多动力复合钻具的制作方法

本实用新型涉及土木工程技术领域，尤其是涉及一种多动力复合钻具。

背景技术：

在建筑结构或桥梁、港口、铁路、公路、机场、水利水电设施等工程软基处理中，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各土层分布情况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土的压缩模量，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。近年来又发展出一些新型挤土工法，如螺纹桩(螺杆桩和浅螺纹桩)、双向螺旋挤土桩(简称SDS桩)。以上挤土工法是通过改进设备、增加自重，加大动力机构动能，使之特制钻具扭矩变大。以上钻具成孔时以挤土为主，钻进并挤土到设计深度后，提钻同时压灌砼成桩至设计标高，因此出土量很少，加密了桩周土密实度。

上述两种工法在各种地层中都不同程度的增加了地基土的承载力。但对于复杂多样的地基土层，两种工法所使用的钻具功能较为单一，在浅层的软土，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，螺纹桩或SDS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，却打破了其密实结构性，降低了其强度，甚至发生剪胀破坏，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。为解决以上问题，根据岩土力学理念，地基处理时软土宜挤，硬土宜排，急需实用新型一种复合钻具，把以上两种工法优点集合于一种钻具上，为填补岩土界地基处理工法的不足，一种挤排土复合钻具被研发诞生。

本专利涉及的挤排土复合钻具技术引用：实用新型专利： 201820124401.1，实用新型名称：一种挤排土复合钻具以及CFG挤排土桩。(实用新型专利在实审阶段)

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种多动力复合钻具，以解决现有技术中存在的设备自动程度低，工法单一，桩型单一，适应性差，以及单桩承载力不高的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

第一方面，本实用新型提供一种多动力复合钻具，其包括：依次同轴相套的下动力钻具、中动力钻具和上动力钻具；所述下动力钻具、中动力钻具和上动力钻具分别配备有一动力机构,所述动力机构能够单独驱动其对应钻具进行旋转；所述下动力钻具、中动力钻具和上动力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。

作为一种进一步的技术方案，所述下动力钻具包括：下动力头和外套筒钻具；所述下动力头设置于所述外套筒钻具的上端，用于驱动所述外套筒钻具进行旋转动作；所述外套筒钻具采用以挤土为主的挤排土复合钻具主体。

作为一种进一步的技术方案，所述下动力钻具还包括：下排土槽；所述下排土槽设置于所述下动力头的上端。

作为一种进一步的技术方案，所述中动力钻具包括：中动力头、中间套筒钻具和中提升装置；所述中动力头设置于所述中间套筒钻具的上端，用于驱动所述中间套筒钻具进行旋转动作；所述中提升装置设置于所述中动力头的下端，用于带动所述下动力钻具进行升降动作；所述中间套筒钻具采用以挤土为主的挤排土复合钻具主体。

作为一种进一步的技术方案，所述中动力钻具还包括：中排土槽和中限位装置，所述中排土槽设置于所述中动力头的上端；所述中限位装置设置于所述中动力头的下端。

作为一种进一步的技术方案，所述上动力钻具包括：上动力头、中心钻具和上提升装置；所述上动力头设置于所述中心钻具的上端，用于驱动所述中心钻具进行旋转动作；所述上提升装置设置于所述上动力头的下端，用于带动所述中动力钻具进行升降动作；所述中心钻具采用具有排土功能的排土钻具，所述排土钻具的挤土比的数值范围小于0.6且为一定值；/所述中心钻具采用以挤土为主，排土为辅，排土也为挤土服务的挤排土复合钻具主体。

作为一种进一步的技术方案，所述上动力钻具还包括：上限位装置；所述上限位装置设置于所述上动力头的下端。

作为一种进一步的技术方案，还包括：加压装置，所述加压装置设置于所述上动力钻具和所述中动力钻具之中的任意一者。

第二方面，本实用新型还提供一种根据所述多动力复合钻具制备的型桩，其包括：主体桩身；

所述主体桩身上设置有至少两个倒锥台阶型体；

所述倒锥台阶型体的倒圆锥盘斜面延长线与所述主体桩身中心轴线的夹角角度范围为：5°～90°。

第三方面，本实用新型又提供一种根据所述多动力复合钻具以制备型桩的方法，其包括：

依照地层对工法的需求，所述上动力钻具、中动力钻具和下动力钻具依次陆续钻至各自设计深度,从而能够形成多个倒锥台阶型钻孔；启动砼泵，开始压灌砼，边压灌砼边依次陆续提升上动力钻具、中动力钻具和下动力钻具，各动力钻具底端依次平齐后同步提升,直至提到孔口标高，同时砼也压灌成桩至设计标高,实现一次性完成成孔和砼压灌成桩。

