CN103883260A - 三轴三角形水泥搅拌钻杆及施工方法 - Google Patents

三轴三角形水泥搅拌钻杆及施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于水泥搅拌桩三角形桩基成形的三轴三角形水泥搅拌钻杆及施工方法,包括三轴钻杆,所述三轴钻杆呈三角形分布,三轴钻杆中的三根钻杆的头部分别与动力输出端连接。优点:一是三角形分布的三轴钻杆钻孔所形成三瓣相互连通的三角形梅花桩孔及三角形梅花桩,该三瓣柱形三角形梅花搅拌桩的三瓣桩基与三瓣桩身之间形成觕角之撑,不仅提高了桩基的稳定性,而且三瓣三角形梅花桩身又极大地增大了桩身与土层之间的接触面积,不仅提高了桩的承载能力,而且增强了桩身的稳定性;二是既实现了三轴钻杆中三根钻杆同时开钻,又实现了三轴钻杆中三根钻杆根据地质条件组合交替开钻或依次交替、交错开钻,从而达到穿岩或破岩而过的目的。

Description

三轴三角形水泥搅拌钻杆及施工方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种用于水泥搅拌桩三角形桩基成形的三轴三角形水泥搅拌钻杆及施工方法,属水泥搅拌桩钻杆制造领域。
背景技术
[0002] CN102535450A、名称“一种五轴水泥土搅拌桩装置及施工方法”,该装置包括主机、卷扬机、导杆、钢丝绳、进浆口、动力头、变速箱、减速机、钻杆、中间支承架、下部支承架、带翼钻杆、抱箍、喷浆口、后台水泥浆搅拌系统,所述的卷扬机和导杆固定在主机上,所述的动力头通过钢丝绳连接导杆顶端滑轮,钢丝绳带动动力头上下升降,所述的动力头依次通过变速箱和减速机连接五根钻杆,五根钻杆中部设有中间支承架,下部设有下部支承架,各钻杆下端均连接有带翼钻杆,所述的带翼钻杆上设有抱箍,所述的进浆口设置在钻杆顶部,所述的后台水泥浆搅拌系统通过一存浆桶后连接进浆口,其特征在于,所述的装置还包括多功能钻头,该多功能钻头安装在带翼钻杆下端,多功能钻头上设有喷浆口。其施工方法包括以下步骤:(1)放样,根据施工图放出实样;(2)开沟槽,根据图纸要求开沟槽;(3)装置就位,将五轴水泥土搅拌桩装置移动到待施工位置;(4)起动后台水泥浆搅拌系统,然后把水泥浆送至存浆桶;(5)开启集成计算机,让计算机来控制预先设置的数据:每米下降速度、每米喷浆量、桩端设计标高、总喷浆量和总搅拌时间;(6)开启动力头驱动多功能钻头边搅拌边喷水泥浆,正转下沉到设计桩底标高,反转边喷浆边提钻至带翼钻杆长度,再正转边喷浆边向下钻至设计标高;其不足之处:一是由于该五根钻杆呈一字形排列,所成形的水泥搅拌桩为一字形排列,而一字形排列的水泥桩横向桩与桩之间有支撑力,而纵向则没有支撑力,不仅抗倾斜能力差,特别是在软土地带的抗倾斜的能力犹为差,而且在桩基的后期挖土施工中极易造成桩的大幅度倾斜及倒伏,进而造成建筑物的倾倒,危及人们的生命安全;二是由于动力驱动为一头输入、多头同排同步输出,无法实现五轴钻杆对岩石的破碎钻孔。
发明内容
[0003] 设计目的:避免背景技术中的不足之处,设计一种能使成形的水泥搅拌桩既具有良好的抗倾斜力,在碰到粉砂土、豆砂土层时可分先后顺序控制钻杆,特别碰到岩层时可以用梅花钻的中心钻杆先开钻,然后分别分配其它钻杆的顺序,采用先后顺序排列大大减少了动力功率与钻杆的钢性要求,又能在桩基的后期挖土施工中不会造成桩的倾斜及倒伏的三轴三角形水泥搅拌钻杆及施工方法。
