專利名稱：滾壓成型螺旋灌注樁的螺旋成型方法及機具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑基礎(chǔ)工程技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種滾壓成型螺旋灌注樁的螺旋成型方法及機具。
目前，在建筑工程中廣泛使用的灌注樁種類繁多。通常按成樁方法可分為人工挖孔樁、螺旋鉆孔樁、振動沉管樁、錘擊沉管樁、沖抓成孔樁等。按樁的型式又可分為直樁、擴底樁、葫蘆樁、樹根樁、螺旋樁、環(huán)箍樁、變截面樁、注漿樁、無砂樁等?？v觀灌注樁的發(fā)展，都是沿著提高樁的承載能力這條主線進行的，并取得了一定的成效。但是，現(xiàn)在的成樁技術(shù)存在許多不足。如施工簡單的直樁承載能力低，相對的材料消耗較大，也不經(jīng)濟。一些承載能力較高的樁又存在施工難度大，技術(shù)復(fù)雜，機具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障多，成樁質(zhì)量不易保證，費時費力等問題。還有一些樁，由于設(shè)計和實際中存在一定的差異，機具與施工工藝要求之間的差異，使得樁的質(zhì)量難以保證，因此使用受到限制。
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種施工簡便，機具可靠，承載能力高的滾壓成型螺旋灌注樁的成型方法及裝置。
本發(fā)明是通過下列方式予以實現(xiàn)的一種滾壓成型螺旋灌注樁的螺旋成型方法，主要包括鉆直孔工序、螺旋成型工序、灌注成樁工序，其中，鉆直孔工序是用螺旋鉆孔機鉆直孔，灌注成樁工序是將經(jīng)過鉆直孔和螺旋成型工序后的孔內(nèi)放入鋼筋籠并注滿砼而成樁，本發(fā)明的特征是螺旋成型工序采用螺旋成型機具在已鉆直孔的孔壁內(nèi)從上到下旋轉(zhuǎn)滾動擠壓而成螺旋螺紋，其通過下列步驟完成A、首先將螺旋成型機具落至已鉆完的直孔孔口處；B、啟動電機，螺旋成型機具以一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)的同時松開卷揚機閘把，使螺旋成型機具邊旋轉(zhuǎn)邊下移直至孔底，因螺旋成型機具上設(shè)置直徑不同的滾壓成形輪和直徑相同的滾壓修形支撐輪是按螺旋螺紋的螺距要求沿螺旋線分布的，所以它們的行走軌跡均是同一螺旋線，按由小到大逐次將直孔孔壁螺旋線軌跡上相應(yīng)的土體沿孔的徑向和軸向滾動擠壓并形成螺旋螺紋；C、當螺旋成型機具鉆至孔底時，由于其從上至下的旋轉(zhuǎn)滾動擠壓土體而導(dǎo)致少許土體的脫落，因此鉆到孔底后，用螺旋成型機具的底板將孔底的少許浮土壓實，然后停機；D、經(jīng)過C工序后，再按下反轉(zhuǎn)和卷揚機提升共同按鈕，使卷揚機與螺旋成型機具按已滾動擠壓出的螺旋線退出至孔口并移開，完成整個螺旋成型工序。
一種滾壓成型螺旋灌注樁的螺旋成型機具，其特征是具有一個筒體，其前后端制出錐形頭，在筒體的前部設(shè)有導(dǎo)向輪，在導(dǎo)向輪和后端錐形頭之間按螺旋線均勻分布依次設(shè)有直徑不同的滾壓成型輪和直徑相同的滾壓修形支撐輪，它們在隨螺旋成型機具的筒體旋轉(zhuǎn)的同時還可自轉(zhuǎn)而完成滾動擠壓而成的螺旋螺紋。
所說的導(dǎo)向輪可以是互成120°角設(shè)置的三個導(dǎo)向輪，當然也可以是均布或?qū)ΨQ設(shè)置的四個或兩個導(dǎo)向輪。導(dǎo)向輪的工作長度可根據(jù)樁徑、螺距等來確定，通?？赏ㄟ^滑動軸承、軸承座安裝于筒體的軸承套座上。
