具有旋冲扩孔装置的长螺旋桩机的制作方法

本实用新型属于建筑工程机械技术领域，具体涉及一种具有旋冲扩孔装置的长螺旋桩机。

背景技术：

随着基础建设的快速发展，高层楼房单体越来越多，灌注桩作为基础桩和支护桩是地基基础工程的主要结构构件，螺杆桩是最近几年流行的基础打桩施工工艺，采用专用螺杆桩施工设备，在强大扭矩作用下，将带有螺纹机构的钻杆打入地下，在退回的过程中，产生螺纹孔，同时灌注混凝土，最终形成螺杆桩；而在基础桩打桩施工时，由于各地区地质结构不同且复杂，在进行地质勘测时，时常会勘测到多种地质层叠加的结构，当螺旋桩机作用于石头层时，由于上部石层石头间存在间隙，因此上部石层较松散，而下部石层石头间有漂石和沙子等细料填充，其下部石层较扎实、牢固，当钻头钻至下层石层时阻力较大，钻头处石头的阻挡加之钻杆的扭矩达不到此处的要求，导致螺杆桩机发生故障或因需停机排除石块而采用其它施工设备进行施工，使得进尺受阻，影响施工效率，另外，遇到大量硬质砾石层的地质情况时，钻头几乎无法钻进，只能慢慢靠钻头对砾石层进行磨削，打一个桩孔甚至会将螺杆桩机的钻头前端全部磨秃；而钻至砂层时，由于砂层固结后具有较大的承载力，传统的砂层钻孔方法是先打坑，之后由水管向坑内送水后进行打 孔，此种方法一方面耗水量较大，另一方面砂层液化后存在不安全因素，工作效率低，工序复杂，综上所述，有必要进行改进。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题：提供一种具有旋冲扩孔装置的长螺旋桩机，通过在长螺旋桩机上增设旋冲扩孔装置，使喷射嘴喷出的高压水或高压泥浆对钻头处及其下方的桩壁土层进行扩孔后消除钻井过程中不同地质层的施工障碍，自攻能力强，能穿透卵石层、强风化岩层、密实砂层，进入中风化岩层中的软岩，钻杆、钻头无散热集中现象，结构简单，安装方便快捷，保证灌注桩施工的进尺，从而提高灌注桩施工效率。

本实用新型采用的技术方案：具有旋冲扩孔装置的长螺旋桩机，包括旋冲扩孔装置、步履桩架和设于步履桩架上并可沿步履桩架上的立柱线性滑动的动力头，所述旋冲扩孔装置包括旋转接头、高压管和高压注浆器，所述动力头下方设有钻杆且钻杆上端与动力头中的输出法兰通过旋转接头连接，所述旋转接头与沿钻杆长度方向安装的高压管上端连接且钻杆下端设有钻头，所述高压管下端呈角度设有喷射嘴，设于地面的高压注浆器与旋转接头连接后将外部泥浆加压后经旋转接头和高压管送至喷射嘴喷出对钻头处及其下方的桩壁土层进行扩孔，所述钻头或钻头与钻杆配合后将钻头下方不同地质层桩壁处的施工故障消除。

其中，所述旋转接头包括接头体、密封圈、外圈、限位件和固定件，所述外圈内壁上制有环槽和位于环槽上方与下方的密封槽，所述外圈一侧壁上制有贯穿至环槽的螺纹孔，所述接头体上制有上下两端孔口位于接头体侧壁上的C形孔且C形孔下端的孔为螺孔，所述接头体上端与动力头的输出法兰 固定连接且密封槽内装有密封圈的外圈套装在接头体中部并与接头体间隙配合后C形孔的上端孔口与环槽对准连通，所述C形孔下端的螺孔位于外圈下方，所述接头体下端的六方头插入钻杆上端的六方孔内与之配合后连接，所述限位件两侧壁上固定有连接管且限位件的侧壁上制有位于连接管两侧的光孔，所述限位件套装在外圈上且制于限位件下端的内台阶抵在外圈下端面并调整限位件至光孔与螺纹孔对准后通过设于限位件上的锁紧螺栓将限位件与外圈锁紧固定，所述连接管端部插入制于固定件下端的孔内且固定件上端与动力头底座固定连接。

进一步地，所述钻杆的螺旋牙上制有安装孔且高压管穿过安装孔置于钻杆外壁后通过固定片将高压管固定在钻杆的上，所述高压管上端与软管一端固定连接且软管另一端与C形孔下端的螺孔旋合后固定连接，所述高压注浆器与注浆管一端固定连接且注浆管另一端穿过光孔与螺纹孔旋合后固定连接。

进一步地，所述高压管下端设有的喷射嘴为一个或多个，所述高压管下端与弯管喷嘴固定连接形成的一个喷射嘴并设于钻杆下端外壁上，或高压管下端通过多通接头与弯管喷嘴连接后形成多个均匀分布于钻杆下端外壁上的喷射嘴。

本实用新型与现有技术相比的优点：

1、由于接头体与外圈间隙配合，且通过锁紧螺栓将限位件与外圈锁紧固定后连接管与固定在动力头底座上的固定件连接，从而使动力头中的输出法兰带动接头体转动时外圈处于非转动状态，为注浆管与外圈连接提供连接条件；

