CN102505683B - 一种水泥土双向搅拌桩钻具 - Google Patents
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Abstract
一种水泥土双向搅拌桩钻具，包括内、外钻杆和内、外钻头，在外钻杆的上部设有注水气装置，外钻杆与内钻杆之间的空腔设置为水气下行的通道，在外钻头下层搅拌叶片上方的外钻芯管处装有注水气喷嘴，注水气喷嘴设有与外钻芯管垂直设置有喷管，喷管的两端设有喷口，喷管的中部设有个阀腔，阀腔内设有一个浮动的球形阀芯，阀腔的中部通过连接管与外钻芯管相接。当采用水泥粉成桩时，由于地表的硬壳层含水量低，通过注水解决上部成桩质量问题；当采用水泥浆成桩时，由于桩的深部缺乏空气养护，通过注气解决深部成桩质量问题；可以保证双向水泥土搅拌桩全桩长成桩质量；同时不易堵管，增加喷出的水泥粉或水泥浆的搅拌次数，大大提高施工效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种软地基处理设备，特别是一种水泥土双向搅拌桩钻具。
背景技术
我国沿海、江河流域经常分布软土地基，在荷载、循环、车辆等动力作用下，地基沉降是地基失效的主要形式，常导致高速公路、铁路、机场、码头的质量问题。处理软土地基的各种方法中应用最多的方法是选用复合地基。软土处理中所选用的双向水泥土搅拌桩形式将大大提高复合地基的强度。但在采用双向水泥土搅拌桩的时候，存在以下缺陷，当采用水泥粉时，由于地表有硬壳层，含水量低，在这一段成桩效果不好；当采用水泥浆时，由于深部水泥浆缺乏空气养护，成桩质量受到影响；内、外搅拌叶片与水平方向设置的角度不当，使得压灰或压浆效果不好，对成桩质量产生影响，同时对桩机的负荷产生不必要的增加；另外由于喷水泥粉或水泥浆的喷嘴位置设置不当，易产生堵管现象。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出了一种不论是采用水泥粉或水泥浆都能保证全桩长成桩质量及减轻施工机械负荷的水泥土双向搅拌桩钻具。
本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，一种水泥土双向搅拌桩钻具，包括内、外钻杆和内、外钻头，其特点是：在外钻杆的上部设有注水气装置，注水气装置包括设在外钻杆上的旋转环，在旋转环的内壁上设有一圈凹槽，在旋转环外壁上设有与上述凹槽相通的注水气管，与旋转环的凹槽对应的外钻杆上开有进水气的孔，外钻杆与内钻杆之间的空腔设置为水气下行的通道，外钻头包括外钻芯管，在外钻芯管上至少设置有上下两层搅拌叶片，外钻芯管的上端与外钻杆连接，内钻头包括内钻芯管，内钻芯管的上端与内钻杆连接，在内钻芯管上至少设置有上下两层叶片，外钻芯管的下端与内钻芯管之间设有密封装置，在外钻头下层搅拌叶片上方的外钻芯管处装有注水气喷嘴，注水气喷嘴设有与外钻芯管垂直设置的喷管，喷管的两端设有喷口，喷管的中部设有个阀腔，阀腔的两侧设有与两端喷口相通的阀口，在阀腔内设有一个浮动的球形阀芯，在阀腔的中部设有进水气口，进水气口通过设置在喷管与外钻芯管之间的连接管与水气下行的通道相通。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，喷水泥粉浆的出口设置在内钻头下层叶片上方的内钻芯管上。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，外钻头的上层搅拌叶片为水平向设置的压土叶片，外钻头上层搅拌叶片以下的搅拌叶片为正转切土叶片，正转切土叶片的切土角度为8～15°；内钻头上的叶片均设置为反转切土叶片，反转切土叶片的切土角度为8～15°。
本发明与现有技术相比，水泥土双向搅拌桩在施工水泥粉或水泥浆时，利用内、外钻杆之间的空隙作为通道，通过外钻杆钻头下搅拌叶片上方的喷嘴将水或气喷出。当采用水泥粉成桩时，由于地表的硬壳层含水量低，通过注水解决上部成桩质量问题；当采用水泥浆成桩时，由于桩的深部缺乏空气养护，通过注气解决深部成桩质量问题；通过上述方法可以保证双向水泥土搅拌桩全桩长成桩质量；同时不易堵管，增加喷出的水泥粉或水泥浆的搅拌次数，使得施工效率及成桩质量进一步提高。并且对搅拌叶片破土十分有利，施工桩机的负荷大大降低。
