挤排土复合叠加相套钻具的制作方法

本实用新型涉及建筑技术领域，尤其是涉及一种挤排土复合叠加相套钻具以及CFG变径倒锥台阶型桩。

背景技术：

现有桩型缺陷：在改革开放的浪潮中，建筑业有了飞速发展，建筑工程对地基基础的设计、施工要求越来越高，砼桩和钢筋砼桩基础和复合地基在高层建筑、桥梁、港口等工程中得到广泛应用，为了使砼桩和钢筋砼桩满足抗弯、抗剪切，提高承载力和抗震要求等设计要求，人们不断对砼桩和钢筋砼桩的形状进行改进。以期进一步满足设计要求，节约原材料用量，提高工程质量及缩短施工进度。以现有设备与工艺建造的传统桩型，其纵横断面通常是不随桩长而变化的圆形或方形桩，其承载力主要由桩侧的摩阻力及桩端的端阻力组成。

现有工法缺陷：在建筑结构或铁路、公路软基处理中，需要进行处理场地土的地基土由浅到深根据等效剪切波速值变化规律一般可划分为软弱场地土、中软场地土、中硬场地土、坚硬场地土。根据场地土软硬程度和土层深度可以把地基土简单划分为挤土区(软弱场地土、中软场地土，其中含水量较高或饱和黏性土除外)；排土区(中硬场地土、坚硬场地土除外)。

为提高地基土的承载力和提高地基的压缩模量，一般采取以桩体置换地基土为主的长螺旋压灌桩—CFG桩工法。近年来又发展出一种新型工法—螺杆桩，该工法是通过改进设备、增加自重，加大动力机构动能，使之钻具扭矩变大。该钻具成孔、成桩时采用同步技术，成孔时以挤土为主，钻进并挤土到设计深度后，反转同步技术提钻同时压灌砼成桩至设计标高，因此出土量很少，加密了桩周土。

上述两种工法在适合的地层中都不同程度的增加了地基土的承载力。但对于复杂的地基土层，两种工法所使用的钻具功能较为单一，在浅层的可挤土区，CFG桩工法只能简单地置换土，造成桩周土侧摩阻力降低；在深层较硬的排土区，螺杆桩工法进一步加大扭矩去挤扩，造成钻进困难，影响工效，如对密实砂性土，企图挤扩它，会破坏其结构性强度，甚至发生剪胀，侧摩阻力及端阻力反而降低。两种工法的功能单一性，不能因地制宜处理地基土，造成了一定的成本浪费，影响了单桩承载力发挥效果。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种CFG变径倒锥台阶型桩和挤排土复合叠加相套钻具，以解决现有设备的工法单一，适应性差的弊病，以解决成本浪费，单桩承载力不高的技术问题。

为解决上述技术问题，第一方面，本实用新型提供一种挤排土复合叠加相套钻具，其包括：依次同轴套设的外套筒钻具、中间套筒钻具和中心钻具；

其中，所述外套筒钻具、中间套筒钻具和中心钻具之中至少一者由一具有挤、排土复合功能的钻具主体构成；所述钻具主体的中芯管的外径自下而上逐渐增加，并按照预定的挤土比进行变化；所述挤土比被定义为中芯管外直径与钻具主体直径之比；所述钻具主体的螺旋叶片的宽度自下而上逐渐减小，以使所有螺旋叶片的外轮廓呈等直径分布；

所述中心钻具设置有第一联动装置；所述中间套筒钻具设置有第二联动装置；所述外套筒钻具设置有第三联动装置；当所述外套筒钻具被向上提升时，所述第三联动装置能够套设并锁定于所述第二联动装置上，所述第二联动装置能够套设并锁定于所述第一联动装置上。

作为一种进一步的技术方案，所述中心钻具包括：空心钻杆、可开合的钻头和第一螺旋叶片；所述第一螺旋叶片沿所述空心钻杆的轴向设置于所述空心钻杆的外壁上，所述钻头连接于所述空心钻杆的下端，所述第一联动装置同轴设置于所述空心钻杆的上端，在所述第一联动装置上设置有第一法兰盘；

其中，所述空心钻杆的上部为中心钻具的挤土钻具，所述空心钻杆的下部为中心钻具的排土钻具；所述挤土钻具的挤土比的数值范围在0.6-1.0，所述挤土钻具的挤土比值由下至上逐渐由小到大渐变；

