本發(fā)明涉及鉆洞方法技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種組合式螺桿樁施工方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中的螺桿樁機集擠密成孔、刻紋、澆筑混凝土成樁的功能于一身，工作過程如下：樁機組裝就位后，先下鉆的螺紋段入土，下鉆速度和鉆進速度同步，不出土；繼續(xù)下鉆，上部的直桿段入土，下部螺桿旋出的土方被直桿旋轉(zhuǎn)擠密，直至樁尖設(shè)計標高位置。此時，下部螺紋段旋轉(zhuǎn)刻紋嵌在土里，上部直桿通過不斷擠密，不斷旋轉(zhuǎn)，把樁的上部擠密為樁設(shè)計直徑的實體樁身段；旋轉(zhuǎn)下鉆到位后，機械開始反轉(zhuǎn)提升，并開始泵送混凝土，形成混凝土螺桿樁。

這種螺桿樁的施工方式存在以下缺點：

(1)由于它是通過鉆桿水平旋轉(zhuǎn)擠密成孔，因而鉆進阻力大，鉆桿扭矩要求20萬牛頓米以上，因而動力頭必須兩臺75KW或90KW電機；

(2)其機械主塔要承受如此大的扭矩，因而必須設(shè)計的更粗更厚，設(shè)備重量重，價格昂貴，機械本身售價300萬/臺；

(3)設(shè)備總重量達160噸以上，進場不便，進場一次，運輸要5臺大型17.5米長車輛，超載情況嚴重；

(4)組裝需要30噸以上大型吊車作業(yè)；對表層地基要求較高，因重量較大，對表層地殼承載力要求較高，對于水網(wǎng)地區(qū)或表層淤泥質(zhì)土方承載力稍差的地區(qū)無法施工，即使施工，支架倒塌的安全風險大大增加；

(5)進尺速度慢，因為螺桿樁機設(shè)計是通過水平旋轉(zhuǎn)強行擠密，扭矩較大，速度不能快，否則電機功率無法承受，會燒壞電機，鉆桿正常轉(zhuǎn)速每分鐘4轉(zhuǎn)，一天施工最大完成工作量330米左右；

(6)施工成本較大，因為設(shè)備投資較大，而施工鉆速慢，施工能力每天只能完成330米左右，而組裝一次、運輸一次需要5臺17米長卡車，成本相對較高，因而目前市場要價至少55～120元/米，單價較貴。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種組合式螺桿樁施工方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中螺桿樁施工效率低成本高的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種組合式螺桿樁施工方法，包括步驟S10和步驟S20，其中，步驟S10：在指定位置通過振動沉管樁機驅(qū)動鋼管打預先孔，預先孔的深度與螺桿樁的設(shè)計深度相同；步驟S20：長螺旋鉆孔機驅(qū)動螺桿在預先孔的基礎(chǔ)上鉆進和刻紋。

進一步地，步驟S10包括步驟S11至步驟S14，其中，步驟S11：將振動沉管樁機運至指定位置；步驟S12：調(diào)整鋼管的垂直度；步驟S13：啟動振動沉管樁機的振動錘進行打孔；步驟S14：預先孔至螺桿樁設(shè)計深度時將鋼管取出。

進一步地，在步驟S10和步驟S20中，鋼管包括上部段和下部段，上部段與振動沉管樁機連接，螺桿包括直桿段和螺紋段，直桿段與長螺旋鉆孔機連接，直桿段的直徑等于螺桿樁的直徑，直桿段的直徑大于上部段的直徑，上部段的直徑大于螺紋段的直徑，螺紋段的直徑大于下部段的直徑。

進一步地，步驟S20包括步驟S21至步驟S24，其中，步驟S21：將長螺旋鉆孔機運至指定位置；步驟S22：調(diào)整螺桿對準預先孔；步驟S23：啟動長螺旋鉆孔機的轉(zhuǎn)揚機，將螺紋段放入預先孔中；步驟S24：啟動長螺旋鉆孔機驅(qū)動螺桿進行鉆進和刻紋。

