1.本发明属于公路、市政工程道路施工技术领域，涉及一种重力螺旋式扩孔和取土装置及其施工方法，适用于湿陷性黄土层和硬质黏土层的桥梁桩基的施工。
背景技术：2.随着桥梁技术的不断创新和发展，现代桥梁的建设高度越来越高,难度也越来越大，尤其是靠近城市、铁路、地铁、高速桥梁的建设，如何在各种不利条件下，合理快速完成桥梁桩基的施工，是工程人员必须面临和解决的问题。在施工桥梁桩基时，传统的施工方法有旋挖转和冲击转等湿作业方法，通过开挖泥浆池和沉淀池的方法循环作业，其施工震动大，噪声和环境污染严重，有时还有扩孔需要，施工过程中和完成后需要挖除外运泥浆，尤其是湿陷性黄土层和硬质黏土层的桥梁桩基施工时，其浪费物力且施工周期长，因此传统施工方法存在一定的局限性，如何快速、安全、高效、保质保量的完成桩基施工越来越重要。
技术实现要素：3.针对上述背景技术中桩基施工的缺陷，本发明提供了一种重力螺旋式扩孔和取土装置及其施工方法。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.本发明一种重力螺旋式扩孔和取土装置，它包括螺旋杆，螺旋杆下部安装有呈倒置桶状的抓土器，其上部固定安装有扩孔器，扩孔器包括设置于螺旋杆外侧的钢套筒和自下向上均匀间隔设置的尺寸依次增大的呈正多边形柱状的若干扩孔器单元，各扩孔器单元的竖向中心线、钢套筒的中心轴线以及螺旋杆的中心轴线在同一直线上，位于上下最外侧的扩孔器单元分别与螺旋杆和钢套筒相连接，其余位置的扩孔器单元分别与钢套筒相连接。
6.进一步地，每个所述扩孔器单元包括上下两个由若干连杆首尾相连接构成的正多边形骨架，该上下两个正多边形骨架的各相对应顶点之间分别通过连接杆固定连接，各正多边形骨架的各顶点向其中心点分别固定连接有径向杆，位于最上方扩孔器单元上部的正多边形骨架各顶点连接的径向杆另一端和最下方扩孔器单元下部的正多边形骨架各顶点连接的径向杆另一端分别与螺旋杆和钢套筒固定连接，其余各径向杆另一端分别与钢套筒固定连接，各扩孔器单元上部的各径向杆与钢套筒连接点和该径向杆对应的下部径向杆外侧端部之间固定连接有加筋杆，各扩孔器单元下部的各径向杆自外侧端部向另一端方向均匀间隔设置有若干刀片。
7.进一步地，各所述径向杆上设置的刀片均为3个，按间隔20cm设置。
8.进一步地，所述扩孔器单元共三个，其中最上方的扩孔器单元的连接杆的长度为50cm，其余扩孔器单元的连接杆的长度为20cm。
9.进一步地，所述边杆、径向杆、连接杆和加筋杆由直径32mm的螺纹钢制成。
10.进一步地，所述刀片的规格为10cm*10cm*1cm。
11.进一步地，所述抓土器为直径50cm、高100cm、厚2cm的桶状结构。
12.进一步地，所述螺旋杆的直径为5cm。
13.进一步地，所述扩孔器单元呈正八边形柱状。
14.上述技术方案所述一种重力螺旋式扩孔和取土装置的施工方法，其包括如下步骤：
15.s1：根据设计要求，制作抓土器；
16.s2：制作钢套筒，在钢套筒上依次焊接安装各扩孔器单元的各边杆、径向杆、连接杆、加筋杆以及刀片组成扩孔器；
17.s3：将扩孔器和抓土器通过螺旋杆安装连接；
18.s4：驱动旋转杆旋转，利用抓土器和扩孔器的自重上下切削土体；
19.s5：利用卷扬机升降将抓土器中的土运出孔外，重复s4和s5。
20.相对于现有技术，本发明所述的重力螺旋式扩孔和取土装置及其施工方法，该重力螺旋式扩孔和取土装置结构设计合理、简洁，制作方便、快捷，使用简单，配合其施工方法，尤其是在湿陷性土层和硬质黏土层施工时，可以在确保工程施工质量和降低环境污染的前提下，极大的减少工程造价，加快施工工期，减少对周围环境影响，具有很好的经济效益和社会效益。
附图说明
