CN108868646B

CN108868646B - 桩机链式钻头

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Publication number: CN108868646B
Application number: CN201810061144.6A
Authority: CN
Inventors: 周兆弟
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-05-12
Filing date: 2018-01-22
Publication date: 2021-01-12
Anticipated expiration: 2038-01-22
Also published as: CN109209243A; CN108868643A; CN108868634A; CN108868631A; CN109184579A; CN108868644B; CN109209244A; CN208024290U; CN108868641A; CN108999574A; CN108868638A; CN108868630A; CN208024285U; CN108868632A; CN207905717U; CN108868637A; CN208024288U; CN108868646A; CN108868648A; CN207905715U

Abstract

本发明公开了一种桩机链式钻头，该链式钻头包括链机架，链机架上设有至少一条链式载体，链式载体上设有若干切割齿，切割齿的外端突出于链式载体且朝向链式载体的外侧，链式载体与链机架之间设有链传动机构以带动链式载体在链机架上周向回转或往复摆动，切割齿沿链式载体间隔分布以在链机架上形成切割齿阵。这种钻头使得切割齿由大尺寸转换为小尺寸，有效降低了受力。采用链式钻头能减少钻头进入土体的有效面积，可以减少原土体的置换率，有效减少置换泥浆所带来的污染。切割齿分布合理，有利于岩土的细化，从而提高水泥搅拌桩的结构强度、避免出现浮桩、以及显著降低对周边岩土的挤压。

Description

桩机链式钻头

本发明要求申请日为“2017年05月12日”申请号为“2017205251560”、名称为“土体充分搅拌型链式钻头”的中国实用新型专利申请的优先权，同时要求申请日为“2017年12月12日”申请号为“2017113202359”、名称为“桩机链式钻头及桩机”的中国发明专利申请的优先权，其全部内容结合于本申请之中。

技术领域

本发明属于桩机设备技术领域，涉及水泥搅拌成桩设备，尤其是涉及一种桩机及其链式钻头和有关部件或组件。

背景技术

水泥搅拌桩基是一种有效的软基处理形式，其通常将水泥作为固化剂的主剂，利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌，使水泥与土发生一系列物理化学反应，来使软土硬结而提高地基强度。

现有技术通常使用旋挖桩机来成孔，通过钻头上的喷浆管来喷射固化剂，旋挖成孔土体被打碎，与固化剂搅拌后形成水泥土加固体。这种桩机钻头采用螺旋刀片来切割粉碎土体，其刀片或刀头尺寸比较大，被切割下来的岩土尺寸较大，甚至会出现块状现象，这会导致下述问题：①在混凝土搅拌桩制作过程中，水泥浆无法进入“成块岩土”内，导致混凝土搅拌桩中存在块状岩土，造成混凝土搅拌桩抗压、承载受力性能明显降低；②当钻挖粉土层并制作混凝土搅拌桩时，可能出现挤土效应，使混凝土搅拌桩底部中空，出现“浮桩”现象，导致水泥土搅拌桩基础不稳。这无疑会影响成桩质量。

现有技术中还公开了一种链刀式搅拌桩成墙设备，其具有两个链刀切割箱总成，链刀切割箱总成设置有驱动链轮、惰性轮和链轨，其中链轨上通过刀具架固定安装若干组间隔排列的横向刀具，驱动链轮和惰性轮的转动带动链轨与其上的刀具旋转，由此实现对土体的切割搅拌。这种链刀式搅拌桩成墙设备多用在开挖槽式基础，其链刀切割箱总成的体积很大，驱动功率大，能耗高，且其动力设置在桩机架子顶端，这就导致传动链较长，不仅使得动力效率低，而且容易出现故障。此外，链轨上布置的为较大宽度的横向刀具，仍然存在土体粉粹效果不佳的技术问题。

有鉴于此，有必要提出一种新的桩机方案，并相应优化其组成部件或组件结构。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种岩土粉碎效果好的桩机链式钻头。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种桩机链式钻头，包括链机架，所述的链机架上设有至少一条链式载体，所述链式载体上设有若干切割齿，所述的切割齿的外端突出于链式载体且朝向链式载体的外侧，所述的链式载体与链机架之间设有链传动机构以带动链式载体在链机架上周向回转或往复摆动，所述的切割齿沿链式载体间隔分布以在链机架上形成切割齿阵。优选地，所述的切割齿在链机架上的至少两个方向上间隔分布。

本发明中，“切割齿外端”是相对于“切割齿固定在链式载体上的一端”而言的。对于环形的链式载体，“链式载体的外侧”指除链式载体所形成的环以外的区域；“链式载体所在平面”指链式载体所形成的环所在的平面；对于条形的链式载体，“链式载体的外侧”指链式载体本身所在区域的外部；“链式载体所在平面”是指链节排布方向所形成的平面。

这种结构的钻头使得切割齿由大尺寸转换为小尺寸，有效降低了受力。采用链式钻头能减少钻头进入土体的有效面积，可以减少原土体的置换率，有效减少置换泥浆所带来的污染。由于切割齿沿链式载体间隔分布，所有位于链机架上的切割齿形成了切割齿阵，切割齿阵可以是有序排列也可以是无序排列。显然，当切割齿有序排列时可以形成切割齿阵列。此外，切割齿分布合理，有利于岩土的细化，从而提高水泥搅拌桩的结构强度、避免出现浮桩、以及显著降低对周边岩土的挤压。

