CN103452484A - 一种水泥土搅拌桩机的双搅钻头 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种水泥土搅拌桩机的双搅钻头，钻头芯管上连接有切削叶片、固定叶片、随动叶片等七层搅拌叶片，其中有二层随动叶片间列在固定叶片之间，随动叶片可在钻头芯管上自由旋转，钻头接柄上的内六角方孔可与钻杆接柄快速配接，喷浆口上有可自动启闭的橡皮活门，钻头芯管下端是螺旋锥状钻头尖。在相同工况下，使用本发明水泥土搅拌桩机的双搅钻头后，每台班可完成桩数由原来的8根提高到12根，提高工效50%，节省了50%用能，自动启闭橡皮活门有利于开启或关闭喷浆口，防止固化剂浆液溢出污染工作场地，推广应用效果非常显著。

Description

一种水泥土搅拌桩机的双搅钻头

技术领域

本发明涉及一种水泥土搅拌桩机的高效节能双搅钻头，属建筑机械装备技术领域。

背景技术

水泥土搅拌桩机是用于软地基处理的一种建筑用桩工机械设备，搅拌桩机在软地基现场向一定深度进行钻掘，同时在钻头处喷出水泥系强化剂而与地基原状土反复混合搅拌，使之形成固化剂与地基原状土混合均匀搅拌的桩体来加固地基。实际施工中，由于地层地质不可能均匀一致，搅拌成桩的均匀性难以掌握，往往导致施工效率低，质量难以保证。针对以上问题，设计部门及施工单位公开了多种改进方法：如增加反复搅拌次数、双向搅拌钻具等。然而采用复搅方式需要重复上下搅拌至少二次以上，降低了施工效率；采用双向搅拌钻具，则无论是双动力或单动力驱动钻杆方法，均会出现机械结构复杂、作业过程中能耗高、设备故障率高、维修困难等问题。

公知的搅拌桩机钻头包括：中国发明专利《变径钻头》（申请号：201110374211.8）公开的，利用齿条变径，可伸缩搅拌半径式钻头，然而该种钻头在作业时因地层地质结构复杂，采用该种钻头实用性不强；实用新型专利《一种耙齿式搅拌桩机钻头》（申请号：201320005691.5）、《具有切割土工材料功能的加强型搅拌桩钻头》（申请号：201120107706.X）、《一种搅拌桩机用钻头及搅拌桩机》（申请号：201220175104.2）、《搅拌桩机的双向旋转搅拌钻头》（申请号：201020264012.2）及《一种搅拌桩机钻头》（申请号：200920210581.6）等所公开的，都是钻头工作面上的刀头与钻体固连结构，这种钻头无论是安装在单向搅拌桩机或双向搅拌桩机上，钻头的工作效率相对较低、每台班可完成桩数较少等问题，且没有自动启闭橡皮活门，有利于开启或关闭喷浆口，防止固化剂浆液溢出污染工作场地装置。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术所提出问题，开公一种水泥土搅拌桩机的双搅钻头，是带有随动搅拌叶片和橡皮活门、在钻头芯管顶部安装有和钻杆快速连接的钻头接柄的多层叶片结构形式钻头，利用单向钻杆即可实现双向搅拌效果，并一次成桩，无需反复复搅，有效提高搅拌桩的均匀性及强度，提高了施工效率，节约了施工成本。

本发明的技术方案是：一种水泥土搅拌桩机的双搅钻头，包括钻头接柄、钻头芯管、切削叶片、固定叶片、随动叶片、喷浆口和钻头尖；所述钻头芯管是空心圆柱刚体，钻头芯管上端是钻头接柄，钻头芯管下端是螺旋锥状钻头尖；其特征在于：

所述钻头芯管自下至上依次分布有第一层切削叶片、第二层随动叶片、第三层固定叶片、第四层随动叶片和第五至第七层固定叶片；

所述喷浆口是与第一层固削叶片等高的开在钻头芯管管壁上的圆孔，所述圆孔内有二片弓形压板，还有两片半圆型橡皮活门，有螺栓通过所述弓形压板将橡皮活门固定在喷浆口外侧的螺孔上；

所述钻头接柄的中部开有内六角方孔，钻头接柄侧面开有至少四个销孔，所述内六角方孔及四个销孔与连接并驱动钻头的外六方钻杆榫头相匹配；

所述切削叶片是在水平面上对称分布的、固连在钻头芯管外圆上的两个钻掘切削桨叶，钻掘切削桨叶的桨面与水平面成45度倾角，钻掘切削桨叶的切削锋面上镶嵌有合金齿牙；

所述固定叶片是在水平面上对称分布的、固连在钻头芯管外圆上的两个搅拌桨叶，搅拌桨叶的桨面与水平面成30度倾角；

所述随动叶片是在水平面上均匀分布的可绕着钻头芯管自由旋转的二片或者三片搅拌桨叶，搅拌桨叶的桨面与水平面成90度倾角；有卡板通过连接螺栓将随动叶片套装在钻头芯管外圆上，套装部位的上下端面有防止随动叶片上下串动的固定在钻头芯管外圆上的止动环；