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多动力复合钻具，该钻具的下动力钻具、中动力钻具和上动力钻具分别配备有一动力机构，通过动力机构实现单独驱动其对应钻具进行旋转，该多动力复合钻具进行施工时，各个钻具由传统的联动方式转化为主动的驱动方式，可一次性完成成孔和砼压灌成桩，自动化程度高，实现了工效的提高，单桩承载力的提高，同时降低了成本，缩短了工期；适应性强，利于推广与应用。

本实用新型提供了一种根据多动力复合钻具制备的型桩，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。该桩浅部倒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或桩基础桩的挤、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独立驱动的动力机构相结合，依照地层对工法的需求，所述上动力钻具、中动力钻具和下动力钻具依次陆续钻至各自设计深度, 从而能够形成多个倒锥台阶型钻孔；启动砼泵，开始压灌砼，边压灌砼边依次陆续提升上动力钻具、中动力钻具和下动力钻具，各动力钻具底端依次平齐后同步提升,直至提到孔口标高，同时砼也压灌成桩至设计标高,实现一次性完成成孔和砼压灌成桩,从而形成具有上述结构和功能的型桩。

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1为本实用新型实施例提供的多动力复合钻具初始状态的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的多动力复合钻具钻进状态的结构示意图；

图3、4为本实用新型实施例提供的上动力钻具的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的上动力头的正面结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的中动力钻具的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的中动力头的正面结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的中排土槽的结构示意图；