因此，在上述的桩机链式钻头中，所述的链式载体的数量不少于两条，其中至少两条链式载体的运行方向相反，且各链式载体回转或往复摆动产生的扭矩相互抵销或至少部分抵销。这种结构实现了扭矩相互抵销或至少部分抵销，有效降低或消除开挖过程中反扭矩的影响。

为保证开挖效率或者降低钻头横向尺寸，相邻两条链式载体之间的距离可以尽可能地缩小，只要保证相邻两条链式载体上的切割齿不碰到即可。

链式载体在链机架上的布置形式多种多样，链式载体的布局决定了切割齿的分布方式。第一种布置形式：在上述的桩机链式钻头中，至少两条链式载体所在平面相互平行，至少两条链式载体的部分链段在与链式载体所在平面平行的一个平面内的投影重叠或平行，此时该部分链段的切割齿形成了平面切割齿阵。或者，在上述的桩机链式钻头中，至少两条链式载体所在平面相互平行，至少两条链式载体的部分链段在与链式载体所在平面平行的一个平面内的投影成夹角分布。当至少两条链式载体的部分链段在与链式载体所在平面平行的一个平面内的投影成夹角分布时，上述的桩机链式钻头还可以包括多条链式载体，多条链式载体的部分链式载体的部分链段在与链式载体所在平面平行的一个平面内的投影成扇形发散分布。这种结构的切割齿阵中的切割齿密度下密上疏，便于下挖和排土。

第二种布置形式：在上述的桩机链式钻头中，至少两条链式载体所在平面相互交叉，至少一条链式载体的部分链段与两条链式载体所在平面的交线重叠或平行。或者，在上述的桩机链式钻头中，至少两条链式载体所在平面相互交叉，各条链式载体的至少部分链段与两条链式载体所在平面的交线成夹角分布。当至少部分链段与两条链式载体所在平面的交线成夹角分布时，上述的桩机链式钻头还可以包括多条链式载体，各条链式载体所在平面有共同交线，且条链式载体的至少部分链段与该共同交线成夹角分布。进一步地，多条链式载体的至少部分链段与过该共同交线的一个平面内的投影成扇形发散分布；或者，多条链式载体的至少部分链段相对于该共同交线成锥形分布。这种结构的切割齿阵中的切割齿密度下密上疏，便于下挖和排土。优选地，共同交线竖直设置。

当至少部分链段与两条链式载体所在平面的交线成夹角分布时，上述的桩机链式钻头还可以包括多条链式载体，每两条链式载体所在平面的交线平行于基准直线，且各条链式载体的至少部分链段与该基准直线成夹角分布。进一步地，多条链式载体的至少部分链段与过该基准直线的一个平面内的投影成扇形发散分布；或者，多条链式载体的至少部分链段相对于该基准直线成锥形分布。这种结构的切割齿阵中的切割齿密度下密上疏，便于下挖和排土。优选地，基准直线竖直设置。另外，所在平面相互交叉的链式载体还可以在链机架上形成扇形、三角形、梯形等不同形状的平面切割齿阵；还可以在链机架上形成圆锥形、多面体型等立体切割齿阵。

第三种布置形式，在上述的桩机链式钻头中，至少两条链式载体所在平面重合，且至少两条链式载体的部分链段在链式载体所在平面内位于同一直线或平行。或，在上述的桩机链式钻头中，至少两条链式载体所在平面重合，至少两条链式载体的部分链段在链式载体所在平面内成夹角设置。

当至少两条链式载体的部分链段在链式载体所在平面内成夹角设置时，上述的桩机链式钻头还可以包括多条链式载体，多条链式载体的部分链段在与链式载体所在平面平行的一个平面内的投影成扇形发散分布。这种切割齿阵中的切割齿密度下密上疏，便于下挖和排土。应当指出的是，上述三种布置形式可以根据需要互相组合，从而获得不同的挖土效果。

在上述的桩机链式钻头中，所述的链机架是一体设置、多段折弯的杆形箱体机构，所述的链机架包括至少两段杆形箱体；所述的动力装置包括若干驱动机构，所述的驱动机构在链机架上由上至下依次设置且分别处于不同段的杆形箱体内。本发明将链机架设置成一体设置、多段折弯的杆形箱体机构，如此便于下置的各个驱动机构能够被设置在相对密闭的环境中，使驱动机构具有良好的工作环境，提高驱动机构的使用寿命。

在上述的桩机链式钻头中，所述的链式载体呈环形，所述的链传动机构包括设于链机架上的上链轮和下链轮，所述的链式载体绕设于上链轮和下链轮上，所述的驱动机构与上链轮一一对应设置相连；各个下链轮等高设置在链机架上。这种结构实现了链轮与链条的啮合，有利于开挖，动力装置优选连接于上链轮，下链轮作为从动轮。

在上述的桩机链式钻头中，所述的动力装置包括若干驱动器，所述的驱动器与上链轮一一对应设置相连，所述的驱动器在链机架上由上至下依次设置。这种结构使得各个驱动器可以在纵向布局，有利于减少整个钻头的横向尺寸，减少钻头进入土体的有效面积，可以减少原土体的置换率，有效减少置换泥浆所带来的污染。

在上述的桩机链式钻头中，所述的切割齿由片状材料制成，所述的切割齿的延展方向与切割齿的运行方向平行或呈锐角设置，所述的切割齿的等效切割宽大于切割齿的厚度。

为了提高切割齿的开挖效率，在上述的桩机链式钻头中，所述的切割齿外端呈扁长型，所述的切割齿外端沿链式载体长度方向的等效工作宽度大于切割齿的厚度且不超过切割齿外端长度方向的尺寸。