[0004] 设计方案:为了实现上述设计目的。本申请在背景技术的基础上:1、三轴钻杆呈三角形分布的设计,是本发明的技术特征之一。这样设计的目的在于:由于三轴钻杆呈三角形分布,并且三角形分布的三轴钻杆之间的钻孔孔径半径之间相互重叠、形成三瓣相互连通的三角形梅花桩孔,该三瓣相互连通的三角形梅花桩孔所成形的搅拌桩,其三角形梅花桩基中的三瓣桩身之间形成桷角之撑,提高了桩基的稳定性,而三瓣三角形梅花桩身又极大地增大了桩身与土层之间的接触面积,不仅提高了桩的承载能力,而且增强了桩身的稳定性。2、(齿轮传动箱)动力输入端为二端且二端齿轮传动箱的动力输入端分别由各自的动力机构驱动的设计,是本发明的技术特征之二。这样设计的目的在于:由于地质状况复杂,水泥搅拌桩钻孔成型桩时,难免遇到岩石,当遇到岩石时,如果三轴钻杆同时钻孔时,对岩石无法形成震破功效,造成钻孔失败;如果三轴钻杆中的一根钻杆或另外二根钻杆分别先后钻孔,则会形成震破功效,即在同等面的情况下各个击破,从而达到事半功倍的效果。3、(齿轮传动箱)动力输入端为三端时且三端齿轮传动箱的动力输入端分别与各自的动力机构连接的设计,是本发明的技术特征之三。这样做的目的在于:由于地质状况复杂,水泥搅拌桩钻孔成型桩时,当遇到花岗岩时,由于花岗岩的硬度大,如果采用三轴钻杆同时钻孔,对花岗岩石无法形成震破功效,而采用一轴钻杆和另外二根轴钻杆交替钻孔时,对花岗岩石产生的震破功效非常有限,不仅钻孔时间长、钻头磨损大、钻孔成本高,而且不可避免地会造成钻孔失败;如果三轴钻杆中的三根钻杆分别先后钻孔,则会形成极强的震破功效,即在同等面的情况下各个击破,从而达到事半功倍的效果。4、(齿轮传动箱)三端动力输出端中的一端由动力输入齿轮驱动机构直接驱动、另外两端通过离合器由动力输入齿轮驱动机构带动转动的设计,是本发明的技术特征之四。这样做的目的在于:采用离合机构控制三根钻杆的工作与否,既能满足三根钻杆同时工作的需求,又能在遇到岩石的情况下,实现一根钻杆工作、另外二根钻杆不工作,或二根钻杆工作、另外一根钻杆不工作,从而实现交替开钻、钻孔与钻震破碎相结合,达到事半功倍的效果。5、(齿轮传动箱)三端动力输出端中的一端由动力输入齿轮驱动机构直接驱动、另外两端分别通过离合器由动力输入齿轮驱动机构带动转动的设计,是本发明的技术特征之五。这样设计的目的在于:采用离合器分别控制另外二根钻杆的工作与否,既能满足三根钻杆同时工作的需求,又能在遇到花岗岩石的情况下,实现三根钻杆交替或交错工作,从而达到钻孔与钻震破碎相结合的事半功倍的效果。6、三轴钻杆之间采用三轴间距定位器定位的设计,是本发明的技术特征之六。这样做的目的在于:由于三轴间距定位器为三角形且三角形的每个角为轴承座,该轴承座中的轴承内圈与三轴钻杆中的每根钻轴配合,既实现了对三轴三角形钻杆中三轴定位,又确保了三轴的可靠、稳定转动。
[0005] 技术方案1:一种三轴三角形水泥搅拌钻杆,包括三轴钻杆,所述三轴钻杆呈三角形分布,三轴钻杆中的三根钻杆的头部分别与动力输出端连接。
[0006] 技术方案2:—种三轴三角形水泥搅拌钻杆用于水泥搅拌桩的施工方法,在背景技术水泥搅拌桩施工方法的基础上:(I)三角形分布的三轴钻杆通过齿轮传动箱由动力机构驱动正转或反转;(2)当三轴钻杆的钻头遇到岩石时,PLC控制器指令三轴钻杆中的一根钻杆先行开钻,当钻到设定的深度后,PLC控制器指令该钻杆停止钻孔的同时,PLC控制器指令另外二根钻杆同时开钻钻到接近先行开钻钻杆所钻深度时,PLC控制器指令该二根钻杆同时停止钻孔,并指令先行开钻的钻杆继续钻孔,以此类推,直至通过岩石;(3)当三轴钻杆的钻头遇到花岗岩石时,PLC控制器指令三轴钻杆中的三根钻杆分别依次先后开钻,当第一根钻杆钻到设定的深度后,PLC控制器指令第一根钻杆停止钻孔的同时,PLC控制器指令第二根钻杆钻孔,当第二根钻杆钻孔同时接近第一根钻杆钻孔深度时,PLC控制器指令第二根钻杆停止钻孔同时,指令第三根钻杆钻孔,当第三根钻杆钻孔深度接近第二根钻杆钻孔深度时,PLC控制器指令第一根钻杆继续钻孔,以此类推,直至通过花岗岩石。