一种钻掘型全套管组合的制作方法

本发明属于一种全套管组合，具体涉及一种全套管长螺旋桩机的钻掘型全套管组合，适用于入岩型全套管长螺旋钻孔压灌桩钻掘施工。

背景技术：

近年来，随着城市化进程的不断推进及桩基施工新技术的不断研发应用，诸如高层建筑、铁路、公路和桥梁等建设工程对建筑基础要求也越来越高，越来越多的桩基础要在地下水位高、地质条件复杂、土体原位性能极不均匀、岩体强度极高的条件下进行施工。近年来研发的全套管长螺旋钻孔压灌桩施工技术，具有单桩承载力高、土层适应性强、孔壁不坍塌、无泥浆污染、施工便捷高效和经济安全成桩质量好等优点而广泛应用于诸多高层建筑的桩基工程。该施工技术通过设置有上、下动力头的全套管长螺旋桩机，分别依附桩机立柱导轨。长螺旋钻杆穿越下动力头，且与全套管同心即同轴线，长螺旋钻杆和全套管同步且相反旋转方向钻进土层，可防止基岩面倾斜时钻偏，或砂粉土及卵石层坍孔；长螺旋钻杆的钻头尖比全套管底端低约0.5m，全套管底端沿周边设置有牙轮式钻头尖；在钻至桩端设计标高后，卸掉下动力头与全套管连接，使全套管留于钻掘桩位之中，然后泵送压灌基桩的混凝土并同步旋转拔长螺旋钻杆后插入钢筋笼，最后重新使下动力头连接上全套管且慢速旋转拔出全套管。

现有技术中，全套管长螺旋桩机在厚杂填土和地下水位较高土层中钻进时容易坍孔、且后插钢筋笼容易偏位导致保护层厚度偏差大的质量问题，保证全套管跟钻沉入过程中快速准确对接和运行平稳，以及提高全套管前端部牙轮式钻头尖的钻掘性能，都成为全套管长螺旋钻孔压灌桩施工技术在岩溶地区、高层及超高层建筑中桩基工程拓展应用的重要因素，因此，亟待解决和研究快速完成全套管加接、提高全套管刚度和钻掘性能，保证全套管长螺旋桩机运转稳定、钻掘强劲，延长使用寿命，进一步提升桩基成孔精度和施工效率。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于克服现有全套管长螺旋桩机存在的缺点，提供一种单元套管和底部套管准确连接、锁定可靠、套管体刚度高、底部套管处刀体耐磨和抗冲击能力强的钻掘型全套管组合，保证全套管组合运行稳定、整体刚性强、钻掘推进力度高和破岩能力强，有效提高灌注桩成桩垂直精度，降低操作人员的工作强度，进一步提升成桩施工的作业效率。

为达到以上目的、本发明所采用的解决方案是：

一种钻掘型全套管组合，由多个单元套管和底部套管组成，各个单元套管包括套管体、外接头、内接头、锁定盘、锁定盖，底部套管包括底部管体、外接头、锁定盘、锁定盖、刀架座和多个切削刀体，其中：

套管体包括内管体和外管体；

外接头包括外接头圈、位于外接头圈外壁下端的定位块和多个布置于外接头圈上的外头沉孔；

内接头包括内接头圈、位于内接头圈外壁下端的定位槽和多个布置于内接头圈上的内头沉孔；

锁定盘包括盘座、中心内螺孔；

锁定盖包括盖座和中心螺杆；

底管体包括内底管体和外底管体；

刀架座包括架座圈、多个位于架座圈下端面的刀架槽；

切削刀体包括刀头、刀把；

其特征在于：

所述各个单元套管的套管体为内管体和外管体焊接而成的二层管体结构；

所述底部套管的底管体为内底管体和外底管体焊接而成的二层管体结构；

所述外接头分别焊接固定于各个单元套管的套管体、底部套管的底管体的上方，所述内接头分别焊接固定于各个单元套管的套管体的下方；所述外接头的外接头圈与内接头的内接头圈是互配的；所述外头沉孔和内头沉孔分别在外接头圈和内接头圈上布置时均是沿其径向方向以相等的等分角度对称设置，以保证上方单元套管的内接头插入下方单元套管的外接头、以及上方单元套管的内接头插入下方底部套管的外接头时各个内头沉孔和外头沉孔能互为对应重合；

