CN106930702A - 一种树根形搅拌桩的钻头系统 - Google Patents
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Abstract
本发明一种树根形搅拌桩的钻头系统，包括钻轴、一般搅拌结构、伸缩搅拌支杆结构、钻头顶结构以及搅拌轴调节动力系统；一般搅拌结构为布置于钻轴的外侧壁上的一般搅拌杆状结构，伸缩搅拌支杆结构为可伸缩且可旋转搅拌的伸缩机械臂状结构，伸缩搅拌支杆结构布置于钻轴的外侧壁上，钻头顶结构固定于钻轴的下端头，搅拌轴调节动力系统布置于钻轴的外部，并通过自动控制调节伸缩搅拌支杆结构搅拌生成树根形搅拌桩。本发明具有全智能化控制、结构新颖实用、施工方便快捷、节省施工人员劳力、管理维修方便、大幅度节省建设工程投资等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种地基加固处理设备，具体涉及一种树根形搅拌桩的钻头系统。
背景技术
搅拌桩方法适用于软基处理，效果显著，处理后可成桩、墙等，如深层水泥搅拌桩适用于处理淤泥、砂土、淤泥质土、泥炭土和粉土。常用的搅拌桩有：水泥搅拌桩、固化剂搅拌桩以及高压旋喷桩等，目前的搅拌桩截面一般均为等截面圆形，即复合地基加固区内的桩体面积置换率不随深度变化。
搅拌桩是一种常用的软弱地基处理方式，由于沉积的原因不同，在一些成层软弱地基中，不同深度处土体的力学性质也不近相同，如果采用常规等截面搅拌桩处理这种成层软弱地基，从而导致其他土层的桩体面积置换率过高，并且搅拌桩结构性能不能合理的充分发挥，严重造成工程浪费，甚至工程质量都不能很好保证。
为了解决该问题，提出了树根形搅拌桩的钻头系统，即在高压缩性的软土层采用树根状的搅拌支杆，通过转动伸缩式机械臂搅拌从而生产树根状的仿生搅拌桩结构。本发明具有全智能化控制、结构新颖实用、施工方便快捷、节省施工人员劳力、管理维修方便等优点，且该方法适用于大部分地基处理，效果显著，处理后可成桩、墙，其整体刚度、竖向承载力以及水平承载力等比目前等截面的搅拌桩显著增大，能大幅度节省建设工程投资。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种树根形搅拌桩的钻头系统。
本发明采用的技术方案是：一种树根形搅拌桩的钻头系统，包括钻轴、一般搅拌结构、伸缩搅拌支杆结构、钻头顶结构以及搅拌轴调节动力系统；所述的钻轴包括主钻杆、钻轴空腔、伸缩支搅臂内置空腔区、加强肋环结构、内传输槽以及喷浆孔；主钻杆为钻轴的外部筒体，钻轴空腔布置于钻轴的内部，加强肋环结构布置于钻轴的外侧壁，伸缩支搅臂内置空腔区布置于加强肋环结构的内部，内传输槽布置于钻轴的内侧壁内，喷浆孔穿透主钻杆的侧壁；所述的一般搅拌结构布置于主钻杆的外侧壁上；所述的伸缩搅拌支杆结构通过连接钻轴的加强肋环结构布置于钻轴的外侧壁上；所述的钻头顶结构固定于钻轴的下端头；所述的搅拌轴调节动力系统布置于钻轴的外部。
所述的一般搅拌结构包括一般搅拌臂杆、一般搅拌叶以及一般搅拌杆对外连接结构；一般搅拌臂杆与所述的钻轴的外侧壁固定连接，一般搅拌叶布置于一般搅拌臂杆的侧面上；所述的伸缩搅拌支杆结构包括伸缩支搅拌杆、伸缩驱动系统、转动驱动系统、伸缩支搅拌杆对外连接结构以及转动连接套环；伸缩支搅拌杆的首端的侧面通过转动连接套环与加强肋环结构连接；转动驱动系统与伸缩支搅拌杆的首端端面连接，转动驱动系统布置于所述的钻轴的伸缩支搅臂内置空腔区内；伸缩驱动系统与伸缩支搅拌杆的首端连接；伸缩支搅拌杆对外连接结构布置在钻轴的内传输槽内；所述的搅拌轴调节动力系统包括主钻轴动力设备、伸缩支搅拌杆外动力附加设备、智能总控制系统和连接系统；伸缩支搅拌杆外动力附加设备与伸缩支搅拌杆对外连接结构连接；智能总控制系统通过连接系统与主钻轴动力设备和伸缩支搅拌杆外动力附加设备同时实现自动化控制连接；一般搅拌杆对外连接结构与搅拌轴调节动力系统的主钻轴动力设备连接。
