CN108149683A - 一种套环搅拌钻具 - Google Patents

Abstract

一种套环搅拌钻具，包括含管体轴颈、下法兰和注浆口的中空钻具管体，含具有外搅拌片的外弓形架、上部圈和下部圈的外搅拌架，含内弓形架、内圈和内搅拌片的内搅拌架，含翼片和刀体的切削翼及钻头；外搅拌片分别在各个外弓形架的内侧间隔设置，并按逆时针斜向倾斜；外搅拌架通过其上部圈和下部圈套装于管体轴颈上；上部圈和下部圈的内孔上下端面凹槽处和外壁分别设有密封圈和油嘴；内搅拌架位于外搅拌架的上部圈和下部圈之间，通过其内圈套装于管体轴颈上后用销轴固定；内搅拌片按顺时针斜向对称设置于内圈外周面上；切削翼对称设置于中空钻具管体下方，翼片按顺时针斜向设置；本发明钻掘能力大、搅拌充分均匀、强度稳定可靠和作业效率高。

Description

一种套环搅拌钻具

技术领域

本发明属于建筑基础工程中地基加固改良的设备，具体涉及一种套环搅拌钻具。

背景技术

近年来，随着社会进步和工程技术的不断发展，从日本和韩国引进的深层水泥搅拌技术（即DCM技术）在填海造地，海底超深、超厚软弱土层的改良加固和废弃场地重新利用等项目的进一步发展、运用和推广。DCM技术即可将特制的深层搅拌机（DCM处理机）深入到软土中，沿土层竖向将水泥浆与地基土就地强制拌合，形成水泥土块体或水泥砂土桩，从而实现地基改良加固的目的。DCM技术具有以下特征：1）可在短时间内达到所需求的强度，地基变形与沉降极少，2）对上部构造物基本不产生影响和损伤，3）地基耐震、耐水性能优良，4）采用可信性高的施工管理系统，5）低振动、低噪音和无公害。因此，DCM技术优势明显，其应用范围和规模将保持逐步扩大的趋势，发展前景十分广阔。

水工建筑物深水化和大型化是水运行业的发展趋势，这种发展趋势必然导致基础处理的深度和厚度不断增大、质量要求不断提高。超深、超厚软弱土层的处理问题会越来越多，对DCM处理机搅拌钻具的施工要求也越来越高。现有技术中常规搅拌桩施工时，由于桩身强度随钻掘深度的增加而大幅降低，叶片搅拌时产生的剪切力大，施工时对桩周土体的扰动大，叶片搅拌方向单一、搅拌不够均匀，造成诸如DCM处理机等搅拌钻具深层搅拌桩质量差、成桩效率低等不相适应的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，提供一种钻掘能力大、搅拌充分均匀、地基强度稳定可靠和作业效率高的套环搅拌钻具。

为达到以上目的，本发明所采用的解决方案是：

一种套环搅拌钻具，包括中空钻具管体、外搅拌架、内搅拌架、多个切削翼及钻头，其中：

中空钻具管体包括管体轴颈、公接头、下法兰和注浆口；

外搅拌架包括若干具有外搅拌片的外弓形架、具有连接法兰的上部圈和下部圈；

内搅拌架包括若干内弓形架、内圈和若干内搅拌片；

切削翼包括翼片和若干刀体；

其特征在于：

所述中空钻具管体的公接头处于管体轴颈的上部设置，以可与来自外部的上部钻杆的母接头连接；所述下法兰位于中空钻具管体的下端部；所述注浆口位于中空钻具管体的下部外周面的外壁上；

所述外搅拌架为通过多个对称设置的外弓形架的上下两端分别固装于上部圈和下部圈的外周面上后所形成的结构体；所述外搅拌片分别设置在各个外弓形架的内侧并以上下间隔设置以及均按逆时针方向斜向倾斜；所述外搅拌架通过其上部圈和下部圈套装于所述中空钻具管体的管体轴颈上；所述上部圈的连接法兰可与来自外部的上部外套管的法兰连接；所述上部圈和下部圈的内孔的上下端面上设有凹槽，外壁分别设有油嘴，并在所述凹槽处装有密封圈；

所述内搅拌架为通过多个对称设置的内弓形架的上下两端分别固装于内圈的外周面上后所形成的结构体；所述内搅拌片分别按顺时针方向斜向对称设置于内圈的外周面上；所述内搅拌架通过其内圈套装于所述中空钻具管体的管体轴颈上并位于所述外搅拌架的上部圈和下部圈之间，且所述内圈沿横截面方向用销轴固定；