進一步地，在步驟S24之后還包括步驟S30：長螺旋鉆孔機反轉(zhuǎn)提升螺桿并同步進行混凝土的澆灌形成螺桿樁。

進一步地，螺桿底部樁尖的閥門包括夾板和門栓，夾板對稱設(shè)置有兩塊且中間預留有混凝土通過的通道，門栓設(shè)置于通道內(nèi)，門栓的一端與轉(zhuǎn)軸活動連接，門栓上靠近夾板的兩面上對稱設(shè)置有圓形凹槽，夾板上對應圓形凹槽開設(shè)有安裝孔，安裝孔內(nèi)從遠離圓形凹槽的一側(cè)向圓形凹槽延伸依次安裝有螺絲、彈簧和彈珠，螺絲與安裝孔螺紋連接，彈簧兩端分別與螺絲和彈珠固定連接，在進行鉆進時，彈珠在彈簧的作用下嵌入圓形凹槽中，在進行混凝土澆灌時，門栓在混凝土的作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動使通道打開。

進一步地，圓形凹槽的直徑與彈珠的直徑相同。

進一步地，在進行鉆進時，彈珠的小于三分之一的球面嵌入圓形凹槽中。

應用本發(fā)明的技術(shù)方案，在進行螺桿樁施工時，先通過振動沉管樁機打深度與螺桿樁的設(shè)計深度相同的預先孔，再通過長螺旋鉆孔機驅(qū)動螺桿在預先孔的基礎(chǔ)上鉆進和刻紋，振動沉管樁機是通過振動錘在豎直方向震動實現(xiàn)打孔，打孔速度快效率高，而長螺旋鉆孔機在預先孔的基礎(chǔ)上再進行打孔時，下方阻礙螺桿運動的土層大大減少，需要進行擠密刻紋的土層也大大減少，因而需要克服的阻礙力大大降低，對螺桿的扭矩要求也大大降低，從而對電機的要求也大大降低，對長螺旋鉆孔機的要求大大降低，使得設(shè)備費用得到較大降低，同時使得電機能夠提高轉(zhuǎn)速，進而提高工作效率。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1示出了本發(fā)明的組合式螺桿樁施工方法的工藝流程圖；

圖2示出了圖1中步驟S10的振動沉管樁機和鋼管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3示出了圖1中步驟S20的長螺旋鉆孔機30和螺桿的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4示出了閥門的夾板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5示出了閥門的門栓的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6示出了閥門的結(jié)構(gòu)體示意圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標記：

10、振動沉管樁機；20、鋼管；21、上部段；22、下部段；30、長螺旋鉆孔機；40、螺桿；41、直桿段；42、螺紋段；50、夾板；51、螺絲；52、彈簧；53、彈珠；60、門栓；61、圓形凹槽；70、轉(zhuǎn)軸。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。

應該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請?zhí)峁┻M一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學術(shù)語具有與本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

在本發(fā)明中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如“上、下、頂、底”通常是針對附圖所示的方向而言的，或者是針對部件本身在豎直、垂直或重力方向上而言的；同樣地，為便于理解和描述，“內(nèi)、外”是指相對于各部件本身的輪廓的內(nèi)、外，但上述方位詞并不用于限制本發(fā)明。

為解決現(xiàn)有技術(shù)中螺桿樁施工效率低成本高的問題，本發(fā)明提供了一種組合式螺桿樁施工方法。

如圖1至圖3所示，組合式螺桿樁施工方法包括步驟S10至步驟S20，其中步驟S10：在指定位置通過振動沉管樁機10驅(qū)動鋼管20打預先孔，預先孔的深度與螺桿樁的設(shè)計深度相同；步驟S20：長螺旋鉆孔機30驅(qū)動螺桿40在預先孔的基礎(chǔ)上鉆進和刻紋。

在進行螺桿樁施工時，先通過振動沉管樁機10打深度與螺桿樁的設(shè)計深度相同的預先孔，再通過長螺旋鉆孔機30驅(qū)動螺桿在預先孔的基礎(chǔ)上鉆進和刻紋，振動沉管樁機20是通過振動錘在豎直方向震動實現(xiàn)打孔，打孔速度快效率高，而長螺旋鉆孔機30在預先孔的基礎(chǔ)上再進行打孔時，下方阻礙螺桿運動的土層大大減少，需要進行擠密刻紋的土層也大大減少，因而需要克服的阻礙力大大降低，對螺桿40的扭矩要求也大大降低，從而對電機的要求也大大降低，對長螺旋鉆孔機30的要求大大降低，使得設(shè)備費用得到較大降低，同時使得電機能夠提高轉(zhuǎn)速，進而提高工作效率。

