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一种碎石挤密桩用成桩设备

阅读：978发布：2023-03-12

专利汇可以提供一种碎石挤密桩用成桩设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种碎石挤密桩用成桩设备，包括钻杆和驱动钻杆连续转动并使钻杆向下钻进与向上提升的驱动装置，钻杆内部为供该碎石料下料的空心钻杆，钻杆的下端设置有供碎石料出料的钻门，钻门为开合构件，开合构件包括水平布设的安装杆和可沿安装杆进行上下翻转的开合本体，安装杆的两端均与钻杆固定连接，安装杆位于钻杆的中部，开合本体的数量为两个。本实用新型设计合理，钻杆通过驱动装置进行连续转动，且在转动的过程中进行向下钻进和向上提升，在向下钻进的同时不会对桩周土体产生较大的震动，有利于对桩周土体原始结构的保护，避免桩周土体承载力的下降；同时通过在钻杆的下端设置钻门，便于碎石料的出料，结构简单且使用方便。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是一种碎石挤密桩用成桩设备专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种碎石挤密桩用成桩设备，其特征在于：包括呈竖向布设的钻杆(1)和驱动所述钻杆(1)连续转动并使所述钻杆(1)向下钻进与向上提升的驱动装置，所述钻杆(1)内部为供该碎石料下料的空心钻杆，所述钻杆(1)的下端设置有供所述碎石料出料的钻门(2)，所述钻门(2)为圆形结构，所述钻门(2)的直径不小于所述钻杆(1)的内径，所述钻门(2)为开合构件，所述开合构件包括水平布设的安装杆(2-2)和可沿所述安装杆(2-2)进行上下翻转的开合本体(2-1)，所述安装杆(2-2)的两端均与所述钻杆(1)固定连接，所述安装杆(2-2)位于所述钻杆(1)的中部，所述开合本体(2-1)的数量为两个，两个所述开合本体(2-1)均为半圆形平板。
2.按照权利要求1所述的一种碎石挤密桩用成桩设备，其特征在于：所述钻杆(1)的外壁上由上至下设置有搅拌叶片(3)，所述搅拌叶片(3)沿所述钻杆(1)外壁的周向呈螺旋线布设。
3.按照权利要求2所述的一种碎石挤密桩用成桩设备，其特征在于：所述搅拌叶片(3)的宽度由上至下均相同，所述搅拌叶片(3)的螺距由上向下均相同。
4.按照权利要求2或3所述的一种碎石挤密桩用成桩设备，其特征在于：所述搅拌叶片(3)的外侧均设置有切削齿或刀刃。
5.按照权利要求1所述的一种碎石挤密桩用成桩设备，其特征在于：所述钻杆(1)的外径为φ100mm～φ800mm。
6.按照权利要求2所述的一种碎石挤密桩用成桩设备，其特征在于：所述搅拌叶片(3)的下端设置在所述钻门(2)的下方，所述搅拌叶片(3)的下端与所述钻门(2)之间的距离为
8mm～12mm。
7.按照权利要求1所述的一种碎石挤密桩用成桩设备，其特征在于：所述安装杆(2-2)的长度不小于所述钻杆(1)的内径。

说明书全文

一种碎石挤密桩用成桩设备

技术领域

[0001] 本实用新型属于桩基施工技术领域，尤其是涉及一种碎石挤密桩用成桩设备。

背景技术

[0002] 碎石挤密桩是常见的复合地基处理方法，其原理在于：通过挤压式施工形成桩孔，并向桩孔内放置碎石，处理后的地基为将原软弱土置换为碎石，桩周土壤得到挤密，同时碎石挤密桩还可以像砂井一样起到控水排水的作用。因为碎石挤密桩的这些显著优点，所以在地基处理中得到了广泛的应用。

[0003] 碎石挤密桩传统的施工工艺为振动冲击碎石桩，即使用振动器将桩管沉入土壤内，然后将碎石材料注入桩管内，同时振动桩管并将桩管拔起，使碎石挤密，形成连续的具有一定承载能力的桩体。振动冲击碎石桩的施工工艺存在以下缺点：因为传统的碎石挤密桩在成桩时需要对钻杆加以高频的振动，高频振动会对桩周边土壤产生液化现象，破坏原状土壤已经固结的原始结构，使土壤承载力下降。发明内容

