一种免围堰水下灌注桩施工用长螺旋钻机及施工方法与流程

1.本技术涉及水下桩施工领域，尤其是涉及一种免围堰水下灌注桩施工用长螺旋钻机及施工方法。


背景技术：

2.目前在水下桩施工时，一般是在有围堰的情况下，配合抽水或排水措施，形成一个相对无水的施工区域，便于水下混凝土的灌注；但是由于前期需要布置围堰，施工工期较长。


技术实现要素：

3.为了提升水下桩施工效率，本技术提供一种免围堰水下灌注桩施工用长螺旋钻机及施工方法。
4.第一方面，本技术提供的一种免围堰水下灌注桩施工用长螺旋钻机，采用如下的技术方案：一种免围堰水下灌注桩施工用长螺旋钻机，包括机体，所述机体上沿竖直放滑动连接有动力头一，所述动力头一上转动连接有螺旋钻杆，所述动力头一上设有用于驱动所述螺旋钻杆转动的电机一，所述机体与所述动力头一下方滑动连接有动力头二，所述动力头二上可拆卸连接有供螺旋钻杆同轴穿出的护筒，所述螺旋钻杆上的螺旋叶片外壁和所述护筒内壁抵接，所述动力头二上设有用于驱动所述动力头二竖直移动的驱动组件一。
5.通过采用上述技术方案，使用时，将螺旋钻杆下端移动至护筒下端，然后通过动力头一和动力头二使螺旋钻杆和筒同步下降，到土层位置处后，通过电机一带动螺旋钻杆转动，直至螺旋钻杆继续钻进至设计桩孔底部以形成桩孔，通过泵机将混凝土经螺旋钻杆注入到桩孔内；将护筒和动力头二分离，然后上一动力头一和动力头二，使螺旋钻杆脱离护筒，然后将钢筋笼插入到桩孔内，混凝土凝固后，形成灌注桩，通过在机体上设置护筒，且螺旋钻杆的螺旋叶片和护筒内壁抵接，从而在护筒插入土层时可以防止水进入到护筒内，方便螺旋钻杆的钻孔工作，且无需进行围堰施工，提升施工效率。
6.可选的，所述动力头二上转动连接有转盘，所述转盘用于带动护筒转动，所述动力头二上设有用于驱动所述转盘转动电机二。
7.通过采用上述技术方案，电机二能带动转盘转动，从而带动护筒转动，便于护筒钻入土层。
8.可选的，所述护筒包括外筒和模板筒，所述模板筒可拆卸连接在所述外筒内，所述外筒用于连接在转盘上，所述模板筒供螺旋钻杆穿出且所述模板筒内壁和所述螺旋钻杆的螺旋叶片抵接。
9.通过采用上述技术方案，设置外筒是为了使外筒带动模板筒插入到土层中，在桩孔成型后并注入混凝土时，将模板筒和外筒分离，然后通过转盘将外筒和螺旋钻杆提升，使外筒脱离土层，而模板筒留在土层内，防止混凝土在水中分散，便于混凝土的凝固和稳定。
10.可选的，所述外筒包括多个单元段一，所述模板筒包括多个单元段二，所述单元段二可拆卸连接在单元段一上，相邻所述单元段一之间通过连接组件一连接，相邻所述单元段二通过连接组件二连接。
11.通过采用上述技术方案，在安装外筒和模板筒时，将动力头二移动至机体下端，然后将单元段二安装在单元段一上，再将单元段一或单元段二安装在转盘上，然后上移动力头二至合适位置，再安装下一单元段一和单元段二，将外筒和模板筒分为多个单元段，减少外筒和模板筒的长度，便于将外筒和模板筒安装在转盘上；而连接组件一便于多个单元段一的连接，保证外筒的整体运动，而连接组件二便于多个单元段二的连接，保证模板筒的整体运动。
12.可选的，所述连接组件一包括固定连接在单元段一上表面的固定块，所述单元段一下表面开设有供所述固定块插接的插接槽，所述固定块侧壁上插接有卡块，所述固定块外壁固定连接有用于驱使所述卡块部分位于固定块外的弹簧，所述插接槽内壁开设有供所述卡块卡入的通孔，所述卡块上表面为弧形凸面。