其中，所述排土钻具的挤土比的数值范围小于0.6；其中，所述排土钻具的挤土比由下至上逐渐由小到大渐变或者为一定值。

作为一种进一步的技术方案，所述中间套筒钻具包括：第一套筒钻具和第二螺旋叶片，所述第二螺旋叶片沿所述第一套筒钻具的轴向设置于所述第一套筒钻具的外壁上，所述第二联动装置同轴设置于所述第一套筒钻具的上端，在所述第二联动装置的上端设置有第二法兰盘，其中，所述第一套筒钻具采用挤土比值不小于0.6且以挤土为主的钻具主体。

作为一种进一步的技术方案，所述外套筒钻具包括：第二套筒钻具、第三螺旋叶片和护筒，所述第三螺旋叶片沿所述第二套筒钻具的轴向设置于所述第二套筒钻具的外壁上，所述第三联动装置设置于所述第二套筒钻具的上端，所述护筒设置于所述外套筒钻具上端，且在所述护筒上设置有用于与提升机构钢丝绳相连的弹簧装置，在所述第三联动装置的上端设置有第三法兰盘。其中，所述第二套筒钻具采用挤土比值不小于0.6且以挤土为主的钻具主体。

作为一种进一步的技术方案，所述第一联动装置包括第一四方柱体，所述第一四方柱体同轴设置有截面为圆形的第一套孔，所述第一套孔用于固定在所述中心钻具的上端；

所述第二联动装置包括第二四方柱体，所述第二四方柱体同轴设置有截面为方形的第二套孔，所述第二套孔用于套入所述第一联动装置；

所述第三联动装置包括圆筒体，所述圆筒体同轴设置有截面为方形的第三套孔，所述第三套孔用于套入所述第二联动装置。

为解决上述技术问题，第二方面，本实用新型提供一种所述挤排土复合叠加相套钻具制备的CFG变径倒锥台阶型桩，其特征在于，包括主体桩身，所述主体桩身上设置有至少两个倒锥台阶型体，所述主体桩身可根据设计要求桩身中插有钢筋笼。

作为一种进一步的技术方案，所述倒锥台阶型体的横截面为圆形，纵剖面为倒梯型；所述倒锥台阶型体的倒圆锥盘斜面延长线与主体桩身中心轴线的夹角角度范围为：300～450。

为解决上述技术问题，第三方面，本实用新型提供一种所述的挤排土复合叠加相套钻具以制备CFG变径倒锥台阶型桩的方法，其特征在于，包括如下步骤：

通过动力装置使中心钻具顺时针/逆时针转动，同时向下移动；

中心钻具的第一联动装置接近中间套筒钻具的第二联动装置时，由辅助设备提升机构提升外套筒钻具与中间套筒钻具，使它们与各个钻具联动装置接触，各个联动装置通过中心钻具转动、提升机构的预设应力自动提升动作，实现自动叠加相套锁定，以使各个联动装置互相锁定；

通过动力装置使各个钻具同时顺时针/逆时针转动，并向下移动；

各个钻具钻至各自设计深度时，停止转动，钻机主卷扬提升中心钻具，将中心钻具的下端钻头打开，启动砼泵，开始压灌砼，边压灌砼边提升中心钻具，之后依次提升中间套筒钻具、外套筒钻具，直至将外套筒钻具提到孔口标高，同时砼也压灌成桩至设计标高。

作为一种进一步的技术方案，所述辅助设备提升机构提升外套筒钻具时包括如下步骤：

在外套筒钻具上安装一个护筒，在护筒上设置有弹簧装置，辅助设备提升机构通过钢丝绳、弹簧装置与护筒连接，利用提升机构预设应力自动提升动作，在中心钻具转动配合下，使外套筒钻具的第三联动装置、中间套筒钻具的第二联动装置、中心钻具的第一联动装置自动叠加相套锁定；并且在提升机构上通过预设功能实现提升机构预设应力，通过钢丝绳、弹簧装置实现各个联动装置自动叠加相套锁定的自动工作。

采用上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型提供了一种挤排土复合叠加相套钻具，该钻具上的各个联动装置为叠加相套式，与辅助设备提升机构相配合，从而能够形成多个倒锥台阶型钻孔，依次提升钻具同时压灌砼得以实现一种CFG 变径倒锥台阶型桩。