[0004] 本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种碎石挤密桩用成桩设备，其设计合理，钻杆通过驱动装置进行连续转动，且在转动的过程中进行向下钻进和向上提升，在向下钻进的同时不会对桩周土体产生较大的震动，有利于对桩周土体原始结构的保护，避免了桩周土体承载力的下降；同时通过在钻杆的下端设置钻门，便于碎石料的出料，结构简单且使用方便。

[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种碎石挤密桩用成桩设备，其特征在于：包括呈竖向布设的钻杆和驱动所述钻杆连续转动并使所述钻杆向下钻进与向上提升的驱动装置，所述钻杆内部为供该碎石料下料的空心钻杆，所述钻杆的下端设置有供所述碎石料出料的钻门，所述钻门为圆形结构，所述钻门的直径不小于所述钻杆的内径，所述钻门为开合构件，所述开合构件包括水平布设的安装杆和可沿所述安装杆进行上下翻转的开合本体，所述安装杆的两端均与所述钻杆固定连接，所述安装杆位于所述钻杆的中部，所述开合本体的数量为两个，两个所述开合本体均为半圆形平板。

[0006] 上述一种碎石挤密桩用成桩设备，其特征是：所述钻杆的外壁上由上至下设置有搅拌叶片，所述搅拌叶片沿所述钻杆外壁的周向呈螺旋线布设。

[0007] 上述一种碎石挤密桩用成桩设备，其特征是：所述搅拌叶片的宽度由上至下均相同，所述搅拌叶片的螺距由上向下均相同。

[0008] 上述一种碎石挤密桩用成桩设备，其特征是：所述搅拌叶片的外侧均设置有切削齿或刀刃。

[0009] 上述一种碎石挤密桩用成桩设备，其特征是：所述搅拌叶片的下端设置在所述钻门的下方，所述搅拌叶片的下端与所述钻门之间的距离为8mm～12mm。

[0010] 上述一种碎石挤密桩用成桩设备，其特征是：所述安装杆的长度不小于所述钻杆的内径。

[0011] 本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

[0012] 1.本实用新型结构简单且操作方便，投入成本少。

[0013] 2.本实用新型包括呈竖向布设的钻杆和驱动钻杆连续转动并使钻杆向下钻进与向上提升的驱动装置，连接简单。

[0014] 3.钻杆通过驱动装置进行连续转动，且在转动的过程中进行向下钻进和向上提升，在向下钻进的同时不会对桩周土体产生较大的震动，有利于对桩周土体原始结构的保护，避免了桩周土体承载力的下降。

[0015] 4.钻杆的下端设置有供碎石料出料的钻门，钻门为钻杆向下钻进时打开且钻杆向上提升时闭合的开合构件，开合构件呈水平布设，当钻杆向下钻进成孔时，钻门处于闭合状态，当钻杆向上提升时，由于碎石料的自重使钻门处于打开状态，便于碎石料的出料，结构简单且使用方便。

[0016] 综上所述，本实用新型设计合理，钻杆通过驱动装置进行连续转动，且在转动的过程中进行向下钻进和向上提升，在向下钻进的同时不会对桩周土体产生较大的震动，有利于对桩周土体原始结构的保护，避免了桩周土体承载力的下降；同时通过在钻杆的下端设置钻门，便于碎石料的出料，结构简单且使用方便。

[0017] 下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

[0018] 图1为本实用新型的结构示意图。

[0019] 图2为本实用新型钻门的结构示意图。

[0020] 图3为采用成桩设备进行碎石挤密桩成型的施工方法流程框图。

[0021] 图4为采用成桩设备进行碎石挤密桩成型施工时的施工准备示意图。

[0022] 图5为采用成桩设备进行碎石挤密桩成型施工时的钻杆下钻成孔示意图。

[0023] 图6为采用成桩设备进行碎石挤密桩成型施工时的钻杆提升示意图。

[0024] 图7为本实用新型碎石挤密桩的施工成型示意图。

[0025] 附图标记说明:

