专利名称：长螺旋置换与挤密钻孔钻机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种深基坑支护工程中护坡桩的成孔施工所用的钻机，特别涉及一种长 螺旋置换与挤密钻孔钻机。
技术背景随着城市建筑的不断发展，建筑物的体形也在不断的向超大化、超高化、超深化发展。 由于基坑开挖深度的逐步加深，其基坑支护的难度也越来越大，尤其是在北京地区的西半部 普遍存在一层砂卵石层，其特点是厚度大、密度高、粒径大，给长螺旋钻机的成孔带来的较 大困难，使得许多工程无法釆用长螺旋钻机进行成孔，只得釆用其它的成孔方法。如何改进 长螺旋钻机的成孔工艺，使之在砂卵石层中的应用得以扩展，是提高长螺旋钻机使用功能的 关键。从八十年代初开始，北京地区深基坑支护工程中护坡桩的成孔施工一般采用人工挖孔桩， 当遇到砂卵石层时只要将护壁的施工质量控制好，在砂卵石层中成孔没有问题。由于人工挖 孔桩在施工过程中经常发生孔内土体塌方，护壁坍塌、孔口坠物、有毒气体等事故，鉴于在 施工安全方面存在较多问题，北京市有关部门在九十年代初采取了人工挖孔桩许可证制度， 开始限制人工挖孔桩的施工，鼓励采用机械成孔。长螺旋成孔的施工方法就是在九十年代开始逐步推广起来的，由于长螺旋钻机施工具有 施工简便、速度快、无振动、无噪音、无污染等特点，因此在基坑支护工程施工中得到了比 较广泛的应用。但随着北京地区基坑开挖深度的不断加深，长螺旋钻机成孔进入砂卵石层的 深度越来越深，因此砂卵石层中卵石的密度和粒径也越来越大，偉得长螺旋钻机在砂卵石层 中成孔的难度越来越高。具体的分布情况是，五棵松以西地区由于砂卵石层的埋深比较浅， 砂卵石层中卵石的密度和粒径比较大，通常采用长螺旋成孔比较困难， 一般采用人工挖孔、 冲击成孔等方式。五棵松以东至西单大街以西这个区域内，砂卵石层的埋深一般在10.00 15.0(M左右，有些地方还是砂卵石层与粘土层交互，存在多层砂卵石层，当长螺旋成孔深度 超过15.00 20.00M后(从自然地面算起)，钻机成孔施工的进尺速度越来越慢，成孔的难度 越来越高。长螺旋钻机在砂卵石层中成孔遇到的主要问题有1、 砂卵石层中卵石的含量较高，钻具不进尺；2、 当砂卵石层中卵石粒径较大时，成孔过程中大粒径的卵石带不上来，经常造成憋钻、 卡钻现象；3、 当砂卵石层较厚时，因其自立较差，提钻后塌孔现象严重；
4、当砂卵石层中含有少量滞水或残余水时，极易形成流砂，桩孔塌孔现象严重，护坡桩 成孔施工非常困难。 发明内容本实用新型的目的是解决国内现有深基坑支护工程中护坡桩的成孔施工方法的不足与缺 陷，提出一种可以通过将大直径的卵石挤到两侧并被排出来，而且保证孔壁稳定、圆滑，不 易出现塌孔、鼓肚等现象，降低了施工成本，减少了以往在砂卵石层中采用人工挖孔桩施工 的安全隐患的长螺旋置换与挤密钻孔钻机。本实用新型长螺旋置换与挤密钻孔钻机，包括钻头与长螺旋钻杆，所述钻头为十字形钻 头，所述长螺旋钻杆的螺旋叶片上开有叶片通孔，所述长螺旋置换与挤密钻孔钻机还设有挤 土器，所述挤土器通过螺旋叶片上的通孔可拆卸地安装在螺旋叶片上。本实用新型长螺旋置换与挤密钻孔钻机所述长螺旋钻杆为异形塔式钻杆。本实用新型长螺旋置换与挤密钻孔钻机所述异形塔式钻杆，每节芯管的外径都小于上一 节，每节芯管上螺旋叶片的螺距都相等，宽度都大于上一节。本实用新型长螺旋置换与挤密钻孔钻机，所述挤土器的形状为弧面片状，底部设有两个 连接支脚，每个连接支脚上开有与螺旋叶片上的叶片通孔相适应的挤土器安装通孔。本实用新型长螺旋置换与挤密钻孔钻机，所述十字形钻头包括等腰三角形的扁平的主钻 刃，在主钻刃每一个面上设有一个直角三角形的扁平的副钻刃，副钻刃的长直角边与主钻刃 的中心线重合，主钻刃的等腰三角形的两腰上安装有硬质合金刀片，两腰上的硬质合金刀片 的位置相互错开，每个副钻刃的斜边上安装有硬质合金刀片，两个副钻刃的斜边上安装的硬 质合金刀片位置相互错开。本实用新型长螺旋置换与挤密钻孔钻机，所述副钻刃的长度小于所述主钻刃的长度，所 述副钻刃的宽度小于所述主钻刃的宽度，所述主钻刃的顶角为4(T 70° 。