所述的伸缩支搅拌杆由支搅拌杆轴、支搅拌杆肢、支搅拌杆喷浆孔以及支搅拌杆搅叶组成；所述的伸缩驱动系统由伸缩驱动传动结构和伸缩驱动设备组成；所述的转动驱动系统由转动驱动轴和转动驱动设备组成；支搅拌杆轴的首端侧面通过所述的转动连接套环与所述的钻轴的加强肋环结构连接，伸缩驱动传动结构将多个支搅拌杆轴连接组成可伸缩机械臂，伸缩驱动设备通过伸缩驱动传动结构与支搅拌杆轴的首端连接，支搅拌杆肢与支搅拌杆轴的末端固定连接，支搅拌杆喷浆孔布置于支搅拌杆轴的末端的侧面，支搅拌杆搅叶固定于支搅拌杆肢的侧面；伸缩驱动设备布置在钻轴的伸缩支搅臂内置空腔区内，转动驱动设备通过转动驱动轴与支搅拌杆轴的首端端面连接。
所述的钻头顶部结构包含锥形钻头和顶部搅叶；锥形钻头与钻轴的下端头固定连接，顶部搅叶布置于锥形钻头的外侧面上。
所述的钻轴上设置有两个或两个以上所述的伸缩搅拌支杆结构；所述的钻轴上设置有两个或两个以上所述的一般搅拌结构。
本发明的有益效果是：
(1)本发明能搅拌生成一种类似于树根桩的仿生结构搅拌桩，其具有仿生结构，弥补了目前搅拌桩设备只能搅拌生成单一截面的缺陷。
(2)本发明地基处理后可成桩、墙，并且其整体刚度、竖向承载力以及水平承载力等比目前等截面的搅拌桩显著增大，如大树一般稳固，能大幅度节省建设工程投资。
(3)本发明具有全自动化控制、结构简单实用、节省施工人员劳力、施工方便快捷、管理维修方便等优点，且该方法适用于大部分地基处理，效果显著，能大幅度节省工程投资。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图。
图2是本发明的竖向剖视图。
图3是本发明的水平向剖视图。
图中：
1-钻轴；11-主钻杆；12-钻轴空腔；13-伸缩支搅臂内置空腔区；14-加强肋环结构；15-内传输槽；16-喷浆孔；
2-一般搅拌结构；21-一般搅拌臂杆；22-一般搅拌叶；23-一般搅拌杆对外连接结构；
3-伸缩搅拌支杆结构；31-伸缩支搅拌杆；32-伸缩驱动系统；33-转动驱动系统；34-伸缩支搅拌杆对外连接结构；35-转动连接套环；
311-支搅拌杆轴；312-支搅拌杆肢；313-支搅拌杆喷浆孔；314-支搅拌杆搅叶；
321-伸缩驱动传动结构；322-伸缩驱动设备；
331-转动驱动轴；332-转动驱动设备；
4-钻头顶结构；41-锥形钻头；42-顶部搅叶；
5-搅拌轴调节动力系统；51-主钻轴动力设备；52-伸缩支搅拌杆外动力附加设备；53-智能总控制系统；54-连接系统。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1至图3所示，本发明一种树根形搅拌桩的钻头系统，包括钻轴1、一般搅拌结构2、伸缩搅拌支杆结构3、钻头顶结构4以及搅拌轴调节动力系统5；所述的钻轴1包括主钻杆11、钻轴空腔12、伸缩支搅臂内置空腔区13、加强肋环结构14、内传输槽15以及喷浆孔16；主钻杆11为钻轴1的外部筒体，钻轴空腔12布置于钻轴1的内部，加强肋环结构14布置于钻轴1的外侧壁，伸缩支搅臂内置空腔区13布置于加强肋环结构14的内部，内传输槽15布置于钻轴1的内侧壁内，喷浆孔16穿透主钻杆11的侧壁；所述的一般搅拌结构2布置于主钻杆11的外侧壁上；所述的伸缩搅拌支杆结构3通过连接钻轴1的加强肋环结构14布置于钻轴1的外侧壁上；所述的钻头顶结构4固定于钻轴1的下端头；所述的搅拌轴调节动力系统5布置于钻轴1的外部。
