专利名称：半螺旋钻杆的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种铁路、公路、港口、建筑领域的地基处理，特别是涉及地基处 理工程中的半螺旋钻杆。
背景技术：
灌注桩是桩基础的主要桩型，应用的历史悠久，应用的范围广泛，在高速铁路的路 基处理工程中也有一定量的应用，其成桩的方法主要有沉管灌注桩和钻孔灌注桩。沉管灌 注桩施工效率高，成本低廉，但地层适应性差，遇到硬地层，如砂层时，沉管困难，同时当地 层为饱和软黏土时，挤土效应明显，易造成地面隆起、邻桩断桩等风险。钻孔灌注桩地层适 应性强，但工效低，费用高，且钻孔产生的泥浆对环境有一定的污染。CFG桩是最早成功应用于建筑地基的一种复合地基处理方法，后逐渐推广到铁路、 公路、港口工程中，尤其在目前铁路大规模建设时期，以其施工速度快、质量可靠、沉降控制 效果好，而在高速铁路路基的地基处理中得到了广泛应用。据不完全统计，在高速铁路路基 的地基处理中，90%采用CFG桩。目前CFG桩主要采用两种施工方法，一种是振动沉管灌注成桩，一种是长螺旋钻 孔泵压成桩。两种方法各有优缺点振动沉管灌注成桩适用于无坚硬土层和密实砂层的地质条 件，以及对振动噪音限制不严格的场地。振动沉管成桩与沉管灌注桩一样效率高，造价相对 较低，但当振动沉管遇坚硬土层时，沉管困难，同时当地层为饱和软黏土时，挤土效应明显， 易造成地面隆起、邻桩断桩等风险。长螺旋钻孔泵压成桩适用于分布有砂层的地质条件，以 及对噪音振动要求严格的场地，穿透硬地层的能力强，基本无挤土效应，是目前两种CRi桩 成桩方法中应用最多的方法，但长螺旋钻孔返土量大，返土的弃运不但增加了投资，还占用 了土地资源，破坏了环境。现有的全螺纹桩与半螺丝桩，由于成桩后全部或部分为螺丝状，单桩承载力虽然 有较大的提高，但其地层的适应性有限。全螺纹桩和半螺丝桩的桩体要形成螺丝状，其螺齿 必须具有一定的厚度，所以穿透硬土层的能力不强，需要配置大功率的电机，耗能，不环保， 工效低；另外半螺丝桩的挤土效应与沉管灌注桩相比没有明显的改善，全螺纹桩也存在返 土量大的问题。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种不返土或少量返土、无振动、穿透力 强、对桩间土有一定的挤密效果、单桩承载力高的半螺旋钻杆。为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种半螺旋钻杆，由上部 的圆筒钻杆、下部的螺旋钻杆和底部的钻尖构成。所述螺旋钻杆长度为钻杆总长的1/4 2/3。当地层为饱和土时，螺旋钻杆长度为钻杆总长的1/3 2/3 ；当地层为非饱和时，螺旋钻杆长度为钻杆总长的1/4 1/3。所述螺旋钻杆的螺旋叶片的外径与圆筒钻杆的外径相同，螺旋叶片厚度为0. 5 1. 3cm,螺旋叶片4的齿高d与螺距H之比为0. 2 0. 4。所述螺旋叶片为钢板。本实用新型的有益效果是综合了沉管灌注桩和振动沉管灌注成CFG桩以及长螺 旋钻孔泵压成CFG桩各自的优点，解决了沉管灌注桩和振动沉管灌注成CFG桩地层适应性 差、挤土效应强、振动噪音大，长螺旋钻孔泵压成CRi桩返土量大的问题。本实用新型不返 土或少量返土、无振动、穿透力强，对桩间土有一定的挤密效果，单桩承载力高，钻杆的螺旋 钻杆长度以及螺旋叶片的宽度可根据地层岩性进行调整，对地层的适应性更强。尤其对于 半螺丝桩穿透硬土层的能力不强，需要配置大功率的电机，耗能的问题，采用本实用新型的 半螺旋钻杆，由于螺片薄，穿透硬土层的能力强，不需要配置大功率的电机，节能环保，对于 半螺丝钻杆不能工作的地层工况，仍能采用本实用新型的半螺旋钻杆进行施工，在高速铁 路、客运专线地基处理有着广阔应用前景。