图9为本实用新型实施例提供的下动力钻具的结构示意图；

图10为本实用新型实施例提供的下动力头的正面结构示意图；

图11为本实用新型实施例提供的钻机钻具对正桩位的工作状态示意图；

图12为本实用新型实施例提供的钻机上动力钻具准备钻进的工作状态示意图；

图13为本实用新型实施例提供的钻机上动力钻具协助中动力钻具同步钻进的工作状态示意图；

图14为本实用新型实施例提供的钻机中动力钻具在上动力钻具协助下与下动力钻具同步钻进至预设桩深的工作状态示意图；

图15为本实用新型实施例提供的钻机中动力钻具及下动力钻具同步钻至各自预设桩深后上动力钻具继续钻进至预设桩深的工作状态示意图；

图16为本实用新型实施例提供的砼泵压灌砼，同时提升上动力钻具至与中动力钻具底端平齐的工作状态示意图；

图17为本实用新型实施例提供的砼泵压灌砼，同时、同步提升上、中动力钻具至与下动力钻具底端平齐的工作状态示意图；

图18为本实用新型实施例提供的砼泵压灌砼，同时、同步提升上、中动力钻具及下动力钻具至桩孔口标高的工作状态示意图；

图19为本实用新型另一实施例提供的钻机钻具对正桩位的工作状态示意图；

图20为本实用新型另一实施例提供的钻机上动力钻具准备钻进的工作状态示意图；

图21为本实用新型另一实施例提供的钻机上动力钻具钻进的工作状态示意图；

图22为本实用新型另一实施例提供的钻机上、中动力钻具同步钻进的工作状态示意图；

图23为本实用新型另一实施例提供的上、中动力钻具及下动力钻具同步钻进至各自预设桩深的工作状态示意图；

图24为本实用新型另一实施例提供的砼泵压灌砼，同时提升上动力钻具至与中动力钻具底端平齐的工作状态示意图；

图25为本实用新型另一实施例提供的砼泵压灌砼，同时、同步提升上、中动力钻具至与下动力钻具底端平齐的工作状态示意图；

图26为本实用新型另一实施例提供的砼泵压灌砼，同时、同步提升上、中动力钻具及下动力钻具至桩孔口标高的工作状态示意图；

图27为本实用新型实施例提供的桩身非螺纹变径桩的上下两个倒锥台阶型体均为倒圆台桩型示意图。

图28为本实用新型实施例提供的桩身非螺纹变径桩的仅下个倒锥台阶型体可为圆平台桩型示意图。

图29为本实用新型实施例提供的桩身螺纹变径桩的上下两个倒锥台阶型体均为倒圆台桩型示意图。

图30为本实用新型实施例提供的桩身螺纹变径桩的仅下个倒锥台阶型体可为圆平台桩型示意图。

图31为本实用新型实施例提供的桩身中下部螺纹变径桩的上下两个倒锥台阶型体均为倒圆台桩型示意图。

图32为本实用新型实施例提供的桩身中下部螺纹变径桩的仅下个倒锥台阶型体可为圆平台桩型示意图。

图33为本实用新型实施例提供的桩身中上部螺纹变径桩的上下两个倒锥台阶型体均为倒圆台桩型示意图。

图34为本实用新型实施例提供的桩身中上部螺纹变径桩的仅下个倒锥台阶型体可为圆平台桩型示意图。

图35为本实用新型实施例提供的桩身中部螺纹变径桩的上下两个倒锥台阶型体均为倒圆台桩型示意图。

图36为本实用新型实施例提供的桩身中部螺纹变径桩的仅下个倒锥台阶型体可为圆平台桩型示意图。

图标：1-上动力钻具；2-中动力钻具；3-下动力钻具；4-型桩；5- 砼泵；11-上动力头；12-中心钻具；13-上提升装置；14-上限位装置； 21-中动力头；22-中间套筒钻具；23-中提升装置；24-中限位装置； 25-加压装置；26-中排土槽；31-下动力头；32-外套筒钻具；36-下排土槽；41-主体桩身；42-倒锥台阶型体。

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

本实施例提供一种多动力复合钻具，其包括：依次同轴相套的下动力钻具、中动力钻具和上动力钻具；所述下动力钻具、中动力钻具和上动力钻具分别配备有一动力机构,所述动力机构能够单独驱动其对应钻具进行旋转；所述下动力钻具、中动力钻具和上动力钻具，施工时根据设计桩身深度内场地土软硬程度和分布情况，采取适合工法，匹配对应之钻具进行组合。

桩身深度内场地土均为中硬场地土(或绝大部分为中硬场地土) 的，组合钻具均为排土钻具；

桩身深度内场地土均为软弱、中软场地土(或绝大部分为软弱、中软场地土)的，组合钻具均为以挤土为主的挤排土钻具/(或及挤土钻具)；

桩身深度内场地土上部为软弱、中软场地土，下部为中硬场地土的，组合钻具中间、外套筒钻具均为以挤土为主的挤排土钻具/(或及挤土钻具)，中心钻具为排土钻具。

其中，挤土的钻具是采用同步技术，挤土比不小于0.6且小于 1.0，且为一定值，组合钻具彼此螺距必须是等距的，螺径比适合挤土，螺旋叶片采用适合挤土的牙齿状螺牙。(浅螺纹桩和SDS桩涉及钻具较为复杂，钻孔采取挤土形式钻进，工法也属于挤土，但“挤土比”概念不能完全适合该钻具，因此本专利技术不涉及其结构形式。)

其中，排土的钻具，挤土比为一定值，螺距由适合排土的螺径比调控，螺旋叶片采用普通形式的叶片。

其中，以挤土为主的挤排土钻具，挤土比以不小于0.6且不大于1.0挤土段为主导，且挤土比由下到上，由小到大逐步缓变至1.0，螺距由适合挤土的螺径比调控，螺距可等距，宜为由下到上，由大到小逐步缓变。螺旋叶片可以采用无缺口牙齿状的叶片，叶片的外边缘厚度小于内边缘厚度，从外边缘过渡到内边缘的两面均为斜面，土在旋排过程中更有利于挤土。

其中，以排土为主的挤排土钻具，挤土比以小于0.6的排土段为主导，螺距由适合排土螺径比控制，螺距宜为等径,螺旋叶片采用普通形式的叶片。

基于上述理念以及方便本领域技术人员理解的角度出发，本实施例着重阐述其中的一种优选实施例，当然，根据工法的任意组合变化均属于本实用新型的保护范围。

结合图1至图10所示，本实施例提供一种多动力复合钻具，其包括：依次同轴相套的下动力钻具3、中动力钻具2和上动力钻具1 (由外向内依次叠加相套)；所述下动力钻具3、中动力钻具2和上动力钻具1分别配备有一动力机构,所述动力机构能够单独驱动其对应钻具进行旋转，可见，各个钻具由被动的联动方式转化为主动的驱动方式，自动化程度高，适应性强，利于推广与应用；所述下动力钻具3、中动力钻具2和上动力钻具1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(螺旋叶片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32、中间套筒钻具22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。