本发明直接将一个个切割齿设置到链式载体上，小尺寸且独立的切割齿的位置随机性变强，可以更为合理地布置在链式载体上。同时，由于切割齿外端沿链式载体长度方向的等效工作宽度大于切割齿的厚度，因此能够有效增大单个切割齿的开挖尺寸，从而提高开挖效率；尺寸变小、切割齿外端呈扁长型、切割齿布置更为合理、开挖效率高，这些都能够在很大程度上提高切割齿对岩土的粉碎效率。等效工作宽度是指切割齿在切割时被开挖部位的实际开挖宽度的总和。若切割齿形成的被开挖部位是连续的，则等效工作宽度为被开挖部位的宽度；若切割齿形成的被开挖部位是非连续的，则等效工作宽度为被开挖部位的各部分的宽度之和。

显然地，切割齿外端沿链式载体长度方向的等效工作宽度不会超过切割齿外端长度方向的尺寸。而当等效工作宽度等于切割齿外端长度方向的尺寸时，切割齿即为横向设置，此时对切割齿的机械强度要求较高。

本发明提供了两种实现切割齿外端沿链式载体长度方向的等效工作宽度大于切割齿厚度的方法：

其一，所述的切割齿外端由片状材料制成，所述的切割齿外端长度方向平行于链式载体长度方向设置，所述的切割齿外端向链式载体长度方向侧向弯折和/或扭转。一方面，片状材料制成的切割齿外端能够更快速、更顺利地切割进入土层，对岩土的粉碎效果好；另一方面，弯折和/或扭转实现了切割齿外端的等效工作宽度大于切割齿厚度，提高了开挖效率，有效减少能耗；最后，弯折和/或扭转还能在切割齿上形成排土面，不仅有利于排土，便于土体细化；还有利于对挖下的土体进行后续搅拌作业。

弯折和扭转仅仅是弯折部和扭转部与切割齿外端之间的连接部位存在差别，弯折部与切割齿外端之间的连接部位存在明显的夹角，而扭转部与切割齿外端之间的连接部位则较为圆滑，具有一个圆滑面过渡，减少应力集中，结构强度上存在优势。

其二，所述的切割齿外端由片状材料制成，所述的切割齿外端长度方向与链式载体长度方向呈锐角设置。如此也能实现切割齿外端的等效工作宽度大于切割齿厚度，也能形成排土面。

在上述的桩机钻头链刀中，所述的切割齿外端向链式载体长度方向侧向弯折和/或扭转。将切割齿外端相对于链式载体长度方向倾斜设置的同时也能继续在切割齿外端设置弯折和/或扭转。弯折和/或扭转所起的作用与上述相同。作为优选，所述的切割齿外端的弯折和/或扭转式延展的角度相对于切割齿运行方向呈锐角(优选为30°～60°)。

在上述的桩机链式钻头中，所述的切割齿外端具有至少一条切口从而使切割齿外端分为至少两个切削部，且至少有两个切削部不在同一平面。被开挖的岩土能够从切口处散开，不仅扩展了切割齿的切割尺寸，有利于进一步细化岩土，而且排土效率也进一步提高。切口的数量根据需要设计。

在上述的桩机链式钻头中，所述的链式载体上设置至少一列沿着链式载体长度方向分布的切割齿，相邻各列的切割齿之间留有排土间隙。切割齿的列数根据需要确定，相邻各列的切割齿不宜过近，以避免对排土造成影响。但也不宜过疏，以免影响开挖效率或者影响横向尺寸。在上述的桩机链式钻头中，相邻各列切割齿中的各切割齿正对设置或错位设置。相邻各列切割齿的设置根据需要调整，可以连续相邻设置，亦可缺位间隔设置。

在上述的桩机链式钻头中，相邻各列切割齿中的各切割齿外端同向和/ 或异向弯折和/或扭转。

在上述的桩机链式钻头中，所述的切割齿为固定安装在链式载体上的分体切割齿；或者，所述的切割齿为与构成链式载体的部件一体成型的一体切割齿。分体切割齿和一体切割齿均为可行的技术方案，分体切割齿有利于采用硬度更高的材料制作切割齿，一体切割齿显然便于加工制造。

在上述的桩机链式钻头中，所述的链机架设置在连接有下压动力装置的钻杆下端。当进行开挖时，下压动力装置能够显著提升切割齿的开挖能力，起到类似铣、剜、削的开挖。

在上述的桩机链式钻头中，所述链式载体呈环形且所述链式载体的数量为四条，四条所述链式载体所在平面互相平行设置，四条所述链式载体上的部分链段在与链式载体所在平面平行的一个平面内的投影重叠；在与链式载体所在平面平行的一个平面内的投影重叠的所述部分链段竖直设置从而士气上切割齿其形成竖直平面切割齿阵。

与现有的技术相比，本桩机链式钻头的优点在于：

切割齿由大尺寸转换为小尺寸，有效降低了受力，降低能耗，且采用链式搅拌能减少钻头进入土体的有效面积，可以减少原土体的置换率，有效减少置换泥浆所带来的污染。而且小尺寸且独立的切割齿的位置随机性变强，可以更为合理地布置到桩机钻头链刀上，而且在相同的链式载体上可以安装更多的所述的桩机的链式钻头切割齿，如此不仅链式钻头切割齿的开挖效率得到提高，岩土粉碎效率也进一步提高，从而能够提高水泥搅拌桩的结构强度、避免出现浮桩、以及显著降低对周边岩土的挤压。