所述的一般搅拌结构2包括一般搅拌臂杆21、一般搅拌叶22以及一般搅拌杆对外连接结构23；一般搅拌臂杆21与所述的钻轴1的外侧壁固定连接，一般搅拌叶22布置于一般搅拌臂杆21的侧面上；所述的伸缩搅拌支杆结构3包括伸缩支搅拌杆31、伸缩驱动系统32、转动驱动系统33、伸缩支搅拌杆对外连接结构34以及转动连接套环35；伸缩支搅拌杆31的首端的侧面通过转动连接套环35与加强肋环结构14连接；转动驱动系统33与伸缩支搅拌杆31的首端端面连接，转动驱动系统33布置于所述的钻轴1的伸缩支搅臂内置空腔区13内；伸缩驱动系统32与伸缩支搅拌杆31的首端连接；伸缩支搅拌杆对外连接结构34布置在钻轴1的内传输槽15内；所述的搅拌轴调节动力系统5包括主钻轴动力设备51、伸缩支搅拌杆外动力附加设备52、智能总控制系统53和连接系统54；伸缩支搅拌杆外动力附加设备52与伸缩支搅拌杆对外连接结构34连接；智能总控制系统53通过连接系统54与主钻轴动力设备51和伸缩支搅拌杆外动力附加设备52同时实现自动化控制连接；一般搅拌杆对外连接结构23与搅拌轴调节动力系统5的主钻轴动力设备51连接。
钻轴1采用钢结构材料或其他高强度材料。伸缩支搅拌杆31采用钢结构材料或其他高强度材料。伸缩驱动系统32采用液压传动系统或是滑轮传动系统。
所述的伸缩支搅拌杆31由支搅拌杆轴311、支搅拌杆肢312、支搅拌杆喷浆孔313以及支搅拌杆搅叶314组成；所述的伸缩驱动系统32由伸缩驱动传动结构321和伸缩驱动设备322组成；所述的转动驱动系统33由转动驱动轴331和转动驱动设备332组成；支搅拌杆轴311的首端侧面通过所述的转动连接套环35与所述的钻轴1的加强肋环结构14连接，伸缩驱动传动结构321将多个支搅拌杆轴311连接组成可伸缩机械臂，伸缩驱动设备322通过伸缩驱动传动结构321与支搅拌杆轴311的首端连接，支搅拌杆肢312与支搅拌杆轴311的末端固定连接，支搅拌杆喷浆孔313布置于支搅拌杆轴311的末端的侧面，支搅拌杆搅叶314固定于支搅拌杆肢312的侧面；伸缩驱动设备322布置在钻轴1的伸缩支搅臂内置空腔区13内，转动驱动设备332通过转动驱动轴331与支搅拌杆轴311的首端端面连接。
一般搅拌结构采用钢结构材料或其他高强度材料。主钻轴动力设备51和伸缩支搅拌杆外动力附加设备52均可采用步进式电机动力系统，智能总控制系统53采用PLC智能控制系统，连接系统54为一般数据连接线。
伸缩驱动设备322和转动驱动设备332均采用步进式电机控制系统。其余一般结构均采用钢结构材料或其他高强度材料。
所述的钻头顶部结构4包含锥形钻头41和顶部搅叶42；锥形钻头41与钻轴1的下端头固定连接，顶部搅叶42布置于锥形钻头41的外侧面上。钻头顶部结构4采用钢结构材料或其他高强度材料。
钻轴1上可设置有两个或两个以上的伸缩搅拌支杆结构3；钻轴1上可设置有两个或两个以上的一般搅拌结构2。
上述实施例结合附图对本发明进行了描述，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种树根形搅拌桩的钻头系统，其特征在于：它包括钻轴(1)、一般搅拌结构(2)、伸缩搅拌支杆结构(3)、钻头顶结构(4)以及搅拌轴调节动力系统(5)；所述的钻轴(1)包括主钻杆(11)、钻轴空腔(12)、伸缩支搅臂内置空腔区(13)、加强肋环结构(14)、内传输槽(15)以及喷浆孔(16)；主钻杆(11)为钻轴(1)的外部筒体，钻轴空腔(12)布置于钻轴(1)的内部，加强肋环结构(14)布置于钻轴(1)的外侧壁，伸缩支搅臂内置空腔区(13)布置于加强肋环结构(14)的内部，内传输槽(15)布置于钻轴(1)的内侧壁内，喷浆孔(16)穿透主钻杆(11)的侧壁；所述的一般搅拌结构(2)布置于主钻杆(11)的外侧壁上；所述的伸缩搅拌支杆结构(3)通过连接钻轴(1)的加强肋环结构(14)布置于钻轴(1)的外侧壁上；所述的钻头顶结构(4)固定于钻轴(1)的下端头；所述的搅拌轴调节动力系统(5)布置于钻轴(1)的外部。
