[发明专利]用于涡压挤扩混凝土分层扩径桩的成桩设备及方法

权利要求书

1.一种涡压挤扩混凝土分层扩径桩的成桩设备，包括：桩头、钢套管、旋转配件、径向涡压叶片、轴向涡压叶片；其特征在于：桩头设置在钢套管的底部，旋转配件安装在钢套管的顶部，径向涡压叶片安装在钢套管开口处的内侧，轴向涡压叶片安装在径向涡压叶片的顶部。

2.根据权利要求1所述的涡压挤扩混凝土分层扩径桩的成桩设备，其特征在于：靠近钢套管底部约一米处，沿钢套管的轴向对称开设一对涡压腔出口。

3.根据权利要求1-2所述的涡压挤扩混凝土分层扩径桩的成桩设备，其特征在于：每个开口的宽度为钢套管1/4周长，开口高度与径向涡压叶片的端部高度相同。

4.根据权利要求1-3所述的涡压挤扩混凝土分层扩径桩的成桩设备，其特征在于：径向涡压叶片由两个完全相同的半圆环钢板反对称焊接而成，径向涡压叶片水平向呈S形，径向涡压叶片顶部中间高、两端低；径向涡压叶片两端之间的直线距离与钢套管的直径相同；S形径向涡压叶片的两端分别与涡压腔出口的竖向侧边焊接固定，径向涡压叶片所采用的钢材型号、钢板厚度与钢套管的钢材型号、钢板厚度相同。

5.根据权利要求1-4所述的涡压挤扩混凝土分层扩径桩的成桩设备，其特征在于：轴向涡压叶片设置在径向涡压叶片的顶部。

6.根据权利要求1-5所述的涡压挤扩混凝土分层扩径桩的成桩设备，其特征在于：轴向涡压叶片底端位于焊缝的上部，轴向涡压叶片与钢套管中心轴线成45度角，轴向涡压叶片顶端终止于径向涡压叶片顶端中间最高点处，轴向涡压叶片与径向涡压叶片、钢套管之间的连接为焊接，三者的钢材型号相同。

7.根据权利要求1-6所述的涡压挤扩混凝土分层扩径桩的成桩设备，其特征在于：所述的桩头，采用预制混凝土结构，上部为圆柱体，下部为圆锥体，圆柱体的顶端形成一圆柱形凸台。

8.根据权利要求1-7所述的涡压挤扩混凝土分层扩径桩的成桩设备，其特征在于：所述的钢套管，为金属圆管，钢套管的内径比预制混凝土桩头圆柱形凸台的外径略大，以保证预制混凝土桩头的顶部恰好能够嵌入到钢套管底部，并留有一定空隙。

9.根据权利要求1-8所述的涡压挤扩混凝土分层扩径桩的成桩设备，其特征在于：钢套管顶部设置的旋转配件为旋转齿轮，旋转齿轮内侧为光圆柱面、外侧设有啮合齿；旋转齿轮的内径与钢套管的外径相同，旋转齿轮的顶面与钢套管的顶面齐平，旋转齿轮箍焊在钢套管的顶部。

10.一种涡压挤扩混凝土分层扩径桩的成桩方法，利用权利要求1-9所述的涡压挤扩混凝土分层扩径成桩的设备，其特征在于，具体骤如下：

第一步：钢套管就位：将混凝土预制桩头对准要锤管入土的部位，将钢套管座落在混凝土预制桩头上；

第二步：锤管入土：利用夯锤将钢套管连同混凝土预制桩头一同打入土层至预定标高；

第三步：灌注混凝土：将扩径桩所用的混凝土从钢套管顶部灌注到钢套管内；

第四步：旋扭套管：将旋扭动力设备连接到钢套管顶部的旋转齿轮上，通过转动旋转齿轮带动钢套管一同旋转，在径向涡压叶片和轴向涡压叶片的挤压驱动作用下，套管内混凝土经过涡压腔口被沿水平方向涡压挤扩到周围土体中，起到扩径、挤密的作用，达到涡压扩径的目的；旋扭至预先设计的扩径尺寸之后，结束旋扭；

第五步：提升套管：完成涡压扩径之后，提升钢套管至上一土层需要形成扩径部的部位；

第六步：实施上一土层的涡压扩径：重复第三步～第四步，完成上一层土层的涡压扩径；根据工程需要形成扩径部的数量，可重复实施第三步～第五步；

第七步：拔出钢套管：将所有需要形成扩径部的部位实施涡压挤扩完毕之后，将混凝土灌注到钢套管内部至地面位置，缓慢拔出钢套管，插入钢筋笼，完成该桩的涡压挤扩工作。