优选的，所述下动力钻具3包括：下动力头31和外套筒钻具32；所述下动力头31设置于所述外套筒钻具32的上端，用于驱动所述外套筒钻具32进行旋转动作；所述外套筒钻具32采用以挤土为主的挤排土复合钻具主体。进一步的，所述下动力钻具3还包括：下排土槽 36；所述下排土槽36设置于所述下动力头31的上端。优选的，对于所述下动力头31的具体形式并不局限，可以为液压驱动装置，也可以为电动驱动装置。

对于下动力头31的结构而言，该下动力头31的壳体可为中空圆筒状，其内部具有与下排土槽36相通的排土空间。具体的，该下排土槽36包括一排土箱以及设置于排土箱一侧且呈倾斜设置的导土槽。排土箱的底部可通过下动力头31的壳体与外套筒钻具32相连通，即中套筒钻具22的部分旋排土经外套筒钻具32内侧、下动力头31、下排土槽36导出。外套筒钻具32旋排土直接排至孔口。(注：纯挤土时无土排出孔口。)

对于外套筒钻具32而言，外套筒钻具32上设置有第三螺旋叶片，所述第三螺旋叶片沿所述外套筒钻具32的轴向设置于所述外套筒钻具32的外壁上。

优选的，所述中动力钻具2包括：中动力头21、中间套筒钻具 22和中提升装置23；所述中动力头21设置于所述中间套筒钻具22 的上端，用于驱动所述中间套筒钻具22进行旋转动作；所述中提升装置23设置于所述中动力头21的下端，用于带动所述下动力钻具3 进行升降动作；所述中间套筒钻具22采用以挤土为主的挤排土复合钻具主体；对于中动力头21而言，其结构可参照上述下动力头31 的描述。

对于中提升装置23而言，可以有多种方式。

例如：该中提升装置23包括：卷扬机，该卷扬机设置于所述中动力头21的下端，该卷扬机的牵引绳与下动力钻具3(优选为下动力头31)相连。

又例如：该中提升装置23包括：伸缩缸(油缸)，伸缩缸设置于所述中动力头21的下端，该伸缩缸的活塞杆与下动力钻具3(优选为下动力头31)相连。

对于中间套筒钻具22而言，该中间套筒钻具22设置有第二螺旋叶片，所述第二螺旋叶片沿所述中间套筒钻具的轴向设置于所述中间套筒钻具的外壁上。

优选的，所述中动力钻具2还包括：中排土槽26和中限位装置 24，所述中排土槽26设置于所述中动力头21的上端；所述中限位装置24设置于所述中动力头21的下端。

对于中排土槽26而言，该中排土槽26包括一排土箱以及设置于排土箱一侧且呈倾斜设置的导土槽。排土箱的底部可通过中动力头 21的壳体与中间套筒钻具22相连通，即中心钻具12的部分旋排土经中间套筒钻具22内侧、中动力头21、中排土槽26导出。(注：纯挤土时无土排出孔口。)

对于中限位装置24而言，可以有多种方式。例如：该中限位装置24可以为刚性连接杆，该刚性连接杆的长度根据实际灵活设置。也可以为伸缩式连接杆，其长度根据要求任意调节。

值得说明的是，中动力钻具2可根据设计需求由多个叠加相套组成。中动力钻具2由多个叠加相套时，除套筒直径及长度不同外，结构均相同。

优选的，所述上动力钻具1包括：上动力头11、中心钻具12和上提升装置13；所述上动力头11设置于所述中心钻具12的上端，用于驱动所述中心钻具12进行旋转动作；所述上提升装置13设置于所述上动力头11的下端，用于带动所述中动力钻具2进行升降动作；所述中心钻具12采用具有排土功能的排土钻具，所述排土钻具的挤土比的数值范围小于0.6且者为一定值；/所述中心钻具采用以挤土为主，排土为辅，排土也为挤土服务的挤排土复合钻具主体。