第一层切削叶片的桨叶与第三层固定叶片的桨叶在xy平面上的分布互为垂直， 第五层固定叶片的桨叶与第六层固定叶片的桨叶在xy平面上的分布互为垂直，第六层固定叶片的桨叶与第七层固定叶片的桨叶在xy平面上的分布互为垂直。

如上所述的一种水泥土搅拌桩机的双搅钻头，其特征在于：所述叶片层数可根据钻机底部与地面高度增减，当钻机底部与地面高度增大时，可在第七层固定叶片之上相应增加一层或二层固定叶片，当钻机底部与地面高度减小时，可取消第六层或第六和第七层固定叶片。

本发明水泥土搅拌桩机双搅钻头的工作原理是：

本发明所述的钻头安装有多达七层叶片，钻机将旋转动力通过钻杆把旋转动力传递给钻头向下钻进时，固定在钻头芯管上的钻掘切削叶片把地基原状土掘动，二层、四层随动叶片不随钻头芯管旋转，第三层、第五～七层随钻头芯管旋转，工作中第二层、第四层随动叶片相对于第三层、第五层搅拌叶片，形成反向搅拌，完成双向搅拌，第六层、第七层叶片在双向搅拌的基础上，进一步进行充分搅拌，使固化剂与地基原状土混合更加均匀，达到一次成桩效果。

本发明水泥土搅拌桩机双搅钻头可带来的有益效果是：

⑴在相同工况下，相对于使用传统钻头，在使用本发明所述的水泥土搅拌桩机的双搅钻头后，每台班可完成桩数由原来的8根提高到12根，提高工效50%，相对的也就是节省了50%的用能，效果非常显著。

⑵由于钻杆接柄为外六方榫头（与钻头接柄相一致），侧面有四个与钻头接柄相一致的连接销孔，使用中只需将钻杆接柄插入钻头接柄，再插入四个连接固定销，即可快速完成钻杆和钻头的连接。

⑶由于喷浆口上的两片半圆橡皮活门喷浆孔常态时处于闭合状态，当要送浆时，两片橡皮活门在钻头芯管内固化剂浆液压力下，向外对开，允许固化剂喷出；无须送浆时，钻头芯管内无压力，两片橡皮活门自动回位，关闭喷浆口，防止外土进入喷浆口，堵塞钻头芯管；并防止固化剂浆液溢出污染工作场地。

附图说明

图1是本发明实施例水泥土搅拌桩机双搅钻头结构示意图；

图2是图1钻杆接柄与钻头接柄的连接示意图；

图3是图1喷浆口A处局部放大示意图。

附图中的标记说明：1—钻头尖，2—切削叶片，3—合金齿牙，4—内六角螺栓，5—压板，6—橡皮活门，7—止动环，8—随动叶片，9—卡板，10—螺栓，11—第三层固定叶片，12—第五层固定叶片，13—第六层固定叶片，14—钻头芯管，15—第七层固定叶片，16—钻头接柄，17—钻杆接柄，18—连接固定销，19—喷浆口。

具体实施方式

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述：

如图1所示，本发明一种水泥土搅拌桩机的双搅钻头，包括钻头接柄16、钻头芯管14、切削叶片2、固定叶片（11、12、13、15）、随动叶片8、喷浆口19和钻头尖1。钻头芯管14是空心圆柱刚体，钻头芯管14的上端是钻头接柄16，钻头芯管14下端是螺旋锥状钻头尖1。

钻头芯管14沿图1中的z轴自下至上依次分布有第一层切削叶片2、第二层随动叶片8、第三层固定叶片11、第四层随动叶片8和第五至第七层固定叶片（12、13、15）。切削叶片2是在水平面（xy平面）上对称分布的固连在钻头芯管14外圆上的两个钻掘切削桨叶，钻掘切削桨叶的桨面与水平面（xy平面）成45度倾角，钻掘切削桨叶的切削锋面上镶嵌有合金齿牙3。固定叶片有四组（11、12、13、15），固定叶片是在水平面上对称分布的固连在钻头芯管14外圆上的两个搅拌桨叶，搅拌桨叶的桨面与水平面成30度倾角。随动叶片8是在水平面（xy平面）上均匀分布的可绕着钻头芯管14自由旋转的二片或者三片搅拌桨叶（图1中为在一条直线上的二片桨叶），随动叶片8的桨面与水平面成90度倾角（与图1中的z平行）；卡板9通过连接螺栓10将随动叶片8套装在钻头芯管14外圆上，套装部位的上下端面有防止随动叶片8上下串动的固定在钻头芯管14外圆上的止动环7。第一层切削叶片2的桨叶与第三层固定叶片11的桨叶在xy平面上的分布互为垂直， 第五层固定叶片12的桨叶与第六层固定叶片13的桨叶在xy平面上的分布互为垂直，第六层固定叶片13的桨叶与第七层固定叶片15的桨叶在xy平面上的分布互为垂直。