附图说明

图1是本发明桩机链式钻头的结构示意图；

图2是本发明桩机链式钻头在另一视角下的示意图；

图3是图2另一方向的结构示意图；

图4是图1中A部分的放大图；

图5是图2中B部分的放大图；

图6是本发明桩机链式钻头中链式载体的第一种布置方式简示图；

图7是本发明桩机链式钻头中链式载体的第二种布置方式简示图；

图8是本发明桩机链式钻头中链式载体的第三种布置方式简示图；

图9是本发明桩机链式钻头中链式载体的第四种布置方式简示图；

图10是本发明桩机链式钻头中第五种链式载体布置方式简示图；

图11是本发明桩机链式钻头中第六种链式载体布置方式简示图；

图12是本发明桩机链式钻头中第七种链式载体布置方式简示图；

图13是本发明桩机链式钻头中第八种链式载体布置方式简示图；

图14是本发明桩机链式钻头中第九种链式载体布置方式简示图；

图15是本发明桩机链式钻头中第十种链式载体布置方式简示图；

图16是本发明桩机链式钻头中第十一种链式载体布置方式简示图；

图17是实施例1的土体充分搅拌型链式钻头的结构示意图；

图18是图17的土体充分搅拌型链式钻头在另一视角下的结构示意图；

图19是图17中辅助切割组件在另一视角下的结构示意图；

图20是实施例2的土体充分搅拌型链式钻头的结构示意图；

图21是图20的土体充分搅拌型链式钻头在另一视角下的结构示意图；

图22是实施例3的土体充分搅拌型链式钻头的结构示意图；

图23是图22的土体充分搅拌型链式钻头在另一视角下的结构示意图；

图24是实施例4的土体充分搅拌型链式钻头的结构示意图；

图25是图24的土体充分搅拌型链式钻头在另一视角下的结构示意图；

图26是实施例5的土体充分搅拌型链式钻头的结构示意图；

图27是实施例6的土体充分搅拌型链式钻头的结构示意图；

图28是实施例7的土体充分搅拌型链式钻头的结构示意图；

图29是实施例7中第二种土体充分搅拌型链式钻头的结构示意图；

图30是图29的土体充分搅拌型链式钻头在另一视角下的结构示意图；

图31是应用于实施例8中的环形链条的结构示意图；

图32是应用于实施例8中的另一种形式的环形链条的结构示意图；

图33是应用于实施例9中的切割载体的第一种分布方式简图；

图34是图33竖直方向投影图；

图35是应用于实施例中的切割载体的第二种分布方式简图；

图36是图35竖直方向投影图；

图37是应用于实施例9中的切割载体的第二种分布方式简图；

图38是图37竖直方向投影图；

图39是应用于实施例9中的切割载体的第三种分布方式简图；

图40是图39竖直方向投影图；

图41是应用于实施例9中的切割载体的第四种分布方式简图；

图42是图41竖直方向投影图；

图43是应用于实施例9中的切割载体的第五种分布方式简图；

图44是图43竖直方向投影图；

图45是图31竖直方向投影图；

图46是图31竖直方向的另一种投影图；

图47是应用于土体充分搅拌型链式钻头中的环形链条的结构示意图；

图48是图47的C处放大图；

图49是应用于图17～图32的土体充分搅拌型链式钻头中的环形链条的另一种结构示意图；

图50是应用于图1～图3桩机链式钻头的第一种切割齿的结构示意图；

图51是应用于图1～图3桩机链式钻头的第二种切割齿的结构示意图；

图52是应用于图1～图3桩机链式钻头的第三种切割齿的结构示意图；

图53是应用于图1～图3桩机链式钻头的第四种切割齿的结构示意图；

图54是应用于图1～图3桩机链式钻头的第五种切割齿的结构示意图；

图55是图51在另一视角下的结构示意图；

图56是应用于本发明中的动力装置密封结构的结构示意图；

图57是图56中密封圈处的结构示意图；

图58是图57中密封圈的放大图；

图59是图56中D部分的放大图；

图60是图56中E部分的放大图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

如图1～图3、图17～图23所示，本实施例的桩机链式钻头为一种土体充分搅拌型链式钻头，其包括链机架1a，链机架1a与钻杆100相连，位于钻杆100下部，其中的钻杆100可为单节或多节可伸缩结构；链机架1a上设有至少一条链式载体，链式载体上设有若干用于切割土体的凸起结构，其具体可为切割齿3，切割齿3的外端突出于链式载体；链机架1a上设有动力装置205，其中动力装置205与链传动机构204相连，链传动机构204 用于带动链式载体在链机架1a上周向回转或往复摆动。

本实施例的钻头位于钻杆100下部，且采用下置动力驱动(动力装置直接设置在钻头上)，动力下置彻底解决了动力设置在桩机架子顶端部所带来安全隐患，特别是钻头扭力对架子强度和钻杆抗弯强度的要求；减少钻杆的直径，这样可以钻出小孔径的桩；采用动力下置钻头能更有效的传递扭矩，减少动力损失；动力下置后对动力装置205的动力要求变小，即便只有现有动力的五十分之一也能轻松驱动；动力下置配合链式切割可以有效的把土体切碎，使得水泥与土体能更充分的混合在一体，提高搅拌桩的性能；使用动力下置可以配合使用伸缩钻杆，这样可以不用接钻杆，大大提高钻孔效率。

本实施例中，链式载体可以是链条，也可以履带、锁链等结构的其它链式载体替代；除了环形，链式载体还可以是条形。其中，链式载体为环形或条形链条时，其结构和功能为：为环形链条1时，其环绕支撑于相应的主动链轮1b和从动齿轮1c上，可以回转动作，在回转动作过程中带动切割齿3动作，实现开挖；为条形链条时，其两端分别固定并绕在相应主动链轮1b或从动链轮1c上进行收放，或者连接凸轮结构，由此可以往复动作，其在往复动作过程中带动切割齿3动作，实现开挖。