13.通过采用上述技术方案，在从下至上安装单元段一时，使固定块从下至上插入上一单元段一的插接槽，卡块在弹簧的作用下，卡块部分位于通孔内，从而将相邻单元段一连接在一起；该连接组件一结构简单，操作方便。
14.可选的，所述连接组件二包括磁环和供磁环吸附的吸附环，所述磁环和所述吸附环分别固定连接在相邻两单元段二相互靠近的一端。
15.通过采用上述技术方案，相邻单元段二通过磁环和吸附环连接在一起，结构简单，操作方便。
16.可选的，所述转盘上滑动连接有插接块，所述插接块位于靠近动力头二的所述单元段一和单元段二之间，靠近所述动力头二的所述单元段一和所述单元段二相互靠近的一面均开设有供所述插接块滑动插入的插槽，所述插接块滑动以脱离其中一插槽并插入另一插槽，所述转盘上设有用于驱动所述插接块滑动的驱动组件二；所述单元段二侧壁上倾斜穿设有插杆，所述插杆另一端用于单元段一内，所述插杆长度方向沿所述单元段一至所述单元段二逐渐向下；所述插杆下表面位于单元段一内部分为斜面，所述单元段一竖直上移以使所述插杆脱离单元段一。
17.通过采用上述技术方案，在安装单元段一和单元段二时，通过驱动组件一驱动插接块滑动，使插接块插接在单元段二上的插槽中，然后上移动力头二，在插杆的作用下，单元段二带动单元段一上移，继续安装下一单元段一和单元段二，直至所有的单元段一和单元段二均安装完毕，然后通过驱动组件二驱动插接块滑动，使插接块插接在单元段一的插槽中，从而动力头二可以带动外筒和模板筒同步下移，开孔外壁后，动力头二可以带动外筒上移，而在外筒上移过程中，插杆倾斜移动至脱离外筒进入到模板筒内，在混凝土凝固后，插杆凝固在模板筒内，从而保证模板筒的稳定。
18.第二方面，本技术提供的一种免围堰水下灌注桩施工用长螺旋钻机的施工方法，采用如下的技术方案：一种免围堰水下灌注桩施工用长螺旋钻机的施工方法，包括如下步骤：步骤1、通过移动动力头一和动力头二使螺旋钻杆下端位于护筒下端；步骤2、通过动力头一和动力头二使螺旋钻杆和护筒同步下降，到土层位置处后，通过电机一带动螺旋钻杆转动，直至螺旋
钻杆继续钻进至设计桩孔底部以形成桩孔；步骤3、通过泵机将混凝土经螺旋钻杆注入到桩孔内；步骤4、将护筒和动力头二分离，然后上一动力头一和动力头二，使螺旋钻杆脱离护筒，然后将钢筋笼插入到桩孔内。
19.通过采用上述技术方案，在机体上设置护筒，并将螺旋钻杆下端移动至护筒下端，而螺旋钻杆的螺旋叶片和护筒内壁抵接，从而在护筒插入土层时可以防止水进入到护筒内，方便螺旋钻杆的钻孔工作，且无需进行围堰施工，提升施工效率。
20.综上所述，本技术包括以下有益技术效果：1.本技术通过在机体上设置护筒，并将螺旋钻杆下端移动至护筒下端，而螺旋钻杆的螺旋叶片和护筒内壁抵接，从而在护筒插入土层时可以防止水进入到护筒内，方便螺旋钻杆的钻孔工作，且无需进行围堰施工，提升施工效率；2.本技术将护筒分为多个单元段，便于护筒安装在动力头二上。
附图说明
21.图1是本技术实施例一种免围堰水下灌注桩施工用长螺旋钻机的整体结构示意图；图2是图1的剖视图；图3是图2中a区域的放大示意图；图4是图3中b区域的放大示意图；图5是图4中c区域的放大示意图。