优选的，所述叶片层数可根据钻机底部与地面高度增减，当钻机底部与地面高度增大时，可在第七层固定叶片之上相应增加一层或二层固定叶片，当钻机底部与地面高度减小时，可取消第六层或第六和第七层固定叶片。参见附图1及附图3，喷浆口19是与第一层切削叶片等高的开在钻头芯管14管壁上的圆孔，圆孔内有二片在垂直方向对称分布的弓形压板5，还有两片半圆型橡皮活门6，内六角螺栓4通过弓形压板5将橡皮活门6固定在喷浆口19的外侧螺孔上。

参见附图1及附图2，钻头接柄16的中部开有内六角方孔，钻头接柄16的侧面开有四个销孔，钻头接柄16上的内六角方孔与钻杆接柄17下端的外六方钻杆榫头相匹配，当钻杆接柄17沿垂直向下插入钻头接柄16内部后，四个连接固定销18分别沿水平向插入钻头接柄16上的四个销孔内，即可将将钻头接柄16与钻杆接柄17连接并固定钻杆上，旋转钻杆即可驱动钻头上升或下降。

由于本发明水泥土搅拌桩机双搅钻头安装有多达七层叶片，钻机将旋转动力通过钻杆把旋转动力传递给钻头向下钻进时，固定在钻头芯管上的钻掘切削叶片把地基原状土掘动，二层、四层随动叶片不随钻头芯管旋转，第三层、第五～七层随钻头芯管旋转，工作中第二层、第四层随动叶片相对于第三层、第五层搅拌叶片，形成反向搅拌，完成双向搅拌，第六层、第七层叶片在双向搅拌的基础上，进一步进行充分搅拌，使固化剂与地基原状土混合更加均匀，达到一次成桩效果。在相同工况下，相对于使用传统钻头，在使用本发明所述的水泥土搅拌桩机的双搅钻头时，每台班可完成桩数可由原来的8根提高到12根，提高工效50%，相对的也就是节省了50%的用能，推广应用后所获得的效益非常显著。

另一方面，由于钻杆接柄为外六方榫头（与钻头接柄相一致），侧面有四个与钻头接柄相一致的连接销孔，使用中只需将钻杆接柄插入钻头接柄，再插入四个连接固定销，即可快速完成钻杆和钻头的连接。

其三是：由于喷浆口上的两片半圆橡皮活门喷浆孔常态时处于闭合状态，当要送浆时，两片橡皮活门在钻头芯管内固化剂浆液压力下，向外对开，允许固化剂喷出；无须送浆时，钻头芯管内无压力，两片橡皮活门自动回位，关闭喷浆口，防止外土进入喷浆口，堵塞钻头芯管；并防止固化剂浆液溢出污染工作场地。

Claims (2)

1.一种水泥土搅拌桩机的双搅钻头，包括钻头接柄、钻头芯管、切削叶片、固定叶片、随动叶片、喷浆口和钻头尖；所述钻头芯管是空心圆柱刚体，钻头芯管上端是钻头接柄，钻头芯管下端是螺旋锥状钻头尖；其特征在于：

所述钻头芯管自下至上依次分布有第一层切削叶片、第二层随动叶片、第三层固定叶片、第四层随动叶片和第五至第七层固定叶片；

所述喷浆口是与第一层固削叶片等高的开在钻头芯管管壁上的圆孔，所述圆孔内有二片弓形压板，还有两片半圆型橡皮活门，有螺栓通过所述弓形压板将橡皮活门固定在喷浆口外侧的螺孔上；

所述钻头接柄的中部开有内六角方孔，钻头接柄侧面开有至少四个销孔，所述内六角方孔及四个销孔与连接并驱动钻头的外六方钻杆榫头相匹配；

所述切削叶片是在水平面上对称分布的、固连在钻头芯管外圆上的两个钻掘切削桨叶，钻掘切削桨叶的桨面与水平面成45度倾角，钻掘切削桨叶的切削锋面上镶嵌有合金齿牙；

所述固定叶片是在水平面上对称分布的、固连在钻头芯管外圆上的两个搅拌桨叶，搅拌桨叶的桨面与水平面成30度倾角；

所述随动叶片是在水平面上均匀分布的可绕着钻头芯管自由旋转的二片或者三片搅拌桨叶，搅拌桨叶的桨面与水平面成90度倾角；有卡板通过连接螺栓将随动叶片套装在钻头芯管外圆上，套装部位的上下端面有防止随动叶片上下串动的固定在钻头芯管外圆上的止动环；

第一层切削叶片的桨叶与第三层固定叶片的桨叶在xy平面上的分布互为垂直， 第五层固定叶片的桨叶与第六层固定叶片的桨叶在xy平面上的分布互为垂直，第六层固定叶片的桨叶与第七层固定叶片的桨叶在xy平面上的分布互为垂直。

2.如权利要求1所述的一种水泥土搅拌桩机的双搅钻头，其特征在于：所述叶片层数可根据钻机底部与地面高度增减，当钻机底部与地面高度增大时，可在第七层固定叶片之上相应增加一层或二层固定叶片，当钻机底部与地面高度减小时，可取消第六层或第六和第七层固定叶片。

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