具體地，步驟S10包括步驟S11至步驟S14，其中步驟S11：將振動沉管樁機10運至指定位置；步驟S12：調(diào)整鋼管20的垂直度；步驟S13：啟動振動沉管樁機10的振動錘進行打孔；步驟S14：預先孔至螺桿樁設(shè)計深度時將鋼管20取出。通過步驟S11至步驟S14完成預先孔，為后續(xù)加工做準備。

如圖2和圖3所示，在步驟S10和步驟S20中，鋼管20包括上部段21和下部段22，上部段21與振動沉管樁機10連接，螺桿40包括直桿段41和螺紋段42，直桿段41與長螺旋鉆孔機30連接，直桿段41的直徑等于螺桿樁的直徑，直桿段41的直徑大于上部段21的直徑，上部段21的直徑大于螺紋段42的直徑，螺紋段42的直徑大于下部段22的直徑。由于直桿段41的直徑等于螺桿樁的直徑，直桿段41的直徑大于上部段21的直徑，上部段21的直徑大于螺紋段42的直徑，螺紋段42的直徑大于下部段22的直徑，因而在步驟S10中打出的預先孔的直徑小于螺桿樁的直徑，從而為步驟S20中擠密和刻紋預留一定的土層余量，而上部段21的直徑大于螺紋段42的直徑又使得預先孔上部的直徑大于螺紋段42的直徑，因而螺紋段42在進入預先孔時無需開啟鉆進功能，節(jié)約能源，同時能夠減少鉆進距離，提高效率。

優(yōu)選地，螺桿樁的直徑為500毫米時，上部段21的直徑為426毫米，下部段22的直徑為350毫米。

需要注意的是，上部段21和下部段22在進行焊接時必須保證同軸度，不能有偏差。

具體地，步驟S20包括步驟S21至步驟S24，其中步驟S21：將長螺旋鉆孔機30運至指定位置；步驟S22：調(diào)整螺桿40對準預先孔；步驟S23：啟動長螺旋鉆孔機30的轉(zhuǎn)揚機，將螺紋段42放入預先孔中；步驟S24：啟動長螺旋鉆孔機30驅(qū)動螺桿40進行鉆進和刻紋。通過步驟S21至步驟S24，從而完成整個螺桿樁孔的鉆進和刻紋。

試驗驗證，通過本發(fā)明的施工方法進行施工，具有成樁效果相同、但施工速度加快3倍以上、施工難度明顯減低、效率高、對設(shè)備要求簡單等特點，30米深的螺桿樁約30～70根，每天成孔1000～2000米。特別是施工過程中，需要的設(shè)備要求由原來具備扭矩20萬牛頓米減低到4～6萬牛頓米螺桿40刻紋成型，對設(shè)備扭矩需求明顯減小，極大地利用了市場現(xiàn)有數(shù)量龐大的長螺旋鉆孔機30(CFG)進行施工。同時，擠密成孔由水平方向旋轉(zhuǎn)擠密改為振動錘垂直用力強行擠密，使得擠密作用力更加合理，對付尖硬土層，施工難度極大降低，使得原來一些地質(zhì)地層堅硬、螺桿樁機難以施工的螺桿樁得以實施，從而推動螺桿樁成型必須用具有專利的特大型設(shè)備的施工簡化為中等設(shè)備的施工，成本大大降低。

如圖1所示，在步驟S24之后還包括步驟S30：長螺旋鉆孔機30反轉(zhuǎn)提升螺桿40并同步進行混凝土的澆灌形成螺桿樁。在長螺旋鉆孔機30反轉(zhuǎn)提升螺桿40進行翻轉(zhuǎn)提升的同時，螺桿40底部樁尖的閥門打開，混凝土進入到洞中并隨著螺桿40的提升而逐漸形成螺桿樁。從而完成螺桿樁的澆灌。

需要注意的是，長螺旋鉆孔機30反轉(zhuǎn)提升螺桿40的速度必須與長螺旋鉆孔機30驅(qū)動螺桿40鉆進的速度相同，從而防止鉆進時形成的紋路被破壞。本發(fā)明中采用激光照排編碼技術(shù)，通過激光傳感器安裝在長螺旋鉆孔機30的轉(zhuǎn)揚機的帶齒滑輪上，從而準確地記錄鉆進時的速度，以便在提升時螺桿40按照鉆進刻紋時的速度和軌跡反向提升，從而保證鉆進時的通道不會被破壞。

