专利名称：螺纹桩的成桩装置及成桩方法
技术领域：
本发明涉及一种使用泵灌混凝土方法成桩的成桩装置，本发明还涉及应用该装置成桩的方法。
背景技术：
授权公告号CN2490208Y的《泵灌混凝土孔底射浆装置》公开了一种桩基础工程用的钻孔及成桩装置。用该装置成桩时在钻至设计标高后，用泵通过输浆管和射浆管向孔底射浆，将桩孔底部直径增大，使所成桩的底部直径变大，单桩的承载力提高。该种桩虽然承载力高，但输浆和射浆管在冬季施工时容易堵塞。“螺纹桩”顾名思义就是在桩的外圆柱表面上盘旋环绕有突起的螺纹线，可想而知由于螺纹线的存在，这种桩埋在地下后能够承受的侧阻力之大是不言而喻的，这种桩传统的成桩方式是先钻出桩孔，然后提出钻具，接着在桩孔的孔壁上成型螺旋线状的凹槽，再灌入混凝土。通过其成桩过程不难看出，成桩的工序多，而且它是在没有地下水(施工面地下水层之上)、没有砂层、没有流塑土、孔壁不容易塌落的地质条件下施工成桩的，在有地下水、有砂层、有软塑土、有流塑土、孔壁容易塌落的地质条件下不能施工成桩。
发明内容
本发明的目的是提供一种螺纹桩的成桩装置及成桩方法，以克服现有的螺纹桩成桩工序多，并且在有地下水、有砂层、有软塑土、有流塑土、孔壁容易塌落的地质条件下不能施工成桩的缺陷。螺纹桩的成桩装置包括钻杆1、钻头2、外套3和叶片4，叶片4环绕在空心的钻杆1外表面，钻头2铰接在钻杆1的下端并把钻杆1的下端封闭，外套3设置在钻杆1的上部并套在钻杆1的外圆表面上，它还包括滚压轮5、摆杆6、牵拉绳7、油缸8、油泵9、油箱10、进油管11、回油管12、导向装置41和三个密封圈13，三个密封圈13自上而下依次设置在外套3的内表面和钻杆1的外表面之间并在每两个密封圈13之间分别形成第一环空14和第二环空15，油泵9的出油端通过外套3上开的第一通孔3-1与第二环空15相连通，第二环空15通过钻杆1上开的第一透孔1-1与进油管11的一端相连通，进油管11的另一端与油缸8的进油端连通，油缸8的回油端与回油管12的一端相连通，回油管12的另一端通过钻杆1上开的第二透孔1-2与第一环空14相连通，第一环空14通过外套3上开的第二通孔3-2与油箱10的内腔相连通，油泵9的进油端与油箱10的内腔相连通，油缸8固定在钻杆1的外表面上，牵拉绳7的一端固定在油缸8的活塞杆上，牵拉绳7的另一端通过导向装置41固定在摆杆6的一端上，摆杆6的中部通过铰接轴42铰接在叶片4上，摆杆6的另一端设置滚压轮5。本发明的装置一次性下钻、提钻就能完成钻孔、灌注混凝土和成型螺旋线状凹槽的工作，因此成桩的工序极其简单，克服了现有的螺纹桩成桩工序多的缺陷。
应用螺纹桩的成桩装置的成桩方法，它通过下述步骤实现一、旋转的钻杆1带动钻头2和叶片4钻出桩孔50；二、桩孔50钻至达到规定的标高后，把钻杆1向上提10cm～50cm，钻杆1内孔中的混凝土冲开铰接在钻杆1下端部钻头2上的活门2-2，灌注到桩孔50中；三、油泵9通过第一通孔3-1、第二环空15、第一透孔1-1和进油管11向油缸8的进油端注油，使油缸8的活塞杆向上回缩，牵动摆杆6逆时针转动，滚压轮5的轮缘扎入桩孔50的内壁表面；四、向上提钻杆1的同时使钻杆1旋转，桩孔50的内壁表面滚压出螺旋线状的凹槽50-1，流动的混凝土灌注到凹槽50-1中；五、从桩孔50中提出钻杆，向桩孔50内的混凝土中插入钢筋笼51，混凝土凝固后螺纹桩就完成了成桩过程。由于本方法先向桩孔50中灌注混凝土，具有大流动性的混凝土向桩孔壁施加静态压力，使桩孔壁不容易塌落，因此能在有地下水、有砂层、有软塑土、有流塑土、孔壁容易塌落的地质条件下成型螺旋线状的凹槽，从而成型螺纹桩。本发明的装置工作可靠、操作容易，本发明的方法具有施工简单的优点。
