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为降低螺杆桩机的钻进阻力，实现大直径螺杆桩的施工，提出一种直杆段直径小于螺纹段直径的钻具结构。通过对桩体和钻具进行受力分析，以钻进功率与桩体螺纹段承载力之间的比值最小化为目标函数建立优化模型，并采用MAT—LAB和ANSYS软件对模型进行计算和仿真，设计一款符合施工要求的大直径变径钻具。结果表明：本文设计的变径钻具不仅使桩体螺纹段承载力提升25％，同时使钻进功率至少降低了16％。此外，变径钻具的构造外型还可以扩展桩机的成桩范围，使“一机多桩”成为可能。