螺杆桩机的制作方法

1.本实用新型涉及施工机械技术领域，尤其是涉及一种螺杆桩机。


背景技术：

2.螺杆桩是一种挤土或半挤土型灌注桩，其具有强度高、工期短、功效高、沉降小、抗震、不取土、不排浆、不污染、施工及成桩质量不受地下水影响、应用范围广、适应多种土层等优势。
3.现有的用于施工出螺杆桩的施工机械为螺杆桩机，螺杆桩机包括旋转动力机构、钻杆和钻具，旋转动力机构连接在钻杆上方，钻具连接在钻杆下方，且钻具底端具有锥形钻头，钻杆和钻具能够在旋转动力机构的驱动下自转，从而带动锥形钻头自转，锥形钻头自转后可带动其上方的钻具和钻杆一起钻进土体并挤压土体，进而施工出桩孔。在螺杆桩施工过程中，存在遇到地下孤石、岩石的情况，现有的螺杆桩机的钻头遇到孤石、岩石后难以钻进，需借助专用钻机如水磨钻机进行辅助破石。等孤石、岩石破除后，产生的碎石作为废渣取出，再操作螺杆桩机回到桩位继续进行成孔成桩施工。
4.专用钻机通常采用的是能够取芯的钻具，该钻具由两部分组成：筒状取芯钻头和连接在钻头上部的驱动杆件。通过驱动杆件的旋转，可以带动筒状取芯钻头旋转，然后通过钻具自重下沉切割石体。然而专用钻机具有高转速、低扭矩的特点，因而需注水施工，易造成土体松弛软化，影响成桩质量，并且破石过程中，会产生需要外运的石芯废渣，对环境造成不利影响，而且专用钻机的使用会增加成本。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种螺杆桩机，以缓解现有技术中存在的专用钻机应用于螺杆桩施工中时，需注水施工，易造成土体松弛软化，影响成桩质量，并且破石过程中，会产生需要外运的石芯废渣，对环境造成不利影响，而且专用钻机的使用会增加成本的技术问题。
6.第一方面，本实用新型提供一种螺杆桩机，包括旋转动力机构，还包括钻杆、挤土钻具和取石钻具；
7.所述钻杆包括第一端和第二端，所述旋转动力机构与所述钻杆的第一端连接，用于驱动所述钻杆自转；
8.所述挤土钻具和所述取石钻具均能与所述钻杆的第二端连接，且所述挤土钻具和所述取石钻具择一与所述钻杆的第二端连接；
9.所述挤土钻具用于在所述钻杆的带动下自转，以在地下旋挖出桩孔；所述取石钻具用于在所述钻杆的带动下自转，以切割所述桩孔中的石体并容纳切割下来的石芯。
10.在可选的实施方式中，所述钻杆的外壁设置有等径的螺旋叶片，所述取石钻具包括等径的筒体，所述钻杆的螺旋叶片的外径和所述筒体的直径均等于所述桩孔的直径。
11.在可选的实施方式中，所述取石钻具还包括多个切削件，多个所述切削件沿所述
筒体的周向，间隔安装在所述筒体的筒口处的侧边上。
12.在可选的实施方式中，所述取石钻具还包括卡固件；
13.所述筒体的靠近筒口的侧壁上设置有安装孔，所述卡固件安装在所述安装孔中，且所述卡固件的其中一端伸入所述筒体内部，以与所述筒体内的石芯抵接。
14.在可选的实施方式中，所述卡固件和所述安装孔均为多个，多个所述安装孔沿所述筒体的周向等间距设置在所述筒体的侧壁上，多个所述卡固件一一对应安装在多个所述安装孔中。
15.在可选的实施方式中，所述卡固件插接在所述安装孔中。
16.在可选的实施方式中，所述钻杆的第二端安装有钻具接头；
17.所述筒体的筒底包括位于所述筒体之外的背面；所述筒底的背面和所述挤土钻具的其中一端均安装有与所述钻具接头相适配的钻杆接头，所述钻杆接头与所述钻具接头可拆卸连接。
18.在可选的实施方式中，所述筒底的钻杆接头安装于所述筒底的背面的中部；
