關(guān)于螺桿樁機的鉆具結(jié)構(gòu)探討

杜嘯

摘 要：螺桿樁作為一種新型樁，早在2003年螺桿樁就已經(jīng)被提出，并且在2006年的時候獲得了發(fā)明專利。螺桿樁具有一系列突出的優(yōu)點，比如沉降小、承載力高、施工方便、工期短、造價低、無噪音與污染等，其憑借著眾多的優(yōu)點，在我國巖土工程行業(yè)中得到了非常廣泛的應用。本文主要就是對螺桿樁機進行研究，首先對螺桿樁機進行了簡要的分析，并重點對螺桿樁機的鉆具結(jié)構(gòu)進行了探討。

關(guān)鍵詞：螺桿樁機；鉆具結(jié)構(gòu)；工作原理

螺桿樁是一種上部為圓柱型、下部為螺絲型的新型組合式樁，具有非常突出的實用價值，在建筑工程建設施工的過程中經(jīng)常會用到。本文就是關(guān)于螺桿樁機鉆具結(jié)構(gòu)的研究。

一、螺桿樁機的分析

（一）螺桿樁機的結(jié)構(gòu)

螺桿樁機有著非常簡單的結(jié)構(gòu)，采用的是三點支撐方式，下圖1為螺桿樁機的概括圖：

其中，1為頂部滑輪組，2為動力頭，3為斜撐與調(diào)整機構(gòu)，4為螺桿鉆具部分，5為樁機主機的平臺。

（二）螺桿樁機的特征

在螺桿樁機中，其采用的是履帶移動形式，使得螺桿樁機移動非常靈活，就位也非常方便，效果與作用要比步履式的高出很多[1]。同時，其電氣液壓是進行集中控制的，操作起來十分方便，大大降低了工人操作的勞動強度。螺桿樁機的履帶行走系統(tǒng)采用的是剛性整體臺車結(jié)構(gòu)，上部作業(yè)的機構(gòu)采取的是一種三支點結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)下的螺桿樁機可以實現(xiàn)很迅速地就位移位，并且還具有非常明顯的穩(wěn)定性與安全性，施工效率大大提高。螺桿樁機適合用在多種工作裝置中，有著非常廣的應用范圍。此外，螺桿樁機的立柱安裝以及起架過程非常省時方便[2]。

二、螺桿樁機螺桿鉆具工作原理的分析

在施工過程中運用螺桿樁的時候，首先要使螺桿樁機就位，要保證成孔達到了相應的垂直度，之后才能進行鉆孔。在鉆頭將土層破開之后，鉆頭上的螺旋葉片會將土體擠密與反出，螺桿部分的葉片還會將其周圍的土體進一步擠壓加密。在鉆進的過程中，要保證鉆桿下鉆速度的均勻性，螺桿鉆具每旋轉(zhuǎn)了一圈的時候，要剛好下降一個螺距，這樣才能夠讓土體形成均勻的螺紋。在鉆到頂定深度的時候，要停止旋轉(zhuǎn)。在這同時，混凝土會在高壓泵的作用下被輸送到螺桿鉆具中間的泥漿管位置，然后再被壓到鉆頭[3]。之后螺桿鉆具會進行一個反方向的旋轉(zhuǎn)提鉆。在提鉆過程中需要注意的是，其旋轉(zhuǎn)的速度以及提升速度要做到匹配與同步，要對提管速度進行均勻地控制，保證在螺桿鉆具旋轉(zhuǎn)了一圈的時候，鉆具也上升了一個螺距，這時處于高壓的混凝土會在螺桿鉆具旋轉(zhuǎn)提升的作用下填充到所產(chǎn)生的螺紋空間中。在鉆桿與螺紋部分頂面的設計高度齊平時，螺桿鉆具會直接讓圓柱的空間得到提升，同時鉆頭會泵出高壓混凝土的澆灌一直達到設計高度，這也就灌注了一個“圓柱型上部、螺紋型下部”的螺紋形樁。最后要做的就是將其壓入鋼筋籠，在混凝土完全凝固后也就形成了一個螺桿樁。

與打入式的預制樁相比而言，螺桿樁在施工時不會產(chǎn)生很大的噪音，沒有振動，不會對已經(jīng)處于施工狀態(tài)的樁造成任何不良影響[4]。而與全螺旋鉆以及普通泥漿護壁成孔的灌注樁比較而言，螺桿樁不存在棄土問題與泥漿污染問題。

螺桿鉆具的主要構(gòu)造如右圖2所示：

在圖2中，底部為螺桿鉆具的鉆頭部分，其負責破土與反土；中間為螺桿部分，其負責擠土與螺紋型孔的形成；上部為上部螺桿鉆桿的部分，其為標準的長度，在實際施工的過程中為了滿足施工設計深度的要求可以對上部鉆桿的數(shù)量進行增減[5]。

