中掘法钻孔沉桩施工并同步进行高压喷浆用的钻杆的制作方法

本技术涉及土木工程中预应力砼管桩的沉桩施工，具体讲是一种中掘法钻孔沉桩施工并同步进行高压旋喷浆液用的钻杆。

背景技术：

1、中掘法是现有技术中的一种比较成熟的桩基施工方法，其步骤大致为用长螺旋钻杆下穿过预应力砼管桩的管腔，在管桩下端钻进成孔并利用长螺旋叶片沿管桩的管腔向上推挤出土，同时用沉桩设备如抱压平台的抱箍夹住并下沉管桩。由于中掘法在沉桩时同步释放了管桩下方土体的应力，并利用叶片排出了管桩下沉路线上大部分土体，故有效削弱了挤土效应，从而克服了传统预应力砼管桩下沉时挤土效应过大，有可能危及周边的市政道路、地下管线和邻近建筑等的问题。

2、但上述的中掘法沉桩施工仍然存在一定的缺陷，即中掘法成孔过程中难以进行有效的护壁，管桩下部的大部分土体已经被钻出，而管桩本身又被不断下压，这样很容易导致孔壁坍塌，直接降低成桩后的桩侧摩阻力，且塌孔后的沉渣在孔底聚集，也会削弱桩体的桩端承载力。

3、为克服上述缺陷，也有人提出在现有的长螺旋钻杆内增设注浆管，并在动力头内增加一个浆液室，利用输浆泵和胶皮管将浆液输入动力头的浆液室，再沿注浆管从钻杆底端喷出以护壁的设想。但上述设想不完善，客观上仍存在较大的缺陷，主要是因为实际施工过程中桩体深度往往较大，一般会超过桩架高度，故需要将钻杆和注浆管从下往上分段接长，但现有技术的钻杆段和注浆管段密封效果一般，从而导致该钻杆的喷浆量和喷浆压力均不理想；基本只能实现1mpa左右的常压喷浆，护壁效果较差，对桩侧和桩端摩阻力的增益也有限，在管桩外形成的水泥土层厚度也不够大；而且，钻杆段和注浆管段上下对接装置的插接精度也一般，插接过程不容易快速对准，操作不便，效率也低。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的技术问题是，提供一种能确保上下钻杆段和注浆管段插接精度好，密封效果理想，插接装配过程方便，能有效提高注浆压力，增大喷浆量的中掘法钻孔沉桩施工并同步进行高压喷浆用的钻杆。

2、本实用新型的技术解决方案是，提供一种中掘法钻孔沉桩施工并同步进行高压喷浆用的钻杆；它包括钻杆本体及螺旋叶片；钻杆本体由多节钻杆段从下往上依次接长而成；每节钻杆段内设有一节注浆管段；钻杆本体下端设钻头；每节钻杆段上端设有一个插头，该插头轴向贯通有螺纹孔，每节注浆管段上部经外螺纹与对应钻杆段插头的螺纹孔旋合且每节注浆管段顶端伸出所旋合的螺纹孔；插头包括上小下大的圆台体和位于圆台体下端的六棱柱，六棱柱上设有横向的内半插槽；每节钻杆段下端设有一个插套，该插套的下口设有与插头吻合的六棱腔室和圆台腔室，插套上端设有密封管，每节注浆管段下端与对应钻杆段密封管的上口插接密封；六棱腔室侧壁设有与内半插槽对应的横向的插孔；每节钻杆段的插头插入上一节钻杆段的插套内；且插头和插套经同时插入内半插槽和插孔的横向插销锁紧；每节钻杆段的注浆管段顶端与上一节钻杆段的密封管下口插接密封。

