本發(fā)明涉及一種樁工機械領域的設備和成樁應用，具體為一種雙動力頭長螺旋擺轉套管鉆機及使用其鉆孔成樁的方法。

背景技術：

灌注樁系是指在工程現(xiàn)場通過機械鉆孔、鋼管擠土或人力挖掘等手段在地基土中形成樁孔，并在其內放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁，依照成孔方法不同，灌注樁又可分為沉管灌注樁、鉆孔灌注樁和挖孔灌注樁等幾類。

傳統(tǒng)現(xiàn)有的長螺旋鉆機有單桿長螺旋鉆機，其為單動力頭驅動的鉆孔設備，這種類型的旋鉆機在使用中提升長螺旋鉆機與注入混凝土灌漿至地下的實際操作過程中不容易做到無縫連接，因此會使得地下水、地下流沙進入到孔洞之中，注入混凝土的成樁質量不能保證。

現(xiàn)有的振動沉管灌注鉆機是向下振動沉管擠土鉆孔，灌注混凝土成樁，這類型的鉆機在擠土鉆孔過程中會向周邊土壤施加了擠壓力，這些擠壓力所產生的擠壓應力的一部分在提升鋼套管后釋放出來，會造成已灌注的混凝土樁直徑的縮小，影響樁的質量。

現(xiàn)有的雙動力頭驅動旋轉套管鉆機，利用旋轉套管和長螺旋鉆桿進行開孔鉆孔成樁，在利用旋轉套管作業(yè)時需要向下切割土壤，需要克服土壤與套管口之間產生的摩擦阻力，為了克服摩擦阻力所產生扭矩，與之匹配的套管鉆電機和套管鉆設備及機架的承載功率和強度要求比較高，從而其成本也比提升很多，同時，由于旋轉套管的旋轉深入地面，使得土壤與旋轉套之間緊密接觸，導致摩擦力加大，提出旋轉套管所用的功耗也更加大，且費時費力；由于旋轉套管對土壤的作用力較大，因此會對周圍土壤造成一定的影響，導致最終成樁的品質影響。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術的不足，申請人在現(xiàn)有的基礎上提出改進，提供一種一種雙動力頭長螺旋擺轉套管鉆機及一種擺轉式套管長螺旋鉆桿鉆孔成樁的方法，既保留了長螺旋鉆機的優(yōu)點，又改進了現(xiàn)有的旋轉套管的結構和方式，使得本發(fā)明的技術方案能夠有效的提高鉆孔打樁的便捷度和質量；

具體的，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：一種雙動力頭長螺旋擺轉套管鉆機包括機架裝置和與其連接的鉆孔裝置，其特征在于所述鉆孔裝置包括鉆孔電機(1)，連接并置于鉆孔電機(1)下方的長螺旋鉆桿(2)，套穿過長螺旋鉆桿(2)上部位于鉆孔電機(1)下方的套管座(3)，置于套管座(3)內的振動電機(4)，連接振動電機(4)的振動箱(5)安裝于套管座(3)下方，套裝著長螺旋鉆桿(2)的鋼套管(6)連接至振動箱(5)，鋼套管(6)以能在套管座(3)內轉動并上下振動的方式連接在套管座(3)上，鋼套管(6)外壁上部設有擺轉支撐部(7)，所述套管座(3)上安裝有擺轉機構，所述擺轉機構連接至擺轉支撐部(7)，鋼套管(6)在擺轉機構的作用下能做往復的擺轉運動。

所述擺轉支撐部(7)套裝固定在鋼套管(6)外壁上部，以對稱的方式設有兩個外凸的擺轉連接部(8)置于擺轉支撐部(7)的外側壁上。

所述擺轉機構包括搓轉油缸(9)、油路系統(tǒng)(10)、活動傳動件(11)、油泵電機(12)，油泵電機(12)連接至搓轉油缸(9)，搓轉油缸(9)分別具有兩個均安裝在振動箱(5)上，兩個搓轉油缸(9)分別對朝兩個擺轉連接部(8)并分別通過一個活動傳動件(11)連接至相對的擺轉連接部(8)上，油泵電機(12)通過油路系統(tǒng)(10)連接起兩個搓轉油缸(9)形成雙向循環(huán)供油。

