一种复合地基CFG桩施工用钻具的制作方法

本申请涉及桩基成孔的技术领域，尤其是涉及一种复合地基cfg桩施工用钻具。

背景技术：

目前的地基处理方法中，长螺旋引孔cfg桩是常用的复合地基处理方法，其优点是在软土地基中的施工较快，成桩率高，其缺点是在桩身成孔过程中土体被排出到地表外，即没有很好的利用原土，还需要另外的人工和机械将排出的土清理外运，由此造成工效降低、成本增高。

针对上述问题，公告号为cn208089226u的中国专利文件公开了一种挤排土复合钻具以及cfg挤排土桩，其包括：动力机构、挤土钻具、排土钻具和钻头，所述挤土钻具与所述排土钻具自上而下一体连接以构成钻具主体，所述动力机构通过第一联动装置与所述挤土钻具的上端连接，所述钻头与所述排土钻具的下端连接，所述钻具主体的中芯管的外径自下而上逐渐增加，中芯管的内径自上而下等直径设置，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。

该方案的原理：可实现挤土、排土同时进行，并可一次性完成成孔和砼压灌成桩，实现了工作效率的提高，减少了外排土，降低了成本。

但是，上述方案中，钻具的长度一般较长，且由于中芯管的外径在整个长度范围内自下而上逐渐增加，而中芯管的内径自上而下等直径设置，因此到达最下端时，中芯管的管壁变得极薄，强度较低，而此处承担整个成孔过程中主要的钻进工作，因此管壁较薄容易导致下端变形甚至断裂，从而造成施工周期长。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有施工周期长的缺陷。

技术实现要素：

为了减少施工周期，本申请提供一种复合地基cfg桩施工用钻具。

本申请提供的一种复合地基cfg桩施工用钻具采用如下的技术方案：

一种复合地基cfg桩施工用钻具，包括钻杆，所述钻杆从上到下依次设有光杆段、旋挤段和钻进段，所述旋挤段与所述光杆段一体设置，所述旋挤段上设置有螺旋纹，所述钻进段上设置有第一螺旋叶片，所述钻进段上端与旋挤段下端可拆卸连接，所述钻进段下端设置有钻头。

通过采用上述技术方案，钻具在钻进时，钻进段的钻头用于破开地基向地下钻进，钻进段的第一螺旋叶片随着钻具的钻进而旋转切削土体并向下钻进形成栓孔，切削下来的散土随着第一螺旋叶片向上排，散土到达旋挤段，旋挤段的螺旋纹将散土向上排，并逐渐将散土挤压到栓孔侧壁中，未被旋挤段挤压入栓孔侧壁中的散土到达光杆段，由光杆段挤压进栓孔侧壁中，加固了栓孔侧壁周围的土密度，使得桩孔不易发生塌孔现象，同时避免了产生外排土，进而省略了外排土外运的成本，缩短了工期；钻进段与旋挤段可拆卸连接，钻进段损坏之后，方便替换钻进段，从而缩短了工期。

可选的，所述旋挤段上端一体设置有卡块，所述钻进段下端开设置有卡槽，所述卡块置于卡槽中，所述钻进段侧壁设置有若干螺栓，所述螺栓可拆卸连接钻进段和卡块。

通过采用上述技术方案，卡块嵌于卡槽中，从而使得钻进段与旋挤段连接处保持接口平滑，减小钻进中的阻力，降低磨损，螺栓用于连接钻进段与旋挤段。

可选的，所述钻进段外壁设置有若干安装槽，所述螺栓包括一体设置的螺杆和螺母，所述螺杆穿过钻进段外壁置于卡块中，所述螺母置于安装槽中。

通过采用上述技术方案，螺杆用于连接钻进段与旋挤段，螺母置于安装槽中，避免了钻进过程中与土层摩擦导致螺栓松动，同时减小了钻进过程中的阻力。

可选的，所述钻杆沿其长度方向中空设置，所述光杆段上端设置有注浆孔，所述钻头上开设置有与钻杆内部连通的出料口。

通过采用上述技术方案，从注浆孔灌入混凝土，实现了一次性钻孔和灌栓，从而缩短了工期，实现了工效的提高。

可选的，所述钻头上设置有第二螺旋叶片。

通过采用上述技术方案，第二螺旋叶片能够增强钻头在钻进过程中挖土的能力，便于钻头钻进。

可选的，所述钻头上开设有平槽，所述平槽侧壁上铰接设置有活门，所述活门置于出料口上，用于封堵出料口。

通过采用上述技术方案，活门能够封堵注浆孔的下端，防止土壤在钻杆向下钻进的过程中从注浆孔的下端涌入注浆孔内，影响后续的注浆。

可选的，所述旋挤段外径从下到上逐渐增大，所述螺旋纹的外轮廓直径不变。

通过采用上述技术方案，螺旋纹深度从下到上不断减小，将散土逐渐挤压入栓孔侧壁中，避免一次性挤压太多导致的钻杆转动过程中阻力较大。

可选的，所述旋挤段外径相同，所述第一螺旋叶片的外轮廓直径从下到上逐渐增大。

通过采用上述技术方案，第一螺旋叶片可在钻杆的旋转过程中逐渐切入土中，从而逐渐将桩孔孔壁剥离，避免一次性切入过深导致的钻杆转动过程中阻力较大的问题。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.地基成桩的整个过程中不会产生外排土，进而省略了外排土外运的成本；

