[发明专利]一种挤排土复合钻具、CFG挤排土桩以及制备方法

权利要求书

1.一种挤排土复合钻具，其特征在于，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，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。

2.根据权利要求1所述的挤排土复合钻具，其特征在于，所述动力机构包括：电机设备和/或液压驱动设备。

3.根据权利要求1所述的挤排土复合钻具，其特征在于，所述中芯管的内径为等直径设置。

4.根据权利要求1所述的挤排土复合钻具，其特征在于，所述钻头上设有出料口，所述出料口与所述中芯管的内部管道连通。

5.根据权利要求1所述的挤排土复合钻具，其特征在于，所述中芯管的外径不大于所述螺旋叶片外轮廓的直径。

6.根据权利要求1所述的挤排土复合钻具，其特征在于，所述挤土钻具的上端具有光杆段，所述光杆段的顶部通过第一联动装置与所述动力机构连接。

7.根据权利要求1所述的挤排土复合钻具，其特征在于，所述挤土钻具中的中芯管外直径与钻具主体直径之比由下至上逐渐变大，其中，定义该比值为所述挤土钻具的挤土比，所述挤土钻具的挤土比的数值范围在0.6-1.0，所述挤土钻具的挤土比由下至上逐渐由小到大渐变。

8.根据权利要求1所述的挤排土复合钻具，其特征在于，所述排土钻具中的中芯管外直径与钻具主体直径之比由下至上逐渐变大，且定义该比值为挤土比，所述挤土比的数值范围小于0.6；其中，所述排土钻具的挤土比由下至上逐渐由小到大渐变或者为以一定值。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的挤排土复合钻具以制备的CFG挤排土桩，其特征在于，所述CFG挤排土桩桩身直径由下而上为等径，横截面为圆形。

10.根据权利要求1-8中任意一项所述的挤排土复合钻具以制备CFG挤排土桩的方法，其特征在于，包括如下步骤：

采用所述挤排土复合钻具施工时，通过动力机构带动挤土钻具、排土钻具同步旋转，带动钻头向下钻进成孔，此时根据场地土情况结合钻具匹配不同，成孔工艺分两种情况：

第一种，场地土以中硬场地土为主，工法采用以排土为主，挤土为辅的原则，挤排土复合钻具匹配为以排土钻具为主导，挤土钻具配合：

其中，排土钻具的长度为待处理中硬场地土厚度，排土钻具的挤土比宜选用一定值；挤土钻具的长度或挤土比变化程度，视待处理软弱、中软场地土密实度及钻机动力机构输出扭矩大小而定；挤土钻具的上端具有光杆段，光杆段的挤土比为1.0，光杆段及挤土钻具有叶片段的长度其和应大于处理软弱、中软场地土厚度；

其中，成孔采取以置换方式钻进，排土钻具预先在软弱场地土、中软场地土钻进成孔，一部分桩排土由排土钻具螺旋叶片旋排至孔口，但随着挤土钻具跟进，排土量逐步变小至孔口被封，此时排土钻具螺旋叶片把中硬场地土孔内土继续往孔上部挤土区旋排，土在挤土区旋排过程中随挤土钻具螺旋叶片由大变小，中芯管外直径由细变粗过程中，被均匀且又有针对性适量挤压、挤扩消纳于软弱、中软场地土孔壁内，使孔壁侧摩阻力增强，待挤土钻具、排土钻具都达到设计深度后，然后停钻，一边向中芯管中压灌砼，一边提升动力机构带动挤排土复合钻具同步提升，直到压灌砼成桩至设计标高；

其中，挤排土复合钻具在钻进过程中，成孔后桩弃土一部分旋附于钻杆螺旋叶片中，一部分旋排于孔口边，一部分被挤压、挤扩消纳于挤土区孔壁内；

第二种，场地土以软弱、中软场地土为主，工法全部采用挤土，排土也为挤土服务的原则，挤排土复合钻具匹配为挤土钻具为主导，排土钻具配合：

其中，排土钻具的长度为待处理中硬场地土厚度，排土钻具的挤土比选用渐变值，挤土钻具的长度或挤土比变化程度，视要处理软弱、中软场地土密实度及钻机动力机构输出扭矩大小而定，挤土钻具的上端具有光杆段，光杆段的挤土比为1.0，光杆段及挤土钻具有叶片段的长度其和应大于处理软弱、中软场地土厚度；

其中，成孔钻进采取大扭矩、缓速下钻方式，钻具预先在软弱、中软场地土旋拧钻进，钻头未进入中硬场地土之前，钻具旋挤于土中，钻具周边土被挤压、挤扩，钻具光杆段进入孔中若干后，将孔口封住，孔口不能出土，此时钻具转速逐步变快，钻头破土钻进，排土钻具旋排土，同时挤土钻具把旋排土进行旋挤，当钻头进入中硬场地土之后，排土钻具把中硬场地土孔中土往孔上部旋排，在旋排过程中随螺旋叶片由大变小至无，中芯钻杆管直径由细变粗过程中，旋排土被均匀且又有针对性适量挤压、挤扩消纳于软弱、中软场地土孔壁内，使孔壁侧摩阻力增强，待挤土钻具、排土钻具都达到设计深度后，然后停钻，一边向中芯管中压灌砼，一边提升动力机构带动复合钻具同步提升，直到压灌砼成桩至设计标高；

挤排土复合钻具在钻进过程中，成孔后桩弃土一部分旋附于钻杆螺旋叶片中，大部分被挤压、挤扩消纳于孔壁内。