对于上动力头11而言，其结构、形式与其动力头21、31基本类似外，另外增设注浆(混凝土)弯管接头(弯管一端与中心钻具中芯管相通，另一端与混凝土输送高压软管相接)，动力头顶上部还设有吊点，与钻机主卷扬通过钢丝绳连接，无排土槽设置。

对于上提升装置13而言，可以有多种方式。

例如：该上提升装置13包括：卷扬机，该卷扬机设置于所述上动力头11的下端，该卷扬机的牵引绳与中动力钻具2(优选为中动力头21)相连。

又例如：该上提升装置13包括：伸缩缸(油缸)，伸缩缸设置于所述上动力头11的下端，该伸缩缸的活塞杆与中动力钻具2(优选为中动力头21)相连。

进一步的，所述上动力钻具1还包括：上限位装置14；所述上限位装置14设置于所述上动力头11的下端。对于上限位装置14而言，可以有多种方式。例如：该上限位装置14可以为刚性连接杆，该刚性连接杆的长度根据实际灵活设置。也可以为伸缩式连接杆，其长度根据要求任意调节。

此外，本实施例还包括：加压装置25，所述加压装置25设置于所述上动力钻具1和所述中动力钻具2之中的任意一者。

当然，对于加压装置25而言，可根据动力机构自重、地质条件及设计要求灵活设置，优选的，该加压装置25可以为卷扬机，卷扬机设置于钻机平台之上，卷扬机的牵引绳通过一导向轮与所述上动力钻具1(上动力头11)和所述中动力钻具2(中动力头21)之中的任意一者连接。加压装置25也可以为液压油缸，油缸缸筒固定设置于钻塔合适位置，油缸活塞杆顶端与所述上动力钻具1(上动力头11) 和所述中动力钻具2(中动力头21)之中的任意一者连接。

实施例二

结合图11至图26所示，本实施例二又提供一种根据所述多动力复合钻具以制备型桩4的方法，其包括：依照地层对工法的需求，所述上动力钻具1、中动力钻具2和下动力钻具3依次陆续钻至各自设计深度；启动砼泵5，开始压灌砼，边压灌砼边依次陆续提升上动力钻具1、中动力钻具2和下动力钻具3，直至各动力钻具底端依次平齐后同步提升出孔口标高，同时砼也压灌成桩至设计标高。

在建筑结构或铁路、公路等软基处理中，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(土层平均剪切波速≤140m/s)、中软场地土(140m/s＜土层平均剪切波速≤250m/s)、中硬场地土(250m/s＜土层平均剪切波速≤ 500m/s)、坚硬场地土(500m/s＜土层剪切波速)。

根据桩身深度范围内场地土软、硬程度及各土层分布情况，结合软挤、硬排的岩土工法理念，优选多动力复合钻具组合形式分为两种： 1，多动力复合钻具组合以挤为主的挤排土钻具+排土钻具；2，多动力复合钻具组合均为以挤为主的挤排土钻具。

根据桩身深度范围内软、硬场地土分布情况及匹配多动力复合钻具详细说明如下：

1，多动力复合钻具组合以挤为主的挤排土钻具+排土钻具，这种多动力复合钻具组合适合地层：桩身深度范围场地土，以中硬场地土为主，桩身上部软弱、中软场地土占很少或部分比例；桩身深度范围场地土，桩身上部为软弱、中软场地土，桩身下部为中硬场地土，软、硬场地土基本各占比例对半。

桩身深度范围场地土:软弱、中软场地土，工法采用挤土；中硬场地土，工法采用以排土。

中心钻具为排土钻具，挤土比小于0.6，且为一定值，螺径比适合排土，螺距为等距。其长度大于处理软弱、中软场地土厚度，具体值根据设计要求及地层情况最终确定。

中间套筒钻具和外套筒钻具采用以挤土为主的挤排土钻具，挤土比以不小于0.6且不大于1.0挤土段为主导，且挤土比由下到上，由小到大逐步缓变至1.0，挤排土段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。螺径比适合挤土，螺距可等距，宜为由下到上，由大到小逐步缓变。

中间套筒钻具长度不大于(或略大于)处理软弱、中软场地土厚度，具体值根据设计要求及地层情况最终确定；外套筒钻具小于中间套筒钻具长度，具体值根据设计要求及地层情况最终确定。