所述擺轉支撐部(7)的擺轉角度范圍在30°～70°之間。

所述鉆機還包括一個減速機(13)，減速機(13)置于鉆孔電機(1)和套管座(3)之間長螺旋鉆桿(2)通過減速機(13)往下延伸，所述鋼套管(6)的底部管口上安裝有環(huán)形鉆頭(14)。

所述長螺旋鉆桿(2)為上下連通的中空的鉆桿，注漿管(15)連接至中空長螺旋鉆桿(2)的上端中空開口處。

所述機架裝置包括樁機架(16)、置于樁機架(16)上的第一卷揚機(17)、第一牽引鋼絲繩(18)、第二卷揚機(19)和第二牽引鋼絲繩(20)，置于樁機架(16)上向上延伸的機架臂(21)，所述第一牽引鋼絲刷通過機架臂(21)連接至套管座(3)上；所述第二牽引鋼絲繩(20)通過機架臂(21)連接至鉆孔裝置。

一種使用擺轉套管進行長螺旋鉆桿(2)鉆孔成樁的方法，其特征在于包括以下步驟，

S1：于長螺旋鉆桿(2)外部裝套一個套管，鉆桿與套管各自由其各自的動力源提供動力；

S2；長螺旋鉆桿(2)的鉆頭在需要打樁的孔位上開始鉆孔，并往下移動；

S3：套管能夠在與長螺旋鉆桿(2)平行的方向上做往復振動，同時，套管圍繞其軸線做往復的搓轉運動，并隨長螺旋鉆桿(2)一起往下移動；

S4；套管不斷的與地面土壤做上下的振動、左右的搓轉作用并逐步下沉，套管內部的土壤松散并在長螺旋鉆桿(2)的旋轉作用下排出到地面；

S5：當套管內的土壤排空后，即可提出長螺旋鉆桿(2)后開始灌漿注樁，灌漿過程中繼續(xù)保持套管的振動和搓轉運動；

S6：灌漿完成后提出套管成樁。

所述S5中灌漿時可以從長螺旋鉆桿(2)內部中空管道進行下漿灌漿，邊提出長螺旋鉆桿(2)邊進行灌漿操作。

所述S3中，套管的下端口上安裝有環(huán)形鉆頭(14)。

工作原理介紹：包括機架裝置和與其連接的鉆孔裝置的雙動力頭長螺旋擺轉套管鉆機，所述鉆孔裝置包括鉆孔電機(1)，連接并置于鉆孔電機(1)下方的長螺旋鉆桿(2)，套穿過長螺旋鉆桿(2)上部位于鉆孔電機(1)下方的套管座(3)，置于套管座(3)內的振動電機(4)，連接振動電機(4)的振動箱(5)安裝于套管座(3)下方，套裝著長螺旋鉆桿(2)的鋼套管(6)連接至振動箱(5)，鋼套管(6)以能在套管座(3)內轉動并上下振動的方式連接在套管座(3)上，鋼套管(6)外壁上部設有擺轉支撐部(7)，所述套管座(3)上安裝有擺轉機構，所述擺轉機構連接至擺轉支撐部(7)，鋼套管(6)在擺轉機構的作用下能做往復的擺轉運動。鉆孔電機(1)為長螺旋鉆桿(2)提供動力，套管座(3)位于鉆孔電機(1)下方，二者不固定連接，當套管座(3)緊貼鉆孔電機(1)時，鉆孔電機(1)能夠提供套管座(3)支撐力，增強其穩(wěn)定性和作用力，因此振動箱(5)在振動電機(4)的作用在套管座(3)內帶動鋼套管(6)做上下的振動運動，擺轉支撐部(7)與鋼套管(6)固定，擺轉機構帶動擺轉支撐部(7)做往復的擺轉，即搓轉，從而鋼套管(6)既上下振動，又左右方向來回搓轉的運動，與單向旋轉的套管則產生區(qū)別，使得套管管口與地面的摩擦作用力不會隨其運動而加大，從而減輕了機架裝置所需的負載壓力，克服了傳統(tǒng)旋轉套管的一個不足；上下振動的運動方式，使得鋼套管(6)依靠自身重力和上下振動的動力不斷下沉進入土壤的過程中，與土壤壁之間在搓轉和上下振動的往復運動作用下產生土壤液化現(xiàn)象，土壤液化后降低了鋼套管(6)下沉阻力，能夠便于提高打樁效率，也能夠讓周圍土壤凝聚變緊，防止松散，促進成樁效果，提高成樁質量。

