一种矩形钻孔桩成孔设备及施工方法与流程

1.本发明涉及建筑桩基基础施工技术领域，尤其是一种矩形钻孔桩成孔设备及施工方法。


背景技术：

2.现阶段我国基建规模逐步扩大，边坡防护、路基处理等项目处于蓬勃发展的趋势，在此类项目中矩形钻孔桩的应用十分常见。相比圆形钻孔桩，矩形桩的表面积、桩身刚度、抗弯能力均大于传统圆形桩，可承受更大竖向荷载与水平荷载，能大幅减少桩身配筋，节约工程造价。截至目前矩形钻孔桩主要依靠人工挖孔施工，施工效率低、危险性较大。而对于机械施工，主要通过旋挖钻机与修槽机相互配合的方式进行施工，施工过程繁琐、工效成本较高。截至目前，矩形钻孔桩仅在边坡防护工程中应用且施工成本较高，而在基坑支护、地下室抗浮结构中未见应用。因此对于机械设备的研发改进，提高矩形钻孔桩施工效率，时目前桩基施工领域亟待解决的问题。
3.中国发明专利申请中公开了一种旋挖钻机方桩工法及设备(公开号：cn114555888b)，主要是针对矩形钻孔桩修槽设备进行研发改进，施工方法也是利用旋挖钻机成多个圆形孔，再通过方桩清孔钻磨削钻头进行修孔。
4.上述技术施工过程繁琐，需要先成孔后清孔，相比其他修槽机施工工效并没有得到很大提高，且仅仅适用于干成孔施工，整体工效和适用性不强，则需要对机械设备进一步改进，以提高施工效率和可推广性。
5.因此，针对上述问题有必要提出一种矩形钻孔桩成孔设备及施工方法。


