CN106284328B - 节能强力自反力多向水泥土搅拌桩钻具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种节能强力自反力多向水泥土搅拌桩钻具，包括钻杆(1)、齿轮轴(4)、行星齿轮(7)、齿圈套筒(6)、行星齿轮底座(8)和限位板(9)，钻杆(1)与齿轮轴(4)固定连接，齿轮轴(4)和行星齿轮(7)位于齿圈套筒(6)内，齿轮轴(4)上的主齿轮与行星齿轮(7)啮合，行星齿轮(7)还与齿圈套筒(6)的内齿啮合，行星齿轮(7)通过转轴安装在行星齿轮底座(8)上，齿轮轴(4)的底部设有钻头，钻杆(1)外侧设有正切叶片(3)，齿圈套筒(6)的外侧设有反转叶片(5)。本发明可直接安装于普通单电机水泥土搅拌桩机上进行使用，实现多向水泥土搅拌桩的施工，并能强力穿透软土地基中可能出现的硬夹层。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程地基处理施工机械领域，更具体地说，涉及一种节能强力自反力多向水泥土搅拌桩钻具。
背景技术
在我国，由于江河分布广泛，且沿海地域广阔，在工程建设过程中，经常会遇到不能满足建筑物承载及沉降控制要求的软土地基。水泥土搅拌桩施工成本低、施工工艺简单，在软土地基的加固处理中应用广泛。但在目前水泥土搅拌桩的施工中，普遍存在水泥土搅拌不均匀，桩身多呈千层饼状，成桩质量较差，最终承载力较低、工后沉降大；水泥土搅拌桩现有工序多需反复沉入提升复搅，以尽量实现桩身水泥土的均匀性，施工工期较长；另外现有搅拌桩施工钻头遇到软土地基中的偏硬夹层或者较硬地层就无法钻进，成桩长度受限、对软土地基承载力提升效果有限；这些问题的存在均影响了水泥土搅拌桩在软土地基加固工程中的应用。
专利申请号为200410065861.4中所公开的双向水泥土搅拌桩机，设置有双轴同心钻杆，在内钻杆上设置正向旋转叶片并设置喷浆口，在外钻杆上安装反向旋转叶片；通过两台电机设置两组对称的驱动装置，分别驱动外钻杆和内钻杆反向转动，并带动两组叶片正反向旋转，从而实现水泥土搅拌桩的双向搅拌成桩，提升成桩质量。这种桩机虽然实现了双向搅拌，提升了搅拌质量，但由于需配置两组动力装置，桩机改造成本提升；功耗成倍增加，搅拌桩施工成本增大；两组动力系统均设置于钻杆上部，增大上部重量，致使钻杆导向性差，易摆动，影响成桩质量；该桩机仍采用简单传统搅拌桩机焊接十字形钢杆作为钻头，仍旧难以穿透软土地基中可能出现的硬夹层，在实际施工中会影响成桩长度。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种节能强力自反力多向水泥土搅拌桩钻具，可直接安装于普通单电机水泥土搅拌桩机上进行使用，实现多向水泥土搅拌桩的施工，并能强力穿透软土地基中可能出现的硬夹层。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种节能强力自反力多向水泥土搅拌桩钻具，包括钻杆、齿轮轴、行星齿轮、齿圈套筒、行星齿轮底座和限位板，所述钻杆与齿轮轴固定连接，所述齿轮轴和行星齿轮位于所述齿圈套筒内，所述齿轮轴上的主齿轮与所述行星齿轮啮合，所述行星齿轮还与所述齿圈套筒的内齿啮合，所述行星齿轮通过转轴安装在所述行星齿轮底座上，所述齿轮轴的底部设有钻头，所述钻杆外侧设有正切叶片，所述齿圈套筒的外侧设有反转叶片，所述限位板固定在所述行星齿轮底座上，所述限位板与所述齿圈套筒之间有间隙。
上述方案中，所述钻杆上还固定有搅拌叶片，所述搅拌叶片位于所述正切叶片上方。
上述方案中，所述钻头包括锥尖、第一双螺旋叶片和第二双螺旋叶片，所述第一双螺旋叶片、第二双螺旋叶片呈双螺旋形布设于锥尖上。
上述方案中，所述第一双螺旋叶片和第二双螺旋叶片为半圆型板叶片。
上述方案中，所述锥尖上设有喷射口，所述钻杆为空心钢管，所述齿轮轴内设喷射通道。
上述方案中，所述喷射口可喷射水泥浆或水泥粉。
实施本发明的节能强力自反力多向水泥土搅拌桩钻具，具有以下有益效果：
1、本发明节能强力自反力多向水泥土搅拌桩钻具可直接安装于单电机普通水泥土搅拌桩机钻杆上，节约改造成本，更具适用性；
2、本发明所述的钻头首次实现了单一电机，多向搅拌成桩，大幅提升搅拌质量，同时降低功耗，节约成本；
3、本发明所述的钻头能有效防止冒浆跑粉，提升成桩质量；
4、本发明所述的钻头能快速钻进软土层，有效穿透硬夹层，提升了成桩效率，保证了施工桩长；
5、本发明所述的钻头能实现一次成桩，无需反复下钻搅拌，省去二次或多次下钻、多次搅拌复喷时间。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是节能强力自反力多向水泥土搅拌桩钻具的结构示意图；
图2是齿轮轴、齿圈套筒和行星齿轮底座的安装示意图；
图3是图2去掉齿圈套筒后的示意图；
