螺杆桩机的钻具结构分析

摘 要 介绍螺杆桩机的整体机构和特点，主要说明了螺杆桩机钻具的工作原理及钻具几个重要组成部分的结构。

关键词 螺杆桩机；工作原理；钻具结构

中图分类号：TU6 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）03-0147-02

螺杆桩是2003年提出，2006年获得发明专利的新型桩。螺杆桩具有承载力高、沉降小、工期短、施工方便、造价低、无污染、无噪音、处理效果好等特点，虽然其兴起的时间不久，但在我国岩土工程界得到了广泛应用。

1 螺杆桩机的介绍：

螺杆桩机结构简单，采用三点支撑。如图1，图1为螺杆桩机的简图。

1.顶部滑轮组；2.动力头；3.斜撑及调整机构；

4.螺杆钻具部分；5.桩机主机平台

图1 螺杆桩机简图

螺杆桩机的主要特点为：

1）螺杆桩机采用履带移动形式，具有移动灵活，就位方便，功效远远高于步履式，此外，电气液压采用集中控制，操作方便，减少了工人的劳动强度。

2）采用刚性整体台车结构的履带行走系统，上部作业机构采用三支点结构，移位就位迅速、安全、稳定，施工效率高。

3）适用于多种工作装置，应用范围广。

4）立柱的安装及起架过程方便省时。

2 螺杆桩机螺杆钻具的工作原理

图2 部分螺杆钻具

螺杆桩是在施工过程中，首先螺杆桩机就位，确保成孔的垂直度后进行钻孔。钻头破开土层，钻头上的螺旋叶片将土体反出和挤密。螺杆部分的叶片进一步将周围的土体挤压加密。钻进过程中要注意钻杆下钻速度要均匀，要求螺杆钻具每旋转一圈，正好下降一个螺距，从而保证土体形成螺纹。当钻至预定深度后停转。与此同时高压泵将混凝土输送到螺杆钻具中间的泥浆管并压到钻头。接着螺杆钻具进行反向旋转提钻。提钻过程中螺杆桩机严格控制螺杆钻具提升速度和旋转速度，螺杆钻具其旋转的转速和提升速度应保持同步和匹配，匀速控制提管速度，要求螺杆钻具旋转一圈钻具上升一个螺距，要求螺杆钻具旋转一圈钻具上升一个螺距，此时高压的混凝土填充由螺杆钻具旋转提升所产生的螺纹空间中。当钻杆提到螺纹部分顶面的设计高度时，螺杆钻具真接提升产生圆柱的空间，同时钻头泵出高压混凝土浇灌直至设计高度，即灌注成“上部为圆柱，下部为螺纹”的螺纹形桩。最后压入钢筋笼，待混凝土凝固后形成螺杆桩。

螺杆桩与打入式预制桩相比，施工噪音低，无振动，对已施工的桩无影响；与全螺旋钻，普通泥浆护壁成孔的灌注桩相比，无泥浆污染和弃土等问题。

螺杆钻具主要部分，如图2。图2为螺杆钻具的部分示意简图。底部为钻具的钻头部分它完成破土与反土；中间为螺杆部分它完成挤土和形成螺纹型孔；上部为上部钻杆部分，上部钻杆为标准的长度，可以通过增减上部钻杆的数量来达到施工设计深度。

3 螺杆钻具结构

螺杆钻具纵向由钻头、螺杆、上部钻杆及变径接头组成；其横向由外部中心管及内部泥浆管组成。各个部分的连接采用的是内六角接头或内八角接头进行的连接，最后用销轴进行紧固。

3.1 钻头部分

钻头是完成钻进过程中破土和碎石的工作，因此它必须有足够的强度和硬度。经过较多的实验要求我们同时也要防止钻头被动力头大的扭矩撕裂，所以要求钻头钻进过程中受力的均衡。我们选用两侧对称的钻头叶片方式。它的具体结构，如图2中的钻头部分。

3.2 螺杆部分

钻杆部分主要的是由叶片和中心管组成。根据所需要的钻具横截直径大小来选定中心管。中心管的直径加上叶片宽度的二倍即为我们所设计钻具的直径。叶片一般采用分段铸造成型。可以根据所需要的螺纹形状及螺纹深度大小来进行设计叶片的具体形式，如一个螺距分三段。中心管一般选用无缝钢管。中心管与叶片通过焊接结合在一起。在螺杆部分的中间有泥浆管，方便混凝土的灌注，而且能预防泥浆滞留造成钻杆阻塞。如图2中的螺杆部分。