技术实现要素：

6.针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种矩形钻孔桩成孔设备及施工方法，以解决上述问题。
7.一种矩形钻孔桩成孔设备，包括三角形钻头、吸渣管道、钻头稳定结构和活动式连接轴，所述三角形钻头的一端连接于所述活动式连接轴，所述活动式连接轴与钻机的钻杆连接，所述钻头稳定结构套装于所述三角形钻头的一端，所述三角形钻头的中心位置设置有吸渣管道，所述三角形钻头的另一端端设置有若干个呈三角分布的第一切削齿刀。
8.优选地，所述三角形钻头为莱洛三角形钻头。
9.优选地，所述钻头稳定结构为方形框架。
10.优选地，所述方形框架的形状为圆弧正方形。
11.优选地，所述活动式连接轴包括连接头和弹簧螺杆，所述连接头连接于弹簧螺杆。
12.优选地，所述三角形钻头的圆周刃部设置有若干个第二切削齿刀。
13.优选地，所述第一切削齿刀和第二切削齿刀均采用硬质合金材料。
14.一种矩形钻孔桩成孔设备的施工方法，
15.步骤1：场地整平，在施工现场对场地进行整平，确保机械设备稳定施工；
16.步骤2：测量放线，场地整平完成后，对桩位进行测量放线定位，并对定位装置进行保护，确保桩位准确；
17.步骤3：孔口护壁浇筑，挖出矩形桩表层土，支设矩形锁口模版，浇筑混凝土，混凝土浇筑完成后及时进行养护；
18.步骤4：开挖泥浆池，根据现场桩位布置，选择合适的泥浆池位置，开挖泥浆池及泥浆沟，并根据地层情况配置合适的泥浆；
19.步骤5：钻机就位，根据矩形钻孔桩尺寸，选择合适钻机设备，将钻机行驶至桩位附近，选择合适方位利于钻机稳定施工；
20.步骤6：钻机调整，根据定位调整钻机准确位置，并对钻头垂直度进行调整；
21.步骤7：矩形桩钻进，通过组合式莱洛三角形钻头进行钻进施工，钻进过程中不断通过吸渣管道进行泥浆循环，并在泥浆循环过程中排除泥土；
22.步骤8：钢筋笼制作，根据矩形桩尺寸，搭设操作平台，进行矩形钢筋笼制作；
23.步骤9：一次清孔，成孔完成后采用气举反循环设备对桩孔进行一次清孔；
24.步骤10：钢筋笼吊装焊接，在矩形钻孔桩成孔过程中提前加工制作矩形钢筋笼，一次清孔完成后及时下方钢筋笼，钢筋采用分节吊装焊接方式入孔；
25.步骤11：二次清孔，钢筋笼吊装焊接完成后，及时进行二次清孔，同样采用气举反循环进行清孔；
26.步骤12：水下混凝土浇筑，二次清孔完成后及时进行水下混凝土浇筑并养护。
27.与现有技术相比，本发明有益效果：本发明通过组合式莱洛三角形钻头实现矩形钻孔桩成孔施工，能实现矩形钻孔桩一次性成孔，施工便捷，相比人工挖孔或机械二次修槽能大幅降低工效成本；另外对已有的施工技术进行改进，优化了成孔的施工工艺，在提高成孔效率的同时确保了施工质量，经济效益显著，具有十分重大的应用前景。
附图说明
28.图1为本发明的矩形钻孔桩成孔设备结构图；
29.图2为本发明的底部示意图；
30.图3为本发明的吸渣管道放大示意图；
31.图4为本发明的钻头稳定结构图；
32.图5为本发明的活动式连接轴示意图；
33.图6是本发明的多个成孔设备组合示意图；
34.图7是本发明的使用状态示意图；
35.图8是本发明的施工方法流程图；
36.图中附图标记：1、三角形钻头；2、吸渣管道；3、钻头稳定结构；4、活动式连接轴；5、第一切削齿刀；6、连接头；7、弹簧螺杆；8、第二切削齿刀；9、钻杆；10、场地；11、桩孔；12、固定筒；13、排渣孔。
具体实施方式
37.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
38.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
39.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
40.以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