[0026] 1—钻杆； 2—钻门； 2-1—开合本体；

[0027] 2-2—安装杆； 3—搅拌叶片； 4—动力头；

[0028] 5—所施工碎石挤密桩。

具体实施方式

[0029] 如图1、图2所示的一种碎石挤密桩用成桩设备，包括呈竖向布设的钻杆1和驱动所述钻杆1连续转动并使所述钻杆1向下钻进与向上提升的驱动装置，所述钻杆1内部为供该碎石料下料的空心钻杆，所述钻杆1的下端设置有供所述碎石料出料的钻门2，所述钻门2为圆形结构，所述钻门2的直径不小于所述钻杆1的内径，所述钻门2为开合构件，所述开合构件包括水平布设的安装杆2-2和可沿所述安装杆2-2进行上下翻转的开合本体2-1，所述安装杆2-2的两端均与所述钻杆1固定连接，所述安装杆2-2位于所述钻杆1的中部，所述开合本体2-1的数量为两个，两个所述开合本体2-1均为半圆形平板。

[0030] 实际使用时，所述驱动装置驱动所述钻杆1连向下钻进和向上提成的过程中连续旋转，无需对所述钻杆1进行振动使所述钻杆1向下钻进，因此在所述钻杆1向下钻进时对桩周土体的扰动小，有利于对桩周土体的原始结构进行保护，避免了由于振动导致桩周土体的承载力下降。

[0031] 实际使用时，当所述钻杆1向下钻进成孔时，所述钻门2处于闭合状态，当所述钻杆1向上提升时，由于碎石料的自重使所述钻门2处于打开状态，便于碎石料的出料，结构简单且使用方便。

[0032] 实际使用时，所述驱动装置为由液压马达或者电机驱动的动力头4。所述动力头4可采用专利号为ZL201210026528.7的发明专利申请《长螺旋挤压入岩灌注桩用成型装置及成型方法》中公开的动力头。

[0033] 实际使用过程中，所述成桩设备安装在桩架上进行碎石挤密桩的成型施工，所述桩架可以为旋转钻机、挖掘机等的桩架。

[0034] 实际使用时，所述钻杆1的下端设置有钻门2，但是所述钻门2为水平布设，不利于所述钻杆1向下钻进，因此将所述搅拌叶片3的下端设置在所述钻门2的下方，在所述钻杆1向下钻进时，所述搅拌叶片3首先进入土体，且所述搅拌叶片3为螺旋型叶片，在所述钻门2进入土体之前通过所述螺旋型叶片将旋转运动转换为螺旋进给，便于所述钻杆1向下钻进。

[0035] 实际使用时，优选的所述搅拌叶片3的下端与所述钻门2之间的距离为8mm～12mm，所述搅拌叶片3为长细比较大的结构，如果所述搅拌叶片3的下端与所述钻门2之间的距离过长，会导致在所述钻杆1钻进过程中搅拌叶片3的下端由于受到较大的扭矩而破坏。

[0036] 实际使用时，所述钻门2与所述钻杆1是配合使用的，因此设计为圆形，但是所述钻门2的直径不小于所述钻杆1的内径，如果所述钻门2的直径小于所述钻杆1的内径时，当所述钻杆1向下钻进时，所述钻杆1下部的土体会对所述钻门2产生推力，导致所述钻门2向所述钻杆1内部进行闭合，在所述钻杆1向上提升时所述钻门2被碎石料卡紧，不能向下打开，使碎石料在所述钻门2处产生堵塞，导致下料失败。

[0037] 实际使用时，优选的将所述安装杆2-2设置在所述钻杆1横截面弦长最大处，便于碎石料的下料。

[0038] 实际使用时，所述开合本体2-1为半圆形，所述半圆形的直角边设置有供所述安装杆2-2穿过的套筒，所述套筒套装在所述安装杆2-2后实现所述开合本体2-1与所述安装杆2-2的铰接。