所說的直徑不同的滾壓成型輪和直徑相同的滾壓修形支撐輪沿螺旋線上的橫截面互為120°角設(shè)置(見圖2)，其中，直徑不同的滾壓成型輪可以是5個，最下面的一個直徑最小，最上面的一個直徑最大并稱為最終滾壓成型輪，即從下到上直徑逐漸增大，最終滾壓成型輪又起修形支撐的作用，在其之后設(shè)有兩個滾壓修形支撐輪，它們的直徑與最終滾壓成型輪直徑相同。這里滾壓修形支撐輪至少有三個才能起到平衡作用，本發(fā)明是兩個滾壓修形支撐輪加起修形支撐作用的最終滾壓成型輪恰好是三個，另外，滾壓成型輪除上述給出5個以外，還可以采用多于或小于5個的情況，這可根據(jù)具體情況而定，這些直徑不同的滾壓成型輪的作用主要是依次滾壓，使土體在徑向和軸向兩個方向產(chǎn)生壓縮變形而形成螺旋螺紋，最終滾壓成型輪除起到滾壓成型的作用外，也起到修形支撐的作用，滾壓成形支撐輪的作用主要是修形支撐，而最終滾壓成型輪和兩個滾壓修形支撐輪則起到支撐整個螺旋成型機具重量的作用。這里需要注意的是圖4、圖5所示的螺旋樁體及滾壓成型產(chǎn)生的土體壓縮密實區(qū)，其影響范圍往往在齒形尺寸的一倍以上，螺距S根據(jù)樁徑d和土的力學性能確定，D/d＝1.5，齒形尺寸t＝d/4，b1＝d/4，b2＝3/5b1，并應(yīng)滿足抗沖切條件。齒形可以是本發(fā)明給出的圓梯形齒形的螺旋螺紋，當然也可以選擇其它形狀，可根據(jù)土的情況確定。另外，前述的直徑不同的滾壓成型輪和直徑相同的滾壓修形支撐輪的具體設(shè)計中，可根據(jù)樁徑、螺距計算出螺旋升角，使上述各輪的軸線與筒體的軸線夾角α等于螺旋升角，并沿螺旋線軌跡在直徑方向上成120°角分布，直徑不同的前4個滾壓成型輪是第一個螺距，最終滾壓成型輪和兩個滾壓修形支撐輪是第2個螺距，這樣就可保證上述各輪邊旋轉(zhuǎn)邊下移過程中沿同一條螺旋線軌跡運動，上述各輪可通過軸、滑動軸承、軸承座安裝于筒體上的軸承座上。
本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，除具有其它螺旋樁的優(yōu)點外，還具有如下優(yōu)點1、滾壓成型不排土，省去了清土運土環(huán)節(jié)，節(jié)省人力物力，降低了成樁成本，減少了人的勞動強度，提高了效率。
2、滾壓成型不排土，在螺紋臺階上和孔底就設(shè)有虛土產(chǎn)生，因此成孔質(zhì)量好，樁的承載能力高。
3、采用螺旋滾壓成型的方法，螺紋處土體的壓縮量在5cm以上，使得環(huán)螺紋齒形產(chǎn)生一個擠壓密實區(qū)，提高了土體的側(cè)摩阻力和抗剪強度，從而提高了樁的承載能力。
4、現(xiàn)有技術(shù)多數(shù)是以少量減少樁側(cè)摩承載力，而獲得較大的端承力，而滾壓成型梯形螺紋齒形的螺旋樁，一個螺旋節(jié)占原直徑的側(cè)面積F1＝πdb1/cosα，而螺旋齒頂?shù)沫h(huán)形側(cè)面積是F2＝πDb2/cosα，F(xiàn)2/F1=D·b2d·b1=910≈1,]]>既不降低側(cè)壁摩阻力，又獲得了極有意義的端承力，因此樁的承載能力顯著提高。
5、單方砼承載能力高。目前用來評價樁的技術(shù)經(jīng)濟效益的指標是單方砼承載能力。一般直樁其值為20～30，變截面的樁其值為30～40，滾壓成型螺旋樁為50～60，單方砼承載能力顯著提高。
6、螺旋成型機具結(jié)構(gòu)簡單、可靠?，F(xiàn)有成樁技術(shù)，多數(shù)所走的技術(shù)路線是一機多能，表面看起來是先進，但由此帶來的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障甚多、成孔質(zhì)量不易保證、費時，設(shè)備制造成本高，而螺旋成型機具另件少，結(jié)構(gòu)簡單，克服了上述缺點，使成型工藝變得切實可行，大大提高了機械的可靠性。
