本实用新型属于建筑工程技术领域，具体涉及一种旋挖钻机的钻杆结构。
背景技术：
随着我国经济建设的蓬勃发展，铁路、公路等交通基础设施得到了迅猛快速的发展，建设水平和标准也不断提高，一些线路不可避免的通过地下水位较高的地段。
现有旋挖钻机的钻杆，施工形成的桩孔为圆孔，浇筑混凝土后咬合质量有待提高，特别是不能很好地满足高水位复杂地质区的特殊地质环境的要求，造成无法成孔或咬合桩的施工质量低。
技术实现要素：
本实用新型旨在提供一种专用于高水位复杂地质区的咬合桩硬切割成桩的旋挖钻机钻杆结构，以解决因高水位复杂地质钻孔时无法成孔的技术难题，高效快速，安全可靠，施工质量有保障。
为此，本实用新型所采用的技术方案为：一种适用于高水位复杂地质区咬合桩硬切割工的旋挖钻机钻杆，所述旋挖钻机的钻杆为圆筒形，在钻杆外壁的下端设置有若干呈圆周均布的块状凸起，每个块状凸起包括上下一体的两部分，上部分为上宽下窄的等腰梯形，等腰梯形上端的两个拐角处均倒圆角，下部分为等腰三角形且尖头朝下形成切割刃口，等腰三角形的上端与等腰梯形的下端等宽，在等腰梯形与等腰三角形的交界位置处设置有修整刃口。
所述钻杆外壁的下端设置有14～20个呈圆周均布的块状凸起，所述块状凸起焊接固定在钻杆外壁上。
所述块状凸起的最大宽度与相邻块状凸起之间的间隔相当。
两个所述拐角处的倒圆角为r1.5cm，等腰三角形尖头夹角α≤20°
本实用新型的有益效果：
(1)采用现有的旋挖钻机，对钻杆进行改进，通过增设的块状凸起以形成由上到下螺旋缠绕齿的桩孔外壁，并结合钻杆正反转确保孔型的螺旋线不被破坏，有利于浇筑成型后素混凝土桩与孔壁、钢筋混凝土桩与孔壁、素混凝土桩与钢筋混凝土桩之间更好地啮合，显著了桩基质量，确保了施工质量和施工安全，尤其在饱和富水软土层最能体现其优越性，推广应用前景广阔；
(2)采用特殊设计的旋挖钻机进行钻孔及素混凝土的硬切割，旋挖钻机对孤石及风化岩层适应性强，受地质因素影响较小，当遇到孤石及风化岩层时，硬法切割工艺能在成桩过程中直接清除地下岩层及孤石，达到一次成桩。
附图说明
图1为旋挖钻机钻杆的横截面示意图。
图2为咬合桩施工完成后的状态。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图，对本实用新型作进一步说明：
如图1所示，一种适用于高水位复杂地质区咬合桩硬切割工的旋挖钻机钻杆，所采用的旋挖钻机的钻杆a为圆筒形，在钻杆外壁的下端设置有若干呈圆周均布的块状凸起，每个块状凸起包括上下一体的两部分，上部分为上宽下窄的等腰梯形b，等腰梯形b上端的两个拐角处均倒圆角d，下部分为等腰三角形c且尖头朝下形成切割刃口e，等腰三角形c的上端与等腰梯形b的下端等宽，在等腰梯形b与等腰三角形c的交界位置处设置有修整刃口f。由于钻杆旋转向下钻进，块状凸起在桩孔的侧壁形成带有由上到下的螺旋缠绕齿；钻孔钻进到位后，反转退出，以确保钻杆退出桩孔时不破坏螺旋缠绕齿。
对现有旋挖钻机钻杆具体改造时，可以在现有钻杆的外壁上焊接若干呈圆周均布的块状凸起，也可以是块状凸起由钻杆的圆筒一体成型。块状凸起的数量根据需要设置，相邻块状凸起之间的间隔最好不得小于块状凸起的最大宽度。
最好是，钻杆外壁的下端设置有14～20个呈圆周均布的块状凸起，块状凸起焊接固定在钻杆外壁上。
进一步，块状凸起的最大宽度与相邻块状凸起之间的间隔相当。
两个拐角处的倒圆角d优选为r1.5cm，等腰三角形c尖头夹角α优选为≤20°
一种高水位复杂地质区咬合桩硬切割成桩施工方法，其步骤为：
s1、按照1、2、3、4、5、6……的顺序依次对各桩位进行编号；单数号为素混凝土桩位，偶数为钢筋混凝土桩位；如图1所示，1、3、5、7、9为素混凝土桩(统称为ⅰ桩)；2、4、6、8为钢筋混凝土桩(统称为ⅱ桩)。钢筋混凝土桩相比素混凝土桩，需要下放钢筋笼后，再浇筑混凝土。
s2、先施工素混凝土桩，采用旋挖钻机钻孔，再浇筑混凝土，形成素混凝土桩；素混凝土桩的施工隔开三根桩以上，即按照1、n、3、n+2……的顺序进行素混凝土桩的施工，n为≥5的单数。如：素混凝土桩按照1、5、3、7……的顺序进行施工。