所述多个切削翼对称设置于中空钻具管体上位于注浆口下方的外壁；每个翼片均按顺时针方向斜向设置，其下边各设置一排刀体，一个切削翼的翼片下边上的刀体与相邻的另一个切削翼的翼片下边上的刀体在旋转轨迹上是间隔排列的；

所述多个切削翼随中空钻具管体顺时针方向旋转时进行钻掘切削，此时所述内搅拌架的各个内弓形架和内搅拌片同时按顺时针方向旋转进行搅拌作业；所述外搅拌架的各个外弓形架和其内侧的外搅拌片借助于上部圈的连接法兰连接的所述上部外套管上施加与中空钻具管体旋转方向相反动力而随之逆时针方向旋转进行搅拌作业；

所述钻头固装于中空钻具管体的下法兰端面，其刀尖及表面设有耐磨材料。

本发明可以是，所述内搅拌架的上部圈和下部圈的内孔分别设有衬套。

本发明还可以是，所述外搅拌架的各个外弓形架和所述内搅拌架的各个内弓形架的自由端圆弧面分别设有耐磨板。

本发明还可以是，所述切削翼的翼片的自由端圆弧面上分别设有耐磨层。

附图说明

图1为本发明套环搅拌钻具的立体结构示意图；

图2为图1的主视图；

图3为图2的左视图；

图4为图2的俯视图；

图5为图2的仰视图；

图6为图2中A-A向剖视图。

具体实施方式

以下结合附图所述实施例对本发明套环搅拌钻具作进一步的说明。

一种套环搅拌钻具，包括中空钻具管体1、外搅拌架2、内搅拌架3、多个切削翼5及钻头6，中空钻具管体1包括管体轴颈11、公接头12、下法兰13和注浆口7；外搅拌架2包括若干具有外搅拌片211的外弓形架21、具有连接法兰221的上部圈22和下部圈23；内搅拌架3包括若干内弓形架31、内圈32和若干内搅拌片33；切削翼5包括翼片51和若干刀体52；其中：

所述中空钻具管体1的公接头12处于管体轴颈11上部，以可与来自外部的上部钻杆的母接头连接，从而能在上部钻杆带动下进行顺时针方向旋转；所述下法兰13位于中空钻具管体1的下端部；所述注浆口7位于中空钻具管体1的下部外周面的外壁上。

所述外搅拌架2为通过多个对称设置的外弓形架21的上下两端分别固装于上部圈22和下部圈23的外周面上所后形成的结构体；所述外搅拌片211分别设置在各个外弓形架21的内侧并以上下间隔布置以及均按逆时针方向斜向倾斜；所述外搅拌架2通过其上部圈22和下部圈23套装于所述中空钻具管体1的管体轴颈11上；所述上部圈22的连接法兰221可与来自外部的上部外套管的法兰连接，通过上部外套管逆时针旋转带动外搅拌架2随之逆时针方向旋转进行搅拌；所述上部圈22和下部圈23的内孔的上下端面上设有凹槽，外壁分别设有油嘴46，并在凹槽中装有密封圈48。

所述内搅拌架3为通过多个对称设置的内弓形架31的上下两端分别固装于内圈32的外周面上后所形成的结构体；所述内搅拌片42分别按顺时针方向斜向对称设置于内圈32的外周面上；所述内搅拌架3通过其内圈32套装于所述中空钻具管体1的管体轴颈11上并位于所述外搅拌架2的上部圈22和下部圈23之间，且所述内圈32沿横截面方向用销轴35固定；所述内搅拌架3的上部圈22和下部圈23的内孔分别设有衬套44；该衬套可由二个半圆形衬套拼接组成，一旦衬套超过磨损要求，可以方便地进行更换，有效减低使用成本。

所述外搅拌架2的各个外弓形架21和所述内搅拌架3的各个内弓形架31的自由端圆弧面分别设有耐磨板88；这样，能有效提高其耐磨性能，延长使用寿命，降低工程成本。

所述多个切削翼5对称设置于中空钻具管体1上位于注浆口7下方的外壁；每个翼片51均按顺时针方向斜向设置，其下边各设置一排刀体52，一个切削翼5的翼片51下边上的刀体52与相邻的另一个切削翼5的翼片51下边上的刀体52在旋转轨迹上是间隔排列的；所述切削翼5的翼片51的自由端圆弧面上分别设有耐磨层；所述多个切削翼5随中空钻具管体1顺时针方向旋转时进行钻掘切削，此时所述内搅拌架3的各个内弓形架31和内搅拌片33同时按顺时针方向旋转进行搅拌作业；所述外搅拌架2的各个外弓形架21和其内侧的外搅拌片211借助于上部圈22的连接法兰221连接的所述上部外套管上施加与中空钻具管体1旋转方向相反动力而随之逆时针方向旋转进行搅拌作业；这样，实现切削翼、内搅拌架与外搅拌架之间反向旋转钻掘、搅拌，具有钻掘能力大、搅拌充分均匀、强度稳定可靠和作业效率高等特点。