19.所述筒底的背面垂直安装有多个加强板，多个所述加强板沿所述筒底的周向等间距分布，且每个所述加强板均固定于所述筒底的背面的外缘和所述筒底的钻杆接头的外壁之间。
20.在可选的实施方式中，还包括升降驱动机构；
21.所述升降驱动机构与所述旋转动力机构连接，以驱动所述旋转动力机构上升或者下降。
22.在可选的实施方式中，所述旋转动力机构包括旋转动力头和驱动杆，所述驱动杆的其中一端与所述升降驱动机构连接，另一端与所述钻杆的第一端连接；
23.所述旋转动力头安装在所述驱动杆上，用于带动所述驱动杆自转，且所述旋转动力头能够在所述驱动杆上沿所述驱动杆的轴向移动。
24.本实用新型提供的螺杆桩机包括旋转动力机构、钻杆、挤土钻具和取石钻具。钻杆包括第一端和第二端，旋转动力机构与钻杆的第一端连接，用于驱动钻杆自转。挤土钻具和取石钻具均能与钻杆的第二端连接，且挤土钻具和取石钻具择一与钻杆的第二端连接。挤土钻具用于在钻杆的带动下自转，以在地下旋挖出桩孔；取石钻具用于在钻杆的带动下自转，以切割桩孔中的石体并容纳切割下来的石芯。在施工螺杆桩的过程中，需要旋挖桩孔时，将挤土钻具与钻杆的第二端连接，即，将挤土钻具装配于螺杆桩机上，此时可以利用螺杆桩机带动挤土钻具在地下旋挖出桩孔。若遇到桩孔中存在孤石、岩石等石体的情况，将挤土钻具从桩孔中退出，再将挤土钻具从钻杆的第二端上拆卸下来，并将取石钻具与钻杆的第二端连接，即，将取石钻具装配于螺杆桩机上，继而可以利用螺杆桩机带动取石钻具进入桩孔中切割石体。由于螺杆桩机的旋转动力机构为满足成桩施工所需驱动力，通常具有低转速、大扭矩的特点，因而在切割石体过程中，不需用水，且可以切割得到柱状石芯。又由于取石钻具可以容纳柱状石芯，因而将取石钻具从桩孔中取出后可将柱状石芯一起取出。柱状石芯形状完整，因而其可以被填充至桩孔周围土体中以加固土体，从而实现柱状石芯的重复利用，不会产生石芯废渣污染环境。
25.与现有技术相比，本实用新型提供的螺杆桩机无需专用钻机辅助破石，旋挖桩孔和破石工作依靠同一台螺杆桩机更换钻具即可完成，因此施工效率更高，经济效益更明显。
并且，为能够旋挖桩孔，螺杆桩机采用的旋转动力机构通常具有低转速、大扭矩的特点，利用该旋转动力机构驱动取石钻具破石，不需要用水，可以保持干作业挤土成孔以增加土体密实度，进而可以对成桩质量有保障。以及，利用该旋转动力机构驱动取石钻具破石后，可以取出柱状石芯，该柱状石芯可以填充至桩孔周围土体中重复利用，不仅可以硬化土体，还不会产生废渣，进而可以在提高螺杆桩的安全性的同时防止污染环境。
附图说明
26.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本实用新型实施例提供的装配有挤土钻具的螺杆桩机的结构示意图；
28.图2为图1中的螺杆桩机旋挖桩孔时的结构示意图；
29.图3为图1中的螺杆桩机旋挖桩孔时的另一结构示意图；
30.图4为图1中的螺杆桩机旋挖另一桩孔时的结构示意图；
31.图5为图1中的螺杆桩机旋挖另一桩孔时的另一结构示意图；
32.图6为图1中的螺杆桩机旋挖另一桩孔时的又一结构示意图；
33.图7为本实用新型实施例提供的装配有取石钻具的螺杆桩机的结构示意图；
34.图8为图7中的螺杆桩机切割桩孔中的石体时的结构示意图；
35.图9为图7中的螺杆桩机取出切割下来的柱状石芯时的结构示意图；
36.图10为图7中的螺杆桩机将柱状石芯填充至桩孔时的结构示意图；
37.图11为图1中的螺杆桩机施工成桩时的结构示意图；