3、采用本申请的中掘法钻孔沉桩施工并同步进行高压喷浆用的钻杆与现有技术相比，具有以下优点。

4、下节钻杆段插头快速插入上节钻杆段插套内，通过六棱柱和六棱腔室实现上下钻杆段周向限位，再由插入内半插槽和插孔的横向插销实现上下钻杆段竖向定位，仅纵插一次横插一次就完成上下钻杆段对接，操作方便快捷，且插接效果牢固可靠；更重要的是，下节的注浆管段旋合在插头中心螺纹孔内且顶端上凸于螺纹孔，上节注浆管段下端则插接在插套的密封管内，确保了上下两根注浆管段精准居中，故在上下钻杆段插接装配的过程中，连带着快捷方便地实现了上下两节注浆管段的精准对位插接装配；且由于上下两节注浆管段对位准、插接精度高，使得插接后的上下两节注浆管段密封效果好，故明显增大了注浆压力，同时也增大了单位时间内的喷浆量，从而提升了中掘法施工时的护壁效果，也明显增强了桩侧和桩端摩阻力，同时增大了管桩外周的水泥土层厚度，进而明显增强了成桩后的桩基强度和承载力，提升了中掘法沉桩施工的质量。

5、每节钻杆段上端与插头的连接结构优选为，每节钻杆段上开口设有内螺纹，插头下部设有卡环，卡环下部设有螺杆，插头经螺杆与钻杆段上开口的内螺纹旋合且卡环与螺杆间的台阶面抵住钻杆段上开口；这样，先将本节注浆管段上端旋入插头的螺纹孔，并旋至注浆管段外螺纹末端，从而限定该注浆管段与插头的相对高度，然后将插头下部螺杆旋入本节钻杆段上开口直至插头卡环与上开口抵靠，从而限定插头与本节钻杆段的相对高度；换句话说，就是方便快速高效的实现了插头、本节注浆管段上段和本节钻杆段上端的装配定位，并锁定了本节注浆管段伸出本节钻杆段上端的具体长度，实现钻杆段与注浆管段竖向精准定位。

6、每节钻杆段下端与插套的连接结构优选为，每节钻杆段下开口也设有内螺纹，插套上端设有带外螺纹的螺管，插套经螺管与钻杆段下开口的内螺纹旋合且插套和螺管间的台阶面抵住钻杆段下开口；插套对应的密封管插接并点焊在螺管中心孔内；这样，只需要将密封管插接点焊在插套的螺管中心孔，然后将螺管外螺纹旋入本节钻杆段下开口直至插套和螺管之间的台阶面与钻杆段下开口抵靠即可，故装配过程快捷方便，且插套、密封管和钻杆段连接牢固，还能确保插套及密封管沿钻杆段竖向定位精准；还由于注浆管段上端已经提前与钻杆段上端的插头旋合固定，所以将插套旋入钻杆段下口的过程中，同步完成了密封管与注浆管段下端的插接密封；换句话说，上述结构能快捷牢固地将注浆管段装配入对应的钻杆段内，并确保注浆管段精准居于钻杆段中心，并保证注浆管段在钻杆段中的相对高度精准，从而保证了后续上下钻杆段和上下注浆管段插接装配时，能获得最佳的密封效果，进而明显提升其注浆压力。

7、作为优选，插头还包括位于圆台体上端的插柱，插套还包括与插柱对应的圆柱腔室；这样，能提升插头与插套插接的牢固度，进而提升上下钻杆段的连接固定效果。

8、作为又一种优选，钻头包括中空的杆部和固定在杆部下端的耙部，杆部设有最下节注浆管段，最下节注浆管段连通有左右两根横向的基础喷管，每根基础喷管外端螺接有一根附加喷管，每根附加喷管贯穿杆部的侧壁且附加喷管外端延伸至螺旋叶片外边缘；这样，从物理距离上实现了喷嘴外置，从而明显扩大了浆液的喷射范围，更利于浆液的扩散，使其获得更好的与土体搅拌的效果，有效扩大了管桩外周水泥土层厚度，并使得水泥土更加均匀致密，进而增大后续成桩的强度和承载力。

9、作为进一步优选，两根基础喷管竖向相互错开；每根附加喷管外端设有一个保护块，该保护块焊接在螺旋叶片下表面，每根附加喷管内端穿过杆部侧壁与对应的基础喷管螺接，每根附加喷管外端可转动套合在保护块的过孔内；这样，每根附加喷管内端旋合而外端套合在保护块内，其支承保护效果牢靠，不易被钻渣土体磨损折弯甚至封堵；且两根基础喷管竖向相互错开，从而使外侧的两根附加喷管均能贴近其周向的螺旋叶片下表面，尽可能避让开螺旋叶片上表面也就是推土侧，既避免干涉阻碍排土；又减少了与钻渣碎土的磨损，延长其使用寿命；且该钻头局部可更换，即便附加喷管长期磨损报废，也能很方便旋出更换，无需对钻头整体更换，故降低了运营成本，延长了使用寿命，既经济又环保。