41.如图1并结合图2至图8所示，一种矩形钻孔桩成孔设备，包括三角形钻头1、吸渣管道2、钻头稳定结构3和活动式连接轴4，所述三角形钻头1的一端连接于所述活动式连接轴4，所述活动式连接轴4与钻机的钻杆连接，所述钻头稳定结构3套装于所述三角形钻头1的一端，所述三角形钻头1的中心位置设置有吸渣管道2，所述三角形钻头1的另一端端设置有若干个呈三角分布的第一切削齿刀5。
42.施工过程中组合式莱洛三角形钻头钻进行切削土体，通过吸渣管道2排除孔中泥渣进行清孔，另外通过钻头稳定结构3、活动式连接轴4共同作用，使三角形钻头1在成孔过程中稳定，确保成孔质量，三角形钻头1截面为莱洛三角形，多个莱洛三角形钻头组合可实现不同尺寸矩形钻孔桩成孔。
43.吸渣管道2位于三角形钻头1中间，在三角形钻头1切削土层时通过吸渣管道2吸收孔内泥浆而排出孔泥土。
44.进一步的，所述三角形钻头1为莱洛三角形钻头。
45.进一步的，所述钻头稳定结构3为方形框架。
46.进一步的，所述方形框架的形状为圆弧正方形。
47.采用进一步的技术方案有益效果：在三角形钻头1旋转过程中可控制钻头稳定使成孔形状为圆弧正方形。
48.进一步的，所述活动式连接轴4包括连接头6和弹簧螺杆7，所述连接头6连接于弹簧螺杆7。
49.采用进一步的技术方案有益效果：弹簧螺杆7具有弹性和柔性，便于三角形钻头1钻出方形孔。
50.进一步的，所述三角形钻头1的圆周刃部设置有若干个第二切削齿刀8。
51.进一步的，所述第一切削齿刀5和第二切削齿刀8均采用硬质合金材料。
52.采用进一步的技术方案有益效果：多个切削齿刀提高钻进效果，硬质合金材料强度高，可对岩石进行切削。
53.一种矩形钻孔桩成孔设备的施工方法，
54.步骤1：场地10整平，在施工现场对场地10进行整平，确保机械设备稳定施工；
55.步骤2：测量放线，场地10整平完成后，对桩位进行测量放线定位，并对定
56.位装置进行保护，确保桩位准确；
57.步骤3：孔口护壁浇筑，挖出矩形桩表层土，支设矩形锁口模版，浇筑混凝土，混凝土浇筑完成后及时进行养护；
58.步骤4：开挖泥浆池，根据现场桩位布置，选择合适的泥浆池位置，开挖泥浆池及泥浆沟，并根据地层情况配置合适的泥浆；
59.步骤5：钻机就位，根据矩形钻孔桩尺寸，选择合适钻机设备，将钻机行驶至桩位附近，选择合适方位利于钻机稳定施工；
60.步骤6：钻机调整，根据定位调整钻机准确位置，并对钻头垂直度进行调整；
61.步骤7：矩形桩钻进，通过组合式莱洛三角形钻头进行钻进施工，钻进过程中不断通过吸渣管道2进行泥浆循环，并在泥浆循环过程中排除泥土；
62.步骤8：钢筋笼制作，根据矩形桩尺寸，搭设操作平台，进行矩形钢筋笼制作；
63.步骤9：一次清孔，成孔完成后采用气举反循环设备对桩孔11进行一次清孔；
64.步骤10：钢筋笼吊装焊接，在矩形钻孔桩成孔过程中提前加工制作矩形钢筋笼，一次清孔完成后及时下方钢筋笼，钢筋采用分节吊装焊接方式入孔；
65.步骤11：二次清孔，钢筋笼吊装焊接完成后，及时进行二次清孔，同样采用气举反循环进行清孔；
66.步骤12：水下混凝土浇筑，二次清孔完成后及时进行水下混凝土浇筑并养护。
67.与现有技术相比，本发明有益效果：本发明通过组合式莱洛三角形钻头实现矩形钻孔桩成孔施工，能实现矩形钻孔桩一次性成孔，施工便捷，相比人工挖孔或机械二次修槽能大幅降低工效成本；另外对已有的施工技术进行改进，优化了成孔的施工工艺，在提高成孔效率的同时确保了施工质量，经济效益显著，具有十分重大的应用前景。
68.使用时活动式连接轴4的一端固定在钻机的钻杆上，活动式连接轴4的另一端通过固定筒连接于在三角形钻头1的中心位置，三角形钻头1的上部钻头稳定结构3，钻头稳定结构3通过支架固定在钻机上或地面上，三角形钻头1的另一端和圆周部均设置有切削齿刀，钻孔工作时，钻机启动，钻机通过钻杆9带动活动式连接轴4转动，活动式连接轴4带动三角形钻头1转动进而对地面进行钻进；三角形钻头1的中心位置设置有吸渣管道2，吸渣管道2与固定筒连通，固定筒侧边设置有排渣孔，排渣孔外接排渣管道和吸渣泵机，工作时吸渣泵机工作，将桩孔11内的渣浆通过吸渣管道2和排渣管道排出。