3.3 上部钻杆部分

上部钻杆由内部泥浆管和外部中心管组成。外部的中心管的尺寸与螺杆部分的中心管尺寸相同；内部的泥浆管与螺杆部分的泥浆管相同。同样它与螺杆连接及与相同的上部钻杆连接是通过内六角或内八角接头连接。并通过各种销轴进行紧固。上部钻杆是标准长度的，一般为6米或8米。我们根据需要增减这种标准钻杆来达到指定深度。如图3。

图3 上部钻杆

4 结束语

螺杆桩机的钻具设计的种类和方法多钟多样，本文简要的介绍了一种较为普遍的螺杆钻具的结构。随着科技的发展及大功率的桩机的出现，一定还会有更先进、用途更广的钻具出现。

参考文献

[1]汪美娜，杜啸，张大威，郑宏俊.ZLG折塔履带式螺杆桩机[J].市建设理论研究，2012，6（68）.

[2]刘钟.短螺旋挤土灌注桩（SDS桩）新技术.

[3]张进，澎桂皎，陈涛，谢勤娟，陆臻瑜.新型螺杆灌注桩施工工法.

作者简介

孙君（1986-），男，辽宁大连人，助理工程师，工学学士，毕业于沈阳大学机械工程学院，研究方向：机械设计和制造。endprint

摘 要 介绍螺杆桩机的整体机构和特点，主要说明了螺杆桩机钻具的工作原理及钻具几个重要组成部分的结构。

关键词 螺杆桩机；工作原理；钻具结构

中图分类号：TU6 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）03-0147-02

螺杆桩是2003年提出，2006年获得发明专利的新型桩。螺杆桩具有承载力高、沉降小、工期短、施工方便、造价低、无污染、无噪音、处理效果好等特点，虽然其兴起的时间不久，但在我国岩土工程界得到了广泛应用。

1 螺杆桩机的介绍：

螺杆桩机结构简单，采用三点支撑。如图1，图1为螺杆桩机的简图。

1.顶部滑轮组；2.动力头；3.斜撑及调整机构；

4.螺杆钻具部分；5.桩机主机平台

图1 螺杆桩机简图

螺杆桩机的主要特点为：

1）螺杆桩机采用履带移动形式，具有移动灵活，就位方便，功效远远高于步履式，此外，电气液压采用集中控制，操作方便，减少了工人的劳动强度。

2）采用刚性整体台车结构的履带行走系统，上部作业机构采用三支点结构，移位就位迅速、安全、稳定，施工效率高。

3）适用于多种工作装置，应用范围广。

4）立柱的安装及起架过程方便省时。

2 螺杆桩机螺杆钻具的工作原理

图2 部分螺杆钻具

螺杆桩是在施工过程中，首先螺杆桩机就位，确保成孔的垂直度后进行钻孔。钻头破开土层，钻头上的螺旋叶片将土体反出和挤密。螺杆部分的叶片进一步将周围的土体挤压加密。钻进过程中要注意钻杆下钻速度要均匀，要求螺杆钻具每旋转一圈，正好下降一个螺距，从而保证土体形成螺纹。当钻至预定深度后停转。与此同时高压泵将混凝土输送到螺杆钻具中间的泥浆管并压到钻头。接着螺杆钻具进行反向旋转提钻。提钻过程中螺杆桩机严格控制螺杆钻具提升速度和旋转速度，螺杆钻具其旋转的转速和提升速度应保持同步和匹配，匀速控制提管速度，要求螺杆钻具旋转一圈钻具上升一个螺距，要求螺杆钻具旋转一圈钻具上升一个螺距，此时高压的混凝土填充由螺杆钻具旋转提升所产生的螺纹空间中。当钻杆提到螺纹部分顶面的设计高度时，螺杆钻具真接提升产生圆柱的空间，同时钻头泵出高压混凝土浇灌直至设计高度，即灌注成“上部为圆柱，下部为螺纹”的螺纹形桩。最后压入钢筋笼，待混凝土凝固后形成螺杆桩。

