螺桿樁機的鉆具結構分析

摘 要 介紹螺桿樁機的整體機構和特點，主要說明了螺桿樁機鉆具的工作原理及鉆具幾個重要組成部分的結構。

關鍵詞 螺桿樁機；工作原理；鉆具結構

中圖分類號：TU6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）03-0147-02

螺桿樁是2003年提出，2006年獲得發明專利的新型樁。螺桿樁具有承載力高、沉降小、工期短、施工方便、造價低、無污染、無噪音、處理效果好等特點，雖然其興起的時間不久，但在我國巖土工程界得到了廣泛應用。

1 螺桿樁機的介紹：

螺桿樁機結構簡單，采用三點支撐。如圖1，圖1為螺桿樁機的簡圖。

1.頂部滑輪組；2.動力頭；3.斜撐及調整機構；

4.螺桿鉆具部分；5.樁機主機平臺

圖1 螺桿樁機簡圖

螺桿樁機的主要特點為：

1）螺桿樁機采用履帶移動形式，具有移動靈活，就位方便，功效遠遠高于步履式，此外，電氣液壓采用集中控制，操作方便，減少了工人的勞動強度。

2）采用剛性整體臺車結構的履帶行走系統，上部作業機構采用三支點結構，移位就位迅速、安全、穩定，施工效率高。

3）適用于多種工作裝置，應用范圍廣。

4）立柱的安裝及起架過程方便省時。

2 螺桿樁機螺桿鉆具的工作原理

圖2 部分螺桿鉆具

螺桿樁是在施工過程中，首先螺桿樁機就位，確保成孔的垂直度后進行鉆孔。鉆頭破開土層，鉆頭上的螺旋葉片將土體反出和擠密。螺桿部分的葉片進一步將周圍的土體擠壓加密。鉆進過程中要注意鉆桿下鉆速度要均勻，要求螺桿鉆具每旋轉一圈，正好下降一個螺距，從而保證土體形成螺紋。當鉆至預定深度后停轉。與此同時高壓泵將混凝土輸送到螺桿鉆具中間的泥漿管并壓到鉆頭。接著螺桿鉆具進行反向旋轉提鉆。提鉆過程中螺桿樁機嚴格控制螺桿鉆具提升速度和旋轉速度，螺桿鉆具其旋轉的轉速和提升速度應保持同步和匹配，勻速控制提管速度，要求螺桿鉆具旋轉一圈鉆具上升一個螺距，要求螺桿鉆具旋轉一圈鉆具上升一個螺距，此時高壓的混凝土填充由螺桿鉆具旋轉提升所產生的螺紋空間中。當鉆桿提到螺紋部分頂面的設計高度時，螺桿鉆具真接提升產生圓柱的空間，同時鉆頭泵出高壓混凝土澆灌直至設計高度，即灌注成“上部為圓柱，下部為螺紋”的螺紋形樁。最后壓入鋼筋籠，待混凝土凝固后形成螺桿樁。

螺桿樁與打入式預制樁相比，施工噪音低，無振動，對已施工的樁無影響；與全螺旋鉆，普通泥漿護壁成孔的灌注樁相比，無泥漿污染和棄土等問題。

螺桿鉆具主要部分，如圖2。圖2為螺桿鉆具的部分示意簡圖。底部為鉆具的鉆頭部分它完成破土與反土；中間為螺桿部分它完成擠土和形成螺紋型孔；上部為上部鉆桿部分，上部鉆桿為標準的長度，可以通過增減上部鉆桿的數量來達到施工設計深度。

3 螺桿鉆具結構

螺桿鉆具縱向由鉆頭、螺桿、上部鉆桿及變徑接頭組成；其橫向由外部中心管及內部泥漿管組成。各個部分的連接采用的是內六角接頭或內八角接頭進行的連接，最后用銷軸進行緊固。

3.1 鉆頭部分

鉆頭是完成鉆進過程中破土和碎石的工作，因此它必須有足夠的強度和硬度。經過較多的實驗要求我們同時也要防止鉆頭被動力頭大的扭矩撕裂，所以要求鉆頭鉆進過程中受力的均衡。我們選用兩側對稱的鉆頭葉片方式。它的具體結構，如圖2中的鉆頭部分。

3.2 螺桿部分

鉆桿部分主要的是由葉片和中心管組成。根據所需要的鉆具橫截直徑大小來選定中心管。中心管的直徑加上葉片寬度的二倍即為我們所設計鉆具的直徑。葉片一般采用分段鑄造成型。可以根據所需要的螺紋形狀及螺紋深度大小來進行設計葉片的具體形式，如一個螺距分三段。中心管一般選用無縫鋼管。中心管與葉片通過焊接結合在一起。在螺桿部分的中間有泥漿管，方便混凝土的灌注，而且能預防泥漿滯留造成鉆桿阻塞。如圖2中的螺桿部分。

