专利名称：全桩长钢管护壁同步沉管与旋挖取土的灌注桩的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种土木建筑工程的桩基础，尤其是涉及一种采用全桩长钢模管护壁、旋压沉管与螺旋干取土同步施工的全桩长钢管护壁同步沉管与旋挖取土的灌注桩。
背景技术：
现有桩基础工程中属非挤土性桩型中最常用的是泥浆护壁钻孔灌注桩，该泥浆护壁钻孔灌注桩可以根据设计承载力值要求，选取桩径与桩长达到设计承载力值要求，无挤土影响；自桩基础采用商品砼以来，桩的砼质量与可靠性较为稳定，并在工程中得到普遍应用；在高层建筑桩基础中，有80%以上的桩是采用该泥浆护壁的钻孔灌注桩。
然而，现有的泥浆护壁的钻孔灌注桩存在的问题是:在城市施工中会造成废弃的钻孔泥浆严重污染环境，如流入城市下水道、堵塞城市排水管道、排入城市的江河而引起江河的河床上升等，因钻孔泥浆偷排入江河导致过水断面缩小，影响城市的排洪安全。
施工Im3钻孔灌注桩的砼，须要7m3洁净水，产生4m3废弃的钻孔泥浆；例如每年应用钻孔灌注桩30万根，平均桩径为Φ800πιπι，平均桩长为50m，则为产生3000万m3废弃的钻孔泥浆，相当于3个杭卅西湖的容积。如此大量的废弃钻孔泥浆，根本找不到可储存的地方。
因而现有的泥浆护壁的钻孔灌注桩在城市土木建筑工程桩基础的施工中不可避免地带来严重的城乡环境污染。发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种采用干取土工艺并具有显著成桩效率的全桩长钢管护壁同步沉管与旋挖取土的灌注桩。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种全桩长钢管护壁同步沉管与旋挖取土的灌注桩，其特征在于，包括连接有螺旋钻杆的上部旋转动力头，该螺旋钻杆呈管状，该螺旋钻杆又穿过带出土口的下部旋转动力头，该下部旋转动力头的底部设有管接头，该管接头与钢管上端套接。其作用是上部旋转动力头连接螺旋钻杆顺时针旋转，该螺旋钻杆又贯穿下部旋转动力头进入钢管内；下旋转动力头带动钢管沿逆时针旋转，采用上、下部两个旋转动力头就是实现较好的同步沉管与旋挖取土的功能；
所述下部旋转动力头设有出土口 ；所述螺旋钻杆旋转将钢管内的土体随旋转的螺叶上推至该出土口排出。
所述钢管设有连接装置，该连接装置包括与所述钢管底端固接的套管与相互连接的标准段管，该套管外周设有由竖槽与横槽组成的T形槽，所述标准段管上端设有矩形凸块，该矩形凸块宽度与所述竖槽的宽度相配合，该矩形凸块高度与所述横槽的高度相配合；其作用是钢管通过连接装置可以与标准段管相连接，以接长钢管并同步沉入土层；当标准段管上端的矩形凸块插入套管的竖槽，然后，随着与钢管的套管旋转，矩形凸块即进入横槽，即达到标准段管与钢管相连接的目的。
所述套管设有连接法兰盘其及加强筋，该连接法兰盘用于与所述钢管焊接一起。连接法兰盘其及加强筋的作用是确保钢管与标准段管之间的连接精确度及其连接的可靠性；
所述矩形凸块设置4个，并沿所述标准段管的圆周均布设置；以便于提高钢管与标准段管之间的连接效率。
所述该T形槽上部设有中心小孔，该中心小孔与所述竖槽中心相重合。
所述矩形凸块中心线下方设有定位小凸点，该定位小凸点中心与所述矩形凸块中心线相重合。该定位小凸点的作用是显示矩形凸块的中心位置，当钢管与标准段管须从接口处分离拔出时，只须对准上部的钢管竖槽中心小孔与下部的标准段管矩形凸块的小凸点在一条垂线上，即可快速地将钢管与标准段管从接口处拔出。