图1是本发明装置的结构示意图，图2是图1的A向视图，图3是实施方式三和四的结构示意图，图4是图1的B-B剖视图，图5是本发明方法步骤一的示意图，图6是本发明方法步骤四的示意图，图7是步骤五的示意图。
具体实施例方式
具体实施方式
一下面结合图1和图2、图4说明本实施方式。本实施方式由钻杆1、钻头2、外套3、叶片4、滚压轮5、摆杆6、牵拉绳7、油缸8、油泵9、油箱10、进油管11、回油管12、导向装置41和三个密封圈13组成，叶片4环绕在空心的钻杆1外表面，钻头2铰接在钻杆1的下端并把钻杆1的下端封闭，外套3设置在钻杆1的上部并套在钻杆1的外圆表面上，三个密封圈13自上而下依次设置在外套3的内表面和钻杆1的外表面之间并在两个密封圈13之间分别形成第一环空14和第二环空15，油泵9的出油端通过外套3上开的第一通孔3-1与第二环空15相连通，第二环空15通过钻杆1上开的第一透孔1-1与进油管11的一端相连通，进油管11的另一端穿出钻杆1与油缸8的进油端连通，油缸8的回油端与回油管12的穿出钻杆1的一端相连通，回油管12的另一端通过钻杆1上开的第二透孔1-2与第一环空14相连通，第一环空14通过外套3上开的第二通孔3-2与油箱10的内腔相连通，油泵9的进油端与油箱10的内腔相连通，油缸8固定在钻杆1的外表面上，牵拉绳7的一端固定在油缸8的活塞杆上，牵拉绳7的另一端通过导向装置41固定在摆杆6的一端上，所述导向装置41为套体，它能使牵拉绳7转变一个牵拉方向。摆杆6的中部通过铰接轴42铰接在叶片4上，摆杆6的另一端设置滚压轮5，所述滚压轮5由转动轮和轮轴组成，轮轴固定在摆杆6上。钻头2由合页2-3、活门2-2和钻头板2-1组成，活门2-2的一侧通过合页2-3铰接在钻杆1的下端端部上并把钻杆1的下端封闭，三角形的钻头板2-1固定在活门2-2的下端表面上。钻头2的钻孔以及释放混凝土的过程与授权公告号是CN2490208Y的《泵灌混凝土孔底射浆装置》相同。摆杆6铰接在位于钻杆1下端的叶片4上。如此设置，使滚压轮5能在桩孔的底端开始滚压，使螺纹突起能贯通螺纹桩的全长。当然在钻杆1上沿其高度方向还可以设置多组摆杆6和滚压轮5，都由牵拉绳7来牵动，其目的同样是形成螺旋线状的凹槽，但效率高了。
具体实施方式
二下面结合图1具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是它还包括一号轴承20和二号轴承21，外套3的上端通过一号轴承20顶在钻杆1的上台肩1-4的下端，外套3的下端通过二号轴承21压在钻杆1的下台肩1-3的上端。如此设置，钻杆1的上下移位不会造成外套3的轴向窜动。其它的组成和连接关系与实施方式一相同。
具体实施方式
三下面结合图1和图3具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是它还包括花套30，花套30设置在第一环空14中，花套30的外圆表面上开有外环槽30-1，花套30的内孔表面上开有内环槽30-2，外环槽30-1与内环槽30-2之间通过孔30-3相连通，外环槽30-1与第二通孔3-2相连通，内环槽30-2与第二透孔1-2相连通。如此设置，使密封圈13能够轴向定位，保证油路的畅通。同理第二环空15中也可以设置花套30。其它的组成和连接关系与实施方式一相同。
