[发明专利]一种改进的异型半螺丝桩及钻杆结构

说明书

【技术领域】

本发明涉及土木建筑桩基础中的设计理论和施工技术，属于建筑技术领域。

【背景技术】

桩基础广泛运用于土木工程，随着技术的进步，不断出现新桩型及相关技术和设备，其中名为《螺旋钻杆改良结构及异型半螺丝桩体》的发明专利，专利申请号：200510036248.4，公开号：CN1904307A，是一种具有高效、环保、经济、实用、质量可靠的新型桩基础技术。该技术将原“半螺丝桩技术”中的螺丝(螺纹)部分设计为‘变截面’，桩体的螺丝(螺纹)部分从下往上呈‘由小变大’形状，即呈倒梯形结构，圆柱部分的直径大于等于螺旋部分的最大直径。经多个工程项目实践，经改进后的半螺杆桩，能减少土层的反作用力，提高工作效率，同时减轻对钻机的钻杆的损害，延长设备的使用寿命。因此，该技术具有广阔前景和推广价值。

但该技术有以下3处不足：

1、成孔过程中，由钻杆下段的螺纹直接转变为上段的圆柱体，因钻杆产生突变导致掘进过程中的应力集中增大了阻力，并因圆柱部分的直径大于等于螺旋部分，也会增加钻杆的阻力。

2、进入岩层或土夹石的特殊土层，桩机设备的钻头在无水状态下会降低工作效率，并加速磨损。

3、桩体局限于直径小于等于600mm和桩长20m的桩，阻碍了该技术向更广阔领域的运用和进一步发展。

【发明内容】

本发明的目的：

本发明的目的1：将钻杆分为三段，下段为‘受力段’(即原螺丝部分)，增加中间段，称‘过度段’、也称‘浅螺纹段’，上段为‘传力段’(即原圆柱体部分)。通过中间段的浅螺纹，使钻杆下部的螺纹向上部圆柱体转变时形成一个‘过度或缓冲阶段’，降低应力集中的现象，减少阻力，提高效率。

本发明的目的2：通过由无水掘进方式改为有限注水掘进方式，即当钻头遇到岩石或很硬土层时向钻头注入少量的水，以改善钻头的工作状态，提高工作效率，并延长钻头寿命。

本发明的目的3：通过加大桩机设备动力和机架尺寸，以扩大异型半螺丝桩的运用直径；可以通过提高桩机设备的高度或采用“拼接钻杆的技术方案”，以扩大异型半螺丝桩的运用范围

本发明通过下述技术方案实现：

将钻杆分为三段，下段为‘受力段’(即原螺丝部分)，中间段为‘过度段’、也称‘浅螺纹段’，上段为‘传力段’(即原圆柱体部分)。其中上段和下段按原钻杆结构不变，中间段由钢管加焊金属材料的‘浅螺纹’组成。浅螺纹的螺牙高度(即梯形螺牙的高度)为钻杆下段螺牙高度的1/2～1/5，螺牙宽度(即梯形螺牙的底宽度)与下段螺牙的宽度相同，浅螺纹的螺牙(螺纹)间距与下段的螺纹相同，中间段的长度占整个钻杆长度的1/6～1/12，中间段的外围直径小于等于下段螺旋部分的最大直径、大于等于上段圆柱部分的外围直径。浅螺纹所采用的材料与钻杆的主体材料相同，连接方式主要采用焊接。

在钻杆的圆管中间适当位置安装一根直径25mm水管，在需要的时候能向钻头有限供水，以改善钻头的工作状态，提高工作效率，并延长钻头寿命。

通过加大桩机设备动力和机架尺寸，以扩大异型半螺丝桩的运用直径；可以通过提高桩机设备的高度或采用“拼接钻杆的技术方案”，以扩大异型半螺丝桩的运用深度。

本发明效果在于：

由半螺丝桩的施工工艺，整个施工过程可分为‘成孔阶段’和‘成桩阶段’。在成孔阶段，钻杆下部即螺悬部分主要起掘进作用，在此过程中，中间段的浅螺纹起由螺纹向圆柱体变化的过度作用，以降低应力集中的现象，减少阻力，提高效率。在成桩阶段，当砼由下往上逐步填充空孔时，钻杆将逐步上拔(旋转)出地面，在此过程中，中间段的浅螺纹起由圆柱体向螺纹变化的过度作用，同样起降低应力集中的作用，减少阻力，提高桩机的效率。

通过钻杆中水管，在需要的时候向钻头有限供水，通过水的润滑和降温作用，可以改善钻头的工作状态，提高工作效率，并延长钻头寿命。

对某些特殊地层的持力层大于20m，需要加深钻进深度，延长桩长，同时还必须考虑加大桩的直径，才能满足设计要求，扩大运用范围。

【附图说明】

图1为本发明所述钻杆结构图示意。

【具体实施方式】

下面结合图1、和实施方式对本发明作进一步的详细说明。