[0007] 本发明与背景技术相比,一是三角形分布的三轴钻杆钻孔所形成三瓣相互连通的三角形梅花桩孔及三角形梅花桩,该三瓣柱形三角形梅花搅拌桩的三瓣桩基与三瓣桩身之间形成桷角之撑,不仅提高了桩基的稳定性,而且三瓣三角形梅花桩身又极大地增大了桩身与土层之间的接触面积,不仅提高了桩的承载能力,而且增强了桩身的稳定性;二是既实现了三轴钻杆中三根钻杆同时开钻,又实现了三轴钻杆中三根钻杆根据地质条件组合交替开钻或依次交替、交错开钻,从而达到穿岩或破岩而过的目的,产生了预想不到的技术效果O
附图说明
[0008] 图1是三轴三角形水泥搅拌钻杆的主视结构示意图。
[0009] 图2是三轴三角形水泥搅拌钻杆的俯视结构示意图。
[0010] 图3是三轴间距定位器的俯视结构示意图。
[0011] 图4是由图1成形的水泥搅拌桩的俯视结构示意图。
具体实施方式
[0012] 实施例1:参照附图1至图4。一种三轴三角形水泥搅拌钻杆,包括三轴钻杆1,三轴钻杆I中的每根钻杆2上均焊有搅拌齿4 ;所述三轴钻杆I呈三角形分布,三轴钻杆中I的三根钻杆的头部分别与动力输出端6连接(如齿轮传动箱3的三端)。三轴钻杆I之间的夹角相等或不相等。(齿轮传动箱3)动力输入端为一端或二端或三端。当(齿轮传动箱)动力输入端为一端时,该端与动力机构动力输出端连接。所述三轴钻杆中每根钻轴由一根或一根以上钻轴构成,钻轴与钻轴之间采用钻轴连接器7连接。所述三轴钻杆之间采用一个或一个以上的三轴间距定位器8定位。所述三轴间距定位器8为三角形且三角形的每个角为轴承座,钻轴与轴承座中的轴承9内圈相配合。
[0013] 实施例2:在实施例1的基础上,当(齿轮传动箱)动力输入端为二端时,二端分别与各自的动力机构的动力输出端连接。(齿轮传动箱)动力输入端为二端、动力输出为三端时,动力输出端一端由一台动力机构通过齿轮减速机构直接驱动、动力输出端的另外二端由另一台驱动机构通过齿轮传动机带动转动。
[0014] 实施例3:在实施例1的基础上,当(齿轮传动箱)动力输入端为三端时,三端分别与各自的动力机构的动力输出端连接。
[0015] 实施例4:在实施例1的基础上,(齿轮传动箱)三端动力输出端中的一端由动力输入齿轮驱动机构直接驱动、另外两端通过离合器由动力输入齿轮驱动机构带动转动。采用离合器实现三轴三角形钻杆中钻杆间的动力结合或分离的技术及结构系现有技术,在此不作详细的叙述。
[0016] 实施例5:在实施例1的基础上,(齿轮传动箱)三端动力输出端中的一端由动力输入齿轮驱动机构直接驱动、另外两端分别通过离合器由动力输入齿轮驱动机构带动转动。采用离合器实现三轴三角形钻杆中钻杆间的动力结合或分离的技术及结构系现有技术,在此不作详细的叙述。
[0017] 实施例6:在上述实施例的基础上,一种三轴三角形水泥搅拌钻杆用于水泥搅拌桩的施工方法,在背景技术水泥搅拌桩施工方法的基础上:(I)三角形分布的三轴钻杆通过齿轮传动箱由动力机构驱动正转或反转;(2)当三轴钻杆的钻头遇到岩石时,PLC控制器指令三轴钻杆中的一根钻杆先行开钻,当钻到设定的深度后,PLC控制器指令该钻杆停止钻孔的同时,PLC控制器指令另外二根钻杆同时开钻钻到接近先行开钻钻杆所钻深度时,PLC控制器指令该二根钻杆同时停止钻孔,并指令先行开钻的钻杆继续钻孔,以此类推,直至通过岩石;(3)当三轴钻杆的钻头遇到花岗岩石时,PLC控制器指令三轴钻杆中的三根钻杆分别依次先后开钻,当第一根钻杆钻到设定的深度后,PLC控制器指令第一根钻杆停止钻孔的同时,PLC控制器指令第二根钻杆钻孔,当第二根钻杆钻孔同时接近第一根钻杆钻孔深度时,PLC控制器指令第二根钻杆停止钻孔同时,指令第三根钻杆钻孔,当第三根钻杆钻孔深度接近第二根钻杆钻孔深度时,PLC控制器指令第一根钻杆继续钻孔,以此类推,直至通过花岗岩石,最后成形三角形水泥搅拌桩5。