21.图1为本发明的立面示意图；
22.图2为本发明的平面示意图；
23.图中1、抓土器；2、螺旋杆；3、扩孔器单元；31、边杆；32、径向杆；33、连接杆；34、加筋杆；35、刀片；4、钢套筒。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变；“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
25.实施例1：
26.如图1-图2所示，本发明一种重力螺旋式扩孔和取土装置，它包括直径为5cm的螺旋杆2，螺旋杆2上设置有用于驱动其转动的驱动装置，螺旋杆2下部安装有呈倒置桶状的抓土器1，其上部固定安装有用于扩孔的扩孔器；所述抓土器1由钢管、板制作而成，为直径50cm、高100cm、厚2cm的桶状结构，倒置安装于螺旋杆2上，当螺旋杆2转动时，可以将切削的土带动抓土器1内；所述扩孔器包括设置于螺旋杆2外侧的钢套筒4和自下向上均匀间隔设
置的尺寸依次增大的呈正多边形柱状的若干扩孔器单元3，扩孔器单元3优选为呈正八边形柱状，个数优先为三个，其中最上方的扩孔器单元3的连接杆33的长度为50cm，其余扩孔器单元3的连接杆32的长度为20cm，各所述扩孔器单元3的竖向中心线、钢套筒4的中心轴线以及螺旋杆2的中心轴线在同一直线上，位于上下最外侧的扩孔器单元3分别与螺旋杆2和钢套筒4相连接，其余位置的扩孔器单元3分别与钢套筒4相连接。本实施例中，该扩孔和取土装置使用时，当驱动螺旋杆2旋转后，利用抓土器1和扩孔器的自重切削取土，然后通过卷扬机升降将扩孔和取土装置连同所抓取的土运出孔外，如此循环达到孔深进尺。
27.本实施例中，每个所述扩孔器单元3包括上下两个由若干连杆31首尾相连接构成的正多边形骨架，该上下两个正多边形骨架的各相对应顶点之间分别通过连接杆33固定连接，各正多边形骨架的各顶点向其中心点分别固定连接有径向杆32，位于最上方扩孔器单元3上部的正多边形骨架各顶点连接的径向杆32另一端和最下方扩孔器单元3下部的正多边形骨架各顶点连接的径向杆32另一端分别与螺旋杆2和钢套筒4固定连接，其余各径向杆32另一端分别与钢套筒4固定连接，各扩孔器单元3上部的各径向杆32与钢套筒4连接点和该径向杆32对应的下部径向杆32外侧端部之间固定连接有加筋杆34，各扩孔器单元3下部的各径向杆32自外侧端部向另一端方向均匀间隔设置有若干刀片35。本实施例中，各所述径向杆32上设置的刀片35均优选为3个，规格为10cm*10cm*1cm，按间隔20cm设置，所述边杆31、径向杆32、连接杆33和加筋杆34由直径32mm的螺纹钢制成。
28.实施例2：
29.实施例1所述一种重力螺旋式扩孔和取土装置的施工方法，包括如下步骤：
30.s1：根据设计要求，制作抓土器1；
31.s2：制作钢套筒4，在钢套筒4上依次焊接安装各扩孔器单元3的各边杆31、径向杆32、连接杆33、加筋杆34以及刀片35组成扩孔器；
32.s3：将扩孔器和抓土器1通过螺旋杆2安装连接；
33.s4：驱动旋转杆2旋转，利用抓土器1和扩孔器的自重上下切削土体；
34.s5：利用卷扬机升降将抓土器1中的土运出孔外，重复s4和s5。