技术特征：

1.一种中掘法钻孔沉桩施工并同步进行高压喷浆用的钻杆，它包括钻杆本体及螺旋叶片；钻杆本体由多节钻杆段从下往上依次接长而成；每节钻杆段内设有一节注浆管段；钻杆本体下端设钻头；其特征在于：每节钻杆段上端设有一个插头，该插头轴向贯通有螺纹孔，每节注浆管段上部经外螺纹与对应钻杆段插头的螺纹孔旋合且每节注浆管段顶端伸出所旋合的螺纹孔；插头包括上小下大的圆台体和位于圆台体下端的六棱柱，六棱柱上设有横向的内半插槽；每节钻杆段下端设有一个插套，该插套的下口设有与插头吻合的六棱腔室和圆台腔室，插套上端设有密封管，每节注浆管段下端与对应钻杆段密封管的上口插接密封；六棱腔室侧壁设有与内半插槽对应的横向的插孔；每节钻杆段的插头插入上一节钻杆段的插套内；且插头和插套经同时插入内半插槽和插孔的横向插销锁紧；每节钻杆段的注浆管段顶端与上一节钻杆段的密封管下口插接密封。

2.根据权利要求1所述的中掘法钻孔沉桩施工并同步进行高压喷浆用的钻杆，其特征在于：每节钻杆段上开口设有内螺纹，插头下部设有卡环，卡环下部设有螺杆，插头经螺杆与钻杆段上开口的内螺纹旋合且卡环与螺杆间的台阶面抵住钻杆段上开口。

3.根据权利要求2所述的中掘法钻孔沉桩施工并同步进行高压喷浆用的钻杆，其特征在于：每节钻杆段下开口也设有内螺纹，插套上端设有带外螺纹的螺管，插套经螺管与钻杆段下开口的内螺纹旋合且插套和螺管间的台阶面抵住钻杆段下开口；插套对应的密封管插接并点焊在螺管中心孔内。

4.根据权利要求3所述的中掘法钻孔沉桩施工并同步进行高压喷浆用的钻杆，其特征在于：插头还包括位于圆台体上端的插柱，插套还包括与插柱对应的圆柱腔室。

5.根据权利要求1所述的中掘法钻孔沉桩施工并同步进行高压喷浆用的钻杆，其特征在于：钻头包括中空的杆部和固定在杆部下端的耙部，杆部设有最下节注浆管段，最下节注浆管段连通有左右两根横向的基础喷管，每根基础喷管外端螺接有一根附加喷管，每根附加喷管贯穿杆部的侧壁且附加喷管外端延伸至螺旋叶片外边缘。

6.根据权利要求5所述的中掘法钻孔沉桩施工并同步进行高压喷浆用的钻杆，其特征在于：两根基础喷管竖向相互错开；每根附加喷管外端设有一个保护块，该保护块焊接在螺旋叶片下表面，每根附加喷管内端穿过杆部侧壁与对应的基础喷管螺接，每根附加喷管外端可转动套合在保护块的过孔内。

技术总结
本技术公开一种中掘法钻孔沉桩施工并同步进行高压喷浆用的钻杆；钻杆本体由多节钻杆段接长而成；每节钻杆段上端设有一个插头，该插头轴向贯通有螺纹孔，每节注浆管段上部经外螺纹与对应钻杆段插头的螺纹孔旋合；每节钻杆段下端设有一个插套，该插套的下口与插头吻合，插套上端设有密封管，每节注浆管段下端与对应钻杆段密封管的上口插接密封；每节钻杆段的插头插入上一节钻杆段的插套内；且插头和插套经横向插销锁紧；每节钻杆段的注浆管段顶端与上一节钻杆段的密封管下口插接密封。该钻杆插接精度好，密封效果理想。

技术研发人员：李福连,陶灵聪,杨文海,黄传胜,宋建明
受保护的技术使用者：浙江鸿晨建设有限公司
技术研发日：20221228
技术公布日：2024/1/12