内外二重螺旋，其外重螺旋跟普通螺旋钻一样起旋进地基的作用，做为内重螺旋的螺旋绞刀则用于输送和挤压砼。这二重螺旋被一个离合装置联系在一起，只靠马达(1)的正反转控制它们的离合，即当马达(1)正转时，减速器(2)也正转，此时二重螺旋为“合状态、它们以等角速度正转，钻具做旋进作业，因外重螺旋仅在下段有螺旋叶片(12)，故旋进时只有少量土排出；马达(1)反转时，减速器(2)也反转，此时二重螺旋为“离”状态，只有螺旋绞刀反转进行输送挤压物料的作业，而外重螺旋因受土体的摩阻力作用不能旋转，钻具受从钻尖出料口处挤压出来的物料的顶托，可象起瓶塞一样被顶出地基，必要时可用卷扬机辅助提升钻具。离合装置是由两块相同的用平面直角三角形厚钢板弯成的圆弧状棘齿(3)与方钢制成的拨柄(4)构成的，棘齿的一个直角边焊接在用环向布置的螺栓(5)连接于上段空心钻杆(8)上口内壁上的滑动轴套(6)的顶面，每个棘齿的齿尖下方开有与拨柄(4)啮合的直角缺口，拨柄(4)水平横穿于上段螺旋纹刀的空心圆轴(15)上，空心圆轴(15)与减速器(2)的输出轴通过法兰盘连接，其径向受轴瓦(14)约束，当马达正转时，拨柄(4)的两端各沿一个棘齿(3)的斜面下滑嵌入棘齿的直角缺口中，使内外二重螺旋以等角速度旋进地基，此时钻尖处的出料口是被下段绞刀实心圆轴(28)上的锥堵(29)封堵的；当需要输送和挤压物料时，马达反转，拨柄(4)将沿棘齿(3)的斜面上滑并脱离接触，此对，出料口也同时被打开。
螺旋绞刀的轴分为上下二段，上段为空心圆轴(15)，其上不连续的纹刀叶片(16)间距较大；下段为实心圆轴(28)，其上不连续的纹刀叶片(27)布置紧凑，上下两段的纹刀轴采用公母榫接的形式，母接头为圆轴方孔(17)，公接头为圆轴方头(18)，连接处还有销栓(19)使公母接头在作业时不能脱开。
为使物料对绞刀的竖向反作用力绝大部分由纹刀的下段承受，在下段绞刀实心圆轴(28)上装有推力轴承(25)和向心轴承(26)，轴承套(22)与其压盖(23)和绞刀轴间的滑动间隙均用多道密封圈(24)密封。轴承套(22)的外壁上铸有两个在同一平面内的支撑臂(21)，每个支掌臂的端部各带一个弧形端翼(20)，端翼的凸面贴着外重螺旋下段空心钻杆(11)的内壁，可在竖向导向槽(13)内上下滑动，每个导向槽由两根竖向平行的焊接于空心钻杆(11)的内壁上的方钢条构成，导向槽的槽口宽度稍大于端翼(20)的弦长。该导向槽还起着阻碍物料与绞刀同步旋转的作用，以利物料的顺利挤出。
由于在绞刀的下段安装轴承占据了一部分物料通道的横截面积，故外重螺旋空心钻杆的下段直径要比上段直径大，两段的连接处设有加劲圈(9)，并通过环向布置的螺栓(10)相互连接。当绞刀反转输送挤压物料时，物料的反作用力将顶托纹刀上升，端翼(20)滑行到加劲圈(9)处时将受到阻碍不能继续上滑，这就使物料对绞刀的反作用力大部分由绞刀的下段承受，有效地提高了绞刀圆轴的长细比，加大了物料的通道截面，从而使钻具能够做得更长一些。
本发明在锥堵(29)的下方有一个小螺旋钻尖(30)，它的作用是当钻具进行旋进作业时，时，降低旋进阻力，当钻具输送挤压物料时，避免出料口处物料堵塞现象的发生。