2.能够迅速并一次性完成桩身成孔和桩身施工，能够简化工序、提高工效、降低成本；

3.使用上述钻具能够快速替换钻具下段较易损坏的钻进段，在施工中可保持钻具高效工作。

附图说明

图1是本申请实施例的一种复合地基cfg桩施工用钻具的整体示意图。

图2是图1的立体剖视图。

图3是图1的a部分放大示意图。

附图标记说明：1、钻杆；11、光杆段；111、注浆孔；12、旋挤段；121、卡块；122、螺旋纹；13、钻进段；131、钻头；1311、第二螺旋叶片；1312、出料口；1313、平槽；1314、活门；1315、铰接轴；1316、扭簧；132、第一螺旋叶片；133、卡槽；134、安装槽；135、螺栓；1351、螺杆；1352、螺母。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种复合地基cfg桩施工用钻具，参照图1，包括钻杆1，钻杆1从上到下依次包括光杆段11、旋挤段12和钻进段13，光杆段11为外径相同的圆柱体，旋挤段12与光杆段11一体设置，钻进段13上端与旋挤段12下端可拆卸连接，钻杆1沿其长度方向中空设置，光杆段11上端设置有注浆孔111。

参照图1，钻进段13下端一体设置有钻头131，钻头131形状为圆锥体，钻头131外壁上一体设置有第二螺旋叶片1311，第二螺旋叶片1311从下到上逐渐变宽，在钻开土层的过程中，第二螺旋叶片1311能够用于定位钻杆1的导向和进行钻进，防止钻杆1在钻进过程中发生偏斜，同时能够增强钻头131在钻进过程中挖土的能力，便于钻头131钻进。

参照图2和图3，钻头131外壁上开设置有与钻进段13内部连通的出料口1312，从注浆孔111灌入的混凝土通过出料口1312流出，钻头131上位于出料口1312处的外壁上开设有平槽1313，平槽1313侧壁上铰接设置有活门1314，活门1314的铰接轴平行钻头131的母线设置，活门1314能够沿铰接轴水平转动并封堵出料口1312，铰接轴1315上穿设有扭簧1316，扭簧1316在活门1314封堵出料口1312时，处于受力状态。基于上述结构，当钻头131在土层中钻进时，活门1314封堵出料口1312，避免了土石进入转杆内部，从而造成堵塞，在需要进行混凝土灌注时，活门1314收到来自出料口1312内的压力，使得活门1314转动，从而打开出料口1312，完成灌注混凝土。

参照图1，钻进段13外径相同，钻进段13外壁上一体设置有第一螺旋叶片132，第一螺旋叶片132的外轮廓直径从下到上逐渐增大，第一螺旋叶片132的最大外轮廓直径与光杆段11外径相同。基于上述结构，第一螺旋叶片132可在钻杆1的旋转过程中逐渐切入土中，从而逐渐将桩孔孔壁剥离，避免一次性切入过深导致的钻杆1转动过程中阻力较大。

参照图2，旋挤段12上端一体设置有卡块121，钻进段13下端开设置有卡槽133，卡块121置于卡槽133中，钻进段13外壁上设置有正对卡槽133的若干安装槽134，本实施例的安装槽134选用两个，钻进段13侧壁上还设置有若干螺栓135，本实施例的螺栓135选用两个内六角螺栓，螺栓135包括一体设置的螺杆1351和螺母1352，螺杆1351水平穿过安装槽134侧壁且一部分置于卡块121中，螺母1352置于安装槽134中。基于上述结构，旋挤段12和钻进段13通过螺栓135连接在一起，在转动过程中不易发生相对位移。

参照图2，旋挤段12上一体设置有螺旋纹122，旋挤段12外径从下到上逐渐增大，旋挤段12最大外径与光杆段11外径相同，且螺旋纹122的外轮廓直径不变，外轮廓的深度逐渐变浅，直到为零。基于上述结构，使土壤更加顺畅和均匀的积压在桩孔的孔壁上，从而使得被压入孔壁中的土壤更加牢固的依附于桩孔侧壁上。

本申请实施例一种复合地基cfg桩施工用钻具的实施原理为：

第一步：旋转钻杆1，先使钻头131逐渐打入土壤中，随后，钻进段13、旋挤段12和光杆段11依次钻进土壤中，第一螺旋叶片132和第二螺旋叶片1311逐渐切削土体并向下钻进形成桩孔，切削下来的土壤随着第一螺旋叶片132和第二螺旋叶片1311的旋转向上排，土壤到达旋挤段12时，旋挤段12的螺旋纹122逐渐挤压土体而将其挤压到桩孔侧壁中，未被旋挤段12挤入桩孔侧壁中的土壤经过光杆段11的挤压，再次被压入桩孔中；

第二步：当孔深到达设计深度时，通过钻杆1的注浆孔111向桩孔内加压泵送混凝土，同时向上提升钻杆1，直至到达桩顶，从而在地基中形成混凝土桩体。

在钻进过程中：发现钻进段13出现损坏，则取出钻杆1，卸下两个内六角螺栓135，用完好的钻进段13替换损坏的钻进段13，再将两个内六角螺栓135拧紧到钻进段13上。

上述地基成桩的整个过程中不会产生外排土，进而省略了外排土外运的成本，同时，使用上述钻具能够迅速并一次性完成桩身成孔和桩身施工，达到简化工序、提高工效、降低成本的目的，并且，使用上述钻具能够快速替换钻具下段较易损坏部分，在施工中可保持钻具高效工作。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。