38.图12为图7中的取石钻具的结构示意图；
39.图13为图7中的取石钻具的轴向剖视图；
40.图14为图7中的取石钻具的径向剖视图。
41.图标：1
‑
旋转动力机构；11
‑
旋转动力头；12
‑
驱动杆；2
‑
钻杆；21
‑
第一端；22
‑
第二端；23
‑
螺旋叶片；3
‑
挤土钻具；4
‑
取石钻具；41
‑
筒体；411
‑
安装孔；412
‑
加强板；413
‑
挡板；42
‑
切削件；43
‑
卡固件；5
‑
桩孔；6
‑
通孔；7
‑
钻杆接头。
具体实施方式
42.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
43.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
44.下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下
述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
45.实施例：
46.如图1
‑
图11所示，本实施例提供的螺杆桩机包括旋转动力机构1、钻杆2、挤土钻具3和取石钻具4。钻杆2包括第一端21和第二端22，旋转动力机构1与钻杆2的第一端21连接，用于驱动钻杆2自转。挤土钻具3和取石钻具4均能与钻杆2的第二端22连接，且挤土钻具3和取石钻具4择一与钻杆2的第二端22连接。挤土钻具3用于在钻杆2的带动下自转，以在地下旋挖出桩孔5；取石钻具4用于在钻杆2的带动下自转，以切割桩孔5中的石体并容纳切割下来的石芯。
47.其中，旋转动力机构1为现有结构，螺杆桩机的旋转动力机构1为满足成桩施工所需驱动力，通常具有低转速、大扭矩的特点。
48.钻杆2和挤土钻具3也可以为现有结构，钻杆2中空，其外壁可以设置有用于挤压土体的螺旋叶片23。而挤土钻具3包括中空的钻筒和铰接在钻筒底部的锥形钻头，锥形钻头可以封闭或者打开钻筒。锥形钻头封闭钻筒时，锥形钻头用于在钻杆2和钻筒的带动下自转，进而钻进土体中，对旋挖桩孔5的过程起到导向作用。钻杆2和钻筒中则可以通入混凝土，此时锥形钻头可以打开钻筒底部，从而使得混凝土能够穿过钻筒后落入桩孔5中，以在桩孔5中形成混凝土桩。
49.取石钻具4也可以为现有的专用钻机上的能够取芯的钻具，因而其切石原理和取芯原理在此不再赘述。
50.在施工螺杆桩的过程中，需要旋挖桩孔5时，如图1所示，先将挤土钻具3与钻杆2的第二端22连接，即，将挤土钻具3装配于螺杆桩机上。继而如图2所示，利用利用螺杆桩机带动挤土钻具3在地下旋挖出桩孔5，由于钻杆2外壁带有螺旋叶片23，因而旋挖出的桩孔5为带有螺纹的桩孔5，向桩孔5通入混凝土后即可形成螺杆桩。如图3所示，若在旋挖桩孔5的过程中遇到孤石、岩石等石体，可将挤土钻具3从桩孔5中退出。为提升施工效率，将挤土钻具3从桩孔5中退出后，如图4、图5和图6所示，可以继续利用螺杆桩机在上述桩孔5的一侧重复旋挖桩孔5的步骤以施工出其他通孔6，其他通孔6用于填埋切石后产生的石芯，因而该通孔6需足够深以满足填充切割后的石芯的需求。