本实用新型长螺旋置换与挤密钻孔钻机，所述主钻刃的顶角为60°与现有技术相比，本实用新型长螺旋置换与挤密钻孔钻机可以通过十字形钻头将大直径 的卵石挤到两侧，再通过不同直径的芯管和不同螺距的叶片组成的异形塔式钻杆将不同粒径 的卵石带上来，同时将置换卵石所用的填土填入孔中，再通过安装在螺旋叶片上的挤土器对 孔内的粘土进行挤压，使得桩孔四周的粘土得到挤密，以保证孔壁稳定、圆滑，解决了孔壁 坍塌的问题。使用本实用新型长螺旋置换与挤密钻孔钻机进行护坡桩的施工，其护坡桩的孔 壁圆滑、规整，不易出现塌孔、鼓肚等现象，使得桩身混凝土的充盈系数较小，节省了桩身 混凝土，降低了施工成本，降低了以往在砂卵石层中采用人工挖孔桩施工的安全隐患。本实用新型长螺旋置换与挤密钻孔钻机的其他细节和特点可通过阅读下文并结合附图详 细描述的实施例便可清楚明了 。
图1为本实用新型长螺旋置换与挤密钻孔钻机未装挤土器时的主视图；图2为本实用新型长螺旋置换与挤密钻孔钻机未装挤土器时的左视图；图3为本实用新型长螺旋置换与挤密钻孔钻机未装挤土器时的俯视图；图4为本实用新型长螺旋置换与挤密钻孔钻机未装挤土器时的仰视图；图5为本实用新型长螺旋置换与挤密钻孔钻机装上挤土器时的示意图；图6为图5的A—A向剖视图；图7为挤土器的一种结构示意图；图8为图7的俯视图；图9为挤土器的立体图；图10为图6安装另一种结构的挤土器的示意图；图11为使用本实用新型长螺旋置换与挤密钻孔钻机进行施工时打孔置换卵石的示意图； 图12为使用本实用新型长螺旋置换与挤密钻孔钻机进行施工时填土的示意图； 图13为使用本实用新型长螺旋置换与挤密钻孔钻机进行施工时挤土的示意图。
具体实施方式
如图1至图IO所示，本实用新型长螺旋置换与挤密钻孔钻机，包括钻头与长螺旋钻杆2。 长螺旋钻杆2为异形塔式钻杆，每节芯管23的外径都小于上一节，每节芯管23上螺旋叶片 21的螺距都相等，宽度都大于上一节。长螺旋钻杆2的螺旋叶片21上开有叶片通孔211,长 螺旋置换与挤密钻孔钻机还设有挤土器3，挤土器3通过螺旋叶片21上的通孔可拆卸地安装 在螺旋叶片21上。挤土器3的形状为弧面片状，底部设有两个连接支脚31，每个连接支脚 31上开有与螺旋叶片21上的叶片通孔211相适应的挤土器安装通孔301。钻头为十字形钻头 1，十字形钻头l包括等腰三角形的扁平的主钻刃ll，在主钻刃ll每一个面上设有一个直角 三角形的扁平的副钻刃12，副钻刃12的长直角边与主钻刃11的中心线重合，副钻刃12的 长度小于主钻刃11的长度，所述副钻刃12的宽度小于所述主钻刃11的宽度，所述主钻刃 11的顶角为40。 、 45° 、 50° 、 55° 、 60° 、 65° 、 70° 。主钻刃11的等腰三角形的两腰 上安装有硬质合金刀片111，两腰上的硬质合金刀片111的位置相互错开，每个副钻刃12的 斜边上安装有硬质合金刀片121，两个副钻刃12的斜边上安装的硬质合金刀片121位置相互 错开。如图11至图13所示，本实用新型长螺旋置换与挤密钻孔钻机在使用时，按照如下步骤施工
1) 根据卵石层的埋深、厚度、护坡桩的长度、护坡桩进入卵石层的深度来选择相应功率的动力头和长螺旋钻杆2和十字形钻头1;2) 按照设计位置开始钻进，钻进时，严格控制电流的大小，保持低转速，以保证较大 的扭矩；3) 进入一定深度的卵石层后，将钻杆2全部提出；4) 检测所钻孔的孔壁质量，测量出孔壁孔洞的具体位置；5) 将粘土回填入所钻孔中，深度要填充至整个卵石层以上；6) 将挤土器3安装于与孔壁有孔洞的位置相对应的长螺旋钻杆2的螺旋叶片21上， 将钻杆2再次放入所钻孔中，开动钻机使钻杆2下钻，当钻至设计深度时，将钻杆2全部提出；7) 将钢筋笼放置于所钻孔中；8) 浇灌混凝土。如图7 图10所示，挤土器3可以有不同的形状和尺寸，用来实现不同的挤土效果。通 过挤土器3与芯管23之间的开口的大小来控制粘土通过的挤土器3的量，剩余的粘土则被挤 土器3挤入塌孔中，使孔壁稳定、圆滑。上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的 构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计方案前提下，本领域中普通工程技术人员对 本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的保护范围，本实用新 型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