一种全桩长钢管护壁同步沉管与旋挖取土的灌注桩的成桩步骤，包括连接有螺旋钻杆的上部旋转动力头与下部旋转动力头，所述螺旋钻杆穿过该下部旋转动力头，该下部旋转动力头的底部设有管接头，该管接头与所述钢管上端套接:所述下部旋转动力头的底部与所述管接头连接后，该管接头与所述钢管的上口套接；所述上部旋转动力头连接所述螺旋钻杆后，该螺旋钻杆进入所述钢管的上口，并穿过所述下部旋转动力头进入所述钢管内；然后在设计桩位就位；所述下部旋转动力头带动所述钢管沿顺时针方向旋转沉入土层，同时，与所述上部旋转动力头连接的所述螺旋钻杆穿过所述下旋转动力头进入钢管内，同步地沿顺时针方向旋转，将进入所述钢管的土体被该螺旋钻杆向上推升或间断上拔，该钢管内的土体到达所述下部旋转动力头出土口排出，继续将所述钢管旋压入土层至接管位置，与所述上部旋转动力头连接的螺旋钻杆拔出该钢管的上口，与下部旋转动力头底部连接的管接头脱离该钢管的上口 ；将所述标准段管套接于所述钢管的上口 ；所述上部旋转动力头连接所述螺旋钻杆，该螺旋钻杆穿过所述下部旋转动力头，进入所述钢管与所述标准段管内，沿顺时针方向旋转，将进入该钢管的土体被所述螺旋钻杆向上推升或间断上拔，该钢管与标准段管内的土体到达下部旋转动力头的出土口位置排出，继续将该钢管与该标准段管旋压入土层，直至设计要求深度终止；所述上部旋转动力头连接所述螺旋钻杆，该螺旋钻杆从所述钢管的上口拔出；所述下部旋转动力头的底部的管接头脱离所述钢管的上口 ；然后在该钢管与标准段管内置入钢筋笼、灌满砼；再拔掉该钢管与标准段管，即成桩。
与现有技术相比，本发明的优点在于:采用全桩长钢管护壁又旋压沉管与螺旋干取土同步施工，从根本上消除了钻孔护壁泥浆的污染，尤其是在城市土木建筑工程桩基础的施工中从根本上解决了对城市环境的污染难题；其次是施工效率显著提高。
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为本发明实施例的套管示意图。
图3为本发明实施例连接装置示意图。
图4为本发明实施例标准段管示意图。
图5为本发明实施例成桩程序示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1 图5所示，本实施例具体地采用如下结构:它包括连接有螺旋钻杆6的上部旋转动力头2,该螺旋钻杆6呈管状并顺时针方向旋转；该螺旋钻杆6又穿过下部旋转动力头3进入钢管I内；该下部旋转动力头的下部设有管接头7，该管接头7与钢管I上端套接，该钢管I由下部旋转动力头3带动沿逆时针方向旋转,如图1所示；
同步沉管与旋挖取土过程是这样的:下部旋转动力头3带动钢管I旋压沉管，进入钢管I的土体由上旋转动力头2连接的螺旋钻杆6顺时针旋转而上拔，将土体带至下旋转动力头3的出土口 9排出；
为了实现不同灌注桩的长度需求，钢管I通过连接装置可以与标准段管10相连接，以接长钢管1，并同步沉入土层；该连接装置包括钢管I底端的套管11以及相互连接的标准段管10，该套管设有连接法兰盘15与加强筋16，该连接法兰盘用于与钢管I焊接固定；该套管外周设有由竖槽13与横槽14组成的T形槽，该T形槽上部设有中心小孔4，该中心小孔与竖槽13中心相重合；
所述标准段管10上端设有矩形凸块8，该矩形凸块8的宽度与竖槽13的宽度相配合，该矩形凸块8的高度与横槽14的高度相配合；
当标准段管上端的矩形凸块8插入套管11的竖槽13，然后，随着与钢管I的套管11旋转，矩形凸块8即进入横槽14达到标准段管10与钢管I相连接的目的；使下部旋转动力头3通过钢管I传递扭矩给标准段管10，也即实现了接长钢管I的目的。