2.根据权利要求1所述的树根形搅拌桩的钻头系统，其特征在于：所述的一般搅拌结构(2)包括一般搅拌臂杆(21)、一般搅拌叶(22)以及一般搅拌杆对外连接结构(23)；一般搅拌臂杆(21)与所述的钻轴(1)的外侧壁固定连接，一般搅拌叶(22)布置于一般搅拌臂杆(21)的侧面上；所述的伸缩搅拌支杆结构(3)包括伸缩支搅拌杆(31)、伸缩驱动系统(32)、转动驱动系统(33)、伸缩支搅拌杆对外连接结构(34)以及转动连接套环(35)；伸缩支搅拌杆(31)的首端的侧面通过转动连接套环(35)与加强肋环结构(14)连接；转动驱动系统(33)与伸缩支搅拌杆(31)的首端端面连接，转动驱动系统(33)布置于所述的钻轴(1)的伸缩支搅臂内置空腔区(13)内；伸缩驱动系统(32)与伸缩支搅拌杆(31)的首端连接；伸缩支搅拌杆对外连接结构(34)布置在钻轴(1)的内传输槽(15)内；所述的搅拌轴调节动力系统(5)包括主钻轴动力设备(51)、伸缩支搅拌杆外动力附加设备(52)、智能总控制系统(53)和连接系统(54)；伸缩支搅拌杆外动力附加设备(52)与伸缩支搅拌杆对外连接结构(34)连接；智能总控制系统(53)通过连接系统(54)与主钻轴动力设备(51)和伸缩支搅拌杆外动力附加设备(52)同时实现自动化控制连接；一般搅拌杆对外连接结构(23)与搅拌轴调节动力系统(5)的主钻轴动力设备(51)连接。
3.根据权利要求2所述的树根形搅拌桩的钻头系统，其特征在于：所述的伸缩支搅拌杆(31)由支搅拌杆轴(311)、支搅拌杆肢(312)、支搅拌杆喷浆孔(313)以及支搅拌杆搅叶(314)组成；所述的伸缩驱动系统(32)由伸缩驱动传动结构(321)和伸缩驱动设备(322)组成；所述的转动驱动系统(33)由转动驱动轴(331)和转动驱动设备(332)组成；支搅拌杆轴(311)的首端侧面通过所述的转动连接套环(35)与所述的钻轴(1)的加强肋环结构(14)连接，伸缩驱动传动结构(321)将多个支搅拌杆轴(311)连接组成可伸缩机械臂，伸缩驱动设备(322)通过伸缩驱动传动结构(321)与支搅拌杆轴(311)的首端连接，支搅拌杆肢(312)与支搅拌杆轴(311)的末端固定连接，支搅拌杆喷浆孔(313)布置于支搅拌杆轴(311)的末端的侧面，支搅拌杆搅叶(314)固定于支搅拌杆肢(312)的侧面；伸缩驱动设备(322)布置在钻轴(1)的伸缩支搅臂内置空腔区(13)内，转动驱动设备(332)通过转动驱动轴(331)与支搅拌杆轴(311)的首端端面连接。
4.根据权利要求1所述的树根形搅拌桩的钻头系统，其特征在于：所述的钻头顶部结构(4)包含锥形钻头(41)和顶部搅叶(42)；锥形钻头(41)与钻轴(1)的下端头固定连接，顶部搅叶(42)布置于锥形钻头(41)的外侧面上。
5.根据权利要求1所述的树根形搅拌桩的钻头系统，其特征在于：所述的钻轴(1)上设置有两个或两个以上所述的伸缩搅拌支杆结构(3)；所述的钻轴(1)上设置有两个或两个以上所述的一般搅拌结构(2)。
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