69.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种矩形钻孔桩成孔设备，其特征在于：包括三角形钻头(1)、吸渣管道(2)、钻头稳定结构(3)和活动式连接轴(4)，所述三角形钻头(1)的一端连接于所述活动式连接轴(4)，所述活动式连接轴(4)与钻机的钻杆(9)连接，所述钻头稳定结构(3)套装于所述三角形钻头(1)的一端，所述三角形钻头(1)的中心位置设置有吸渣管道(2)，所述三角形钻头(1)的另一端端设置有若干个呈三角分布的第一切削齿刀(5)。2.如权利要求1所述的一种矩形钻孔桩成孔设备，其特征在于：所述三角形钻头(1)为莱洛三角形钻头。3.如权利要求1所述的一种矩形钻孔桩成孔设备，其特征在于：所述钻头稳定结构(3)为方形框架。4.如权利要求3所述的一种矩形钻孔桩成孔设备，其特征在于：所述方形框架的形状为圆弧正方形。5.如权利要求1所述的一种矩形钻孔桩成孔设备，其特征在于：所述活动式连接轴(4)包括连接头(6)和弹簧螺杆(7)，所述连接头(6)连接于弹簧螺杆(7)。6.如权利要求1所述的一种矩形钻孔桩成孔设备，其特征在于：所述三角形钻头(1)的圆周刃部设置有若干个第二切削齿刀(8)。7.如权利要求1所述的一种矩形钻孔桩成孔设备，其特征在于：所述第一切削齿刀(5)和第二切削齿刀(8)均采用硬质合金材料。8.一种如权利要求1-7所述任一的矩形钻孔桩成孔设备的施工方法，其特征在于：步骤1：场地(10)整平，在施工现场对场地(10)进行整平，确保机械设备稳定施工；步骤2：测量放线，场地(10)整平完成后，对桩位进行测量放线定位，并对定位装置进行保护，确保桩位准确；步骤3：孔口护壁浇筑，挖出矩形桩表层土，支设矩形锁口模版，浇筑混凝土，混凝土浇筑完成后及时进行养护；步骤4：开挖泥浆池，根据现场桩位布置，选择合适的泥浆池位置，开挖泥浆池及泥浆沟，并根据地层情况配置合适的泥浆；步骤5：钻机就位，根据矩形钻孔桩尺寸，选择合适钻机设备，将钻机行驶至桩位附近，选择合适方位利于钻机稳定施工；步骤6：钻机调整，根据定位调整钻机准确位置，并对钻头垂直度进行调整；步骤7：矩形桩钻进，通过组合式莱洛三角形钻头进行钻进施工，钻进过程中不断通过吸渣管道进行泥浆循环，并在泥浆循环过程中排除泥土；步骤8：钢筋笼制作，根据矩形桩尺寸，搭设操作平台，进行矩形钢筋笼制作；步骤9：一次清孔，成孔完成后采用气举反循环设备对桩孔(11)进行一次清孔；步骤10：钢筋笼吊装焊接，在矩形钻孔桩成孔过程中提前加工制作矩形钢筋笼，一次清孔完成后及时下方钢筋笼，钢筋采用分节吊装焊接方式入孔；步骤11：二次清孔，钢筋笼吊装焊接完成后，及时进行二次清孔，同样采用气举反循环进行清孔；步骤12：水下混凝土浇筑，二次清孔完成后及时进行水下混凝土浇筑并养护。

技术总结
本发明公开了一种矩形钻孔桩成孔设备及施工方法，包括三角形钻头、吸渣管道、钻头稳定结构和活动式连接轴，三角形钻头的一端连接于活动式连接轴，活动式连接轴与钻机的钻杆连接，钻头稳定结构套装于三角形钻头的一端，三角形钻头的中心位置设置有吸渣管道，三角形钻头的另一端端设置有若干个呈三角分布的第一切削齿刀。本发明有益效果：本发明通过组合式莱洛三角形钻头实现矩形钻孔桩成孔施工，能实现矩形钻孔桩一次性成孔，施工便捷，相比人工挖孔或机械二次修槽能大幅降低工效成本；另外对已有的施工技术进行改进，优化了成孔的施工工艺，在提高成孔效率的同时确保了施工质量，经济效益显著，具有十分重大的应用前景。具有十分重大的应用前景。具有十分重大的应用前景。


技术研发人员：祁红伟 宋志 邓昌福 欧阳明勇 杨涛 陈剑雄 滕峰 李啸林
受保护的技术使用者：中建三局总承包建设有限公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/8/1