所述各个单元套管的外接头的定位块和内接头的定位槽、以及底部套管的外接头的定位块在各个单元套管及底部套管的垂直方向的投影重叠并相互补；

所述各个单元套管的套管体的外管体的外径与内接头的内接头圈的外径尺寸相同；

所述底部套管的钻掘管体的外底管体的外径与单元套管的内接头的内接头圈的外径尺寸相同；

所述锁定盘通过其盘座固定焊接于各个单元套管及底部套管的外接头的外接头圈上的每个外头沉孔，各个锁定盘的中心内螺孔端面均低于均低于各个单元套管及底部套管的外接头圈的外圆弧面；

所述底部套管的刀架座通过架座圈焊接固定于底部管体的下方；所述刀架槽以径向对称方式设置在架座圈下端面；所述多个切削刀体通过刀把置于各个刀架槽内后以堆焊方式焊接在架座圈的下端面；所述切削刀体的刀头下边与底部套管的刀架座底边的夹角为β，β=10～14°；

所述一个单元套管安装于另一单元套管之上时，位于上方单元套管的内接头下端的定位槽完全进入下方单元套管的外接头下端的定位块，各个外头沉孔和各个内头沉孔对齐重合，所述锁定盖通过其中心螺杆分别拧紧在固定于各个外头沉孔内的锁定盘的中心内螺孔上，将上方单元套管的内接头与下方单元套管的外接头完全锁定，从而完成单元套管的连接。

所述上方单元套管安装于底部套管之上时，其内接头下端的定位槽完全进入底部套管的外接头下端的定位块，上方单元套管的内接头的各个内头沉孔和底部套管的外接头的各个外头沉孔各个对齐重合，所述锁定盖通过其中心螺杆分别拧紧在固定于底部套管的外接头的各个外头沉孔内的锁定盘的中心内螺孔上，将上方单元套管的内接头与下方底部套管的外接头完全锁定，从而完成单元套管和底部套管之间的连接。

本发明可以是，所述单元套管和底部套管的外接头的外头沉孔以及单元套管的内接头的内头沉孔分别设置成互为对应的10个、或者8个、或者6个。

本发明还可以是，所述单元套管的外接头的外接头圈的外圆、单元套管的内接头的内接头圈的内孔与单元套管的同心度偏差≤0.05mm。

本发明还可以是，所述底部套管的外接头的外接头圈的外圆与底部套管的同心度偏差≤0.05mm。

附图说明

图1是本发明钻掘型全套管组合中单元套管的立体结构示意图；

图2是图1的主视图；

图3是图2中a-a向剖视图；

图4是图2中b-b向剖视图；

图5是图2的俯视图；

图6是本发明中上方单元套管内接头插入下方单元套管外接头后完成单元套管之间连接的剖视图；

图7是本发明中底部套管的立体结构示意图；

图8是图7的主视图；

图9是图8中c-c向剖视图；

图10是图8中d-d向剖视图；

图11是图8的俯视图；

图12是图7的仰视图；

图13是本发明中上方单元套管内接头插入下方底部套管外接头后完成单元套管与底部套管之间连接的剖视图。

具体实施方式

以下结合附图所述实施例对本发明作进一步的说明。

如图1-13所示，一种钻掘型全套管组合，由多个单元套管和底部套管组成，各个单元套管包括套管体12、外接头11、内接头13、锁定盘14、锁定盖15，底部套管包括。底部管体16、外接头11、锁定盘14、锁定盖15、刀架座17和多个切削刀体18，套管体12包括内管体120和外管体120’；外接头11包括外接头圈110、位于外接头圈外壁下端的定位块111和多个布置于外接头圈上的外头沉孔112；内接头13包括内接头圈130、位于内接头圈外壁下端的定位槽131和多个布置于内接头圈上的内头沉孔132；锁定盘14包括盘座141、中心内螺孔145；锁定盖15包括盖座151和中心螺杆155；底管体16包括内底管体160和外底管体160’；刀架座17包括架座圈170、多个位于架座圈下端面的刀架槽171；切削刀体18包括刀头181、刀把180；其中：

所述各个单元套管的套管体12为内管体120和外管体120’焊接而成的二层管体结构；所述底部套管的底管体16为内底管体160和外底管体160’焊接而成的二层管体结构。这样，有效保证各个单元套管和底部套管具有较好的刚度和强度，减少全套管旋转运行中弯曲变形情况，提高灌注桩的施工效率。