螺杆桩与打入式预制桩相比，施工噪音低，无振动，对已施工的桩无影响；与全螺旋钻，普通泥浆护壁成孔的灌注桩相比，无泥浆污染和弃土等问题。

螺杆钻具主要部分，如图2。图2为螺杆钻具的部分示意简图。底部为钻具的钻头部分它完成破土与反土；中间为螺杆部分它完成挤土和形成螺纹型孔；上部为上部钻杆部分，上部钻杆为标准的长度，可以通过增减上部钻杆的数量来达到施工设计深度。

3 螺杆钻具结构

螺杆钻具纵向由钻头、螺杆、上部钻杆及变径接头组成；其横向由外部中心管及内部泥浆管组成。各个部分的连接采用的是内六角接头或内八角接头进行的连接，最后用销轴进行紧固。

3.1 钻头部分

钻头是完成钻进过程中破土和碎石的工作，因此它必须有足够的强度和硬度。经过较多的实验要求我们同时也要防止钻头被动力头大的扭矩撕裂，所以要求钻头钻进过程中受力的均衡。我们选用两侧对称的钻头叶片方式。它的具体结构，如图2中的钻头部分。

3.2 螺杆部分

钻杆部分主要的是由叶片和中心管组成。根据所需要的钻具横截直径大小来选定中心管。中心管的直径加上叶片宽度的二倍即为我们所设计钻具的直径。叶片一般采用分段铸造成型。可以根据所需要的螺纹形状及螺纹深度大小来进行设计叶片的具体形式，如一个螺距分三段。中心管一般选用无缝钢管。中心管与叶片通过焊接结合在一起。在螺杆部分的中间有泥浆管，方便混凝土的灌注，而且能预防泥浆滞留造成钻杆阻塞。如图2中的螺杆部分。

3.3 上部钻杆部分

上部钻杆由内部泥浆管和外部中心管组成。外部的中心管的尺寸与螺杆部分的中心管尺寸相同；内部的泥浆管与螺杆部分的泥浆管相同。同样它与螺杆连接及与相同的上部钻杆连接是通过内六角或内八角接头连接。并通过各种销轴进行紧固。上部钻杆是标准长度的，一般为6米或8米。我们根据需要增减这种标准钻杆来达到指定深度。如图3。

图3 上部钻杆

4 结束语

螺杆桩机的钻具设计的种类和方法多钟多样，本文简要的介绍了一种较为普遍的螺杆钻具的结构。随着科技的发展及大功率的桩机的出现，一定还会有更先进、用途更广的钻具出现。

参考文献

[1]汪美娜，杜啸，张大威，郑宏俊.ZLG折塔履带式螺杆桩机[J].市建设理论研究，2012，6（68）.

[2]刘钟.短螺旋挤土灌注桩（SDS桩）新技术.

[3]张进，澎桂皎，陈涛，谢勤娟，陆臻瑜.新型螺杆灌注桩施工工法.

作者简介

孙君（1986-），男，辽宁大连人，助理工程师，工学学士，毕业于沈阳大学机械工程学院，研究方向：机械设计和制造。endprint

摘 要 介绍螺杆桩机的整体机构和特点，主要说明了螺杆桩机钻具的工作原理及钻具几个重要组成部分的结构。

关键词 螺杆桩机；工作原理；钻具结构

中图分类号：TU6 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）03-0147-02

螺杆桩是2003年提出，2006年获得发明专利的新型桩。螺杆桩具有承载力高、沉降小、工期短、施工方便、造价低、无污染、无噪音、处理效果好等特点，虽然其兴起的时间不久，但在我国岩土工程界得到了广泛应用。