本实用新型提供了一种CFG变径倒锥台阶型桩及制备方法和挤排土复合叠加相套钻具，其承载力不但包括传统桩体的桩侧摩阻力及桩端端承力，而且倒锥台阶型体的倒锥圆盘斜面，可把部分垂直竖向向下的力分解为锥面的切向力和法向力，桩周土形成被动受压应力状态和挤扩状态，增加了桩周摩阻力，提高了单桩的承载力，可降低沉降量。该桩锥台部分承载力可用太沙基(Terzaghi)的浅基础承载力公式计算。同时本实用新型是为解决传统钻具功能单一性造成的不良影响而提出的，目的在于提供一种用于复合地基桩的挤、排土复合钻具。通过该复合钻具叠加相套组合施工，挤土、排土同时俱进，并可一次性完成成孔和砼压灌成桩，实现了工效的提高，单桩承载力更进一步的提高，同时降低了成本，缩短了工期。

本实用新型提供了一种制备方法，该方法通过将挤排土复合叠加相套钻具与辅助设备提升机构相结合，从而形成具有上述结构和功能的CFG变径倒锥台阶型桩。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a、图1b为本实用新型两种类型钻具处于初始状态的结构示意图；

图2a、图2b为本实用新型两种类型钻具处于提升状态的结构示意图；

图3a、图3b为本实用新型两种类型中心钻具的结构示意图；

图4为本实用新型第一联动装置的结构示意图；

图5a、图5b为本实用新型两种类型中间套筒钻具的结构示意图；

图6为本实用新型第二联动装置的结构示意图；

图7a、图7b为本实用新型两种类型外套筒钻具的结构示意图；

图8为本实用新型第三联动装置的结构示意图；

图9a、图9b为本实用新型两种类型CFG变径倒锥台阶型桩的结构示意图；

图10a至图16a和图10b至图17b为本实用新型两种不同功能钻具的施工步骤示意图。

图中，1为提升机构，2为钢丝绳，3为中心钻具，31为第一法兰盘，32为第一联动装置，33为空心钻杆，34为第一螺旋叶片，35 为钻头，4为中间套筒钻具，41为第二法兰盘，42为第二联动装置， 43为第一套筒钻具，44为第二螺旋叶片，45为排土孔，46为钻牙， 5为外套筒钻具，51为第三法兰盘，52为第三联动装置，53为第二套筒钻具，54为第三螺旋叶片，55为排土孔，56为钻牙，57为护筒， 71为主体桩身，72为倒锥台阶型体；8为砼泵。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

实施例一

结合图1a、图1b至图2a、图2b所示，本实施例提供两种类型的挤排土复合叠加相套钻具，图1a、图2a为排主挤辅钻具；图1b、图2b为挤主排辅钻具。该挤排土复合叠加相套钻具其包括：依次同轴套设的外套筒钻具5、中间套筒钻具4和中心钻具3；所述中心钻具3设置有第一联动装置32；所述中间套筒钻具4设置有第二联动装置42；所述外套筒钻具5设置有第三联动装置52；在所述外套筒钻具5被向上提升时，所述第三联动装置52能够套设并锁定于所述第二联动装置42上，所述第二联动装置42能够套设并锁定于所述第一联动装置32上；其中，所述外套筒钻具5、中间套筒钻具4和中心钻具3之中至少一者由一具有挤、排土复合功能的钻具主体构成，优选的，该外套筒钻具5、中间套筒钻具4、中心钻具3三者均具有挤、排土复合功能，也可以外套筒钻具5、中间套筒钻具4具有挤、排土复合功能等等。每个所述钻具主体的中芯管的外径自下而上逐渐增加，并按照预定的挤土比进行变化，所述挤土比被定义为中芯管外直径与钻具主体直径之比；所述钻具主体的螺旋叶片的宽度自下而上逐渐减小，以使所有螺旋叶片的外轮廓呈等直径分布(外轮廓尺寸其为钻具主体直径)。值得说明的是，对于所述钻具主体螺旋叶片的设计而言，本领域技术人员可以根据实际需要进行灵活设置。其中，此处应做广义理解。例如：当外套筒钻具5、中间套筒钻具4具有挤、排土复合功能时，对应钻具主体最下端的锥台结构的螺旋叶片则无需满足外轮廓呈等直径分布的规则，因为这种锥台结构可以近似充当“钻头”作用使用，所以那些设置于“钻头”上的螺旋叶片无需按照外轮廓呈等直径分布的要求来设置。当然，锥台结构以上部位可以满足螺旋叶片外轮廓呈等直径分布的规则。可见，本实施例中挤排土复合叠加相套钻具的各个联动装置为叠加相套式，该钻具上的各个联动装置可以与辅助设备提升机构1相配合，从而能够形成多个倒锥台阶型钻孔，依次提升钻具同时压灌砼得以实现一种CFG变径倒锥台阶型桩。

