[发明专利]一种变径素混凝土桩施工设备及方法

说明书

本发明涉及一种变径素混凝土桩施工设备及方法，设备包括钻机和螺旋钻杆A，在螺旋钻杆A底部固定安装钻头，钻机的动力头底部固定安装法兰盘C；还包括螺旋钻杆B、上连接件、下连接件以及固定装置；方法包括螺旋钻杆A1套入螺旋钻杆B2的钻杆内腔、钻进、压灌混凝土以及提钻的步骤，本发明施工设备制作简单，便于操作，性能可靠且使用成本低，方法满足设计对地基承载力的要求，又满足对变形沉降的要求，做到最大程度的节约工程造价的目的。

技术领域

本发明涉及一种变径素混凝土桩施工设备及方法。

背景技术

近年来,变径素混凝土桩复合地基处理方法已有相应规范，同样混凝土方量的变径素混凝土桩的单桩承载力较等截面桩承载力有很大的提高，可大大减少地基处理的费用。但由于目前市场上的相应机械钻具设备不成熟，有的钻具结构复杂且制作成本高，导致钻机在施工过程中易于损坏，增加维修成本的同时也拖延了工期；有的钻机存在设计缺陷导致在施工过程中无法解决变径处存留虚土问题，从而不满足设计要求，因此使得变径素混凝土桩复合地基推广进度缓慢。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种制作简单，便于操作，性能可靠且使用成本低的变径素混凝土桩施工设备及方法。

本发明采用如下技术方案：

本发明变径素混凝土桩施工设备包括钻机和螺旋钻杆A，在螺旋钻杆A底部固定安装钻头，钻机的动力头底部固定安装法兰盘C；还包括螺旋钻杆B、上连接件、下连接件以及固定装置；所述螺旋钻杆A、螺旋钻杆B的钻杆均为空腔，所述螺旋钻杆A的长度为5-25m，螺旋钻杆B的长度为0.8-6m；螺旋钻杆B）的钻杆内径大于螺旋钻杆A螺旋叶片的外径，所述螺旋钻杆A套入螺旋钻杆B的钻杆内腔；所述上连接件固定在螺旋钻杆A和螺旋钻杆B的顶部与法兰盘C配合，所述固定装置一端与钻机立柱铰连，另一端固定安装在螺旋钻杆B上；螺旋钻杆B底部的螺旋叶片沿螺旋方向由下至上设有宽度由窄变宽的变径段。

本发明施工设备所述上连接件包括固定安装在螺旋钻杆A顶部的法兰盘A和固定安装在螺旋钻杆B顶部的法兰盘B，所述法兰盘B的内径大于法兰盘A的外径；所述法兰盘A和法兰盘B均与法兰盘C配合。

本发明施工设备所述下连接件包括设置在螺旋钻杆B钻杆上部上的固定孔、插装在固定孔内的U型卡键以及固定在螺旋钻杆A钻杆外壁上的卡块，所述U型卡键与固定孔插装时与卡块卡置，所述卡块外壁设置卡槽。

本发明施工设备所述固定孔为两组，两个U型卡键分别插入两组固定孔后呈垂直状态。

本发明施工设备所述固定装置包括设置在螺旋钻杆B钻杆上部的上抱箍以及设置在螺旋钻杆B下部的下抱箍；所述上抱箍与下抱箍另一端均铰连在钻机立柱，所述上抱箍与螺旋钻杆B的钻杆外壁配合，下抱箍与螺旋钻杆B的螺旋叶片配合。

本发明施工设备螺旋钻杆A的外径为0.18-0.58m，螺旋钻杆B的外径0.38m-1.18 m。

本发明施工设备螺旋钻杆B底部的螺旋叶片沿螺旋方向由下至上呈30°~45°倒锥台形，倒锥台的高度为0.15m-0.8m。

本发明变径素混凝土桩施工方法，采用如下步骤：

步骤一、将螺旋钻杆A套入螺旋钻杆B的钻杆内腔，螺旋钻杆A顶部的法兰盘A与法兰盘C固定，上抱箍抱紧螺旋钻杆B钻杆上部，下抱箍抱紧螺旋钻杆B的螺旋叶片；

步骤二、启动钻机，螺旋钻杆A进行钻进；当螺旋钻杆A钻进至施工人员便于操作连接螺旋钻杆A和螺旋钻杆B时，钻机停止，将螺旋钻杆B顶端的法兰盘B与法兰盘C用螺栓固定，此时法兰盘A位于法兰盘B内腔，并打开固定螺旋钻杆B的上抱箍和下抱箍；

步骤三、启动钻机，螺旋钻杆A和螺旋钻杆B同步继续钻进，直到钻进完成设计的变径素混凝土桩坑，钻机停止，将法兰盘与法兰盘C卸开，螺旋钻杆B滞留在变径素混凝土桩坑内；