所述钻头6固装于中空钻具管体1的下法兰13端面，其刀尖及表面设有耐磨材料，可有效提高切削性能，延长使用寿命。

本发明套环搅拌钻具具有钻掘能力大、搅拌充分均匀和稳定可靠等特点，改善地基加固改良强度，降低工程成本，有效提高作业效率。

Claims (4)

1.一种套环搅拌钻具，包括中空钻具管体（1）、外搅拌架（2）、内搅拌架（3）、多个切削翼（5）及钻头（6），其中：

中空钻具管体（1）包括管体轴颈（11）、公接头（12）、下法兰（13）和注浆口（7）；

外搅拌架（2）包括若干具有外搅拌片（211）的外弓形架（21）、具有连接法兰（221）的上部圈（22）和下部圈（23）；

内搅拌架（3）包括若干内弓形架（31）、内圈（32）和若干内搅拌片（33）；

切削翼（5）包括翼片（51）和若干刀体（52）；

其特征在于：

所述中空钻具管体（1）的公接头（12）处于管体轴颈（11）的上部，以可与来自外部的上部钻杆的母接头连接；所述下法兰（13）位于中空钻具管体（1）的下端部；所述注浆口（7）位于中空钻具管体（1）的下部外周面的外壁上；

所述外搅拌架（2）为通过多个对称设置的外弓形架（21）的上下两端分别固装于上部圈（22）和下部圈（23）的外周面上后所形成的结构体；所述外搅拌片（211）分别设置在各个外弓形架（21）的内侧并以上下间隔布置以及均按逆时针方向斜向倾斜；所述外搅拌架（2）通过其上部圈（22）和下部圈（23）套装于所述中空钻具管体（1）的管体轴颈（11）上；所述上部圈（22）的连接法兰（221）可与来自外部的上部外套管的法兰连接；所述上部圈（22）和下部圈（23）的内孔的上下端面上设有凹槽，外壁上分别设有油嘴（46），并在所述凹槽中装有密封圈（48）；

所述内搅拌架（3）为通过多个对称设置的内弓形架（31）的上下两端分别固装于内圈（32）的外周面上后所形成的结构体；所述内搅拌片（42）分别按顺时针方向斜向对称设置于内圈（32）的外周面上；所述内搅拌架（3通过其内圈（32）套装于所述中空钻具管体（1）的管体轴颈（11）上并位于所述外搅拌架（2）的上部圈（22）和下部圈（23）之间，且所述内圈（32）沿横截面方向用销轴（35）固定；

所述多个切削翼（5）对称设置于中空钻具管体（1）上位于注浆口（7）下方的外壁；每个翼片（51）均按顺时针方向斜向设置，其下边各设置一排刀体（52），一个切削翼（5）的翼片（51）下边上的刀体（52）与相邻的另一个切削翼（5）的翼片（51）下边上的刀体（52）在旋转轨迹上是间隔排列的；

所述多个切削翼（5）随中空钻具管体（1）顺时针方向旋转时进行钻掘切削，此时所述内搅拌架（3）的各个内弓形架（31）和内搅拌片（33）同时按顺时针方向旋转进行搅拌作业；所述外搅拌架（2）的各个外弓形架（21）和其内侧的外搅拌片（211）借助于上部圈（22）的连接法兰（221）连接的所述上部外套管上施加与中空钻具管体（1）旋转方向相反动力而随之逆时针方向旋转进行搅拌作业；

所述钻头（6）固装于中空钻具管体（1）的下法兰（13）端面，其刀尖及表面设有耐磨材料。

2.根据权利要求1所述的套环搅拌钻具，其特征在于所述内搅拌架（3）的上部圈（22）和下部圈（23）的内孔分别设有衬套（44）。

3.根据权利要求1所述的套环搅拌钻具，其特征在于所述外搅拌架（2）的各个外弓形架（21）和所述内搅拌架（3）的各个内弓形架（31）的自由端圆弧面分别设有耐磨板（88）。

4.根据权利要求1所述的套环搅拌钻具，其特征在于所述切削翼（5）的翼片（51）的自由端圆弧面上分别设有耐磨层。