51.将其他通孔6施工出来后，如图7所示，将挤土钻具3从钻杆2的第二端22上拆卸下来，并将取石钻具4与钻杆2的第二端22连接，即，将取石钻具4装配于螺杆桩机上。继而如图8所示，利用螺杆桩机带动取石钻具4进入桩孔5中切割石体。由于旋转动力机构1具有低转速、大扭矩的特点，因而在切割石体过程中，不需用水，且可以切割得到柱状石芯。又由于取石钻具4可以容纳柱状石芯，因而将取石钻具4从桩孔5中取出后可将柱状石芯一起取出，如图9所示。柱状石芯形状完整，因而其可以被填充至桩孔5周围土体中以加固土体，从而实现柱状石芯的重复利用。如图10所示，取出柱状石芯后，可以利用螺杆桩机将柱状石芯填充至预先旋挖出的其他通孔6中，此时柱状石芯可以用于加固桩孔5周围土体，不会产生石芯废渣污染环境。当填充好柱状石芯后，如图11所示，可以将挤土钻具3重新更换至钻杆2的第二端22上，并将螺杆桩机移动至桩孔5处，继而可以向钻杆2和挤土钻具3中通入混凝土，并使得混凝土穿过钻杆2和挤土钻具3后落入桩孔5中，混凝土凝固后即可形成螺杆桩。
52.因此与现有技术相比，本实施例提供的螺杆桩机无需专用钻机辅助破石，旋挖桩孔5和破石工作依靠同一台螺杆桩机更换钻具即可完成，因此施工效率更高，经济效益更明
显。并且，为能够旋挖桩孔5，螺杆桩机采用的旋转动力机构1通常具有低转速、大扭矩的特点，利用该旋转动力机构1驱动取石钻具4破石，不需要用水，可以保持干作业挤土成孔以增加土体密实度，进而可以对成桩质量有保障。以及，利用该旋转动力机构1驱动取石钻具4破石后，可以取出柱状石芯，该柱状石芯可以填充至桩孔5周围土体中重复利用，不仅可以硬化土体，还不会产生废渣，进而可以在提高螺杆桩的安全性的同时防止污染环境。
53.如图1和图7所示，钻杆2的外壁设置有等径的螺旋叶片23，取石钻具4包括等径的筒体41，钻杆2的螺旋叶片23的外径和筒体41的直径均等于桩孔5的直径。
54.现有的专用钻机的筒状取芯钻头的直径等于桩径，但驱动杆件通常为细杆，其直径小于筒状取芯钻头的直径，专用钻机应用于螺杆桩施工中时，驱动杆件无法对桩孔形成护壁，容易塌孔。
55.而本实施例提供的螺杆桩机中，取石钻具4先于钻杆2进入桩孔5中，且钻杆2的螺旋叶片23的外径和筒体41的直径均等于桩孔5的直径，因而钻杆2可以对桩孔5起到护壁作用，防止桩孔5塌孔，进一步的保障了成桩质量以及提升了施工效率。
56.在本实施例中，挤土钻具3的钻筒外壁也可以设置有等径的螺旋叶片，该螺旋叶片的外径也等于桩孔5的直径。
57.需要说明的是，等径的螺旋叶片23通长设置在钻杆2上，即，螺旋叶片23满布在钻杆2的第一端21和第二端22之间时，可以起到护壁作用，螺旋叶片23仅设置在钻杆2杆身的第二端22至中部之间时，也可以起到护壁作用。
58.如图12和图13所示，取石钻具4还包括多个切削件42，多个切削件42沿筒体41的周向，间隔安装在筒体41的筒口处的侧边上。
59.切削件42可以为带有刀刃的板状合金结构，切削件42用于在筒体41被钻杆2带动而自转的过程中切割孤石、岩石等石体。
60.如图13和图14所示，取石钻具4还包括卡固件43。筒体41的靠近筒口的侧壁上设置有安装孔411，卡固件43安装在安装孔411中，且卡固件43的其中一端伸入筒体41内部，以与筒体41内的石芯抵接。
61.卡固件43用于与筒体41内的石芯抵接，增加取石钻具4对石芯的摩擦力以防止在上提取石钻具4过程中石芯滑落。
62.其中，卡固件43可以为现有的u形卡。
63.进一步的，如图14所示，卡固件43和安装孔411均为多个，多个安装孔411沿筒体41的周向等间距设置在筒体41的侧壁上，多个卡固件43一一对应安装在多个安装孔411中。
64.多个安装孔411沿筒体41的周向等间距设置在筒体41的侧壁上，可以使得多个卡固件43均匀的抵接在石芯的周侧，从而可以提升石芯在筒体41中的稳定性。