矩形凸块8中心线下方设有定位小凸点5，该定位小凸点5的作用是显示矩形凸块8的中心位置，当钢管I与标准段管10须从接口处分离拔出时，只须对准上部的钢管竖槽的中心小孔4与下部的标准段管矩形凸块的小凸点5在一条垂线上，即矩形凸块在竖槽的中心位置，即可将钢管I与标准段管10从接口处拔出。
当钢管内全部土体取净后，清理桩孔，然后置入钢筋笼21、灌入砼22，旋转上拔钢管10与标准段管20出地面，即完成本发明的钢管护壁同步沉管与旋挖干取土灌注桩23:
本发明从根本上消除钻孔护壁泥浆的污染，是用全桩长钢管护壁以及用同步沉管与旋挖干取土工艺施工的灌注桩。
本实施例的成桩步骤是:
第一步，下部旋转动力头3的底部与管接头7连接，该管接头套接钢管I的上口，上旋转动力头2连接螺旋钻杆6,该螺旋钻杆进入钢管I的管孔,再穿过下部旋转动力头3,进入钢管I内，在设计桩位就位；
第二步,下旋转动力头3带动钢管I沿顺时针方向旋转沉入土层，同时,与上旋转动力头连接的螺旋钻杆6穿过下旋转动力头3进入钢管I内，同步地沿顺时针方向旋转,将进入钢管的土体被该螺旋钻杆向上推升或间断上拔，该钢管内的土体到达下旋转动力头的出土口 9排出；继续将钢管I旋压入土层至接管位置，与上旋转动力头连接的螺旋钻杆拔出钢管I的上口，与下旋转动力头底部连接的管接头7脱离钢管I的上口；
第三步，将标准段管套入钢管10的上口 ；上部旋转动力头2连接螺旋钻杆6，该螺旋钻杆穿过下部旋转动力头3,进入钢管I与标准段管10内，沿顺时针方向旋转,将进入钢管I的土体被螺旋钻杆6向上推升或间断上拔，钢管I与标准段管10内的土体到达下部旋转动力头3的出土口 9位置排出，继续将钢管I与标准段管10旋压入土层，直至设计要求深度终止；
第四步，上部旋转动力头2连接螺旋钻杆6，该螺旋钻杆6从钢管的上口拔出，下部旋转动力头3的底部的管接头7脱离标准段管10的上口 ；然后，在钢管I与标准段管10内置入钢筋笼21、灌满砼22 ;下部旋转动力头3的底部的管接头7套接标准段管10的上口，旋转动力头3带动钢管沿顺时针方向与逆时针方向交替旋转，因每一个钢管节头留有20厘米旋转位移，当最上节钢管旋转20厘米位移后、再带动下节钢管转动，如果全桩长有4个节头，相对上节桩须有(4-1) X20 = 60厘米后可带动最下节钢管，原有静止摩阻力经旋转位移后成动摩阻力，旋转动力头3带动标准段管10与钢管I交替方向旋转运动，使得该钢管与周围土质的摩阻力大幅度下降，用很小上拔力即可将该钢管全部拔出地面，即完成全桩长钢管护壁同步沉管与旋挖取土的灌注桩。
权利要求
1.一种全桩长钢管护壁同步沉管与旋挖取土的灌注桩，其特征在于，包括连接有螺旋钻杆(6)的上部旋转动力头(2),该螺旋钻杆呈管状,该螺旋钻杆又穿过下部旋转动力头(3)，该下部旋转动力头的底部设有管接头(7)，该管接头与钢管(1)上端套接。
2.根据权利要求1所述全桩长钢管护壁同步沉管与旋挖取土的灌注桩，其特征在于，所述下部旋转动力头(3)设有出土口(9)。
3.根据权利要求1所述全桩长钢管护壁同步沉管与旋挖取土的灌注桩，其特征在于，所述钢管(1)设有连接装置，该连接装置包括与所述钢管(1)底端固接的套管(11)与相互连接的标准段管(10)，该套管外周设有设有由竖槽(13)与横槽(14)组成的T形槽，所述标准段管上端设有矩形凸块(8)，该矩形凸块宽度与所述竖槽的宽度相配合，该矩形凸块高度与所述横槽的高度相配合。