[0039] 本实施例中，所述钻杆1的外壁上由上至下设置有搅拌叶片3，所述搅拌叶片3沿所述钻杆1外壁的周向呈螺旋线布设。

[0040] 本实施例中，所述搅拌叶片3的宽度由上至下均相同，所述搅拌叶片3的螺距由上向下均相同。

[0041] 本实施例中，所述搅拌叶片3的外侧均设置有切削齿或刀刃。

[0042] 实际使用时，所述搅拌叶片3的类型有多种，实际使用时优选螺旋型叶片，由于搅拌叶片3是水平转动的，在所述钻杆1向下钻进的过程中通过所述螺旋型叶片将旋转运动转换为螺旋进给，有利于下钻。

[0043] 实际使用时，所述搅拌叶片3的作用为在所述钻杆1向下钻进的过程中，对土体进行切削，利于所述钻杆1的下钻，因此在所述搅拌叶片3的外侧设置切削齿或刀刃。

[0044] 本实施例中，所述搅拌叶片3的下端设置在所述钻门2的下方，所述搅拌叶片3的下端与所述钻门2之间的距离为8mm～12mm。

[0045] 实际使用时，所述钻杆1的下端设置有钻门2，但是所述钻门2为水平布设，不利于所述钻杆1向下钻进，因此将所述搅拌叶片3的下端设置在所述钻门2的下方，在所述钻杆1向下钻进时，所述搅拌叶片3首先进入土体，且所述搅拌叶片3为螺旋型叶片，在所述钻门2进入土体之前通过所述螺旋型叶片将旋转运动转换为螺旋进给，便于所述钻杆1向下钻进。

[0046] 实际使用时，优选的所述搅拌叶片3的下端与所述钻门2之间的距离为8mm～12mm，所述搅拌叶片3为长细比较大的结构，如果所述搅拌叶片3的下端与所述钻门2之间的距离过长，会导致在所述钻杆1钻进过程中搅拌叶片3的下端由于受到较大的扭矩而破坏。

[0047] 本实施例中，所述安装杆2-2的长度不小于所述钻杆1的内径。

[0048] 如图3所示的一种利用本实施例进行碎石挤密桩成型的施工方法，该方法包括以下步骤：

[0049] 步骤一、施工准备：平整施工场地后，对所施工碎石挤密桩5的桩位进行放线测量，再将旋转钻机移至碎石挤密桩5的桩位所处位置处，使钻门2位于所施工碎石挤密桩5桩位的正上方，同时所述钻杆1呈竖向布设，详见图4；

[0050] 步骤二、钻杆下钻成孔：启动所述驱动装置，所述驱动装置带动所述钻杆1逆时针旋转，并通过控制所述驱动装置使所述钻杆1匀速竖直向下钻进，此时所述钻门2为闭合状态，直至所述钻门2钻进至所施工碎石挤密桩的桩底标高处，关闭所述驱动装置，使所述钻杆1停止旋转及钻进，形成所施工碎石挤密桩5的桩孔，详见图5；

[0051] 步骤三、初步灌入碎石料：在所述钻杆1的入口处灌入碎石料，使所述碎石料填满所述空心钻杆的内部时，停止碎石料的灌入；

[0052] 步骤四、提升钻杆及再次灌入碎石料：启动所述驱动装置，所述驱动装置带动所述钻杆1顺时针旋转，并通过控制所述驱动装置使所述钻杆1匀速竖直向上提升，在所述钻杆1提升的过程中，所述钻门2打开，使所述碎石料连续地进入步骤二中形成的所述桩孔内；

[0053] 在所述碎石料进入所述桩孔的过程中，当所述空心钻杆内碎石料的高度低于所述空心钻杆高度的1/2～2/3时，在所述钻杆1的入口处灌入碎石料，使所述碎石料填满所述空心钻杆的内部，详见图6；