2、通过制于外圈上的环槽与接头体上的C形孔上端对准连通后将导入非 转动状态的外圈内的高压水或高压泥浆顺利导入转动状态的接头体内，保证外部高压水或高压泥浆顺利导入转动的高压管内；

3、高压管下端与弯管喷嘴固定连接，从而根据勘探到施工障碍的地质结构，通过转动弯管喷嘴调节喷射嘴的喷射角度，保证合适的喷射角度，从而实现将钻头下方桩壁层处的施工障碍消除；

4、自攻能力强，能穿透卵石层、强风化岩层、密实砂层，进入中风化岩层中的软岩，桩机使用寿命长，钻杆、钻头无散热集中现象；

5、本结构适用于不同地质层的扩孔排障，结构简单，安装方便快捷，成孔成桩一次性完成，成桩质量好，桩型完整，无泥浆污染，保证灌注桩施工的进尺，从而提高灌注桩施工效率。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型旋转接头结构示意图；

图3为本实用新型高压管安装于钻杆的结构示意图；

图4为本实用新型接头体结构示意图；

图5为本实用新型外圈结构示意图；

图6为本实用新型限位件结构示意图；

图7为本实用新型固定件结构示意图；

图8为本实用新型旋冲钻头结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-8描述本实用新型的一种实施例。

具有旋冲扩孔装置的长螺旋桩机，包括旋冲扩孔装置、步履桩架1和设于步履桩架1上并可沿步履桩架1上的立柱3线性滑动的动力头2，所述旋冲扩孔装置包括旋转接头25、高压管5和高压注浆器6，所述动力头2下方设有钻杆4且钻杆4上端与动力头2中的输出法兰通过旋转接头25连接，所述旋转接头25与沿钻杆4长度方向安装的高压管5上端连接且钻杆4下端设有钻头7，所述高压管5下端呈角度设有喷射嘴8，设于地面的高压注浆器6与旋转接头25连接后将外部泥浆加压后经旋转接头25和高压管5送至喷射嘴8喷出对钻头7处及其下方的桩壁土层进行扩孔，所述钻头7或钻头7与钻杆4配合后将钻头7下方不同地质层桩壁处的施工故障消除；具体的，所述旋转接头25包括接头体9、密封圈10、外圈11、限位件12和固定件13，所述外圈11内壁上制有环槽16和位于环槽16上方与下方的密封槽17，所述外圈11一侧壁上制有贯穿至环槽16的螺纹孔18，所述接头体9上制有上下两端孔口位于接头体9侧壁上的C形孔14且C形孔14下端的孔为螺孔，所述接头体9上端与动力头2的输出法兰固定连接且密封槽17内装有密封圈10的外圈11套装在接头体9中部并与接头体9间隙配合后C形孔14的上端孔口与环槽16对准连通，所述C形孔14下端的螺孔位于外圈11下方，所述接头体9下端的六方头15插入钻杆4上端的六方孔内与之配合后连接，所述限位件12两侧壁上固定有连接管20且限位件12的侧壁上制有位于连接管20两侧的光孔21，所述限位件12套装在外圈11上且制于限位件12下端的内台阶抵在外圈11下端面并调整限位件12至光孔21与螺纹孔18对准后通过设于限位件12上的锁紧螺栓22将限位件12与外圈11锁紧固定，所述连接管20端部插入制于固定件13下端的孔内且固定件13上端与动力头2底座固定连接；具体的，所述钻杆4的螺旋牙上制有安装孔23且高压管5穿过安装孔23 置于钻杆4外壁后通过固定片24将高压管5固定在钻杆4的上，所述高压管5上端与软管一端固定连接且软管另一端与C形孔14下端的螺孔旋合后固定连接，所述高压注浆器6与注浆管19一端固定连接且注浆管19另一端穿过光孔21与螺纹孔18旋合后固定连接；具体的，所述高压管5下端设有的喷射嘴8为一个或多个，所述高压管5下端与弯管喷嘴固定连接形成的一个喷射嘴8并设于钻杆4下端外壁上，或高压管5下端通过多通接头与弯管喷嘴连接后形成多个均匀分布于钻杆4下端外壁上的喷射嘴8。

采用本结构的施工过程如下：

(1)将旋冲扩孔装置组装好后安装于长螺旋桩机上，之后根据勘测到施工障碍的地质结构，调整好喷射嘴的喷射角，移机就为；

(2)启动动力头2中的电机，使钻杆4旋转下钻，控制钻进速度；

(3)当钻至石层时，开启高压注浆器6，高压注浆器6将高压水经注浆管19送至外圈11的环槽16内，环槽16内的高压水经C形孔14上端输送至通过软管与C形孔14下端连接的高压管5内，高压水从喷射嘴8喷出对钻头7处及其下方的石层进行高压旋喷，使石层中石头之间的漂石和沙子等细小填充料通过高压水的冲击使其浮起，石层中石头之间产生间隙后，通过钻杆4的转动将漂浮的漂石和沙子导出后消除障碍，当施工过程中遇到孤石时，通过旋喷扩孔装置对孤石处的桩壁进行扩孔后，通过转动的钻头7将钻头7下方的孤石挤压至扩孔后的桩壁层处消除施工障碍；