[0018] 需要理解到的是:上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描述,但是这些文字描述,只是对本发明设计思路的简单文字描述,而不是对本发明设计思路的限制,任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改,均落入本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种三轴三角形水泥搅拌钻杆,包括三轴钻杆(I ),其特征是:所述三轴钻杆(I)呈三角形分布,三轴钻杆中的三根钻杆的头部分别与动力输出端连接。
2.根据权利要求1所述的三轴三角形水泥搅拌钻杆,其特征是:所述三轴钻杆之间的夹角相等或不相等。
3.根据权利要求1所述的三轴三角形水泥搅拌钻杆,其特征是:所述三轴钻杆中每根钻杆(2)由一根或一根以上钻轴构成,钻轴与钻轴之间采用钻轴连接器(7)连接。
4.根据权利要求1所述的三轴三角形水泥搅拌钻杆,其特征是:所述三轴钻杆之间采用三轴间距定位器(8)定位。
5.根据权利要求1所述的三轴三角形水泥搅拌钻杆,其特征是:所述三轴间距定位器(8)为三角形且三角形的每个角为轴承座,钻轴与轴承座中的轴承(9)内圈相配合。
6.根据权利要求1所述的三轴三角形水泥搅拌钻杆,其特征是:齿轮传动箱的动力输入端为二端时,_.端分别与各自的动力机构的动力输出端连接。
7.根据权利要求1所述的三轴三角形水泥搅拌钻杆,其特征是:动力输入端为二端、动力输出为三端时,动力输出端一端由一台动力机构通过齿轮减速机构直接驱动、动力输出端的另外二端由另一台驱动机构通过齿轮传动机带动转动。
8.根据权利要求1所述的三轴三角形水泥搅拌钻杆,其特征是:动力输入端为三端时,三端分别与各自的动力机构的动力输出端连接。
9.根据权利要求1所述的三轴三角形水泥搅拌钻杆,其特征是:三端动力输出端中的一端由动力输入齿轮驱动机构直接驱动、另外两端通过离合器由动力输入齿轮驱动机构带动转动。
10.根据权利要求1所述的三轴三角形水泥搅拌钻杆,其特征是:三端动力输出端中的一端由动力输入齿轮驱动机构直接驱动、另外两端分别通过离合器由动力输入齿轮驱动机构带动转动。
11.一种三轴三角形水泥搅拌钻杆用于水泥搅拌桩的施工方法,其特征是在背景技术水泥搅拌桩施工方法的基础上: (1)三角形分布的三轴钻杆通过齿轮传动箱由动力机构驱动正转或反转; (2)当三轴钻杆的钻头遇到岩石时,PLC控制器指令三轴钻杆中的一根钻杆先行开钻,当钻到设定的深度后,PLC控制器指令该钻杆停止钻孔的同时,PLC控制器指令另外二根钻杆同时开钻钻到接近先行开钻钻杆所钻深度时,PLC控制器指令该二根钻杆同时停止钻孔,并指令先行开钻的钻杆继续钻孔,以此类推,直至通过岩石; (3)当三轴钻杆的钻头遇到花岗岩石时,PLC控制器指令三轴钻杆中的三根钻杆分别依次先后开钻,当第一根钻杆钻到设定的深度后,PLC控制器指令第一根钻杆停止钻孔的同时,PLC控制器指令第二根钻杆钻孔,当第二根钻杆钻孔同时接近第一根钻杆钻孔深度时,PLC控制器指令第二根钻杆停止钻孔同时,指令第三根钻杆钻孔,当第三根钻杆钻孔深度接近第二根钻杆钻孔深度时,PLC控制器指令第一根钻杆继续钻孔,以此类推,直至通过花岗岩石。
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