所述擺轉支撐部(7)套裝固定在鋼套管(6)外壁上部，以對稱的方式設有兩個外凸的擺轉連接部(8)置于擺轉支撐部(7)的外側壁上。擺轉連接部(8)用于承受擺轉時收到的推力、拉力作用，外凸增加了其受力的力臂，提供擺轉的作用力受力點，便于提高擺轉支撐部(7)的擺轉效率。

所述擺轉機構包括搓轉油缸(9)、油路系統(tǒng)(10)、活動傳動件(11)、油泵電機(12)，油泵電機(12)連接至搓轉油缸(9)，，搓轉油缸(9)分別具有兩個均安裝在振動箱(5)上，兩個搓轉油缸(9)分別對朝兩個擺轉連接部(8)并分別通過一個活動傳動件(11)連接至相對的擺轉連接部(8)上，油泵電機(12)通過油路系統(tǒng)(10)連接起兩個搓轉油缸(9)形成雙向循環(huán)供油，從而帶動擺轉支撐部(7)做往復搓轉運動，使得擺轉支撐部(7)的擺轉角度范圍在30°～70°之間。

所述鉆機還包括一個減速機(13)，減速機(13)置于鉆孔電機(1)和套管座(3)之間長螺旋鉆桿(2)通過減速機(13)往下延伸，所述鋼套管(6)的底部管口上安裝有環(huán)形鉆頭(14)。所述長螺旋鉆桿(2)為上下連通的中空的鉆桿，注漿管(15)連接至中空長螺旋鉆桿(2)的上端中空開口處，便于灌漿操作，提高成樁效率；

機架裝置包括樁機架(16)、置于樁機架(16)上的第一卷揚機(17)、第一牽引鋼絲繩(18)、第二卷揚機(19)和第二牽引鋼絲繩(20)，置于樁機架(16)上向上延伸的機架臂(21)，所述第一牽引鋼絲刷通過機架臂(21)連接至套管座(3)上；所述第二牽引鋼絲繩(20)通過機架臂(21)連接至鉆孔裝置。使用時，第一卷揚機(17)驅動第一牽引鋼絲繩(18)，用于對套管座(3)進行升降操作，第二卷揚機(19)驅動第二牽引鋼絲繩(20)用于對鉆孔裝置進行升降操控。

一種使用擺轉套管進行長螺旋鉆桿(2)鉆孔成樁的方法，包括以下步驟：

S1：于長螺旋鉆桿(2)外部裝套一個套管，鉆桿與套管各自由其各自的動力源提供動力；

S2；長螺旋鉆桿(2)的鉆頭在需要打樁的孔位上開始鉆孔，并往下移動；鉆起的泥土土壤隨長螺旋鉆桿(2)往孔外排出到地面；

S3：套管能夠在與長螺旋鉆桿(2)平行的方向上做往復振動，同時，套管圍繞其軸線做往復的搓轉運動，并隨長螺旋鉆桿(2)一起往下移動；套管隨長螺旋鉆桿(2)一起打入地下土壤，切割地下障礙物，同時阻隔地下水和地下管涌以及流沙，創(chuàng)造良好的成樁條件和環(huán)境，同時，振動結合擺轉的套管運動模式，能夠大大減少對機架產生的扭矩和外力，降低機架的負荷條件從而降低成本，套管壁在振動和擺轉的作用下對其接觸的土壤產生土壤液化現(xiàn)象，降低了套管下沉阻力和成樁后提起套管時卷揚機的起拔阻力，可以在套管的下端口上安裝有環(huán)形鉆頭(14)，以上的操作方法使得施工變得便捷有效，降低施工成本，提高施工效率。

S4；套管不斷的與地面土壤做上下的振動、左右的搓轉作用并逐步下沉，套管內部的土壤松散并在長螺旋鉆桿(2)的旋轉作用下排出到地面。

S5：當套管內的土壤排空后，即可提出長螺旋鉆桿(2)后開始灌漿注樁，灌漿過程中繼續(xù)保持套管的振動和搓轉運動；也可以從長螺旋鉆桿(2)內部中空管道進行下漿灌漿，邊提出長螺旋鉆桿(2)邊進行灌漿操作，這兩種的操作都有利于灌注的混凝土的密實；

