[发明专利]一种形成环形孔的现浇筒桩旋挖钻机以及成桩方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种桩基成桩技术领域，特别是涉及一种形成环形孔的现浇筒桩旋挖钻机以及利用该筒桩旋挖钻机的成桩方法。

背景技术

现浇筒桩旋挖钻机，即为在土芯护壁套管支护下，能形成环形孔的旋挖钻机，目前，通常的筒桩旋挖钻机主要是由支撑架体、钻杆、旋转动力装置以及筒桩旋挖装置(环形筒桩旋挖钻斗或者筒状螺旋钻)组成，钻杆设置于支撑架体上，旋转动力装置设置于钻杆的上部，通过驱动钻杆旋转带动钻杆底端的筒桩旋挖装置(环形筒桩旋挖钻斗或筒状螺旋钻)进行旋挖，但是由于旋转动力装置位于地面之上，驱动数十米高的钻杆转动所消耗的能量较大，随钻深的增加，对钻杆的材料及截面都提出了较高的要求，所需钻杆较重，在钻斗或者螺旋钻提土过程中，钻杆本身的重量加上钻斗或者螺旋钻中承载的土重，导致钻杆在提升过程中需要消耗的能量极大，并且较重的钻杆也会影响整个装置的稳定性。

现有的成桩施工工艺如下：

1)土芯护壁套管打入地下，护壁套管至桩底标高处或低于桩底标高处一定距离；

2)筒桩旋挖钻机开始旋挖环形孔，第一、二、三节钻杆连成整体共同下钻，动力头动力来自主机液压泵，动力头上的液压马达通过减速机带动钻杆转动.相邻的钻杆通过键条、键槽内力传递，键条键槽设置与普通旋挖钻机类似；主机动力头上传递转矩通过最外层钻杆逐级传递到最内层钻杆，最内节钻杆驱动环形筒桩旋挖钻斗或筒状螺旋钻挖上，当使用环形筒桩旋挖钻斗时，孔底切削下来的土、砂压入口内，由于环形底板的挡土作用，孔内土体不会掉下来。当采用筒状螺旋钻时，土体置于螺旋叶片上被提出孔外；

3)当钻孔较深，行程不够时，第二钻杆伸出，分开第一节钻杆与第二节钻杆，第二、第三节钻杆继续下钻。起斗时，卷扬机提升钢丝绳，或由液压缸作用，把第二节钻杆收到第一节钻杆中，然后提升钻杆把钻头提到孔外，土体从筒桩旋挖装置卸除后，再继续下钻；

4)当钻孔较深，行程不够时，第三钻杆伸出，分开第二节钻杆与第三节钻杆，第三节钻杆单独下钻.起斗时，卷扬机提升钢丝绳，或由液压缸作用，首先把第三节钻杆收到第二节钻杆中，最后第二节钻杆收到第一节钻杆中，然后提升钻杆把钻头提到孔外，土体从筒桩旋挖装置卸除后，再继续下钻；

5)环形孔深达到既定要求后，往环形孔中放置钢筋笼；

6)浇注混凝土，拔出土芯护壁套管，或者边浇注混凝土边拔土芯护壁套管，筒桩形成。

旋转动力装置的动力先启动钻杆旋转，由钻杆带动钻斗或者筒状螺旋钻旋转，消耗能量较大。

另外，现有的螺旋钻一般主要是由管端封闭的筒状管和设置在筒状管外壁的螺旋叶片以及设置在筒状管顶部用于实现其与钻杆连接的接头组成，但是，因筒状管在顶部和底部均被封闭，不能形成两端开通的空间，螺旋钻无法穿越土芯护壁套管。现有螺旋钻其旋挖运动只能形成圆孔桩，不能挖成环形孔，不能形成筒桩。

发明内容

为了解决现有技术中存在的筒桩旋挖钻机消耗能量大，稳定性差的问题，本发明提供了一种能够减少旋挖钻机的动力消耗，减轻钻杆重量的形成环形孔的现浇筒桩旋挖钻机以及利用该钻机的成桩方法。

本发明的技术方案是：一种形成环形孔的现浇筒桩旋挖钻机，包括支撑架体以及与支撑架体连接的旋转动力装置和钻杆，其特殊之处在于：还包括筒桩旋挖装置；所述钻杆与筒桩旋挖装置连接；所述钻杆其与筒桩旋挖装置连接端开通，所述旋转动力装置设置于钻杆的下端筒桩旋挖装置的上方且能够驱动筒桩旋挖装置旋转，通过旋转动力装置驱动筒桩旋挖装置旋转，从而对土体旋挖；通过提升钻杆使筒桩旋挖装置提升并将土体排出。

上述筒桩旋挖装置是筒状螺旋钻；筒状螺旋钻包括筒状管和设置于筒状管外壁的螺旋叶片；筒状管为两端开通的空心筒状管；空心筒状管内径小于等于钻杆的内径；螺旋叶片外边缘所在圆周的直径大于等于钻杆的外径。旋转动力装置设置于筒状螺旋钻的筒状管壁与螺旋叶片的外边缘之间上方位置。旋挖时，空心筒状管穿过土芯护壁套管顶端，螺旋叶片与土芯护壁套管之外土体接触，旋转螺旋叶片，在土芯护壁套管作用下，土芯得以保留，而周边土体旋挖，切削下来的土体置于螺旋叶片上，然后随钻杆提出孔外，从而形成环形孔。

上述筒桩旋挖装置还可以是环形筒桩旋挖钻斗；所述旋转动力装置设置于环形筒桩旋挖钻斗的内环壁与外环壁之间的上方位置。