所述外接头11分别焊接固定于各个单元套管的套管体12、底部套管的钻掘管体16的上方，所述内接头13分别焊接固定于各个单元套管的套管体12的下方；所述外接头11的外接头圈110与内接头13的内接头圈130是互配的；所述外头沉孔112和内头沉孔132分别在外接头圈110和内接头圈130上布置时均是沿其径向方向以相等的等分角度对称设置，以保证上方单元套管的内接头13插入下方单元套管的外接头11、以及上方单元套管的内接头13插入下方底部套管的外接头11时各个内头沉孔132和外头沉孔112能互为对齐重合；所述单元套管和底部套管的外接头11的外头沉孔112以及单元套管的内接头13的内头沉孔132分别设置成互为对应的10个、或者8个、或者6个。

所述各个单元套管的外接头11的定位块111和内接头13的定位槽131、以及底部套管的外接头11的定位块111在单元套管及底部套管的垂直方向的投影重叠并相互补。这样，保证各个单元套管之间加接、单元套管与底部套管连接时准确对位，方便操作人员安全作业，有效提高工作效率。

所述各个单元套管的套管体12的外管体120’的外径与内接头13的内接头圈130的外径尺寸相同；所述单元套管的外接头11的外接头圈110的外圆、单元套管的内接头13的内接头圈130的内孔与单元套管的同心度偏差≤0.05mm。所述底部套管的钻掘管体16的外底管体160’的外径与单元套管的内接头13的内接头圈130的外径尺寸相同；所述底部套管的外接头11的外接头圈110的外圆与底部套管的同心度偏差≤0.05mm。这样，有效保证各个单元套管之间、单元套管和底部套管之间连接后达到同心度要求，减少全套管组合旋转过程中的晃动情况，从而使全套管组合运转平稳，有利于其前端底部刀头入岩钻掘能均匀切削地层，进而提高灌注桩成桩后的外壁精度。

所述锁定盘14通过其盘座141焊接固定于各个单元套管及底部套管的外接头11的外接头圈110上的每个外头沉孔112，各个锁定盘14的中心内螺孔145端面均低于外接头圈110的外圆弧面。这样，在单元套管加接时，使得上方的一个单元套管的内接头能顺利插入下方的一个单元套管以及底部套管的的外接头内，保证各个套管单元及底部套管连接顺利、方便快速，有效提高作业效率。

所述底部套管的刀架座17通过架座圈170焊接固定于底部管体16的下方；所述刀架槽171以径向对称方式设置在架座圈170下端面；所述多个切削刀体18通过刀把180置于各个刀架槽171内后以堆焊方式焊接在架座圈170的下端面；所述切削刀体18的刀头181下边与底部套管的刀架座17底边的夹角为β，β=10～14°。保证刀体与刀架座连接牢固可靠，并以与地层之间较小的倾角在随全套管组合低速下沉、钻掘地层时具有较高的钻掘力度，减少刀体和刀头崩裂情况，保证其钻掘顺利、强劲有力，有效延长刀体及其底部套管的使用寿命。此外，如果出现切削刀头崩裂或者断裂时，可以方便地借助气焰枪将堆焊融化后取出损坏的切削刀头，快速方便地更换新的刀头。

所述一个单元套管安装于另一单元套管之上时，位于上方单元套管的内接头13下端的定位槽131完全进入下方单元套管的外接头11下端的定位块111，各个外头沉孔112和各个内头沉孔132对齐重合，所述锁定盖15通过其中心螺杆155分别拧紧在固定于各个外头沉孔112内的锁定盘14的中心内螺孔145上，将上方单元套管的内接头13与下方单元套管的外接头11完全锁定，从而完成单元套管的连接。

所述上方单元套管安装于底部套管之上时，其内接头13下端的定位槽131完全进入底部套管的外接头11下端的定位块111，上方单元套管的内接头13的各个内头沉孔132和底部套管的外接头11的外头沉孔112各个对齐重合，所述锁定盖15通过其中心螺杆155分别拧紧固定于底部套管的外接头11的各个外头沉孔112内的锁定盘14的中心内螺孔145上，将上方单元套管的内接头13与底部套管的外接头11完全锁定，从而完成单元套管和底部套管之间的连接。

本发明有效保证各个单元套管之间、以及单元套管与底部套管之间快速准确连接、锁定可靠，底部套管具有耐磨特性好和抗冲击能力强，具有整体刚性强、钻掘推进力度高和破岩能力强等特点，应对各种复杂硬质地层钻掘和钻掘破岩能力大等特点，确保全套管组合跟钻平稳、破岩能力强，满足全套管成孔后的内壁精度和达到成桩技术要求，有效降低操作人员的施工强度，进一步提高全套管长螺旋桩机的作业效率。

在不偏离本发明总体构思的情况下，还可以对本发明做各种变化和改进，但是只要与本发明构成相同或等同的话，同样属于本发明的保护范围。