图1是本实用新型的半螺旋钻杆的示意图。图2是采用本实用新型的半螺旋钻杆的钻机的示意图。图3是采用本实用新型的半螺旋钻杆的成桩方法的钻进成孔示意图。图4是采用本实用新型的半螺旋钻杆的成桩方法的提钻泵压混凝土成桩示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细说明如图1所示，本实用新型的半螺旋钻杆，由上部的圆筒钻杆1、下部的螺旋钻杆2和 底部的钻尖3构成。所述螺旋钻杆2长度为钻杆总长的1/4 2/3。当地层为饱和土时，螺旋钻杆2长度为钻杆总长的1/3 2/3 ；当地层为非饱和 时，螺旋钻杆2长度为钻杆总长的1/4 1/3。所述螺旋钻杆2的螺旋叶片4的外径与圆筒钻杆1的外径相同，螺旋叶片4为厚 度0. 5 1. 3cm,螺旋叶片4的齿高d与螺距H之比为0. 2 0. 4。所述螺旋叶片4为钢板。如图2、3、4所示，采用本实用新型的半螺旋钻杆的成桩方法，包括以下步骤(1)采用长螺旋钻机，用半螺旋钻杆替代长螺旋钻杆；(2)钻机钻头对准桩位，启动钻机钻进成孔；(3)成孔过程中，半螺旋钻杆连续钻进，中途不提出，直至达到设计深度时钻杆停 止钻进；(4)钻杆停止转动，提钻同时泵压混凝土或预拌水泥土成直杆灌注桩。根据需要，还可以包括反插钢筋笼形成钢筋混凝土桩。也就是说，本实用新型利用长螺旋钻机，采用半螺旋钻杆成孔，半螺旋钻杆螺旋段 的外径与直杆段的外径相同，螺旋叶片为厚度0. 5 1. 3cm的钢板，螺旋叶片4的齿高d与螺距H之比为0. 2 0. 4，半螺旋钻杆的螺旋段长度以及螺旋叶片的宽度可根据地层岩性进 行调整，当地层为饱和土时为减小成桩过程中的挤土效应，螺旋段长度可加长为钻杆长度 的1/3 2/3，螺旋叶片的宽度也可同时加宽。当地基土为非饱和土时，为增加对桩间土的 挤密效果，减少返土量，螺旋段长度可缩短为钻杆长的1/4 1/3，也可同时减小螺旋叶片 的宽度。实施例1天津某工程地基为松软土，设计应用本实用新型的半螺旋钻杆处理，桩体材料同 CFG桩，桩径0. 4米，桩间距1. 6米三角形布置，为减小群桩的挤土效应，螺旋叶片4的齿高 d为12厘米，螺距H为36厘米，钻杆螺旋钻杆长度为桩长的2/3，螺旋叶片厚度为0. 5cm的 钢板。成桩后，经检测柱桩质量完好，返土量为常规CRi桩返土量的1/2，单桩承载力提高了 10 15%。实施例2山西某工程地基为黄土，设计应用本实用新型的半螺旋钻杆处理，桩体材料同CFG 桩，桩径0. 5米，桩间距1. 8米正方形布置，为减少返土量，增加对桩间土的挤密效果，钻杆 螺旋段长度为桩长的1/4，螺旋叶片厚度为1. 3cm的钢板，螺旋叶片4的齿高d为10厘米，螺 距H为38厘米。成桩后，经检测柱桩质量完好，返土量很少，单桩承载力提高了 20 25%。实施例3山东某工程地基为非饱和黏性土，设计应用本实用新型的半螺旋钻杆处理，桩体 材料为素混凝土，桩径0. 5米，桩间距1. 