结合图3a、图3b至图4所示，图3a为排土中心钻具；图3b为挤主排辅的中心钻具。本实施例中所述中心钻具3包括：空心钻杆 33、可开合的钻头35和第一螺旋叶片34；所述第一螺旋叶片34沿所述空心钻杆33的轴向设置于所述空心钻杆33的外壁上，所述钻头 35连接于所述空心钻杆33的下端，所述第一联动装置32同轴设置于所述空心钻杆33的上端，在所述第一联动装置32上设置有第一法兰盘31(或第一法兰盘采取适合尺寸设置于联动装置与钻具连接处)。其中，所述空心钻杆33的上部为中心钻具的挤土钻具，所述空心钻杆的下部为中心钻具的排土钻具；所述挤土钻具中的中芯管外直径与钻具主体直径之比由下至上逐渐变大，其中，定义该比值为所述挤土钻具的挤土比，所述挤土钻具的挤土比的数值范围在0.6-1.0，所述挤土钻具的挤土比由下至上逐渐由小到大渐变；所述排土钻具中的中芯管外直径与钻具主体直径之比由下至上逐渐变大，且定义该比值为所述排土钻具的挤土比，所述排土钻具的挤土比的数值范围小于0.6；其中，所述排土钻具的挤土比由下至上逐渐由小到大渐变或者为一定值(所述排土钻具的挤土比值为一定值)。

优选的，具体而言，挤排土复合钻具主体由中芯管、螺旋叶片、钻头组成。所述钻具主体的中芯管的外径自下而上逐渐增加，所述钻具主体的螺旋叶片的宽度自下而上逐渐减小，以使所有螺旋叶片的外轮廓呈等直径分布。钻具由下而上根据功能分两部分,下部为排土钻具，排土钻具下端设有钻头，钻头负责破土、钻进，压灌砼时钻头可开口；排土钻具负责：往上部旋排土；排土钻具挤土比值小于0.6。 (挤土比：钻具中芯管外直径与钻具直径之比，挤土比值小于0.6 的为排土钻具，不小于0.6的为挤土钻具)。上部为挤土钻具，负责：旋排挤压、挤扩排土钻具旋排上的土。挤土钻具挤土比值由下至上逐渐由小到大渐变，最大为1.0(即为光杆段)，其作用延长挤土钻具，支撑孔侧壁，防止孔壁出现松弛效应。螺旋叶片厚度、强度、几何形状，以及螺径比满足挤、排土复合钻具功能要求即可。

根据场地土软硬程度选用挤排土复合钻具的挤土比分为两种：第一种，场地土以中硬场地土为主，工法采用以排土为主，挤土为辅的原则。复合钻具匹配为排土钻具为主导，挤土钻具配合。

排土钻具的长度为要处理中硬场地土厚度，挤土比宜选用一定值。挤土钻具的长度或挤土比值变化程度，视要处理软弱、中软场地土密实度及钻机动力机构输出扭矩大小而定。钻具挤土比为1.0的为光杆段，光杆段及挤土钻具有螺旋叶片的长度其和应大于处理软弱、中软场地土厚度。

成孔采取以置换方式钻进，排土钻具预先在挤土区(软弱场地土、中软场地土)钻进成孔，一部分桩排土由排土钻具螺旋叶片旋排至孔口，但随着挤土钻具跟进，排土量逐步变小至孔口被封，此时排土钻具螺旋叶片把中硬场地土孔内土继续往孔上部挤土区旋排。土在挤土区旋排过程中随挤土钻具螺旋叶片由大变小，中芯钻杆外直径由细变粗过程中，被均匀且又有针对性适量挤压、挤扩消纳于(软弱场地土、中软场地土)孔壁内，使孔壁侧摩阻力增强。待挤土钻具、排土钻具都达到设计深度后，然后停钻，一边向中芯管中压灌砼，一边提升动力机构带动复合钻具同步提升，直到压灌砼成桩至设计标高。