本实施例中的切割齿3可以是锯条形的多齿结构，也可以是刀片形的无齿或少齿结构(为了便于描述，在本申请中对后者有时会使用“刀具”这一别称)，这两种结构的切割齿3均可以向链式载体运行方向的一侧弯折或扭转，由此增大切割齿3的等效切割宽度。

不失一般性，在下述的内容中，本实施例以环形链条1为例，对桩机链式钻头进行介绍。

本实施例的链传动机构204包括设于链机架1a上的主动链轮1b和从动链轮1c，环形链条1绕设于主动链轮1b和从动链轮1c上。此处，主动链轮1b和从动链轮1c在链机架1a上的安装位置不限定，如：主动链轮1b 可以处于从动链轮1c上方，也可以处于从动链轮1c下方。此外，还可以同时设置两个主动链轮1b，当设置两个主动链轮1b时，需要使用差速器，差速器设置在两个主动链轮1b之间。

本实施例中，链机架1a是作为环形链条1的承载部件来发挥作用的，因此其形式可以是多样的，具体可以是连接座、法兰、连接框等。比如，链机架1a可以是如图1至图3所示的一体设置、多段折弯的杆形箱体机构 (为简便起见，下述内容中涉及到这种链机架1a形式时，也使用“钻头座”的简称)，钻头座的好处在于便于多条环形链条1的布局，避免产生干涉；当然也可以是其它结构形式，以适合布置环形链条1为准。

采用图1～3所示的链机架1a结构时，链机架1a上安装有若干个环形链条1(优选为多个)，动力装置205可以直接设置在链机架1a的箱体内。即采用动力下置的驱动方案，此时有必要对密封进行优化，具体内容可进一步参见下文对动力装置密封结构的描述。

如图1～3所示，动力装置205包括多个驱动机构11(可以是液压马达或电机等)，驱动机构11与各个环形链条1的主动链轮1b一一对应设置相连，每个驱动机构11上均安装有一个主动链轮1b，用于带动一条环形链条1；并且驱动机构11在链机架1a上由上至下依次设置，这样便于满足链机架1a上的空间布局要求。这种动力装置205中配置多个驱动机构11，便于独立控制各个环形链条1的运行方向、速度。

此处，本领域技术人员应当理解，不同驱动机构11之间应当留有一定间隙。具体地，各驱动机构11在链机架1a上由上至下依次设置，这就使得各个驱动机构11可以在纵向布局，有利于减少整个钻头的横向尺寸。

采用图1～3所示的链机架1a结构时，链机架1a包括至少两段杆形箱体(如图2所示的链机架1a包括了四段)，各杆形箱体1aa可以均处于不同平面上，相邻设置的两段杆形箱体1aa之间通过折弯部1ab相连；相邻折弯部1ab的弯折方向可以相同，也可以部分相同、部分相反(例如，图1 中，第一、二、三段分别向第一侧弯折，第四段向另一侧反向弯折)，各驱动机构11分别设置在不同段的杆形箱体1aa内；各折弯部1ab可以均与相邻的杆形箱体1aa成钝角设置，并且各折弯部1ab均具有朝向钻杆方向的内斜面1ac以及朝向链机架延伸方向的外斜面1ad，各环形链条1的顶端分别靠近相应的弯折部1ab的外斜面1ad。

在图2中，链机架1a为四段弯折，其中前三段朝同一方向弯折，第四段朝另一方向反向弯折，因此可以分别在一～四段的杆形箱上设置驱动机构 11即主动链轮1b，而在第四段上设置共用的从动链轮1c，这样布置环形链条1时不会形成干涉。当然，这种多段弯折的链机架1a的段数可随链条数调整，以不造成环形链条1干涉为准。

在图1～图3中，驱动机构11为多个，主动链轮1b或从动链轮1c也为多个，它们分别与相应的环形链条1对应设置。可以理解的是，各个环形链条1的驱动机构11、主动链轮1b或从动链轮1c也可以共用，此时需将共用的主动链轮1b或从动链轮1c同轴设置，这种方式可以节约设备成本，但只能实现各链条的同向、同速、同步驱动；为了能够实现扭矩抵销或部分抵销，共用的驱动机构11、主动链轮1b或从动链轮1c应当有至少两套。

此外，链机架1a还可以是如图17至图27所示的连接框，一个链机架 1a用于安装一个环形链条1，不同环形链条1所对应的链机架1a之间可以相互连接；采用这种形式的链机架1a时，驱动机构11可以设置在各环形链条1的上方、并通过传动组件与环形链条1一一相连；驱动机构11也可以设置在相邻环形链条1之间的间隙中。

当然，链机架1a、环形链条1也可以采用本实施例外的其他常规方式替代。此外，环形链条1与驱动机构11的连接、链机架1a与钻杆的连接方式、驱动机构11的设置方式也可采用本实施例外的其它常规方式。

类似地，本领域技术人员容易理解，链机架1a在采用图17～图27的连接框结构时，各个环形链条1的驱动机构11、主动链轮1b或从动链轮1c 同样可以共用或单独设置，不再赘述。

本实施例中，环形链条1应当有至少一条，其上面安装成阵列分布的切割齿3，由此构成复数个的切割体单元。这样，环形链条1转动时，这些切割体单元实现对土体进行切割、粉碎及搅拌。