[0054] 步骤五、桩体成型：重复步骤三至步骤四，直至所施工碎石挤密桩5成型，详见图7。

[0055] 实际施工时，所述钻杆1向下钻进和向上提升时所述钻杆1均为竖直方向，在向下钻进的过程中为成孔的过程，要保证成型的碎石挤密桩为竖向，首先要保证所成的孔竖直。

[0056] 传统的碎石挤密桩在成桩时需要对钻杆1加以高频的振动，高频振动会对桩周边土壤产生液化现象，破坏原状土壤已经固结的原始结构，使土壤承载力下降，而本实施例中，所述驱动装置驱动所述钻杆1连向下钻进和向上提升的过程中连续旋转，无需对所述钻杆1进行振动使所述钻杆1向下钻进，因此在所述钻杆1向下钻进时对桩周土体的扰动小，有利于对桩周土体的原始结构进行保护，避免了由于振动导致桩周土体的承载力下降。

[0057] 同时，传统的碎石挤密桩在成桩过程中，由于高频的振动、击打会产生相当大的噪音污染，不利于生态环境的保护。

[0058] 实际施工时，成桩过程为挤土型施工，桩体成型后，桩周土密实度高，且步骤二中所述钻杆1下钻成孔为一次施工成型，节约工期，且在成孔过程中无需出土，节约施工成本，同时该施工过程为静音施工，无噪音污染。

[0059] 实际施工时，所述钻杆1的外径根据施工要求的桩体直径进行确定，本实施例中，所施工碎石挤密桩5成型后的桩体直径为φ300mm～φ1200mm，所述钻杆1的外径为φ100mm～φ800mm。

[0060] 本实施例中，步骤二中所述钻杆1匀速竖直向下钻进的速度为0.2m/min～0.5m/min；

[0061] 步骤二中所述钻杆1每匀速竖直向下钻进2m～3m，控制所述驱动装置使所述钻杆1停止下钻，同时所述钻杆1持续旋转不小于15s；

[0062] 步骤二中所述钻门2钻进至所施工碎石挤密桩5的桩底标高处时，控制所述驱动装置使所述钻杆1停止下钻，同时所述钻杆1持续旋转30s～40s。

[0063] 本实施例中，在步骤三的碎石料灌入之前，对所述碎石料进行加工，所述碎石料的粒径不大于所述钻杆1的内径。

[0064] 本实施例中，在步骤三的碎石料灌入之前，对所述碎石料进行加工，所述碎石料的粒径不大于所述钻杆1的内径。

[0065] 实际施工时，所述钻杆1向下钻进时，由于所述钻杆1下端的土体对所述钻门2产生推力，所述钻门2闭合，在所述钻杆1向上提升时，所述钻门2在碎石料重力的作用下，所述开合本体2-1沿所述安装杆2-2向下打开，从而使碎石料能够顺利的进行投料，且无需人工进行操作，同时在所述钻杆1工作时，所述钻门2属于隐蔽作业，人工业无法操作，因此采用所述钻门2有效的解决了下料难的问题。

[0066] 本实施例中，步骤四中控制所述驱动装置使所述钻杆1匀速竖直向上提升的速度为0.6m/min～1.2m/min；

[0067] 步骤四中控制所述驱动装置使所述钻杆1每匀速竖直向上提升1m～1.5m后，控制所述驱动装置使所述钻杆1匀速竖直向下反插0.5m～0.8m，且在每次反插结束后控制所述驱动装置使所述钻杆1停止下钻，同时所述钻杆1持续旋转10s～20s。

[0068] 实际施工过程中，可根据具体需要，对向下钻进速度、向上提升速度的大小分别进行相应调整。

[0069] 实际施工过程中，步骤四中控制所述驱动装置使所述钻杆1每匀速竖直向上提升1m～1.5m后，控制所述驱动装置使所述钻杆1匀速竖直向下反插0.5m～0.8m，目的是在反插过程中，对碎石料进行复挤，碎石料将被挤入桩间土中，进一步改良土壤，且通过多次提升与复挤，将碎石料留在成形的孔内，形成连续的具有一定承载能力的碎石挤密桩。

[0070] 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

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