8米三角形布置，为减少返土量，增加对桩间土的挤 密效果，螺旋叶片采用小叶片，钻杆螺旋段长度为桩长的1/2，螺旋叶片厚度为1.0cm的钢 板，螺旋叶片4的齿高d为13厘米，螺距H为38厘米。成桩后，经检测柱桩质量完好，返土 量很少，单桩承载力提高了 25 30%。实施例4天津某工程地基为饱和黏性土，设计应用本实用新型的半螺旋钻杆处理，桩体材 料为钢筋混凝土，桩径0. 5米，桩间距2. 4米正方形布置，为减少挤土效应，钻杆螺旋段长度 为桩长的1/2，螺旋叶片厚度为0. 8cm的钢板螺旋叶片4的齿高d为15厘米，螺距H为38 厘米。提钻泵压混凝土后，反插钢筋笼成钢筋混凝土桩，经检测柱桩质量完好，单桩承载力 提高了 25 30%。综上所述，本实用新型针对现有沉管灌注桩、振动沉管灌注成CFG桩以及全螺纹 桩与半螺丝桩地层适应性差、挤土效应强、振动噪音大，钻孔灌注桩工效低、泥浆污染环境 以及长螺旋钻孔泵压成CRi桩返土量大的问题。尤其对于半螺丝桩穿透硬土层的能力不 强，需要配置大功率的电机，耗能的问题，采用本实用新型的半螺旋钻杆，由于螺片薄，穿透 硬土层的能力强，不需要配置大功率的电机，节能环保，对于半螺丝钻杆不能工作的地层工 况，仍能采用本实用新型的半螺旋钻杆进行施工。以上所述的实施例仅用于说明本实用新型的技术思想及特点，其目的在于使本领 域内的技术人员能够理解本实用新型的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本实用 新型的专利范围，即凡本实用新型所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本实用新 型的专利范围内。
权利要求1.一种半螺旋钻杆，其特征在于，由上部的圆筒钻杆(1)、下部的螺旋钻杆( 和底部 的钻尖⑶构成。
2.根据权利要求1所述的半螺旋钻杆，其特征在于，所述螺旋钻杆( 长度为钻杆总长 的 1/4 2/3。
3.根据权利要求2所述的半螺旋钻杆，其特征在于，当地层为饱和土时，螺旋钻杆(2) 长度为钻杆总长的1/3 2/3 ；当地层为非饱和时，螺旋钻杆(2)长度为钻杆总长的1/4 1/3。
4.根据权利要求1所述的半螺旋钻杆，其特征在于，所述螺旋钻杆( 的螺旋叶片(4) 的外径与圆筒钻杆(1)的外径相同，螺旋叶片⑷厚度为0.5 1.3cm，螺旋叶片(4)的齿 高d与螺距H之比为0. 2 0. 4。
5.根据权利要求4所述的半螺旋钻杆，其特征在于，所述螺旋叶片(4)为钢板。
专利摘要本实用新型公开了一种半螺旋钻杆，由上部的圆筒钻杆、下部的螺旋钻杆和底部的钻尖构成。所述螺旋钻杆长度为钻杆总长的1/4～2/3。当地层为饱和土时，半螺旋钻杆的螺旋钻杆长度为钻杆总长的1/3～2/3；当地层为非饱和时，为钻杆总长的1/4～1/3。所述螺旋钻杆的螺旋叶片的外径与圆筒钻杆的外径相同，螺旋叶片为厚度0.5～1.3cm，螺旋叶片4的齿高d与螺距H之比为0.2～0.4。成孔时连续钻进，达到设计深度时钻杆停止转动，提钻同时泵压混凝土成直杆灌注桩。本实用新型的半螺旋钻杆成桩，具有不返土或少返土、无振动、穿透力强，对桩间土有一定的挤密效果。
文档编号E21B17/00GK201874482SQ20102063956
公开日2011年6月22日 申请日期2010年12月2日 优先权日2010年12月2日
发明者卢庆志, 孔令, 徐常晟, 徐玉杰, 武振亚 申请人:徐玉杰