3.3 上部鉆桿部分

上部鉆桿由內部泥漿管和外部中心管組成。外部的中心管的尺寸與螺桿部分的中心管尺寸相同；內部的泥漿管與螺桿部分的泥漿管相同。同樣它與螺桿連接及與相同的上部鉆桿連接是通過內六角或內八角接頭連接。并通過各種銷軸進行緊固。上部鉆桿是標準長度的，一般為6米或8米。我們根據需要增減這種標準鉆桿來達到指定深度。如圖3。

圖3 上部鉆桿

4 結束語

螺桿樁機的鉆具設計的種類和方法多鐘多樣，本文簡要的介紹了一種較為普遍的螺桿鉆具的結構。隨著科技的發展及大功率的樁機的出現，一定還會有更先進、用途更廣的鉆具出現。

參考文獻

[1]汪美娜，杜嘯，張大威，鄭宏俊.ZLG折塔履帶式螺桿樁機[J].市建設理論研究，2012，6（68）.

[2]劉鐘.短螺旋擠土灌注樁（SDS樁）新技術.

[3]張進，澎桂皎，陳濤，謝勤娟，陸臻瑜.新型螺桿灌注樁施工工法.

作者簡介

孫君（1986-），男，遼寧大連人，助理工程師，工學學士，畢業于沈陽大學機械工程學院，研究方向：機械設計和制造。endprint

摘 要 介紹螺桿樁機的整體機構和特點，主要說明了螺桿樁機鉆具的工作原理及鉆具幾個重要組成部分的結構。

關鍵詞 螺桿樁機；工作原理；鉆具結構

中圖分類號：TU6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）03-0147-02

螺桿樁是2003年提出，2006年獲得發明專利的新型樁。螺桿樁具有承載力高、沉降小、工期短、施工方便、造價低、無污染、無噪音、處理效果好等特點，雖然其興起的時間不久，但在我國巖土工程界得到了廣泛應用。

1 螺桿樁機的介紹：

螺桿樁機結構簡單，采用三點支撐。如圖1，圖1為螺桿樁機的簡圖。

1.頂部滑輪組；2.動力頭；3.斜撐及調整機構；

4.螺桿鉆具部分；5.樁機主機平臺

圖1 螺桿樁機簡圖

螺桿樁機的主要特點為：

1）螺桿樁機采用履帶移動形式，具有移動靈活，就位方便，功效遠遠高于步履式，此外，電氣液壓采用集中控制，操作方便，減少了工人的勞動強度。

2）采用剛性整體臺車結構的履帶行走系統，上部作業機構采用三支點結構，移位就位迅速、安全、穩定，施工效率高。

3）適用于多種工作裝置，應用范圍廣。

4）立柱的安裝及起架過程方便省時。

2 螺桿樁機螺桿鉆具的工作原理

圖2 部分螺桿鉆具

螺桿樁是在施工過程中，首先螺桿樁機就位，確保成孔的垂直度后進行鉆孔。鉆頭破開土層，鉆頭上的螺旋葉片將土體反出和擠密。螺桿部分的葉片進一步將周圍的土體擠壓加密。鉆進過程中要注意鉆桿下鉆速度要均勻，要求螺桿鉆具每旋轉一圈，正好下降一個螺距，從而保證土體形成螺紋。當鉆至預定深度后停轉。與此同時高壓泵將混凝土輸送到螺桿鉆具中間的泥漿管并壓到鉆頭。接著螺桿鉆具進行反向旋轉提鉆。提鉆過程中螺桿樁機嚴格控制螺桿鉆具提升速度和旋轉速度，螺桿鉆具其旋轉的轉速和提升速度應保持同步和匹配，勻速控制提管速度，要求螺桿鉆具旋轉一圈鉆具上升一個螺距，要求螺桿鉆具旋轉一圈鉆具上升一個螺距，此時高壓的混凝土填充由螺桿鉆具旋轉提升所產生的螺紋空間中。當鉆桿提到螺紋部分頂面的設計高度時，螺桿鉆具真接提升產生圓柱的空間，同時鉆頭泵出高壓混凝土澆灌直至設計高度，即灌注成“上部為圓柱，下部為螺紋”的螺紋形樁。最后壓入鋼筋籠，待混凝土凝固后形成螺桿樁。