1 螺杆桩机的介绍：

螺杆桩机结构简单，采用三点支撑。如图1，图1为螺杆桩机的简图。

1.顶部滑轮组；2.动力头；3.斜撑及调整机构；

4.螺杆钻具部分；5.桩机主机平台

图1 螺杆桩机简图

螺杆桩机的主要特点为：

1）螺杆桩机采用履带移动形式，具有移动灵活，就位方便，功效远远高于步履式，此外，电气液压采用集中控制，操作方便，减少了工人的劳动强度。

2）采用刚性整体台车结构的履带行走系统，上部作业机构采用三支点结构，移位就位迅速、安全、稳定，施工效率高。

3）适用于多种工作装置，应用范围广。

4）立柱的安装及起架过程方便省时。

2 螺杆桩机螺杆钻具的工作原理

图2 部分螺杆钻具

螺杆桩是在施工过程中，首先螺杆桩机就位，确保成孔的垂直度后进行钻孔。钻头破开土层，钻头上的螺旋叶片将土体反出和挤密。螺杆部分的叶片进一步将周围的土体挤压加密。钻进过程中要注意钻杆下钻速度要均匀，要求螺杆钻具每旋转一圈，正好下降一个螺距，从而保证土体形成螺纹。当钻至预定深度后停转。与此同时高压泵将混凝土输送到螺杆钻具中间的泥浆管并压到钻头。接着螺杆钻具进行反向旋转提钻。提钻过程中螺杆桩机严格控制螺杆钻具提升速度和旋转速度，螺杆钻具其旋转的转速和提升速度应保持同步和匹配，匀速控制提管速度，要求螺杆钻具旋转一圈钻具上升一个螺距，要求螺杆钻具旋转一圈钻具上升一个螺距，此时高压的混凝土填充由螺杆钻具旋转提升所产生的螺纹空间中。当钻杆提到螺纹部分顶面的设计高度时，螺杆钻具真接提升产生圆柱的空间，同时钻头泵出高压混凝土浇灌直至设计高度，即灌注成“上部为圆柱，下部为螺纹”的螺纹形桩。最后压入钢筋笼，待混凝土凝固后形成螺杆桩。

螺杆桩与打入式预制桩相比，施工噪音低，无振动，对已施工的桩无影响；与全螺旋钻，普通泥浆护壁成孔的灌注桩相比，无泥浆污染和弃土等问题。

螺杆钻具主要部分，如图2。图2为螺杆钻具的部分示意简图。底部为钻具的钻头部分它完成破土与反土；中间为螺杆部分它完成挤土和形成螺纹型孔；上部为上部钻杆部分，上部钻杆为标准的长度，可以通过增减上部钻杆的数量来达到施工设计深度。

3 螺杆钻具结构

螺杆钻具纵向由钻头、螺杆、上部钻杆及变径接头组成；其横向由外部中心管及内部泥浆管组成。各个部分的连接采用的是内六角接头或内八角接头进行的连接，最后用销轴进行紧固。

3.1 钻头部分

钻头是完成钻进过程中破土和碎石的工作，因此它必须有足够的强度和硬度。经过较多的实验要求我们同时也要防止钻头被动力头大的扭矩撕裂，所以要求钻头钻进过程中受力的均衡。我们选用两侧对称的钻头叶片方式。它的具体结构，如图2中的钻头部分。

3.2 螺杆部分

钻杆部分主要的是由叶片和中心管组成。根据所需要的钻具横截直径大小来选定中心管。中心管的直径加上叶片宽度的二倍即为我们所设计钻具的直径。叶片一般采用分段铸造成型。可以根据所需要的螺纹形状及螺纹深度大小来进行设计叶片的具体形式，如一个螺距分三段。中心管一般选用无缝钢管。中心管与叶片通过焊接结合在一起。在螺杆部分的中间有泥浆管，方便混凝土的灌注，而且能预防泥浆滞留造成钻杆阻塞。如图2中的螺杆部分。

3.3 上部钻杆部分

上部钻杆由内部泥浆管和外部中心管组成。外部的中心管的尺寸与螺杆部分的中心管尺寸相同；内部的泥浆管与螺杆部分的泥浆管相同。同样它与螺杆连接及与相同的上部钻杆连接是通过内六角或内八角接头连接。并通过各种销轴进行紧固。上部钻杆是标准长度的，一般为6米或8米。我们根据需要增减这种标准钻杆来达到指定深度。如图3。

图3 上部钻杆

4 结束语

螺杆桩机的钻具设计的种类和方法多钟多样，本文简要的介绍了一种较为普遍的螺杆钻具的结构。随着科技的发展及大功率的桩机的出现，一定还会有更先进、用途更广的钻具出现。

参考文献

[1]汪美娜，杜啸，张大威，郑宏俊.ZLG折塔履带式螺杆桩机[J].市建设理论研究，2012，6（68）.

[2]刘钟.短螺旋挤土灌注桩（SDS桩）新技术.

[3]张进，澎桂皎，陈涛，谢勤娟，陆臻瑜.新型螺杆灌注桩施工工法.

作者简介

孙君（1986-），男，辽宁大连人，助理工程师，工学学士，毕业于沈阳大学机械工程学院，研究方向：机械设计和制造。endprint