挤、排土复合钻具在钻进过程中，成孔后桩弃土一部分旋附于钻杆螺旋叶片中，一部分旋排于孔口边，一部分被挤压、挤扩消纳于挤土区孔壁内。

第二种，场地土以软弱场地土、中软场地土为主，工法全部采用挤土，排土也为挤土服务的原则。复合钻具匹配为挤土钻具为主导，排土钻具配合。

排土钻具的长度为要处理中硬场地土厚度，挤土比宜选用渐变值。挤土钻具的长度或挤土比值变化程度，视要处理软弱、中软场地土密实度及钻机动力机构输出扭矩大小而定。钻具挤土比为1.0的为光杆段，光杆段及挤土钻具有螺旋叶片的长度其和应大于处理软弱、中软场地土厚度。

成孔钻进采取大扭矩、缓速下钻方式，钻具预先在挤土区(软弱场地土、中软场地土)旋拧钻进，钻头未进入中硬场地土之前，钻具旋挤于土中，钻具周边土被挤压、挤扩，钻具光杆段进入孔中若干后，将孔口封住，孔口不能出土。此时钻具转速变快，钻头破土钻进，排土钻具旋排土，同时挤土钻具把旋排土进行旋挤。当钻头进入中硬场地土之后，排土钻具把中硬场地土孔中土往孔上部旋排，在旋排过程中随螺旋叶片由大变小至无，中芯钻杆直径由细变粗过程中，旋排土被均匀且又有针对性适量挤压、挤扩消纳于(软弱场地土、中软场地土)孔壁内，使孔壁侧摩阻力增强。待挤土钻具、排土钻具都达到设计深度后，然后停钻，一边向中芯管中压灌砼，一边提升动力机构带动复合钻具同步提升，直到压灌砼成桩至设计标高。

挤、排土复合钻具在钻进过程中，成孔后桩弃土一部分旋附于钻杆螺旋叶片中，大部分被挤压、挤扩消纳于孔壁内。

结合图5a、图5b至图6所示，图5a为挤主排辅的中间套筒钻具，它与排土的中心钻具组合；图5b为挤主排辅的中间套筒钻具，它与挤主排辅中心钻具组合。本实施例中所述中间套筒钻具4包括：第一套筒钻具43和第二螺旋叶片44，所述第二螺旋叶片44沿所述第一套筒钻具43的轴向设置于所述第一套筒钻具43的外壁上，所述第一套筒钻具43上设置有多个排土孔45，(中心钻具挤土比以挤土为主时，不设排土孔。)所述第二联动装置42同轴设置于所述第一套筒钻具43的上端，在所述第二联动装置42的上端设置有第二法兰盘 41(或第二法兰盘采取适合尺寸设置于联动装置与套筒钻具连接处)，其中，所述第一套筒钻具采用挤土比不小于0.6且以挤土为主的钻具主体，优选的，在所述第一套筒钻具43的下端设置有钻牙46。

值得说明的是，中间套筒钻具4可根据设计需求由多个叠加相套组成。中间套筒钻具4由多个叠加相套时，除套筒直径及长度不同外，结构均相同。

结合图7a、图7b至图8所示，图7a为挤主排辅的外套筒钻具，它与排土中心钻具组合；图7b为挤主排辅的外套筒钻具，它与挤主排辅中心钻具组合。本实施例中所述外套筒钻具5包括：第二套筒钻具53、第三螺旋叶片54和护筒57，所述第三螺旋叶片54沿所述第二套筒钻具53的轴向设置于所述第二套筒钻具53的外壁上，所述第二套筒钻具53上设置有多个排土孔55，(中心钻具挤土比以挤为主时，不设排土孔。)所述第三联动装置52设置于所述第二套筒钻具53的上端内侧，所述护筒57设置于所述第二套筒钻具53的上端外侧，且在所述护筒57上设置有用于与提升机构1钢丝绳2相连的弹簧装置，提升机构1上通过预设功能实现提升机构预设应力，通过钢丝绳2、弹簧装置实现各个联动装置自动叠加相套锁定的自动工作。

在所述第三联动装置52的上端设置有第三法兰盘51(或第三法兰盘采取适合尺寸设置于联动装置与套筒钻具连接处)，外套筒钻具采用挤土比值不小于0.6以挤土为主的挤排土复合钻具。优选的，在所述第二套筒钻具53的下端设置有钻牙56。