螺桿樁與打入式預制樁相比，施工噪音低，無振動，對已施工的樁無影響；與全螺旋鉆，普通泥漿護壁成孔的灌注樁相比，無泥漿污染和棄土等問題。

螺桿鉆具主要部分，如圖2。圖2為螺桿鉆具的部分示意簡圖。底部為鉆具的鉆頭部分它完成破土與反土；中間為螺桿部分它完成擠土和形成螺紋型孔；上部為上部鉆桿部分，上部鉆桿為標準的長度，可以通過增減上部鉆桿的數量來達到施工設計深度。

3 螺桿鉆具結構

螺桿鉆具縱向由鉆頭、螺桿、上部鉆桿及變徑接頭組成；其橫向由外部中心管及內部泥漿管組成。各個部分的連接采用的是內六角接頭或內八角接頭進行的連接，最后用銷軸進行緊固。

3.1 鉆頭部分

鉆頭是完成鉆進過程中破土和碎石的工作，因此它必須有足夠的強度和硬度。經過較多的實驗要求我們同時也要防止鉆頭被動力頭大的扭矩撕裂，所以要求鉆頭鉆進過程中受力的均衡。我們選用兩側對稱的鉆頭葉片方式。它的具體結構，如圖2中的鉆頭部分。

3.2 螺桿部分

鉆桿部分主要的是由葉片和中心管組成。根據所需要的鉆具橫截直徑大小來選定中心管。中心管的直徑加上葉片寬度的二倍即為我們所設計鉆具的直徑。葉片一般采用分段鑄造成型。可以根據所需要的螺紋形狀及螺紋深度大小來進行設計葉片的具體形式，如一個螺距分三段。中心管一般選用無縫鋼管。中心管與葉片通過焊接結合在一起。在螺桿部分的中間有泥漿管，方便混凝土的灌注，而且能預防泥漿滯留造成鉆桿阻塞。如圖2中的螺桿部分。

3.3 上部鉆桿部分

上部鉆桿由內部泥漿管和外部中心管組成。外部的中心管的尺寸與螺桿部分的中心管尺寸相同；內部的泥漿管與螺桿部分的泥漿管相同。同樣它與螺桿連接及與相同的上部鉆桿連接是通過內六角或內八角接頭連接。并通過各種銷軸進行緊固。上部鉆桿是標準長度的，一般為6米或8米。我們根據需要增減這種標準鉆桿來達到指定深度。如圖3。

圖3 上部鉆桿

4 結束語

螺桿樁機的鉆具設計的種類和方法多鐘多樣，本文簡要的介紹了一種較為普遍的螺桿鉆具的結構。隨著科技的發展及大功率的樁機的出現，一定還會有更先進、用途更廣的鉆具出現。

參考文獻

[1]汪美娜，杜嘯，張大威，鄭宏俊.ZLG折塔履帶式螺桿樁機[J].市建設理論研究，2012，6（68）.

[2]劉鐘.短螺旋擠土灌注樁（SDS樁）新技術.

[3]張進，澎桂皎，陳濤，謝勤娟，陸臻瑜.新型螺桿灌注樁施工工法.

作者簡介

孫君（1986-），男，遼寧大連人，助理工程師，工學學士，畢業于沈陽大學機械工程學院，研究方向：機械設計和制造。endprint

摘 要 介紹螺桿樁機的整體機構和特點，主要說明了螺桿樁機鉆具的工作原理及鉆具幾個重要組成部分的結構。

關鍵詞 螺桿樁機；工作原理；鉆具結構

中圖分類號：TU6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）03-0147-02

螺桿樁是2003年提出，2006年獲得發明專利的新型樁。螺桿樁具有承載力高、沉降小、工期短、施工方便、造價低、無污染、無噪音、處理效果好等特點，雖然其興起的時間不久，但在我國巖土工程界得到了廣泛應用。