附图说明
图1为本发明钻头的结构简图。
图2为注水气装置的结构图。
图3为注水气喷嘴的结构图。
具体实施方式
一种水泥土双向搅拌桩钻具，包括内、外钻杆和内、外钻头，在外钻杆2的上部设有注水气装置，注水气装置包括设在外钻杆上的旋转环11，在旋转环11的内壁上设有一圈凹槽13，在旋转环11外壁上设有与上述凹槽相通的注水气管12，与旋转环11的凹槽对应的外钻杆上开有进水气的孔，外钻杆2与内钻杆1之间的空腔设置为水气下行的通道15，外钻头包括外钻芯管4，在外钻芯管4上至少设置有上下两层搅拌叶片，外钻芯管4的上端与外钻杆2连接，内钻头包括内钻芯管8，内钻芯管8的上端与内钻杆1连接，在内钻芯管8上至少设置有上下两层叶片，外钻芯管4的下端与内钻芯管8之间设有密封装置7，在外钻头下层搅拌叶片6上方的外钻芯管处装有注水气喷嘴5，注水气喷嘴5设有与外钻芯管4垂直设置的喷管14，喷管14的两端设有喷口，喷管14的中部设有个阀腔15，阀腔15的两侧设有与两端喷口相通的阀口，在阀腔15内设有一个浮动的球形阀芯16，在阀腔15的中部设有进水气口19，进水气口19通过设置在喷管14与外钻芯管4之间的连接管17与水气下行的通道18相通。
喷水泥粉浆的出口9设置在内钻头下层叶片10上方的内钻芯管上。既保证在下钻时不易堵管，同时又增加喷出的水泥粉或水泥浆的搅拌次数。
外钻头的上层搅拌叶片3为水平向设置的压土叶片，外钻头上层搅拌叶片以下的搅拌叶片为正转切土叶片，正转切土叶片的切土角度为8～15°；内钻头上的叶片均设置为反转切土叶片，反转切土叶片的切土角度为8～15°。以利于破土，减轻施工桩机的负荷；注水气喷嘴的设置利用双向水泥土搅拌桩机外钻杆的正、反转来改变喷水或喷气方向，与搅拌叶片旋转方向一致；当外钻杆正转（右旋）开始下钻时，浮动的球形阀芯在惯性和离心双重作用下会沿着喷管前壁逆时针滚动，开始输送高压水或高压气时，浮动的球形阀芯在水压或气压的作用下，会将喷管背着钻进方向的喷口堵住，使得高压水或高压气只能从喷管迎着钻进方向的喷口喷出；当打设到设计深度时，关掉高压水或高压气，外钻杆反转（左旋）开始上提时，浮动的球形阀芯在惯性和离心双重作用下会沿着喷管前壁顺时针滚动，在输送高压水或高压气时，浮动的球形阀芯在水压或气压的作用下，会将喷管背着旋转方向的喷口堵住，使得高压水或高压气从喷管迎着旋转方向的喷口喷出。喷出的方向都与搅拌叶片旋转方向一致，这样有利于水或气在土体中的均布，使得施工质量进一步提高；同时，由于出水或出气方向与破土的搅拌叶片旋转方向一致，使得高压水或高压气及时跟进，对搅拌叶片破土十分有利，施工桩机的负荷大大降低。
Claims (3)
1.一种水泥土双向搅拌桩钻具，包括内、外钻杆和内、外钻头，其特征在于：在外钻杆的上部设有注水气装置，注水气装置包括设在外钻杆上的旋转环，在旋转环的内壁上设有一圈凹槽，在旋转环外壁上设有与上述凹槽相通的注水气管，与旋转环的凹槽对应的外钻杆上开有进水气的孔，外钻杆与内钻杆之间的空腔设置为水气下行的通道，外钻头包括外钻芯管，在外钻芯管上至少设置有上下两层搅拌叶片，外钻芯管的上端与外钻杆连接，内钻头包括内钻芯管，内钻芯管的上端与内钻杆连接，在内钻芯管上至少设置有上下两层叶片，外钻芯管的下端与内钻芯管之间设有密封装置，在外钻头下层搅拌叶片上方的外钻芯管处装有注水气喷嘴，注水气喷嘴设有与外钻芯管垂直设置的喷管，喷管的两端设有喷口，喷管的中部设有个阀腔，阀腔的两侧设有与两端喷口相通的阀口，在阀腔内设有一个浮动的球形阀芯，在阀腔的中部设有进水气口，进水气口通过设置在喷管与外钻芯管之间的连接管与水气下行的通道相通。
2.根据权利要求1所述的水泥土双向搅拌桩钻具，其特征在于：喷水泥粉浆的出口设置在内钻头下层叶片上方的内钻芯管上。
3.根据权利要求1所述的水泥土双向搅拌桩钻具，其特征在于：外钻头的上层搅拌叶片为水平向设置的压土叶片，外钻头上层搅拌叶片以下的搅拌叶片为正转切土叶片，正转切土叶片的切土角度为8～15°；内钻头上的叶片均设置为反转切土叶片，反转切土叶片的切土角度为8～15°。
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