值得说明的是，第一螺旋叶片34、第二螺旋叶片44和第三螺旋叶片54既可以为正螺旋式，也可以为反螺旋式，此处不再局限。

本实施例中的联动装置的几何形状也可以根据实际需要灵活设置，以如下一种优选方式举例说明：

所述第一联动装置32包括第一四方柱体，所述第一四方柱体同轴设置有截面为圆形的第一套孔，所述第一套孔用于固定在所述空心钻杆33的上端；所述第二联动装置42包括第二四方柱体，所述第二四方柱体同轴设置有截面为方形的第二套孔，所述第二套孔用于套入所述第一联动装置32；所述第三联动装置52包括圆筒体，所述圆筒体同轴设置有截面为方形的第三套孔，所述第三套孔用于套入所述第二联动装置42。

其中，在各个钻具的联动装置上端设置有直径大于正方柱型横截面对角线的法兰盘。其中，或在各个联动装置与(套筒)钻具连接处设置有直径等于正方柱型横截面边长的法兰盘其功能：促使相应的联动装置互锁到位；将中心钻具3竖向压力传递给其他套筒钻具。设置各个联动装置与(套筒)钻具连接处的法兰盘还具有连接、固定联动装置与(套筒)钻具的作用，使之成为一整体。将中心钻具3竖向压力传递给其他套筒钻具。

综上，本实施例中的钻具可以配合辅助设备使用，辅助设备由提升机构1、钢丝绳2、护筒57组成。该种钻具联接与组合主要由钻具上可解锁的联动装置所实现。具体地，在钻机动力头下端设置提升机构1，提升机构1通过钢丝绳2连接上下滑动的护筒57。该辅助设备为联动装置互动提供服务。辅助设备、联动装置使得多套筒挤排土复合叠加相套钻具成孔为多个倒锥台阶型钻孔、依次提升钻具同时压灌砼得以实现一种CFG变径倒锥台阶型桩。

实施例二

结合图9a、图9b所示，图9a桩型地基土以中硬场地土为主，采取排主挤辅钻具成孔；图9b桩型地基土以软弱及中软场地土为主，采取挤主排辅钻具成孔。本实施例二在实施例一的基础上还提供一种根据实施例一所述挤排土复合叠加相套钻具制备的CFG变径倒锥台阶型桩，其包括主体桩身71，所述主体桩身71上设置有至少两个倒锥台阶型体72。

进一步地，所述倒锥台阶型体72的横截面为圆形，纵剖面为倒梯型。倒锥台阶型体72的倒圆锥盘斜面，可把部分垂直竖向向下的力分解为锥面的切向力和法向力。

其中，所述主体桩身71侧面与水平面的夹角为900。

优选地，所述倒锥台阶型体72的倒圆锥盘斜面延长线与主体桩身中心轴线的夹角角度范围宜为：300～450。

优选地，所述主体桩身71可根据设计要求桩身中插有钢筋笼。

综上，本实施例提供的CFG变径倒锥台阶型桩包括主体桩身71，所述主体桩身71上设置有至少两个倒锥台阶型体72，其承载力不但有传统桩体的桩侧摩阻力及桩端端承力，而且倒锥台阶型体72的倒锥圆盘斜面，可把部分垂直竖向向下的力分解为锥面的切向力和法向力，桩周土形成被动受压应力状态和挤扩状态，桩周摩擦力增大，综合提高了单桩的承载力，降低了沉降量。同时通过该挤排土复合钻具叠加相套组合施工，挤土、排土同时俱进，并可一次性完成成孔和砼压灌成桩，实现了工效的提高，单桩承载力更进一步的提高，同时降低了成本，缩短了工期。

可见，该CFG变径倒锥台阶型桩承载力不但有传统桩体的桩侧摩阻力及桩端端承力，而且倒锥台阶型体的倒锥圆盘斜面，可把部分垂直竖向向下的力分解为锥面的切向力和法向力，桩周土形成被动受压应力状态和挤扩状态，桩周摩擦力增大；又由于各个钻具均具有挤、排土复合功能，该挤排土复合钻具叠加相套组合施工，挤土、排土同时俱进，并可一次性完成成孔和砼压灌成桩，实现了工效的提高，单桩承载力更进一步的提高，降低了沉降量，同时降低了成本，缩短了工期。因此桩型的优化，钻具功能的改进，综合体现了工法的三高特点：高质量、高速度、高效益。节能、减排的绿色施工工法使企业受益，业主受益，社会受益。