1 螺桿樁機的介紹：

螺桿樁機結構簡單，采用三點支撐。如圖1，圖1為螺桿樁機的簡圖。

1.頂部滑輪組；2.動力頭；3.斜撐及調整機構；

4.螺桿鉆具部分；5.樁機主機平臺

圖1 螺桿樁機簡圖

螺桿樁機的主要特點為：

1）螺桿樁機采用履帶移動形式，具有移動靈活，就位方便，功效遠遠高于步履式，此外，電氣液壓采用集中控制，操作方便，減少了工人的勞動強度。

2）采用剛性整體臺車結構的履帶行走系統，上部作業機構采用三支點結構，移位就位迅速、安全、穩定，施工效率高。

3）適用于多種工作裝置，應用范圍廣。

4）立柱的安裝及起架過程方便省時。

2 螺桿樁機螺桿鉆具的工作原理

圖2 部分螺桿鉆具

螺桿樁是在施工過程中，首先螺桿樁機就位，確保成孔的垂直度后進行鉆孔。鉆頭破開土層，鉆頭上的螺旋葉片將土體反出和擠密。螺桿部分的葉片進一步將周圍的土體擠壓加密。鉆進過程中要注意鉆桿下鉆速度要均勻，要求螺桿鉆具每旋轉一圈，正好下降一個螺距，從而保證土體形成螺紋。當鉆至預定深度后停轉。與此同時高壓泵將混凝土輸送到螺桿鉆具中間的泥漿管并壓到鉆頭。接著螺桿鉆具進行反向旋轉提鉆。提鉆過程中螺桿樁機嚴格控制螺桿鉆具提升速度和旋轉速度，螺桿鉆具其旋轉的轉速和提升速度應保持同步和匹配，勻速控制提管速度，要求螺桿鉆具旋轉一圈鉆具上升一個螺距，要求螺桿鉆具旋轉一圈鉆具上升一個螺距，此時高壓的混凝土填充由螺桿鉆具旋轉提升所產生的螺紋空間中。當鉆桿提到螺紋部分頂面的設計高度時，螺桿鉆具真接提升產生圓柱的空間，同時鉆頭泵出高壓混凝土澆灌直至設計高度，即灌注成“上部為圓柱，下部為螺紋”的螺紋形樁。最后壓入鋼筋籠，待混凝土凝固后形成螺桿樁。

螺桿樁與打入式預制樁相比，施工噪音低，無振動，對已施工的樁無影響；與全螺旋鉆，普通泥漿護壁成孔的灌注樁相比，無泥漿污染和棄土等問題。

螺桿鉆具主要部分，如圖2。圖2為螺桿鉆具的部分示意簡圖。底部為鉆具的鉆頭部分它完成破土與反土；中間為螺桿部分它完成擠土和形成螺紋型孔；上部為上部鉆桿部分，上部鉆桿為標準的長度，可以通過增減上部鉆桿的數量來達到施工設計深度。

3 螺桿鉆具結構

螺桿鉆具縱向由鉆頭、螺桿、上部鉆桿及變徑接頭組成；其橫向由外部中心管及內部泥漿管組成。各個部分的連接采用的是內六角接頭或內八角接頭進行的連接，最后用銷軸進行緊固。

3.1 鉆頭部分

鉆頭是完成鉆進過程中破土和碎石的工作，因此它必須有足夠的強度和硬度。經過較多的實驗要求我們同時也要防止鉆頭被動力頭大的扭矩撕裂，所以要求鉆頭鉆進過程中受力的均衡。我們選用兩側對稱的鉆頭葉片方式。它的具體結構，如圖2中的鉆頭部分。

3.2 螺桿部分

鉆桿部分主要的是由葉片和中心管組成。根據所需要的鉆具橫截直徑大小來選定中心管。中心管的直徑加上葉片寬度的二倍即為我們所設計鉆具的直徑。葉片一般采用分段鑄造成型。可以根據所需要的螺紋形狀及螺紋深度大小來進行設計葉片的具體形式，如一個螺距分三段。中心管一般選用無縫鋼管。中心管與葉片通過焊接結合在一起。在螺桿部分的中間有泥漿管，方便混凝土的灌注，而且能預防泥漿滯留造成鉆桿阻塞。如圖2中的螺桿部分。

3.3 上部鉆桿部分

上部鉆桿由內部泥漿管和外部中心管組成。外部的中心管的尺寸與螺桿部分的中心管尺寸相同；內部的泥漿管與螺桿部分的泥漿管相同。同樣它與螺桿連接及與相同的上部鉆桿連接是通過內六角或內八角接頭連接。并通過各種銷軸進行緊固。上部鉆桿是標準長度的，一般為6米或8米。我們根據需要增減這種標準鉆桿來達到指定深度。如圖3。

圖3 上部鉆桿

4 結束語

螺桿樁機的鉆具設計的種類和方法多鐘多樣，本文簡要的介紹了一種較為普遍的螺桿鉆具的結構。隨著科技的發展及大功率的樁機的出現，一定還會有更先進、用途更廣的鉆具出現。

參考文獻

[1]汪美娜，杜嘯，張大威，鄭宏俊.ZLG折塔履帶式螺桿樁機[J].市建設理論研究，2012，6（68）.

[2]劉鐘.短螺旋擠土灌注樁（SDS樁）新技術.

[3]張進，澎桂皎，陳濤，謝勤娟，陸臻瑜.新型螺桿灌注樁施工工法.

作者簡介

孫君（1986-），男，遼寧大連人，助理工程師，工學學士，畢業于沈陽大學機械工程學院，研究方向：機械設計和制造。endprint