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在岩土工程领域中,现代桩基础根据成桩方法对土层的影响可以分为非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩三大类。挤土桩作为现代桩基发展的一个方向,近年来也在不断的发展,双向螺旋封闭挤扩钻进机具与施工工艺就是其最新的研究成果。当然,双向螺旋封闭挤扩钻进方法成孔,泵送混凝土注浆成桩施工方法,作为一种新近发展的施工工艺,在上海等软土地区获得了成功,但在诸如北京等岩土土质偏硬的地区,由于地层阻力大,在钻具设计方面以及如何采取有效措施降低地层对钻具的扭矩方面,尚有待于进一步研究,并加以改进。本着上述目的,作者在中国京冶工程技术有限公司研发的钻头的基础上,进行了下述工作。第一,针对普通螺旋钻具螺旋叶片作为输土和载土工具,通过对其原理进行分析,得出影响输土的理论公式,解析螺旋叶片的螺旋角的影响作用及实际应当确定的角度范围,并根据上述分析,做出假设:双向挤扩钻具在挤扩钻进时,砂土与地层在垂向上相对静止,在径向上向孔壁地层挤扩。第二,结合上述分析,首先对无螺旋叶片的挤扩钻具在钻进过程中的受力情况进行分析,建立轴力及扭矩的计算公式,得出钻具钻进时所受扭矩和轴力的影响因素。其次对挤扩钻具上的螺旋叶片在挤扩钻进时的受力情况进行分析,得出相应的扭矩和轴力公式。第三,结合上述力学分析,制作模拟钻头,在中国地质大学(北京)科学钻探实验室的自动监控钻进试验平台上进行了试验。通过实验数据对所推导的理论公式进行验证。最后,根据理论公式与实际实验数据的对比得到一系列结论,该结论对双向螺旋挤扩钻头的改进和实际钻进时的操作均具有指导意义。