具體地，如圖4至圖6所示，螺桿40的閥門包夾板50和門栓60，夾板50對稱設(shè)置有兩塊且中間預留有混凝土通過的通道，門栓60設(shè)置于通道內(nèi)，門栓60的一端與轉(zhuǎn)軸70活動連接，門栓60上靠近夾板50的兩面上對稱設(shè)置有圓形凹槽61，夾板50上對應圓形凹槽61開設(shè)有安裝孔，安裝孔內(nèi)從遠離圓形凹槽61的一側(cè)向圓形凹槽61延伸依次安裝有螺絲51、彈簧52和彈珠53，螺絲51與安裝孔螺紋連接，彈簧52兩端分別與螺絲51和彈珠53固定連接，在進行鉆進時，彈珠53在彈簧52的作用下嵌入圓形凹槽61中，在進行混凝土澆灌時，門栓60在混凝土的作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動使通道打開。

由于在步驟S10中打有預先孔，因而螺桿40在進行鉆進時螺桿40的底部樁尖是一個孔洞，不會有土層支撐，閥門容易自動下垂打開，會導致上壤進入閥門內(nèi)部堵塞閥門通道，使得混凝土無法澆灌。本發(fā)明對原有的螺桿40底部樁尖的閥門進行了改進，鉆進時，在彈簧52的作用力下，彈珠53頂在門栓60的圓形凹槽61中，保證門栓60不會自動下滑，從而使得閥門內(nèi)部的通道被關(guān)閉，防止土壤進入到閥門內(nèi)部而堵塞閥門。在進行提升過程中，在混凝土的作用下，彈簧52的力不足以夾緊門栓60，門栓60發(fā)生轉(zhuǎn)動將通道打開，進行混凝土的澆灌。

需要注意的是，當完成一個螺桿樁的澆灌后，需要動手將門栓60放回閥門關(guān)閉時的位置，以備下一根螺桿樁施工使用。

優(yōu)選地，圓形凹槽61的直徑與彈珠53的直徑相同，在進行鉆進時，彈珠53的小于三分之一的球面嵌入圓形凹槽61中。由于圓形凹槽61的直徑與彈珠53的直徑相同，因而保證閥門關(guān)閉時，彈珠53與圓形凹槽61之間不存在縫隙，防止土壤進入閥門內(nèi)部。而彈珠53的小于三分之一的球面嵌入圓形凹槽61中則防止閥門關(guān)閉時門栓60被彈珠53限定得過牢而難以打開。

從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實施例實現(xiàn)了如下技術(shù)效果：

(1)利用市場上常用設(shè)備，將螺桿樁擠密成孔的方式作較大改變，本發(fā)明是使用一臺施工工藝早已成熟的振動沉管樁機10先振動擠密成孔(上下震蕩)，后再用市場上常用的長螺旋鉆孔機30進行刻紋和澆筑混凝土成樁，從而使得成樁主設(shè)備扭矩大大減小，由20萬牛頓米降為4～6萬牛頓米，因而30米長的螺桿樁設(shè)備投資由300萬降為70萬元；

(2)振動沉管樁機10先擠密成孔，對于堅硬的地層，振動錘頭動力達78噸，還可以帶加壓繩，把設(shè)備機身60％以上的重量加在鋼管20上，解決螺桿樁機硬土不能加壓下鉆的缺點；

(3)振動沉管樁機10鉆孔速度快，每天成孔1000～2000米，可以保證兩臺長螺旋鉆孔機30配套施工螺桿樁，組合施工效率高；

(4)長螺旋鉆孔機30機身重量約40噸，投入小，電機2*55KW或2*45KW，30米長的樁機設(shè)備費用也僅僅70萬，全部電力消耗135KW，節(jié)約能源，降低成本；

(5)振動沉管樁機10振動成孔，單價6元/米，長螺旋鉆孔機30施工單價成本7元/米，合計13元/米，為業(yè)主可以節(jié)省大量成本資金。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復數(shù)形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、工作、器件、組件和/或它們的組合。

需要說明的是，本申請的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當情況下可以互換，以便這里描述的本申請的實施方式能夠以除在這里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤?。此外，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。