实施例三

结合图10a至图16a和图10b至图17b所示，本实施例三还提供一种根据实施例一所述的挤排土复合叠加相套钻具以制备CFG变径倒锥台阶型桩的方法，其包括如下步骤：

通过动力装置(例如：动力电机)使中心钻具3顺时针/逆时针转动，同时向下移动；

中心钻具3的第一联动装置32接近中间套筒钻具4的第二联动装置42时，由辅助设备提升机构1提升外套筒钻具5(具体地，提升机构1通过钢丝绳2提升护筒57，护筒57带动提升外套筒钻具5)，外套筒钻具5的第三联动装置52套设并锁定于中间套筒钻具4的第二联动装置42上，然后带动中间套筒钻具4同步提升，中间套筒钻具4的第二联动装置42最后套设并锁定于中心钻具3的第一联动装置32上，此时各个联动装置互相锁定(这里面的互锁至少可以理解为径向限位，当然轴向上在提升机构1的作用下也具有相应限位作用)；

通过动力装置(例如：动力电机)使各个钻具同时顺时针/逆时针转动，并向下移动；

各个钻具钻至各自设计深度时，停止转动，钻机主卷扬提升中心钻具3，中心钻具3的下端钻头35打开(露出出料口)，砼泵8启动，开始压灌砼，边压灌砼边提升中心钻具3，之后依次提升中间套筒钻具4、外套筒钻具5。(中心钻具与中间套筒钻具两种互动提升模式：其一，钻头35横界面尺寸略大于中间套筒钻具4下口尺寸；其二，动力装置下端与中间套筒钻具4上端用钢丝绳限位控制，限位尺寸为：中心钻具3长度减掉中间套筒钻具4长度。中心钻具3底端、中间套筒钻具4底端同步提升至外套筒钻具5底端，平口时，辅助设备提升机构1通过钢丝绳控制限位外套筒钻具5高度，此时三种钻具同步由主卷扬提至孔口外)，直至外套筒钻具5提出孔口标高，同时砼也压灌成桩至设计标高。

进一步地，所述辅助设备提升机构1提升外套筒钻具5时包括如下步骤：在外套筒钻具5上安装一个护筒57，在护筒57上设置有弹簧装置，辅助设备提升机构1通过钢丝绳2、弹簧装置与护筒57连接，利用提升机构1预设应力自动提升动作，在中心钻具3转动配合下，使外套筒钻具5的第三联动装置52、中间套筒钻具4的第二联动装置42、中心钻具3的第一联动装置32自动叠加相套锁定；并且在提升机构1上通过预设功能实现提升机构预设应力，通过钢丝绳、弹簧装置实现自动工作。

利用提升机构1通过钢丝绳2、弹簧装置使外套筒钻具5的第三联动装置52能够自动穿套在中间套筒钻具4的第二联动装置42上；同理中间套筒钻具的第二联动装置能够自动穿套在中心钻具的第一联动装置上。

设置倒锥台阶型体72和采用类型不同的挤排土复合叠加相套钻具的原则：

桩基或地基处理范围内上部存在(地下水位以上)地层结构稳定、压缩性较小、承载力较高、层厚较大的地层时可设置两个或多个倒锥台阶型体72。

以挤为主的挤排土钻具适用于含水量较高或饱和黏性土除外的以软弱、中软场地土为主的地基地。

注：钻机主卷扬提升钻具过程中，辅助设备提升机构1相应配合。中间套筒钻具4为多数时，此种联动装置均可叠加相套互锁到位,形成倒梯型多台阶倒锥台阶型桩。

综上，该CFG变径倒锥台阶型桩承载力不但有传统桩体的桩侧摩阻力及桩端端承力，而且倒锥台阶型体的倒锥圆盘斜面，可把部分垂直竖向向下的力分解为锥面的切向力和法向力，桩周土形成被动受压应力状态和挤扩状态，桩周摩擦力增大；又由于各个钻具均具有挤、排土复合功能，该挤排土复合钻具叠加相套组合施工，挤土、排土同时俱进，并可一次性完成成孔和砼压灌成桩，实现了工效的提高，单桩承载力更进一步的提高，降低了沉降量，同时降低了成本，缩短了工期。因此桩型的优化，钻具功能的改进，综合体现了工法的三高特点：高质量、高速度、高效益。节能、减排的绿色施工工法使企业受益，业主受益，社会受益。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。