中心钻具为排土钻具；

中间套筒钻具和外套筒钻具为以挤土为主的挤排土钻具；

挤土区为：软弱场地土、中软场地土；

排土区为：中硬场地土。

成孔时，以挤为主的挤排土钻具预先在挤土区不同设计深度，各自旋拧钻进成孔，桩孔中土在旋排过程中随挤排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、挤扩消纳于桩孔壁内，使桩孔壁侧摩阻力增强。挤排土钻具在挤土区各自以挤土形式钻进到设计深度(中间套筒钻具底端或略穿透挤土区若干)，停止钻进(挤排土钻具在挤土区成孔钻进时，排土钻具钻头伸出挤排土钻具钻具底端，钻进时为反转，防止土被排土钻具旋排至孔口外，仅起到为挤排土钻具定位、破土钻进功能。)，然后由排土钻具正传，在排土区继续钻进，旋排土至孔口外形成桩孔，在排土区内达到设计深度，然后停钻，一边向中芯管中压灌砼，一边依次陆续提升各个动力钻具，各动力钻具底端依次平齐后同步提升，直至提到孔口标高，同时砼也压灌成桩至设计标高。

该种工艺流程加压装置加压点设置于中动力头之上。

以挤土为主的挤排土复合钻具+排土钻具组合在成孔灌注成桩后，桩孔中软弱、中软场地土被被挤压、挤扩消纳于挤土区桩孔壁内；桩孔中中硬场地土被排土钻具旋排出孔口外。

2，多动力复合钻具组合均为以挤为主的挤排土钻具，这种多动力复合钻具组合适合地层分布：桩身深度范围场地土，以软弱、中软场地土为主，桩身下部中硬场地土占很少或部分比例；

桩身深度范围场地土:软弱、中软场地土，工法采用挤土；中硬场地土，工法采用排土。多动力复合钻具匹配为挤土段钻具为主导，排土段钻具配合，排土也为挤土服务的原则。

中心钻具、中间套筒钻具及外套筒钻具均为挤土钻具，采用以挤土为主的挤排土钻具，挤土比以不小于0.6且不大于1.0挤土段为主导，且挤土比由下到上，由小到大逐步缓变至1.0，挤排土段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。螺径比适合挤土，螺距可等径，宜为由下到上，由大到小逐步缓变。

中心钻具长度大于处理软弱、中软场地土厚度，具体值根据设计要求及地层情况最终确定；中心钻具排土段的长度为进入中硬场地土深度，挤土比宜选用由下到上，由小到大渐变，其长度由设计要求及地层情况确定。中间套筒钻具长度小于处理软弱、中软场地土厚度，具体值根据设计要求及地层情况最终确定；外套筒钻具小于中间套筒钻具长度，具体值根据设计要求及地层情况最终确定。

中心钻具、中间套筒钻具和外套筒钻具均为以挤土为主的挤排土钻具；

挤土区为：软弱场地土、中软场地土；

排土区为：中硬场地土。

成孔时中心钻具钻进先采取缓速下钻方式，钻具预先在挤土区旋拧钻进，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，孔口不能排土，此时调整转速，钻头破土钻进，中心钻具排土段旋排土，同时中心钻具挤土段把旋排土进行旋挤。当钻头进入排土区之后，中心钻具排土段把桩孔中中硬场地土往桩孔上部旋排，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、挤扩消纳于挤土区桩孔壁内，使桩孔壁侧摩阻力增强。待动力中心钻具在排土区达设计深度时，其他动力钻具同时也在挤土区都以挤土形式钻进到各自不同设计深度，然后停钻，一边向中芯管中压灌砼，一边依次陆续提升各个动力钻具，各动力钻具底端依次平齐后同步提升，直至提到孔口标高，同时砼也压灌成桩至设计标高。

以挤为主的挤排土钻具组合在成孔灌注成桩后，桩孔中软弱、中软场地土被被挤压、挤扩消纳于挤土区孔壁内；桩孔中下部中硬场地土被中心钻具排土段旋排至上部挤土区被中心钻具挤土段逐步挤压、挤扩消纳于桩孔壁内，使桩孔壁侧摩阻力增强。