链式载体在钻头座上周向回转或往复摆动的过程中(即开挖过程中)，被开挖对象会产生反扭矩作用于链式载体，并通过链式载体将这一反作用力传递到钻头座上。如果不采取措施予以平衡，这个反作用力会使钻头座逆链式载体的运动方向运动。因此本实施例中，环形链条1优选为有至少两条，且至少两条环形链条1在链机架1a上周向回转的方向相反，且各环形链条1周向回转产生的扭矩相互抵销或至少部分抵销。相邻两条环形链条1之间的距离可以尽可能地缩小以保证开挖效率，只要注意不让相邻两条环形链条1上的切割齿3碰到即可。

当采用前述钻头座作为链机架1a时，由于驱动机构11是处于链机架 1a的不同高度位置上的，本领域技术人员应当理解，此处的高度是指该钻头在使用状态下驱动机构11的中心所在的相对位置，因此在链机架1a的同一侧，不同环形链条1的链段长度是不一样的，为了保证扭矩抵销均衡，需要将各个驱动机构11和主动链轮1b在链机架1a上的安装方向和安装位置根据环形链条1的长度精心设计。如图1～图3所示的桩机钻头上设置了四条环形链条1，本实施例将最长的环形链条1和最短的环形链条1安装在链机架1a的同一侧且在链机架1a上周向回转的方向相同，其余两条中长的环形链条1则安装在链机架1a的另一侧且在链机架1a上周向回转的方向相同，但处于链机架1a相对两侧的环形链条1在链机架1a上周向回转的方向是相反的，如此可保证链机架1a受到的扭矩平衡。

环形链条1在链机架1a上的布置形式是多种多样的，环形链条1的布局决定了切割齿3的分布方式，进而决定了钻头对土体的开挖方式。对本实施例的桩机链式钻头中环形链条1布置形式作详细介绍。

如图1、图18、图21和图23所示，本实施例中，各环形链条1所在平面相互平行，各环形链条1的部分链段在与环形链条1所在平面平行的一个平面内的投影重叠，该部分链段竖直设置，此时该部分链段上的切割齿3即形成了平面刀具阵。图6还展示了该部分链段倾斜设置的实施方式。如图7～图8所示，还可以使所在平面相互平行设置的环形链条1的部分链段在与环形链条1所在平面平行的一个平面内的投影平行或成夹角分布。

此外，如图10、图17所示，还可以将多条环形链条1所在的平面设置成相互重合。至少两条环形链条1的部分链段在环形链条1所在平面内位于同一直线或平行。还可以设置为，至少将两条环形链条1的部分链段在环形链条1所在平面内成夹角设置。优选地，夹角设置可以是将各条环形链条1的部分链段在链式链体2所在平面内成扇形发散分布。

此外，如图9、图12-16所示，还可以将各条环形链条1设置成至少两条环形链条1所在的平面相互交叉。其中，至少一条环形链条1的部分链段与两条环形链条1所在平面的交线重叠或平行；或，各条环形链条1的至少部分链段与两条环形链条1所在平面的交线成夹角分布。还可以设置成，各条环形链条1所在平面有共同交线，且各条环形链条1的至少部分链段与该共同交线成夹角分布。其中，各条环形链条1的至少部分链段与过该共同交线的一个平面内的投影成扇形发散分布。如图24、图26、图27 所示，还可以设置为至少两条环形链条1所在平面相互垂直，形成十字形或T字型结构。此外，还可以设置为，各条环形链条1的至少部分链段相对于该共同交线成锥形分布。这种结构的刀具阵中的切割齿3密度下密上疏，便于下挖和排土。此外，还可以设置为，每两个环形链条1所在平面的交线平行于基准直线，且各条环形链条1的至少部分链段与该基准直线成夹角分布。优选地，基准直线竖直设置。其中，多条环形链条1的至少部分链段与过该基准直线的一个平面内的投影成扇形发散分布；或，多条环形链条1的至少部分链段相对于该基准直线成锥形分布。这种结构的刀具阵中的切割齿3密度下密上疏，便于下挖和排土。

对于本领域技术人员来说，如图11所示，以上的环形链条1的布置方式可以进行组合，从而形成对泥土的不同的切割效果，满足不同的需求。

对于本领域的技术人员来说，用条形链条来替代环形链条1时，多个条形链条之间的空间布局也可以采用上述结构。当然，链条以履带、锁链替代时，它们可以采用同样的空间布局方式。对于环形链条1，“环形链条 1所在平面”是指链条所形成的环所在的平面；此定义也适用于其他环形的链式载体，即：对于环形的链式载体，“链式载体所在平面”是指链式载体所形成的环所在的平面；而对于条形的链式载体，“链式载体所在平面”即是指链节排布方向所形成的平面。

如图1、图17所示，在环形链条1上设有若干切割齿3，其中切割齿3 的外端突出于环形链条1且朝向环形链条1的外侧，切割齿3沿环形链条1 间隔分布以形成刀具阵。本领域技术人员应当理解，在另外的实施例中，环形链条1的内侧同样可以设置切割齿3，但设置的位置需要避开主动链轮 1b和从动链轮1c的对应位置从而避免干涉。在环形链条1的内侧设置切割齿3，有利于将环形链条1的外侧的切割齿3切割下来的土体进一步细化。

需要指出的是，本实施例的切割齿3可以有不同的结构形式，切割齿3 可以直接装于链条的链节上，也可通过链板直接装于环形链条1的链节上，还可以是与链板一体成型的结构。切割齿可以做成多齿的锯状结构，也可以为无齿或少齿形(三齿或以下)的刀具状；下面分别对配置这两种形式的切割齿的桩机钻头进行详细说明。