S6：灌漿完成后提出套管成樁。

綜上所述，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和優(yōu)勢效果：

(1)本發(fā)明提供的一種雙動力頭長螺旋擺轉套管鉆機，保留了長螺旋鉆機的優(yōu)良性能，也結合了套管鉆機的優(yōu)勢，克服了現(xiàn)有設備的不足，提供了更便捷、效率更高，成樁品質更好的效果。

(2)鋼套管(6)的振動和搓轉的運動方式不會對機架造成過高的負載壓力，有利于降低機架的成本。

(3)鋼套管(6)的振動和搓轉的運動方式在使用中與土壤結合面產生土壤液化現(xiàn)象，降低了鋼套管(6)的下沉阻力和卷揚機提起時的起拔阻力，降低了搓轉阻力，有利于鋼套管(6)切割土壤障礙物，提高施工效率。

(4)在灌注入混凝土進行成樁操作時，提升鋼套管(6)和/或長螺旋鉆桿(2)的同時仍然保持鋼套管(6)的振動與搓轉，有利于灌注的混凝土的密實度，從而提高成樁質量，獲得高品質成樁。

(5)本發(fā)明的一種雙動力頭長螺旋擺轉套管鉆機和使用擺轉套管進行長螺旋鉆桿(2)鉆孔成樁的方法，設備結構科學合理，方法科學易用，效果明顯，具有很好的市場推廣價值和意義。

附圖說明

圖1為一種雙動力頭長螺旋擺轉套管鉆機的結構示意圖；

圖2為一種雙動力頭長螺旋擺轉套管鉆機的左視圖；

圖3為擺轉機構的結構示意圖；

其中：1—鉆孔電機、2—長螺旋鉆桿、3—套管座、4—振動電機、5—振動箱、6—鋼套管、7—擺轉支撐部、8—擺轉連接部、9—搓轉油缸、10—油路系統(tǒng)、11—活動傳動件、12—油泵電機、13—減速機、14—環(huán)形鉆頭、15—注漿管、16—樁機架、17—第一卷揚機、18—第一牽引鋼絲繩、19—第二卷揚機、20—第二牽引鋼絲繩、21—機架臂。

具體實施方式

實施例1：如圖1、圖2所示，本發(fā)明雙動力頭長螺旋擺轉套管鉆機包括機架裝置和與其連接的鉆孔裝置，所述鉆孔裝置包括鉆孔電機1，連接并置于鉆孔電機1下方的長螺旋鉆桿2，套穿過長螺旋鉆桿2上部位于鉆孔電機1下方的套管座3，置于套管座3內的振動電機4，連接振動電機4的振動箱5安裝于套管座3下方，套裝著長螺旋鉆桿2的鋼套管6連接至振動箱5，鋼套管6以能在套管座3內轉動并上下振動的方式連接在套管座3上，鋼套管6外壁上部設有擺轉支撐部7，所述套管座3上安裝有擺轉機構，所述擺轉機構連接至擺轉支撐部7，鋼套管6在擺轉機構的作用下能做往復的擺轉運動。鉆孔電機1為長螺旋鉆桿2提供動力，套管座3位于鉆孔電機1下方，二者不固定連接，當套管座3緊貼鉆孔電機1時，鉆孔電機1能夠提供套管座3支撐力，增強其穩(wěn)定性和作用力，因此振動箱5在振動電機4的作用在套管座3內帶動鋼套管6做上下的振動運動，擺轉支撐部7與鋼套管6固定，擺轉機構帶動擺轉支撐部7做往復的擺轉，即搓轉，從而鋼套管6既上下振動，又左右方向來回搓轉的運動，與單向旋轉的套管則產生區(qū)別，使得套管管口與地面的摩擦作用力不會隨其運動而加大，從而減輕了機架裝置所需的負載壓力，克服了傳統(tǒng)旋轉套管的一個不足；上下振動的運動方式，使得鋼套管6在下沉進入土壤過程中，與土壤壁之間在搓轉和上下振動的往復運動作用下產生土壤液化現(xiàn)象，土壤液化后降低了鋼套管6下沉阻力，能夠便于提高打樁效率，也能夠讓周圍土壤凝聚變緊，防止松散，促進成樁效果，提高成樁質量；