当钻至砂层时，开启高压注浆器6，高压注浆器6将高压水泥浆经注浆管19送至外圈11的环槽16内，环槽16内的高压水泥浆经C形孔14上端输送至通过软管与C形孔14下端连接的高压管5内，高压水泥浆从喷射嘴8喷出对钻头7处及其下方的砂层进行高压旋喷，一方面通过高压水泥浆将固结后 的砂层冲开后扩孔，另一方面使水泥浆与沙子混合后固结，改变砂层结构，加固并强化了扩孔处螺牙的承载面，扩大了此处孔径的同时增大了基桩的整体承载力，,同时，消除了钻头7在密实的砂层内钻孔时钻头7发热集中的现象，解决了钻头7无法钻入砂层的施工障碍；

当对土层进行钻孔时，由于垂直方向的土层软硬不均匀，钻孔时，首先开启高压注浆器6，高压注浆器6将高压水泥浆经注浆管19送至外圈11的环槽16内，环槽16内的高压水泥浆经C形孔14上端输送至通过软管与C形孔14下端连接的高压管5内，高压水泥浆从喷射嘴8喷出对钻头7处及其下方的土层进行高压旋喷后扩孔，在扩孔过程中，一方面扩孔后增大了此处的孔径，另一方面使扩孔处的土与水泥浆混合后形成良性扩大头，从而提高了土层的承载力；

当钻至漂石层时，开启高压注浆器6，高压注浆器6将高压水经注浆管19送至外圈11的环槽16内，环槽16内的高压水经C形孔14上端输送至通过软管与C形孔14下端连接的高压管5内，高压水从喷射嘴8喷出对钻头7处及其下方的漂石层进行高压旋喷，使漂石和细小的沙子浮起后通过螺旋钻杆导出，大于漂石的石块通过转动的钻头7将其挤压至扩孔后的桩壁层后消除施工障碍；另外，遇到大量硬质砾石层的地质情况时，在主要变形段附近，通过旋喷扩孔装置切割桩壁，使其形成一个环型的扩大头，有效避免钻头7对砾石层磨削扩孔后将钻头7前端全部磨秃的现象；

(4)当钻至设计深度后，将混凝土泵车26通过注混凝土管27连接至中空的钻杆4内，将混凝土通过注混凝土管27高压灌入中空的钻杆4内，随着混凝土的灌入，钻杆4旋转提升，提升至孔口的同时，混凝土也将桩孔灌满；

(5)将灌注桩钢筋笼吊起后将振动器安装至钢筋笼下端，人机配合准确 的插入并振动至刚灌满的流态混凝土内，直到钢筋笼下沉到位。

在不影响混凝土流通空间的前提条件下，钻杆4上安装下端带喷射嘴8的高压管5，实现将钻头7下方桩壁层处的施工障碍消除，给螺旋桩机配置不同功能的钻头7，完成与钻头7对应地质结构的打桩作业，图8中的钻头7，为适合超硬地层如老河床的砾石层的旋冲钻头，与潜孔锤头相比,工作时不会产生冲击灰尘，也没有冲击噪音；本结构中，实现扩孔与旋冲的不同目的，主要是通过调整喷射嘴8的安装位置、角度、孔径、数量、喷出液体的压力介质等，不仅仅是实现钻井，在旋冲过程中，将部分砾石挤进桩外，可增强桩外土层的强度，如果变化介质，即使用高压水泥浆。喷浆后形成螺旋状的加强螺母，增强了螺母的强度；本结构由于接头体9与外圈11间隙配合，且通过锁紧螺栓22将限位件12与外圈11锁紧固定后，连接20与固定在动力头2底座上的固定件13连接，从而使动力头2中的输出法兰带动接头体9转动时外圈11处于非转动状态，为注浆管19与外圈11连接提供连接条件，通过制于外圈11上的环槽16与接头体9上的C形孔14上端对准连通后将导入非转动状态的外圈11内的高压水或高压泥浆顺利导入转动状态的接头体9内，保证外部高压水或高压泥浆顺利导入转动的高压管5内，高压管5下端与弯管喷嘴固定连接，从而根据勘探到孤石的位置和大小，通过转动弯管喷嘴调节喷射嘴8的喷射角度，保证合适的喷射角度，从而实现将钻头7下方桩壁层处的施工障碍消除，自攻能力强，能穿透卵石层、强风化岩层、密实砂层，进入中风化岩层中的软岩，桩机使用寿命长，钻杆4、钻头7无散热集中现象，本结构适用于中小型孤石的扩孔排障，结构简单，结构简单，安装方便快捷，保证灌注桩施工的进尺，从而提高灌注桩施工效率。

上述实施例，只是本实用新型的较佳实施例，并非用来限制本实用新型 实施范围，故凡以本实用新型权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本实用新型权利要求范围之内。