技术特征：1.一种重力螺旋式扩孔和取土装置，其特征在于：它包括螺旋杆(2)，螺旋杆(2)下部安装有呈倒置桶状的抓土器(1)，其上部固定安装有扩孔器，扩孔器包括设置于螺旋杆(2)外侧的钢套筒(4)和自下向上均匀间隔设置的尺寸依次增大的呈正多边形柱状的若干扩孔器单元(3)，各扩孔器单元(3)的竖向中心线、钢套筒(4)的中心轴线以及螺旋杆(2)的中心轴线在同一直线上，位于上下最外侧的扩孔器单元(3)分别与螺旋杆(2)和钢套筒(4)相连接，其余位置的扩孔器单元(3)分别与钢套筒(4)相连接。2.根据权利要求1所述的一种重力螺旋式扩孔和取土装置，其特征在于：每个所述扩孔器单元(3)包括上下两个由若干连杆(31)首尾相连接构成的正多边形骨架，该上下两个正多边形骨架的各相对应顶点之间分别通过连接杆(33)固定连接，各正多边形骨架的各顶点向其中心点分别固定连接有径向杆(32)，位于最上方扩孔器单元(3)上部的正多边形骨架各顶点连接的径向杆(32)另一端和最下方扩孔器单元(3)下部的正多边形骨架各顶点连接的径向杆(32)另一端分别与螺旋杆(2)和钢套筒(4)固定连接，其余各径向杆(32)另一端分别与钢套筒(4)固定连接，各扩孔器单元(3)上部的各径向杆(32)与钢套筒(4)连接点和该径向杆(32)对应的下部径向杆(32)外侧端部之间固定连接有加筋杆(34)，各扩孔器单元(3)下部的各径向杆(32)自外侧端部向另一端方向均匀间隔设置有若干刀片(35)。3.根据权利要求2所述的一种重力螺旋式扩孔和取土装置，其特征在于：各所述径向杆(32)上设置的刀片(35)均为3个，按间隔20cm设置。4.根据权利要求2所述的一种重力螺旋式扩孔和取土装置，其特征在于：所述扩孔器单元(3)共三个，其中最上方的扩孔器单元(3)的连接杆(33)的长度为50cm，其余扩孔器单元(3)的连接杆(33)的长度为20cm。5.根据权利要求2所述的一种重力螺旋式扩孔和取土装置，其特征在于：所述边杆(31)、径向杆(32)、连接杆(33)和加筋杆(34)由直径32mm的螺纹钢制成。6.根据权利要求2所述的一种重力螺旋式扩孔和取土装置，其特征在于：所述刀片(35)的规格为10cm*10cm*1cm。7.根据权利要求2所述的一种重力螺旋式扩孔和取土装置，其特征在于：所述抓土器(1)为直径50cm、高100cm、厚2cm的桶状结构。8.根据权利要求2所述的一种重力螺旋式扩孔和取土装置，其特征在于：所述螺旋杆(2)的直径为5cm。9.根据权利要求1-8任一项权利要求所述的一种重力螺旋式扩孔和取土装置，其特征在于：所述扩孔器单元(3)呈正八边形柱状。10.权利要求1-9所述一种重力螺旋式扩孔和取土装置的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：s1：根据设计要求，制作抓土器(1)；s2：制作钢套筒(4)，在钢套筒(4)上依次焊接安装各扩孔器单元(3)的各边杆(31)、径向杆(32)、连接杆(33)、加筋杆(34)以及刀片(35)组成扩孔器；s3：将扩孔器和抓土器(1)通过螺旋杆(2)安装连接；s4：驱动旋转杆(2)旋转，利用抓土器(1)和扩孔器的自重上下切削土体；s5：利用卷扬机升降将抓土器(1)中的土运出孔外，重复s4和s5。
技术总结本发明公开了一种重力螺旋式扩孔和取土装置，其包括螺旋杆，螺旋杆下部安装有呈倒置桶状的抓土器，其上部固定安装有扩孔器，扩孔器包括设置于螺旋杆外侧的钢套筒和自下向上均匀间隔设置的尺寸依次增大的呈正多边形柱状的若干扩孔器单元，各扩孔器单元的竖向中心线、钢套筒的中心轴线以及螺旋杆的中心轴线在同一直线上，位于上下最外侧的扩孔器单元分别与螺旋杆和钢套筒相连接，其余位置的扩孔器单元分别与钢套筒相连接。本发明所述取土装置结构设计合理、简洁，制作方便、快捷，使用简单，配合其施工方法，可以在确保工程施工质量和降低环境污染的前提下，极大的减少工程造价，加快施工工期，减少对周围环境影响，具有很好的经济效益和社会效益。济效益和社会效益。济效益和社会效益。
技术研发人员：仇未军 张迎惠
受保护的技术使用者：中国十七冶集团有限公司
技术研发日：2022.06.23
技术公布日：2022/11/1