具体实施方式
四下面结合图3具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是第一透孔1-1的一端连通第二环空15，第一透孔1-1的另一端连通至钻杆1的外表面并与进油管11的一端连通。如此设置，进油管11的整体都在钻杆1外，使钻杆1内混凝土的流动更通畅。同理第二透孔1-2和回油管12也可以按照此方式设置，目的同样是使钻杆1内混凝土的流动更通畅。其它的组成和连接关系与实施方式一相同。
具体实施方式
五下面结合图1和图4具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是它还包括行程挡块40，行程挡块40固定在叶片4的表面上并处于摆杆6的侧面处。如此设置，给摆杆6提供一个运动终止位置，从而保证滚压轮5工作时处于最佳的工作位置，即水平指向桩孔的内壁表面。
具体实施方式
六下面结合图5至图7具体说明本实施方式。它通过下述步骤实现一、旋转的钻杆1带动钻头2和叶片4钻出桩孔50；二、桩孔50钻至达到规定的标高后，把钻杆1向上提10cm～50cm，钻杆1内孔中的混凝土冲开铰接在钻杆1下端部钻头2上的活门2-2，灌注到桩孔50中；三、油泵9通过第一通孔3-1、第二环空15、第一透孔1-1和进油管11向油缸8的进油端注油，使油缸8的活塞杆向上回缩，牵动摆杆6逆时针转动，滚压轮5的轮缘扎入桩孔50的内壁表面；四、向上提钻杆1的同时使钻杆1旋转，桩孔50的内壁表面滚压出螺旋线状的凹槽50-1，流动的混凝土灌注到凹槽50-1中；五、从桩孔50中提出钻杆，向桩孔50内的混凝土中插入钢筋笼51，混凝土凝固后螺纹桩就完成了成桩过程。步骤四中相邻的凹槽50-1之间的距离S为10cm～30cm；凹槽50-1的深度h为10cm～20cm。
权利要求
1.螺纹桩的成桩装置，它包括钻杆(1)、钻头(2)、外套(3)和叶片(4)，叶片(4)环绕在空心的钻杆(1)外表面，钻头(2)铰接在钻杆(1)的下端并把钻杆(1)的下端封闭，外套(3)设置在钻杆(1)的上部并套在钻杆(1)的外圆表面上，其特征在于它还包括滚压轮(5)、摆杆(6)、牵拉绳(7)、油缸(8)、油泵(9)、油箱(10)、进油管(11)、回油管(12)、导向装置(41)和三个密封圈(13)，三个密封圈(13)自上而下依次设置在外套(3)的内表面和钻杆(1)的外表面之间并在两个密封圈(13)之间分别形成第一环空(14)和第二环空(15)，油泵(9)的出油端通过外套(3)上开的第一通孔(3-1)与第二环空(15)相连通，第二环空(15)通过钻杆(1)上开的第一透孔(1-1)与进油管(11)的一端相连通，进油管(11)的另一端与油缸(8)的进油端连通，油缸(8)的回油端与回油管(12)的一端相连通，回油管(12)的另一端通过钻杆(1)上开的第二透孔(1-2)与第一环空(14)相连通，第一环空(14)通过外套(3)上开的第二通孔(3-2)与油箱(10)的内腔相连通，油泵(9)的进油端与油箱(10)的内腔相连通，油缸(8)固定在钻杆(1)的外表面上，牵拉绳(7)的一端固定在油缸(8)的活塞杆上，牵拉绳(7)的另一端通过导向装置(41)固定在摆杆(6)的一端上，摆杆(6)的中部通过铰接轴(42)铰接在叶片(4)上，摆杆(6)的另一端设置滚压轮(5)。