4.根据权利要求3所述全桩长钢管护壁同步沉管与旋挖取土的灌注桩，其特征在于，所述套管(11)设有连接法兰盘(15)与加强筋(16)，该连接法兰盘用于与所述钢管(1)焊接一起。
5.根据权利要求3所述全桩长钢管护壁同步沉管与旋挖取土的灌注桩，其特征在于，所述矩形凸块(8)设置4个，并沿所述标准段管(10)的圆周均布设置。
6.根据权利要求3所述全桩长钢管护壁同步沉管与旋挖取土的灌注桩，其特征在于，所述T形槽上部设有中心小孔(4)，该中心小孔与所述竖槽(13)中心相重合。
7.根据权利要求3所述全桩长钢管护壁同步沉管与旋挖取土的灌注桩，其特征在于，所述矩形凸块⑶中心线下方设有定位小凸点(5)，该定位小凸点中心与该矩形凸块⑶中心线相重合。
8.—种全桩长钢管护壁同步沉管与旋挖取土的灌注桩的成桩步骤是，包括连接有螺旋钻杆的上部旋转动力头与下部旋转动力头，所述螺旋钻杆穿过该下部旋转动力头，该下部旋转动力头的底部设有管接头，该管接头与钢管上端套接，该钢管设有包括套管与标准段管的连接装置； 第一步，所述下部旋转动力头(3)的底部与所述管接头(7)连接后，该管接头与所述钢管(I)的上口套接；所述上部旋转动力头(2)连接所述螺旋钻杆(6)后,该螺旋钻杆进入所述钢管的上口，并穿过所述下部旋转动力头进入所述钢管内；然后在设计桩位就位； 第二步，所述下部旋转动力头带动所述钢管沿顺时针方向旋转沉入土层，同时，与所述上旋转动力头连接的所述螺旋钻杆穿过所述下旋转动力头进入钢管内，同步地沿顺时针方向旋转，将进入所述钢管内土体被该螺旋钻杆向上推升或间断上拔，该钢管内的土体到达所述下旋转动力头出土口(9)排出，继续将所述钢管旋压入土层至接管位置，与所述上部旋转动力头连接的螺旋钻杆拔出该钢管的上口，与下部旋转动力头底部连接的管接头脱离该钢管的上口； 第三步，将所述标准段管(10)套接于所述钢管的上口 ；所述上部旋转动力头连接所述螺旋钻杆，该螺旋钻杆穿过所述下部旋转动力头，进入所述钢管与所述标准段管内，沿顺时针方向旋转，将进入该钢管的土体被所述螺旋钻杆向上推升或间断上拔，该钢管与标准段管内的土体到达下部旋转动力头的出土口位置排出，继续将该钢管与该标准段管旋压入土层，直至设计要求深度终止； 第四步，所述上部旋转动力头连接所述螺旋钻杆，该螺旋钻杆从所述钢管的上口拔出；所述下部旋转动力头的底部的管接头脱离所述钢管的上口，然后在该钢管与标准段管内置入钢筋笼(21 )、灌满砼(22)。
全文摘要
一种全桩长钢管护壁同步沉管与旋挖取土的灌注桩，包括带螺旋钻杆的上部旋转动力头与带管接头的下部旋转动力头，管接头与钢管上端套接，钢管设有连接装置并可与标准段管连接一体，成桩步骤是螺旋钻杆进入钢管上口并穿过下部旋转动力头进入钢管内，在设计桩位就位，下部旋转动力头带动钢管沿顺时针方向旋转沉入土层，上部旋转动力头同步地沿顺时针方向旋转，将进入钢管的土体被该螺旋钻杆向上推升并在出土口排出，将标准段管套接于钢管上口，旋钻杆穿过下部旋转动力头进入钢管与标准段管内将进入的土体排出，直至设计要求深度终止；螺旋钻杆从钢管拔出，在钢管与标准段管内置入钢筋笼、灌满砼；本发明优点是从根本上消除了在土木建筑工程桩基础的施工中对城市环境的污染难题，其次是施工效率显著提高。
文档编号E02D5/66GK103161157SQ20131011610
公开日2013年6月19日 申请日期2013年3月27日 优先权日2013年3月27日
发明者孔超, 龚迪快 申请人:孔超, 龚迪快