权利要求1.一种长螺旋置换与挤密钻孔钻机，包括钻头与长螺旋钻杆(2)，其特征在于所述钻头为十字形钻头(1)，所述长螺旋钻杆(2)的螺旋叶片(21)上开有叶片通孔(211)，所述长螺旋置换与挤密钻孔钻机还设有挤土器(3)，所述挤土器(3)通过螺旋叶片(21)上的通孔可拆卸地安装在螺旋叶片(21)上。
2. 根据权利要求1所述的长螺旋置换与挤密钻孔钻机，其特征在于所述长螺旋钻杆为 异形塔式钻杆。
3. 根据权利要求2所述的长螺旋置换与挤密钻孔钻机，其特征在于所述异形塔式钻杆，每节芯管(23)的外径都小于上一节，每节芯管(23)上螺旋叶片(21)的螺距都相等，宽度都大于上一节。
4. 根据权利要求1或2或3所述的长螺旋置换与挤密钻孔钻机，其特征在于所述挤土 器(3)的形状为弧面片状，底部设有两个连接支脚(31),每个连接支脚(31)上开有与螺 旋叶片(21)上的叶片通孔(211)相适应的挤土器安装通孔(301)。
5. 根据权利要求1或2或3所述的长螺旋置换与挤密钻孔钻机，其特征在于所述十字 形钻头(1)包括等腰三角形的扁平的主钻刃(11)，在主钻刃(11)每一个面上设有一个直 角三角形的扁平的副钻刃(12)，副钻刃(12)的长直角边与主钻刃(11)的中心线重合，主 钻刃(11)的等腰三角形的两腰上安装有硬质合金刀片(111),两腰上的硬质合金刀片(111) 的位置相互错开，每个副钻刃(12)的斜边上安装有硬质合金刀片(121)，两个副钻刃(12) 的斜边上安装的硬质合金刀片(121)位置相互错开。
6. 根据权利要求4所述的长螺旋置换与挤密钻孔钻机，其特征在于:所述十字形钻头(1) 包括等腰三角形的扁平的主钻刃(11)，在主钻刃(11)每一个面上设有一个直角三角形的扁 平的副钻刃(12)，副钻刃(12)的长直角边与主钻刃(11)的中心线重合，主钻刃(11)的 等腰三角形的两腰上安装有硬质合金刀片(111)，两腰上的硬质合金刀片(111)的位置相互 错开，每个副钻刃(12)的斜边上安装有硬质合金刀片(121),两个副钻刃(12)的斜边上 安装的硬质合金刀片(121)位置相互错开。
7. 根据权利要求5所述的长螺旋置换与挤密钻孔钻机，其特征在于所述副钻刃(12) 的长度小于所述主钻刃(11)的长度，所述副钻刃(12)的宽度小于所述主钻刃(11)的宽 度，所述主钻刃(11)的顶角为40。 70° 。
8. 根据权利要求6所述的长螺旋置换与挤密钻孔钻机，其特征在于所述副钻刃(12) 的长度小于所述主钻刃(11)的长度，所述副钻刃(12)的宽度小于所述主钻刃(11)的宽 度，所述主钻刃(11)的顶角为40。 70° 。
9. 根据权利要求7所述的长螺旋置换与挤密钻孔钻机，其特征在于所述主钻刃(11)的顶角为60。。
10. 根据权利要求8所述的长螺旋置换与挤密钻孔钻机，其#征在于所述主钻刃(11) 的顶角为6(T 。
专利摘要本实用新型长螺旋置换与挤密钻孔钻机，包括钻头与长螺旋钻杆，所述钻头为十字形钻头，所述长螺旋钻杆的螺旋叶片上开有叶片通孔，所述长螺旋置换与挤密钻孔钻机还设有挤土器，所述挤土器通过螺旋叶片上的通孔可拆卸地安装在螺旋叶片上。使用本实用新型长螺旋置换与挤密钻孔钻机进行护坡桩的施工，其护坡桩的孔壁圆滑、规整，不易出现塌孔、鼓肚等现象，使得桩身混凝土的充盈系数较小，节省了桩身混凝土，降低了施工成本，降低了以往在砂卵石层中采用人工挖孔桩施工的安全隐患。
文档编号E21B17/22GK201024891SQ20072010423
公开日2008年2月20日 申请日期2007年4月13日 优先权日2007年4月13日
发明者波 刘, 刘登明, 飚 张, 张开传, 松 杨, 王力生, 赵朝成, 凛 马 申请人:中国京冶工程技术有限公司;北京中兴建土木工程有限公司;杨 松