三、螺桿鉆具結(jié)構(gòu)的分析

螺桿鉆具分為縱向與橫向，其在縱向上是由螺桿、鉆頭、變徑接頭與上部鉆桿組成的，橫向是由內(nèi)部泥漿管與外部中心管組成的。在連接螺桿鉆具中各個部分的時候，采用的是內(nèi)八角接頭或者內(nèi)六角接頭的方式，最后再通過銷軸來達到緊固的目的。

（一）螺桿鉆具中的鉆頭部分

螺桿鉆具的鉆頭主要是負責鉆進過程中的碎石與破土工作，這就要求鉆頭必須要有足夠的硬度與強度，一旦硬度與強度有所缺失，就會導致鉆頭難以發(fā)揮出其在鉆進過程中的作用，影響了施工的進度與質(zhì)量。眾多施工實驗均表明，施工人員在進行鉆頭工作的同時，還要避免鉆頭被動力頭大的扭矩損害撕裂，因此也就要求在鉆進鉆頭的過程中要保證其受力的均勻性與平衡性。一般來說，在進行鉆頭施工的時候采用最多的就是兩側(cè)對稱的鉆頭葉片方式，這種結(jié)構(gòu)能夠?qū)@頭的作用充分發(fā)揮在碎石與破土的工作中。

（二）螺桿鉆具中的螺桿部分

螺桿鉆具中的鉆桿部分主要是由中心管與葉片組成的，中心管的選定要根據(jù)施工所需要的鉆具橫截直徑大小來進行?，F(xiàn)在常設計的鉆具直徑都是中心管直徑大小與葉片寬度的兩倍。葉片一般采用的是分段鑄造成型，在設計葉片具體形式的時候，要根據(jù)實際所需要的螺紋深度大小與螺紋形狀來進行。在焊接的作用下，螺桿部分中的葉片與中心管結(jié)合在一起。泥漿管在螺桿部分中的中間位置也存在，主要是為了給混凝土的灌注提供方便，并且還能夠避免因為泥漿的滯留引起鉆桿的阻塞[6]。

（三）螺桿鉆具中的上部鉆桿部分

在螺桿鉆具中，其上部鉆桿主要是由外部中心管與內(nèi)部泥漿管組成的，上部鉆桿中的外部中心管的尺寸大小基本等同于螺桿部分中的中心管尺寸大小，內(nèi)部泥漿管等同螺桿部分的泥漿管。上部鉆桿部分與螺桿的連接以及與相同上部鉆桿之間的連接采取的都是一種內(nèi)八角接頭或者內(nèi)六角接頭的連接方式，緊固也是通過各種銷軸來實現(xiàn)的。螺桿鉆具中上部鉆桿有著非常標準的長度，一般不是六米就是八米，在實際施工的過程中，為了滿足施工指定深度的要求，可以根據(jù)需要來對標準鉆桿進行增減，如圖3所示：

結(jié)語：

綜上所述可知，螺桿樁機作為一種重要的施工裝置，其在建筑工程的施工中有著非常重要的作用。螺桿樁機的鉆具也有著非常多的設計種類與方法，在施工中顯示出了許多的優(yōu)點，在今后，隨著社會科技的不斷進步，加上大功率樁機的涌現(xiàn)，螺桿樁機的鉆具必將還會有著更加廣闊的應用前景，整個螺桿樁機鉆具結(jié)構(gòu)也會朝著更加先進化與合理化的方向進步。

參考文獻

[1]張宗媛，趙立杰，劉守進. 基于PLC的長螺旋和螺桿電動履帶式樁機設計[J]. 沈陽理工大學學報，2011，01：57-60.

[2]郭秦渭，王勝明，裴力劍，韓春秀. 新型灌注樁-螺桿樁及在云南某工程中的應用[J]. 昆明冶金高等?？茖W校學報，2011，05：43-48+65.

[3]孫文，于兆水，姜超. 螺桿樁機鉆桿接頭強度分析及改善對策研究[J]. 機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2012，04：135-136+88.

[4]萬鵬洲. 螺桿樁在鹽漬土地區(qū)鐵路地基處理中的施工關(guān)鍵技術(shù)與承載特性分析[J]. 鐵道建筑技術(shù)，2016，05：82-86+91.

[5]孫文，楊中偉，徐博，劉晶，袁旭光. 復雜鋼管結(jié)構(gòu)立柱的設計研究[J]. 筑路機械與施工機械化，2015，02：91-94+98.

[6]婁燕敏，王憲鑫，蘇陳，張興蓮. 螺桿樁施工機具的鉆進理論研究[J]. 建筑機械化，2015，03：80-81+88.