22.附图标记说明：1、机体；2、动力头一；3、螺旋钻杆；4、电机一；5、动力头二；6、滑块；7、滑槽；8、滚轮；9、电机三；10、转盘；11、电机二；12、护筒；13、外筒；14、模板筒；15、单元段一；16、单元段二；17、固定块；18、插接槽；19、卡块；20、弹簧；21、让位槽；22、密封圈；23、磁环；24、吸附环；25、安装杆；26、通孔；27、插接块；28、连接环；29、插槽；30、电机四；31、双向丝杆；32、插杆；33、橡胶垫；34、挡块；35、斜槽；36、凹槽。
具体实施方式
23.以下结合附图1-5对本技术作进一步详细说明。
24.本技术公开一种免围堰水下灌注桩施工用长螺旋钻机。参照图1和图2，该长螺旋钻机包括机体1，机体1上沿竖直方向滑动连接有动力头一2，机体1上设有用于驱动动力头一2滑动的卷扬机（此为现有技术，本而申请不在赘述）；动力头一2上转动连接有螺旋钻杆3，动力头上一通过螺钉固定连接有电机一4，电机一4输出轴同轴固定连接在螺旋钻杆3上端。
25.机体1上与动力头一2下方沿竖直方向滑动连接有动力头二5，动力头二5上固定连接有滑块6，机体1上沿竖直方向开设有供滑块6滑动的滑槽7，动力头二5上设有用于驱动动力头二5沿竖直方向滑动的驱动组件一；驱动组件一包括滚轮8和电机三9，电机三9通过螺钉固定连接在动力头二5上，滚轮8转动连接在动力头二5上，滚轮8抵接在机体1上，电机三9输出轴同轴固定连接滚轮8。
26.在另一实施方式中，驱动组件一也可以设置在机体1上，驱动组件一可以是丝杆，
通过丝杆驱动动力头二5竖直移动。
27.在本实施例中，动力头二5上转动连接有转盘10，动力头二5上固定连接有用于驱动转盘10转动的电机二11，在本实施例中，电机二11通过齿轮结构带动转盘10转动，转盘10上安装有护筒12，护筒12包括外筒13和模板筒14，外筒13套设在模板筒14内，模板筒14供螺旋钻杆3穿出，且螺旋钻杆3上的螺旋叶片外壁抵接在模板筒14内壁；转盘10用于带动护筒12和模板筒14同步转动。
28.参照图2和图3，外筒13包括多个单元段一15，模板筒14包括多个单元段二16，单元段二16可拆卸连接在单元段一15上，相邻单元段一15之间通过连接组件一连接，相邻单元段二16通过连接组件二连接。
29.同一单元段一15上的连接组件一设为两个，且两个连接组件一沿单元段一15周向等距设置在单元段一15上，连接组件一包括固定连接在单元段一15上表面的固定块17，且连接杆用于沿竖直方向上一单元段一15下表面，固定块17外壁上插接有卡块19，固定块17外壁上开设有供卡块19完全插入的让位槽21，让位槽21内沿卡块19插接方向固定连接有弹簧20，弹簧20另一端固定连接在卡块19上，插接槽18内壁上开设有供卡块19卡入的通孔26，弹簧20未形变时，卡块19部分位于让位槽21中，且卡块19上表面位于让位槽21外侧的部分为弧形凸面；相邻单元段一15上下抵接时，卡块19部分位于通孔26内。
30.为了增强相邻单元段一15之间的密封性，在相邻单元段一15之间固定连接有密封圈22。
31.连接组件二包括磁环23和供磁环23吸附的吸附环24，磁环23和吸附环24分别固定连接在相邻两单元段二16相互靠近的一端。
32.参照图2和图4，转盘10上滑动连接有两安装杆25，安装杆25滑动连接在转盘10下表面，安装杆25上表面呈平面且抵接在转盘10下表面，安装杆25上固定连接有插接块27，靠近动力头二5的单元段一15和单元段二16上表面均环设且固定连接有连接环28，插接块27位于两连接环28之间，两连接环28相互靠近的一面均开设有供插接块27滑动插入的插槽29，插接块27滑动以脱离其中一插槽29并插入另一插槽29，转盘10上设有用于驱动两插接块27相互靠近或远离的驱动组件二。