图中：1—钻杆，2—搅拌叶片，3—正切叶片，4—齿轮轴，5—反转叶片，6—齿圈套筒，7—行星齿轮，8—行星齿轮底座，9—限位板，10—第一双螺旋叶片，11—第二双螺旋叶片，12—锥尖，13—喷射口。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1-图3所示，本发明节能强力自反力多向水泥土搅拌桩钻具包括钻杆1、齿轮轴4、行星齿轮7、齿圈套筒6、行星齿轮底座8和限位板9。
钻杆1与齿轮轴4固定连接，齿轮轴4和行星齿轮7位于齿圈套筒6内，齿轮轴4上的主齿轮与行星齿轮7啮合，行星齿轮7还与齿圈套筒6的内齿啮合，行星齿轮7通过转轴安装在行星齿轮底座8上，本发明并没有对行星齿轮7的数量做限制。齿轮轴4的底部设有钻头，钻杆1外侧设有正切叶片3，齿圈套筒6的外侧设有反转叶片5，限位板9固定在行星齿轮底座8上，限位板9与齿圈套筒6之间有间隙。
钻杆1为固接于上部旋转电机上的水泥土搅拌桩钻杆1，钻杆1外侧固定有搅拌叶片2。正切叶片3设置于搅拌叶片2下方，并与钻杆1、齿轮轴4可拆卸连接。搅拌叶片2和正切叶片3切削齿数和切削角度按最优切削、搅拌效果设计。齿轮轴4上端与正切叶片3和钻杆1可拆卸固定连接。
当钻具向下正向旋转钻进土层时，齿轮轴4正向旋转，带动行星齿轮底座8上的行星齿轮7和齿圈套筒6有绕齿轮轴4轴心整体正向旋转趋势，当限位板9随着钻具持续钻进沉入土层中时，由于行星齿轮底座8受刚接的限位板9前侧土反力作用而无法转动，进而限制行星齿轮7空间位置的移动，此时齿轮轴4的持续正向旋转，带动行星齿轮7绕自身轴心反向旋转，行星齿轮7反向旋转的作用力促使齿圈套筒6反向旋转，固定于齿圈套筒6上的反转叶片5实现反向搅拌；与钻杆1刚接的搅拌叶片2和正切叶片3正向搅拌；固定于钻头外侧的第一双螺旋叶片10、第二双螺旋叶片11正向钻进搅拌。
实施正向搅拌的搅拌叶片2、正切叶片3、第一双螺旋叶片10、第二双螺旋叶片11和实施反向搅拌的反转叶片5只通过一台电动机提供动力，体现节能特性。正向、反向搅拌完全通过单一电机提供动力后靠机械传动设计实现，显示自反力特性，无需设置其它的换向装置。搅拌、正切叶片3和反转叶片5的数量可根据电机功率和工程实际需要设置，可实现双向或多向搅拌。
进一步的，钻头包括锥尖12、第一双螺旋叶片10和第二双螺旋叶片11，第一双螺旋叶片10、第二双螺旋叶片11呈双螺旋形布设于锥尖12上。第一双螺旋叶片10、第二双螺旋叶片11与钻杆1的垂直平面成一定的角度，并设置为螺旋向下布置。第一双螺旋叶片10和第二双螺旋叶片11为半圆型板叶片。锥尖12上设有一个或多个喷射口13，钻杆1为空心钢管，齿轮轴4内设喷射通道，喷射口13喷射水泥浆或水泥粉。锥尖12上的双螺旋设计，能使钻头强力有效穿透较硬土层，且双螺旋叶片的对称设计，使钻进方向能得到稳定控制，实现钻头快速切削、不排土、稳定钻进土层；第一双螺旋叶片10、第二双螺旋叶片11为特制含半圆型板叶片，在向下旋转钻进过程中能有效防止下方喷浆喷粉口所喷出水泥浆向上冒浆或水泥粉向上飘移。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (6)
1.一种节能强力自反力多向水泥土搅拌桩钻具，其特征在于，包括钻杆(1)、齿轮轴(4)、行星齿轮(7)、齿圈套筒(6)、行星齿轮底座(8)和限位板(9)，所述钻杆(1)与齿轮轴(4)固定连接，所述齿轮轴(4)和行星齿轮(7)位于所述齿圈套筒(6)内，所述齿轮轴(4)上的主齿轮与所述行星齿轮(7)啮合，所述行星齿轮(7)还与所述齿圈套筒(6)的内齿啮合，所述行星齿轮(7)通过转轴安装在所述行星齿轮底座(8)上，所述齿轮轴(4)的底部设有钻头，所述钻杆(1)外侧设有正切叶片(3)，所述齿圈套筒(6)的外侧设有反转叶片(5)，所述限位板(9)固定在所述行星齿轮底座(8)上，所述限位板(9)与所述齿圈套筒(6)之间有间隙。
2.根据权利要求1所述的节能强力自反力多向水泥土搅拌桩钻具，其特征在于，所述钻杆(1)上还固定有搅拌叶片(2)，所述搅拌叶片(2)位于所述正切叶片(3)上方。
3.根据权利要求1所述的节能强力自反力多向水泥土搅拌桩钻具，其特征在于，所述钻头包括锥尖(12)、第一双螺旋叶片(10)和第二双螺旋叶片(11)，所述第一双螺旋叶片(10)、第二双螺旋叶片(11)呈双螺旋形布设于锥尖(12)上。
4.根据权利要求3所述的节能强力自反力多向水泥土搅拌桩钻具，其特征在于，所述第一双螺旋叶片(10)和第二双螺旋叶片(11)为半圆型板叶片。
5.根据权利要求3所述的节能强力自反力多向水泥土搅拌桩钻具，其特征在于，所述锥尖(12)上设有喷射口(13)，所述钻杆(1)为空心钢管，所述齿轮轴(4)内设喷射通道。
6.根据权利要求5所述的节能强力自反力多向水泥土搅拌桩钻具，其特征在于，所述喷射口(13)喷射水泥浆或水泥粉。
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