一、带锯状结构切割齿的桩机钻头(参见图17～49)

实施例1

如图17所示，一种土体充分搅拌型链式钻头，包括位于钻杆下部能沿着周向转动呈首尾连接的切割载体101(显然地，切割载体101是链式载体的一种较为具体的形式，当链式载体呈环形、且工作方式是周向转动时，链式载体即为上述的切割载体101；下文对此不再赘述)，所述的切割载体101的表面具有凸起结构2，所述的切割载体101包括连接有动力机构的环形链条1，环形链条1所连接的动力机构位于钻杆下部从而形成动力下置，所述的环形链条1的表面具有凸起结构2。优选地，当环形链条1与钻杆 100连接时，环形链条1呈纵向设置，也即环形链条1在转动时，是往土层的纵深转动从而将泥土搅松。凸起结构2可以是刀片或者刀齿，可以是与环形链条1一体成型，可以是可拆卸的固定在环形链条1上。

本领域技术人员应当理解，切割载体101用于承载凸起结构2，凸起结构2用于切割泥土，切割载体101可以是链条、皮带轮等环形链条1。

环形链条1可以连接钻杆100，钻杆100是现有技术，可以是伸缩钻杆或加长节钻杆或单独的一根杆子等等。当钻杆100连接环形链条1后，由于环形链条1的转动，凸起结构2对周边的泥土形成切割和搅拌作用，将泥土充分搅碎，如果在环形链条1对泥土切割及搅拌过程中加入水泥浆或混凝土浆，则可将水泥浆与泥土充分搅拌均匀，可以制作高强度的水泥土搅拌桩。

动力下置彻底解决了动力头设置在架子顶端部所带来安全隐患，特别是钻头扭力对架子强度和钻杆抗弯强度的要求，例如桩长50米、直径1米，其桩架子高度要求达到20层楼房的高度，若钻杆直径扩大2米，该桩只能用于200层高楼。使用动力下置可以减少钻杆的直径，这样可以钻出小孔径的桩。动力头下置的钻杆直径最小为0.2米，最小可以用于2层楼房，也即满足建房打桩的最小要求。

现有技术的双轮铣沟槽机只能用于含水率高达70％以上的围护排桩，深度也不能大于30米，(在建筑中，若工程桩含水率如此高，其质量难以保证，也不符合节能、环保的标准要求)双轮铣的两个轮子中间必然有很大一部分无法把土体挖平，应该有50％的桩端无法进入水泥混凝土，那么桩端承载力直接减少50％，更可怕的是会造成桩端部的稳定性，所以无法用于承载抗压桩，只能用于围护。

采用动力下置钻头能更有效的传递扭矩，减少动力损失。使用动力下置可以配合使用伸缩钻杆，这样可以不用接钻杆，大大提高钻孔效率。动力下置配合链式切割可以有效的把土体切碎，使得水泥与土体能更充分的混合在一体，提高搅拌桩的性能。采用链式搅拌能减少钻头进入土体的有效面积，可以减少原土体的置换率，有效减少置换泥浆所带来的污染。

为达到上述目的经过反复试验改进采用能入水及密封性能好的马达，优先选用液压马达，例如双轮铣用的马达，但是此种马达直接带动刀具进行工作在进入土体后其内部的密封件容易磨损，维修费用高，时间长，因此使用价格昂贵。而一般的链式钻头由于其动力源在地平面上，链式结构复杂对于钻深孔又要接链条非常不方便，一旦发生停电或是电路故障时间一长链条就要卡死导致整机被埋，本发明是为了解决一种能使马达长时间工作不容易磨损又对土体搅拌更均匀的方法。

所述的环形链条1连接有驱动机构11且该驱动结构11位于钻杆100 下部，该驱动机构11能驱动环形链条1周向转动。驱动机构11可以是电机或液压马达。

对于钻杆100与环形链条1的连接，可以使用连接座、法兰、连接框等等。在本实施例中，如图17所示，钻杆100通过法兰连接驱动机构11，驱动机构11通过传动组件11a连接环形链条1，从而实现钻杆100与环形链条1的连接。驱动机构11可以是电机或液压马达，传动组件11a可以是齿轮传动件或者皮带轮传动件。

环形链条1上设有链机架1a，链机架1a上设有主动链轮1b和从动链轮1c，主动链轮1b连接驱动机构11。链机架1a、主动链轮1b和从动链轮 1c均是链条转动所需要的辅助结构，为现有技术，此处不再赘述。

本领域技术人员应当理解，在环形链条1的表面的凸起结构2，可以是凹陷于环形链条1，也可以是突出于环形链条1，该凸起结构2可以是与环形链条1固定连接，也可以是可拆卸的连接。

在本实施例中，作为优选的方案，凸起结构2包括固定在环形链条1 上的切割齿3且切割齿3突出于环形链条1的表面。切割齿3等间隔设置在环形链条1上，切割齿3的宽度可以大于环形链条1的宽度，也可以小于环形链条1的宽度，或者是等于环形链条1的宽度。当然，作为优选的方案，切割齿3的两端延伸出环形链条1的侧部2-5cm为宜。