7、由于采用滾輪結(jié)構(gòu)，成型過程中輪和土體之間是滾動摩擦，成型阻力小，動力消耗少，機具材料損耗少，維修工作量小，機具使用壽命高。
圖1是本發(fā)明的主視圖；圖2、3是圖1的A-A、B-B剖視圖；圖4是滾動擠壓成型螺旋樁結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是滾動擠壓成型螺旋樁結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖中1導(dǎo)向輪、2滾壓成型輪(最下面的且直徑最小的滾壓成型輪)、3滾壓成型輪、4滾壓成型輪、5滾壓成型輪、6滾壓成型輪(最上面的滾壓成型輪，也稱最終滾壓成型輪)、7滾壓修形支撐輪、8滾壓修形支撐輪、9筒體、10錐形頭(后端)、11錐形頭(前端)、12螺旋樁(或稱滾壓成型螺旋灌注樁)、13土體壓縮密實區(qū)、14螺距(S)、15樁徑(d)、16齒形尺寸(t)、17齒形尺寸(b1)、18齒形尺寸(b2)、19螺紋線直徑(D)。
下面結(jié)合


本發(fā)明的最佳實施例
一種滾壓成型螺旋灌注樁的螺旋成型方法，主要包括鉆直孔工序、螺旋成型工序、灌注成樁工序，其中，鉆直孔工序是用螺旋鉆孔機鉆直孔，灌注成樁工序是將經(jīng)過鉆直孔和螺旋成型工序后的孔內(nèi)放入鋼筋籠并注滿砼而成樁，本發(fā)明的特征是螺旋成型工序采用螺旋成型機具在已鉆直孔的孔壁內(nèi)從上到下旋轉(zhuǎn)滾動擠壓而成螺旋螺紋，其通過下列步驟完成A、首先將螺旋成型機具落至已鉆完的直孔孔口處；B、啟動電機，螺旋成型機具以一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)的同時松開卷揚機閘把，使螺旋成型機具邊旋轉(zhuǎn)邊下移直至孔底，因螺旋成型機具上設(shè)置直徑不同的滾壓成形輪2-6和直徑相同的滾壓修形支撐輪7和8是按螺旋螺紋的螺距要求沿螺旋線分布的，所以它們的行走軌跡均是同一螺旋線，按由小到大逐次將直孔孔壁螺旋線軌跡上相應(yīng)的土體沿孔的徑向和軸向滾動擠壓并形成螺旋螺紋；C、當螺旋成型機具鉆至孔底時，由于其從上至下的旋轉(zhuǎn)滾動擠壓土體而導(dǎo)致稍許土體的脫落，因此鉆到孔底后，用螺旋成型機具的底板將孔底的少許浮土壓實，然后停機；D、經(jīng)過C工步后，再按下反轉(zhuǎn)和卷揚機提升共同按鈕，使卷揚機與螺旋成型機具按已滾動擠壓出的螺旋線退出至孔口并移開，完成整個螺旋成型工序。
一種滾壓成型螺旋灌注樁的螺旋成型機具，其特征是具有一個筒體9，其前后端制出錐形頭11和10(即斜度，主要是便于該機具進出孔內(nèi))，在筒體9的前部設(shè)有導(dǎo)向輪1，該導(dǎo)向輪1的作用，一是對直孔孔壁滾壓擠實，使孔徑保持在螺旋成形要求的范圍內(nèi)，二是采用導(dǎo)向定位，在導(dǎo)向輪1和后端錐形頭10之間按螺旋線均勻分布依次設(shè)有直徑不同的滾壓成型輪2-6(即、3、4、5、6)和直徑相同的滾壓修形支撐輪7、8，它們在隨螺旋成型機具的筒體9旋轉(zhuǎn)的同時還可自轉(zhuǎn)而完成滾動擠壓而成的螺旋螺紋。
所說的導(dǎo)向輪可以是互成120°角設(shè)置的三個導(dǎo)向輪1，當然也可以是均布或?qū)ΨQ設(shè)置的四個或兩個導(dǎo)向輪。導(dǎo)向輪1的工作長度可根據(jù)樁徑15、螺距14等來確定，通?？赏ㄟ^滑動軸承、軸承座安裝于筒體9的軸承套座上。