锥堵(29)与出料口间的缝隙，必要时可稍灌一些砼密封，使钻具在旋进的过程中，不使地下水或土颗粒涌入钻具内。
外重螺旋的上段空心钻杆(8)上开有进料口(7)，可用普通提升料斗为其供料。较之泵送砼成桩的形式，本钻具在使用中对材料的要求除了对粗骨料的粒径有所限制外，对砼的配合比无特别的要求；当一根桩被挤压灌注成型后，钻具内的砼已被排空，不存在砼在钻具内的滞留、固结问题，用后砂洗、水洗都可以；它不仅可以输送挤压砼，还可以输送挤压一些如砂、碎石、灰土、冶金废渣、破碎过的建筑垃圾等，当在软土地基上使用本钻具时，在输送挤压砼之前，可先用廉价的物料加固桩尖处的软土，提离土对桩的端阻力，这对降低软土地基桩基础的造价十分有利。另外，它也能用于打砂桩、碎石桩、灰土桩等，功能上增加了许多。
本钻具可用普通螺旋钻机改装，也可用其它类型的桩机改装，因主要涉及桩机的钻具部分，改装起来比较容易。
权利要求1.一种用于灌注桩施工的螺旋钻具，主要由马达、减速器、空心钻杆及其外壁上的螺旋叶片组成，本发明的特征在于钻杆由二段异经圆管套接并用螺栓连接，下段钻杆带有螺旋叶片，上段钻杆顶部管壁上有一进料口，下段钻杆底端是一漏斗状的出料口，钻杆内腔中装有一个输送和挤压物料用的螺旋绞刀，纹刀轴伸出钻杆顶端跟减速器的传动输出轴连接，个位于钻杆顶端的离合装置联系钻杆和绞刀。
2.按权利要求1所述的螺旋钻具，其特征是离合装置由二个水平投影呈半圆环状的棘齿(3)和长方形的拨柄(4)构成，棘齿(3)的顶面是一螺旋斜面，其齿尖下方的齿根处有一可与拨柄(4)啮合的直角缺口，棘齿被焊接于绞刀轴的滑动轴套(6)的顶面，轴套(6)被螺栓紧固于钻杆上口的内壁上，拨柄(4)被销钉于绞刀轴上的方孔中。
3.按权利要求1所述的螺旋钻具，其特征是螺旋绞刀的叶片旋进方向与空心钻杆外壁上的螺旋叶片一致，纹刀分为上下二段，上段和下段的绞刀轴连接方式为榫接并穿销栓，下段绞刀轴上装有推力轴承(25)和向心轴承(26)，轴承套(22)外壁上整铸有两个支撑臂(21)，支撑臂带端翼，端翼只可在下段空心钻杆内壁上两个相对的导向槽中滑动。
4.按权利要求1所述的螺旋钻具，其特征是下段绞刀轴的底端是一圆锥体状锥堵(29)，锥堵底部带一小螺旋钻尖(30)。
专利摘要本实用新型涉及桩基础工程领域中的灌注桩钻具。螺旋挤压灌注桩钻具是一种特别适用于软土地基的一种钻具。它具有内外二重螺旋，即在一个称为外重螺旋的空心钻杆的里面安装有一个称为内重螺旋的螺旋绞刀，通过离合装置的联系，这二重螺旋的工作靠一个马达驱动，外重螺旋的作用是使钻具旋进于地基中，内重螺旋的作用是向地基中输送和挤压加固地基或构成桩体的物料，物料可以是砂、碎石、灰土、建筑垃圾或工业废渣，也可以是搅拌好的砼。该钻具在作业时没有环境公害，构筑的灌注桩质量可靠，可供现有各类桩机改装使用。
文档编号E02D7/22GK2230777SQ9521382
公开日1996年7月10日 申请日期1995年5月26日 优先权日1995年5月26日
发明者张德永, 赵振峰 申请人:张德永, 赵振峰