2.根据权利要求1所述的螺纹桩的成桩装置，其特征在于摆杆(6)铰接在位于钻杆(1)下端的叶片(4)上。
3.根据权利要求1所述的螺纹桩的成桩装置，其特征在于它还包括一号轴承(20)和二号轴承(21)，外套(3)的上端通过一号轴承(20)顶在钻杆(1)的上台肩(1-4)的下端，外套(3)的下端通过二号轴承(21)压在钻杆(1)的下台肩(1-3)的上端。
4.根据权利要求1所述的螺纹桩的成桩装置，其特征在于它还包括花套(30)，花套(30)设置在第一环空(14)中，花套(30)的外圆表面上开有外环槽(30-1)，花套(30)的内孔表面上开有内环槽(30-2)，外环槽(30-1)与内环槽(30-2)之间通过孔(30-3)相连通，外环槽(30-1)与第二通孔(3-2)相连通，内环槽(30-2)与第二透孔(1-2)相连通。
5.根据权利要求1所述的螺纹桩的成桩装置，其特征在于第一透孔(1-1)的一端连通第二环空(15)，第一透孔(1-1)的另一端连通至钻杆(1)的外表面并与进油管(11)的一端连通。
6.根据权利要求1所述的螺纹桩的成桩装置，其特征在于它还包括行程挡块(40)，行程挡块(40)固定在叶片(4)的表面上并处于摆杆(6)的侧面处。
7.应用权利要求1所述的螺纹桩的成桩装置的螺纹桩的成桩方法，其特征在于它通过下述步骤实现一、旋转的钻杆(1)带动钻头(2)和叶片(4)钻出桩孔(50)；二、桩孔(50)钻至达到规定的标高后，把钻杆(1)向上提10cm～50cm，钻杆(1)内孔中的混凝土冲开铰接在钻杆(1)下端部钻头(2)上的活门(2-2)，灌注到桩孔(50)中；三、油泵(9)通过第一通孔(3-1)、第二环空(15)、第一透孔(1-1)和进油管(11)向油缸(8)的进油端注油，使油缸(8)的活塞杆向上回缩，牵动摆杆(6)逆时针转动，滚压轮(5)的轮缘扎入桩孔(50)的内壁表面；四、向上提钻杆(1)的同时使钻杆(1)旋转，桩孔(50)的内壁表面滚压出螺旋线状的凹槽(50-1)，流动的混凝土灌注到凹槽(50-1)中；五、从桩孔(50)中提出钻杆，向桩孔(50)内的混凝土中插入钢筋笼(51)，混凝土凝固后螺纹桩就完成了成桩过程。
8.根据权利要求7所述的螺纹桩的成桩方法，其特征在于步骤四中相邻的凹槽(50-1)之间的距离(S)为10cm～30cm；凹槽(50-1)的深度(h)为10cm～20cm。
全文摘要
螺纹桩的成桩装置及成桩方法，本发明涉及一种使用泵灌混凝土方法成桩的成桩装置及方法。它克服了现有的螺纹桩需要较多工序并且在有地下水、砂层、软塑土、流塑土、孔壁容易塌落的地质条件下不能施工的缺陷。它包括钻杆(1)、钻头(2)、外套(3)和叶片(4)，它还包括滚压轮(5)、摆杆(6)、牵拉绳(7)、油缸(8)和液压系统，牵拉绳(7)的一端固定在(8)的活塞杆上，(7)的另一端固定在(6)的一端，(6)的另一端设置(5)。本装置能够在提钻时一次性完成螺纹桩的整体成桩工作。本发明方法是先钻出桩孔，(1)内孔中的混凝土灌注到桩孔中；液压系统使(8)的活塞杆向上回缩，牵动(6)逆时针转动，(5)的轮缘扎入桩孔的内壁；向上提(1)的同时使(1)旋转，滚压出凹槽，向桩混凝土中插入钢筋笼。
文档编号E21B7/00GK1807769SQ200610009679
公开日2006年7月26日 申请日期2006年1月27日 优先权日2006年1月27日
发明者刘润郊 申请人:刘润郊