所說的直徑不同的滾壓成型輪2-6和直徑相同的滾壓修形支撐輪7、8沿螺旋線上的橫截面互為120°角設(shè)置(見圖2)，其中，直徑不同的滾壓成型輪可以是5個，最下面的一個直徑最小，最上面的一個直徑最大并稱為最終滾壓成型輪6，即從下到上直徑逐漸增大，最終滾壓成型輪6又起修形支撐的作用，在其之后設(shè)有兩個滾壓修形支撐輪7、8，它們的直徑與最終滾壓成型輪6的直徑相同。這里滾壓修形支撐輪7、8至少有三個才能起到平衡作用，本發(fā)明是兩個滾壓修形支撐輪7、8加起修形支撐作用的最終滾壓成型輪6恰好是三個，另外，滾壓成型輪2-6除上述給出5個以外，還可以采用多于或小于5個的情況，這些直徑不同的滾壓成型輪的作用主要是依次滾壓，使土體在徑向和軸向兩個方向產(chǎn)生壓縮變形而形成螺旋螺紋。
權(quán)利要求
1.一種滾壓成型螺旋灌注樁的成型方法，主要包括鉆直孔工序、螺旋成型工序、灌注成樁工序，其中，鉆直孔工序是用螺旋鉆孔機鉆直孔，灌注成樁工序是將經(jīng)過鉆直孔和螺旋成型工序后的孔內(nèi)放入鋼筋籠并注滿砼而成樁，本發(fā)明的特征是螺旋成型工序采用螺旋成型機具在已鉆直孔的孔壁內(nèi)從上到下旋轉(zhuǎn)滾動擠壓而成螺旋螺紋，其通過下列步驟完成A、首先將螺旋成型機具落至已鉆完的直孔孔口處；B、啟動電機，螺旋成型機具以一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)的同時松開卷揚機閘把，使螺旋成型機具邊旋轉(zhuǎn)邊下移直至孔底，因螺旋成型機具上設(shè)置直徑不同的滾壓成形輪和直徑相同的滾壓修形支撐輪是按螺旋螺紋的螺距要求沿螺旋線分布的，所以它們的行走軌跡均是同一螺旋線，按由小到大逐次將直孔孔壁螺旋線軌跡上相應(yīng)的土體沿孔的徑向和軸向滾動擠壓并形成螺旋螺紋；C、當螺旋成型機具鉆至孔底時，由于其從上至下的旋轉(zhuǎn)滾動擠壓土體而導(dǎo)致少許土體的脫落，因此鉆到孔底后，用螺旋成型機具的底板將孔底的少許浮土壓實，然后停機；D、經(jīng)過C工步后，再按下反轉(zhuǎn)和卷揚機提升共同按鈕，使卷揚機與螺旋成型機具按已滾動擠壓出的螺旋線退出至孔口并移開，完成整個螺旋成型工序。
2.一種滾壓成型螺旋灌注樁的螺旋成型機具，其特征是具有一個筒體，其前后端制出錐形頭，在筒體的前部設(shè)有導(dǎo)向輪，在導(dǎo)向輪和后端錐形頭之間按螺旋線均勻分布依次設(shè)有直徑不同的滾壓成型輪和直徑相同的滾壓修形支撐輪，它們在隨螺旋成型機具的筒體旋轉(zhuǎn)的同時還可自轉(zhuǎn)而完成滾動擠壓而成的螺旋螺紋。
3.如權(quán)利要求2所述的一種滾壓成型螺旋灌注樁的螺旋成型機具，其特征在于A、所說的導(dǎo)向輪可以是互成120°角設(shè)置的三個導(dǎo)向輪；B、所說的直徑不同的滾壓成型輪和直徑相同的滾壓修形支撐輪沿螺旋線上的橫截面互為120°角設(shè)置，其中，直徑不同的滾壓成型輪可以是5個，最下面的一個直徑最小，最上面的一個直徑最大并稱為最終滾壓成型輪，即從下到上直徑逐漸增大，最終滾壓成型輪又起修形支撐的作用，在其之后設(shè)有兩個滾壓修形支撐輪，它們的直徑與最終滾壓成型輪直徑相同。
全文摘要
本發(fā)明涉及滾壓成型螺旋灌注樁的螺旋成型方法及機具。其特征是:該機具有一個筒體,其上依次設(shè)有導(dǎo)向輪及滾壓成型輪和壓修形支撐輪。成型方法采用前述機具在已鉆直孔的孔壁內(nèi)從上到下按照一定的工步完成旋轉(zhuǎn)滾動擠壓而成的螺旋螺紋。具有結(jié)構(gòu)簡單,效率高,成本低,施工簡便,成孔質(zhì)量好,壽命長等特點。
文檔編號E02D5/56GK1177666SQ9710539
公開日1998年4月1日 申請日期1997年7月22日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月22日
發(fā)明者劉大勇, 趙成功 申請人:劉大勇, 趙成功