如圖3所示，所述擺轉支撐部7套裝固定在鋼套管6外壁上部，以對稱的方式設有兩個外凸的擺轉連接部8置于擺轉支撐部7的外側壁上。擺轉連接部8用于承受擺轉時收到的推力、拉力作用，外凸增加了其受力的力臂，提供擺轉的作用力受力點，便于提高擺轉支撐部7的擺轉效率；所述擺轉機構包括搓轉油缸9、油路系統(tǒng)10、活動傳動件11、油泵電機12，油泵電機12連接至搓轉油缸9，，搓轉油缸9分別具有兩個均安裝在振動箱5上，兩個搓轉油缸9分別對朝兩個擺轉連接部8并分別通過一個活動傳動件11連接至相對的擺轉連接部8上，油泵電機12通過油路系統(tǒng)10連接起兩個搓轉油缸9形成雙向循環(huán)供油，從而帶動擺轉支撐部7做往復搓轉運動，使得擺轉支撐部7的擺轉角度為45°，該轉角范圍可在30°～70°之間；

所述鉆機還包括一個減速機13，減速機13置于鉆孔電機1和套管座3之間長螺旋鉆桿2通過減速機13往下延伸，所述鋼套管6的底部管口上安裝有環(huán)形鉆頭14。所述長螺旋鉆桿2為上下連通的中空的鉆桿，注漿管15連接至中空長螺旋鉆桿2的上端中空開口處，便于灌漿操作，提高成樁效率；

機架裝置包括樁機架16、置于樁機架16上的第一卷揚機17、第一牽引鋼絲繩18、第二卷揚機19和第二牽引鋼絲繩20，置于樁機架16上向上延伸的機架臂21，所述第一牽引鋼絲刷通過機架臂21連接至套管座3上；所述第二牽引鋼絲繩20通過機架臂21連接至鉆孔裝置。使用時，第一卷揚機17驅動第一牽引鋼絲繩18，用于對套管座3進行升降操作，第二卷揚機19驅動第二牽引鋼絲繩20用于對鉆孔裝置進行升降操控。

實施例2：一種使用擺轉套管進行長螺旋鉆桿2鉆孔成樁的方法，包括以下步驟，

S1：于長螺旋鉆桿2外部裝套一個套管，鉆桿與套管各自由其各自的動力源提供動力；

S2；長螺旋鉆桿2的鉆頭在需要打樁的孔位上開始鉆孔，并往下移動；鉆起的泥土土壤隨長螺旋鉆桿2往孔外排出到地面；

S3：套管能夠在與長螺旋鉆桿2平行的方向上做往復振動，同時，套管圍繞其軸線做往復的搓轉運動，并隨長螺旋鉆桿2一起往下移動；套管隨長螺旋鉆桿2一起打入地下土壤，切割地下障礙物，同時阻隔地下水和地下管涌以及流沙，創(chuàng)造良好的成樁條件和環(huán)境，同時，振動結合擺轉的套管運動模式，能夠大大減少對機架產生的扭矩和外力，降低機架的負荷條件從而降低成本，套管壁在振動和擺轉的作用下對其接觸的土壤產生土壤液化現(xiàn)象，降低了套管下沉阻力和成樁后提起套管時卷揚機的起拔阻力，可以在套管的下端口上安裝有環(huán)形鉆頭14，以上的操作方法使得施工變得便捷有效，降低施工成本，提高施工效率；

S4；套管不斷的與地面土壤做上下的振動、左右的搓轉作用并逐步下沉，套管內部的土壤松散并在長螺旋鉆桿2的旋轉作用下排出到地面；

S5：當套管內的土壤排空后，即可提出長螺旋鉆桿2后開始灌漿注樁，灌漿過程中繼續(xù)保持套管的振動和搓轉運動；也可以從長螺旋鉆桿2內部中空管道進行下漿灌漿，邊提出長螺旋鉆桿2邊進行灌漿操作，這兩種的操作都有利于灌注的混凝土的密實；

S6：灌漿完成后提出套管成樁。