具体施工时，步骤s2按以下分步进行：
s2-1，桩位放线：采用全站仪精确定位桩孔的位置，在每个桩定位点拉十字线钉放四个控制桩。
s2-2、护筒安装：钻机利用扩孔器将桩孔扩大，以四个控制桩为基准控制护筒的埋设位置，再通过大扭矩钻杆将护筒压入设计标高；护筒压入前及压入后，通过靠在护筒上的精确水平仪调整护筒的垂直位置，护筒顶高于原地面0.2～0.4m,最好是0.3m，以便钻杆定位及保护桩孔。
s2-3、钻机定位：通过手动粗略调平以保证钻杆基本竖直后,再利用自动控制系统调整钻杆保持竖直状态。
s2-4、钻进成孔：以钻斗自重并加压作为钻进动力，当钻斗被挤压充满钻渣后，将其提出地表卸渣，施工过程中通过钻机自带的三向垂直控制系统反复检查成孔的垂直度，确保成孔质量。
s2-5、浇筑混凝土。
s3、待2号钢筋混凝土桩位两侧的1号、3号素混凝土桩达到设计强度的70％后，用旋挖钻机按设计要求切割1号、3号素混凝土桩成孔，再在2号钢筋混凝土桩位下放钢筋笼，浇筑混凝土形成2号钢筋混凝土桩，该2号钢筋混凝土桩与两侧的1号、3号素混凝土桩构成咬合桩；钢筋混凝土桩的施工隔开三根桩以上，即按照2、n+1、4、n+3……的顺序进行钢筋混凝土桩的施工。如：钢筋混凝土桩按照2、6、4、8……的顺序进行施工。
在具体施工时，只要1号、3号素混凝土桩达到设计强度的70％后，即可施工2号钢筋混凝土桩，后面的素混凝土桩仍同步进行施工，任一钢筋混凝土桩两侧的素混凝土桩达到设计强度的70％后，即可进行相应的钢筋混凝土桩的施工，互不影响，施工效率高。
步骤s3按以下分步进行：
s3-1，桩位放线：采用全站仪精确定位桩孔的位置，在每个桩定位点拉十字线钉放四个控制桩；
s3-2、护筒安装：钻机利用扩孔器将桩孔扩大，以四个控制桩为基准控制护筒的埋设位置，再通过大扭矩钻杆将护筒压入设计标高；护筒压入前及压入后，通过靠在护筒上的精确水平仪调整护筒的垂直位置，护筒顶高于原地面0.2～0.4m,以便钻杆定位及保护桩孔；
s3-3、钻机定位：通过手动粗略调平以保证钻杆基本竖直后,再利用自动控制系统调整钻杆保持竖直状态；
s3-4、钻进成孔：以钻斗自重并加压作为钻进动力，当钻斗被挤压充满钻渣后，将其提出地表卸渣，施工过程中通过钻机自带的三向垂直控制系统反复检查成孔的垂直度，确保成孔质量；
s3-5、下放钢筋笼；
s3-6、浇筑混凝土。
结合图1所示，浇筑成型后素混凝土桩与孔壁、钢筋混凝土桩与孔壁、素混凝土桩与钢筋混凝土桩分别呈锯齿形螺旋啮合。
在步骤s3-5中，钢筋笼主要由螺旋筋和若干主筋构成。所有主筋呈圆周竖向间隔布置，并结合螺旋筋焊接成一个圆柱形钢筋笼主骨架。主筋和螺旋筋的直径为20～30mm，螺旋筋和主筋采用电弧点焊焊接。由于桩孔的深度较深达17米以上，单根钢筋的长度不够，将钢筋笼分上下两节，上下主筋采用套筒接长，并结合加强箍筋双面搭接焊；即套筒套在上下主筋连接端外，再结合加强箍筋双面搭接焊，确保接头位置处强度。钢筋笼下放时，用25t汽车吊进行主副钩三点起吊、人工扶笼入孔、缓慢下放入孔。
混凝土灌注时，灌注方式采用25t汽车吊+导管系统，导管采用直径30cm的无缝钢管制成，快速螺纹接头，导管接头处设2道密封圈，保证接头的密封性。
施工完成后，进行桩基检测。桩的质量检测应采用低应变动测法检测桩身完整性，检测桩数不小于总桩数的20％，且不得少于5根。
经济效益分析：本工法采用咬合桩硬切割施工工艺，施工成本约410元/米，施工总成本109.6万元。相比传统的液压全套管施工工艺节约成本189.9万。相当于直径90cm的桩基每延米节约成本710元，经济效果显著。
经过工程实践，咬合桩采用咬合桩硬切割施工工艺施工效率能够达到6～8根/天，比传统的液压全套管施工工艺施工节约一半以上的工期。本工法适用于高水位风化石灰岩层，砂砾石层及软土地基深基坑围护结构施工，尤其在饱和富水软土层最能体现其优越性。
表经济效益分析表