65.在本实施例中，卡固件43插接在安装孔411中。
66.当将石芯填充至其他通孔6中时，将带有石芯的筒体41对准其他通孔6后，从安装孔411中抽出卡固件43，即可使得石芯滑落至其他通孔6中。
67.可以看出，卡固件43插接在安装孔411中，提升了将石芯从筒体41中取出过程的便捷性。
68.如图1和图7所示，钻杆2的第二端22安装有钻具接头。如图12和13所示，筒体41的筒底包括位于筒体41之外的背面，筒底的背面和挤土钻具3的其中一端均安装有与钻具接
头相适配的钻杆接头7，钻杆接头7与钻具接头可拆卸连接。
69.钻具接头可以为现有的接头组件中的公接头或母接头，对应的，钻杆接头7可以为现有的接头组件中的母接头或者公接头。钻具接头和钻杆接头7提升了钻杆2和挤土钻具3之间的连接便捷性和安装稳定性，以及，提升了钻杆2和取石钻具4之间的连接便捷性和安装稳定性。
70.如图13所示，筒底的钻杆接头7安装于筒底的背面的中部。筒底的背面垂直安装有多个加强板412，多个加强板412沿筒底的周向等间距分布，且每个加强板412均固定于筒底的背面的外缘和筒底的钻杆接头7的外壁之间。
71.加强板412用于提升筒体41的强度，延长筒体41的使用寿命。
72.其中，为保护加强板412以及提升加强板412在筒底的背面的安装稳定性，本实施例优选筒体41的背面的外缘处垂直固定有环形的挡板413，加强板412固定于挡板413的内壁和筒底的钻杆接头7的外壁之间。
73.需要说明的是，为了不影响筒底的背面的钻杆接头7的使用，该钻杆接头7需伸出于挡板413之外。
74.如图1和图7所示，本实施例提供的螺杆桩机还包括升降驱动机构，升降驱动机构与旋转动力机构1连接，以带动旋转动力机构1上升或者下降。
75.升降驱动机构用于调节旋转动力机构1的离地高度，从而可以带动旋转动力机构1和钻杆2升降，进而可以带动挤土钻具3上升或者下降，或者带动取石钻具4上升或者下降。
76.旋转动力机构1能够升降，可以使得钻杆2获得旋转动力的同时，获得加压动力，从而可以带动挤土钻具3旋挖桩孔5，或者带动取石钻具4切割石体。
77.进一步的，如图1和图7所示，旋转动力机构1包括旋转动力头11和驱动杆12，驱动杆12的其中一端与升降驱动机构连接，另一端与钻杆2的第一端21连接。旋转动力头11安装在驱动杆12上，用于带动驱动杆12自转，且旋转动力头11能够在驱动杆12上沿驱动杆12的轴向移动。
78.旋转动力头11为现有的器件，应用于螺杆桩机上的旋转动力头11具有低转速、大扭矩的特点。
79.当驱动杆12竖直设置，旋转动力头11在驱动杆12上沿驱动杆12的轴向移动时，旋转动力头11即可上升或者下降，从而可以调节旋转动力头11的位置。升降驱动机构带动驱动杆12升降的过程是有一定的升降范围的，当驱动杆12移动至其升降范围的临界高度后，升降驱动机构不能继续带动驱动杆12升降，旋转动力头11和钻杆2也不能继续升降。但此时可以通过旋转动力头11在驱动杆12上的升降继续调节钻杆2的升降高度。
80.可以看出，旋转动力头11在驱动杆12上沿驱动杆12的轴向移动，可以在不增加驱动杆12的升降范围的前提下，增加钻杆2的升降范围，不仅可以提升该螺杆桩机的适用性，且不需增加螺杆桩机的总高度，从而可以降低螺杆桩机的倾覆危险。
81.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。