33.驱动组件二包括电机四30和双向丝杆31，双向丝杆31转动连接在转盘10上，双向丝杆31转动轴线和长度方向均沿转盘10径向设置，电机四30通过螺钉固定连接在转盘10上，电机四30输出轴同轴固定连接在双向丝杆31的一端；两安装杆25分别螺纹连接在双向丝杆31的两段反向螺纹线上。
34.参照图2和图5，单元段二16侧壁上倾斜穿设有插杆32，插杆32另一端用于单元段一15内，单元段一15上开设有供插杆32插接的斜槽35，插杆32长度方向沿单元段一15至单元段二16逐渐向下，插杆32位于单元段一15的一端下表面为和斜槽35底面不平行的斜面，斜面沿单元段一15外壁至单元段内部逐渐靠近斜槽35底面。
35.插杆32用于插接在单元段二16内的一部分套设有橡胶垫33，以增强单元段二16和插杆32之间的摩擦力，防止插杆32掉落；插杆32用于插接在单元段一15的一部分固定连接有挡块34；为了便于单元段一15套设在单元段二16外，在单元段二16外壁上开设有供挡块34卡入的凹槽36，以保证单元段二16外的平整性，从而便于单元段一15套设在单元段二16外。
36.本技术实施例一种免围堰水下灌注桩施工用长螺旋钻机的实施原理为：安装护筒12时，将靠近转盘10的单元段一15和单元段二16组装好后，然后使插接块27插入到单元段二16的插槽29中，然后通过动力头二5上移带动单元段一15和单元段二16上升，然后继续安装下一单元段一15和单元段二16，并通过连接组件一和连接组件二固定，护筒12安装完毕后，通过动力头一2和动力头二5滑动使螺旋钻杆3下端位于模板筒14下端，然后使护筒12和螺旋钻杆3同步下降，直至护筒12抵接在土层上，然后通过动力头二5使护筒12转动并部分插入到土层中，再使螺旋钻杆3转动，直至护筒12和螺旋钻杆3钻进至设计桩孔底部以形成桩孔，再通过驱动组件二驱动插接块27滑动，使插接块27脱离单元段二16上的插槽29进入到单元段一15上的插槽29，再然后通过泵机将混凝土经螺旋钻杆3注入到桩孔内，在此过程中，通过动力头一2和动力头二5上移，螺旋钻杆3和外筒13均脱离模板筒14，在外筒13上移过程中，推动插杆32移动，使插杆32进入到模板筒14内，混凝土注入完毕后，在模板筒14内插入钢筋笼即可。
37.本技术还公开一种免围堰水下灌注桩施工用长螺旋钻机的施工方法，包括如下步骤：步骤1、通过移动动力头一2和动力头二5使螺旋钻杆3下端位于护筒12下端；步骤2、通过动力头一2和动力头二5使护筒12和螺旋钻杆3同步插入水中，直至护筒12下端抵接土层；步骤3、通过动力头二5使护筒12部分插入土层；步骤4、通过动力头一2和动力头二5使螺旋钻杆3和护筒12同步下降，并通过电机一4带动螺旋钻杆3转动，直至螺旋钻杆3继续钻进至设计桩孔底部以形成桩孔；步骤5、通过驱动组件二驱动插接块27滑动，使插接块27脱离单元段二16上的插槽29进入到单元段一15上的插槽29；步骤6、通过泵机将混凝土经螺旋钻杆3注入到桩孔内，在此过程中，通过动力头一2和动力头二5上移，螺旋钻杆3和外筒13均脱离模板筒14；步骤7、将钢筋笼插入到桩孔内。
38.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。