对于变径桩而言：

例如：对于处理桩长范围内地层均为中硬场地土(或绝大部分为中硬场地土)，采用排土工法，由中心钻具12—中间套筒钻具22—外套筒钻具32依次分别钻进排土成孔。进一步的，该种工艺流程加压装置25加压点设置于上动力头11之上最佳。

例如：对于处理桩长范围内地层均为软弱、中软场地土(或绝大部分为软弱、中软场地土)，采用挤土工法，由中心钻具12—中间套筒钻具22—外套筒钻具32依次分别钻进挤土成孔。进一步的，该种工艺流程加压装置25加压点设置于上动力头11之上最佳。桩顶第一变径桩身成孔工法亦可采用排土方式(主要看中间套筒钻具22对桩孔壁土挤密程度)。

例如：处理桩长范围内地层上部为软弱—中软场地土，下部为中硬场地土，采用挤排土兼备工法，由中间套筒钻具22(此时中心钻具12钻头伸出中间套筒钻具22底端，钻进时为反转，防止旋排土，仅起到为中间套筒钻具22定位、破土钻进功能，)—外套筒钻具32 依次分别在软弱—中软场地土钻进挤土成孔(中间套筒钻具22底端或略穿透挤土区)，停钻，然后中心钻具12正转，继续钻进排土，在中硬场地土内达到设计深度。进一步的，桩顶第一变径桩身成孔工法亦可采用排土方式(主要看中间套筒钻具22对桩孔壁土挤密程度)。该种工艺流程加压装置25加压点设置于中动力头21之上。

对于螺纹变径桩而言：

例如：处理桩长范围内地层均为软弱、中软场地土(或绝大部分软弱、中软场地土)，采用螺纹挤土工法，由中心钻具12—中间套筒钻具22—外套筒钻具32依次分别采用同步技术钻进挤土成螺纹桩孔。进一步的，该种工艺流程加压装置25加压点设置于上动力头11 之上。桩顶第一变径桩身成孔工法亦可采用排土方式,形成等直径桩孔(桩顶应力集中，加大桩顶横截面受力面积)。

例如：处理桩长范围内地层上部为软弱—中软场地土，下部为中硬场地土，采用上部螺纹挤土下部排土，挤排兼备工法，由中间套筒钻具22(此时中心钻具12钻头伸出中间套筒钻具22底端，钻进时为反转，防止旋排土，仅起到为中间套筒钻具22定位、破土钻进功能，)—外套筒钻具32依次分别采用同步技术钻进挤土成螺纹桩孔，中间套筒钻具22底端不穿透或略穿透中软场地土后停钻，此时由中心钻具12继续正转、钻进旋排土成桩孔，在中硬场地土内达到设计深度。进一步的，桩顶第一变径桩身成孔工法亦可采用排土方式，形成等直径桩孔(桩顶应力集中，加大桩顶横截面受力面积)。该种工艺流程加压装置25加压点设置于中动力头21之上。

实施例三

结合图27至图36所示，本实施例还提供一种根据所述多动力复合钻具制备的型桩4，其包括：主体桩身41；所述主体桩身41上设置有至少两个倒锥台阶型体42；所述倒锥台阶型体42的变径处的所在斜面延长线与所述主体桩身41中心轴线的夹角角度范围为：5°～ 90°。例如：所述倒锥台阶型体42的变径处位于桩身浅部，所述倒锥台阶型体42的变径处的所在斜面延长线与所述主体桩身41中心轴线的夹角角度范围值宜为30°～45°。又例如：所述倒锥台阶型体 42的变径处位于桩身深部，所述倒锥台阶型体42的变径处的所在斜面延长线与所述主体桩身41中心轴线的夹角角度范围为5°～90°， (例如：30°、45°、60°、75°)。

此外，对于主体桩身41而言，也可以有多种形式。

例如，非螺纹型变径桩：所述主体桩身41上设置有两个倒锥台阶型体42，所述倒锥台阶型体42的变径处的所在斜面延长线与所述主体桩身41中心轴线的夹角5°～90°。

又例如，螺纹型变径桩：所述主体桩身41上设置有两个倒锥台阶型体42，自上而下分为第一桩身、第二桩身和第三桩身，其中第一桩身、第二桩身和第三桩身之中至少一者具有螺纹结构。所述倒锥台阶型体42的变径处的所在斜面延长线与所述主体桩身41中心轴线的夹角5°～90°。

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。