凸起结构2也可以是将环形链条1外表面设计成高低不平的凹凸状，即组成链条的链节的高度不同，从而使环形链条1外表面自然形成凹凸状。

一条环形链条1在转动时，可以对泥土形成切割和搅拌，但是切割齿3 之间容易黏住泥土，导致切割能力下降，作为优选的方案，在本实施例中，环形链条1有两条且两条环形链条1所处的平面位于同一平面上，所述的两条环形链条1形成一个链式切割组件6，两条环形链条1上的切割齿3 相互交错，当两条环形链条1转动时，其中一个环形链条1上的切割齿3 插入到另一个环形链条1的两个切割齿3中间，将切割齿3中间的泥土刮除或移出，始终保持两个切割齿3中间不被泥土填满，从而保证切割齿对泥土的切割效果。

显然地，由于一个链式切割组件6中两条环形链条1上的切割齿3是相互交错的，因此相互交错的切割齿3必须是向同一个方向运行的，这就要求两条环形链条1的周向旋转方向相反；因此这两条环形链条1应当是通过独立的传动组件11a由各自的驱动机构11驱动的，即对于同属一个链式切割组件6的两条环形链条1，驱动机构11不是共用的。

上述的链式切割组件6能形成平面切割效果，切割范围较大。更优选地方案，链式切割组件6有两组且两组链式切割组件6相互平行，两组链式切割组件6形成立体切割效果，切割及搅拌速度明显提高。虽然，本实施例示出了两组链式切割组件6的方案，但并不表示只能用两组链式切割组件6，显然，在该方案的教导下，本领域技术人员可以设计出三组、四组或更多的链式切割组件6结合的方案。

在两组链式切割组件6之间的间隙中设有能输送浆料和/或压缩空气的输料管组件5。输料管组件5包括输浆管7和输气管8，所述的输浆管7和输气管8的管口延伸至环形链条1的中部。在本实施例中，输浆管7和输气管8的管口延伸至环形链条1的中部是指，输浆管7和输气管8的管口不延伸出环形链条1外部，且环形链条1切割过程中，输浆管7输入水泥浆或者混凝土料，输气管8输入压缩空气，实现切割、搅拌的同时进行，能大幅提高制作水泥土搅拌桩的速度和效率。

结合图18和图19所示，链式切割组件6有两组，在两组链式切割组件6中间且靠近链式切割组件6的端部处设有能沿着周向转动的辅助切割组件4。当链式切割组件6有两组时，中间会存在空隙，空隙处容易进入泥土，尤其是当链式切割组件6的端部被泥土粘连后，转动需要的功率会大幅提高，而且两组辅链式切割组件6间隙处无法对泥土形成切割，这时，辅助切割组件4转动，对间隙处的泥土形成切割并消除链式切割组件6之间的泥土粘连。

辅助切割组件4可以是位于两组链式切割组件6中间的链轮，链轮与链式切割组件6上的主动链轮1b或从动链轮1c连接，随主动链轮1b或从动链轮1c同步转动，本实施例中，结合图19所示，辅助切割组件4包括辅助链条9及固定在辅助链条9上的辅助齿10，所述的辅助齿10突出于辅助链条9的表面。辅助链条9上也设有链机架1a、主动链轮1b、从动链轮 1c。当钻杆100与链机架1a连接时，即可实现与环形链条1的连接，当然，不同的环形链条1上的链机架1a之间也可以相互连接。

显然地，如图17所示，辅助切割组件4的两个链轮分别与两条环形链条1的从动链轮1c通过传动轴连接，但由于这两条环形链条1上的从动链轮1c的转向是相反的，因此辅助切割组件4的两个链轮不可能均与各自相连的从动链轮1c同步转动。其中一个链轮与环形链条1的从动链轮1c同步转动，该链轮与相应的传动轴是固定连接的，两者不会发生周向转动；而另一个链轮与相应的传动轴是滑动配合的，从而从动链轮1c不会带动该链轮转动，该链轮仅会随辅助切割组件4上另一个链轮(即上述由环形链条1的从动链轮1c带动的链轮)同步转动。

实施例2

本实施例与实施例1的结构及工作原理基本相同，不同之处在于，结合图20和图21所示，环形链条1有两条且相互平行，两条环形链条1不在同一平面上，也即两条环形链条1之间有间隙，在两条环形链条1端部处设有能沿着周向转动的辅助切割组件4。显然，在该方案的教导下，本领域技术人员可以设计出三组、四组或更多的环形链条1结合的方案。本实施例的辅助切割组件4与实施例1的基本相同，辅助链条9呈横向设置，与环形链条1的宽度配适。

本实施例中，环形链条1呈矩形，在每个角上均设有一个链轮，其中一个或两个是主动链轮1b，另外的是从动链轮1c，当主动链轮1b有两个时，应当使用差速器。

本领域技术人员应当理解，当驱动机构11连接主动链轮1b后，可以通过齿轮或链轮或皮带轮等常用的传动结构，结合图21所示，本实施例的两条环形链条1中间设有能输送浆料和/或压缩空气的输料管组件5。本实施例中，输料管组件5包括输浆管7和输气管8，输浆管7和输气管8位于两条环形链条1中间的空隙处，其中输浆管7分成若干分叉后管口延伸至环形链条1的底部和侧壁。

在本实施例中，驱动机构11外部套设有保护罩11b，对驱动机构11起到保护作用。本实施例，可以对环形链条1的宽度得到加宽。

实施例3

本实施例与实施例2的结构和工作过程基本相同，不同之处在于，如图22和图23所示，本实施例中的驱动机构11设置在两条环形链条1之间的空隙处，驱动机构11的输出端直接连接环形连体上的主动链轮1b。钻杆 100直接连接驱动机构11。

实施例4

本实施例与实施例1的结构和工作过程基本相同，不同之处在于，如图24和图25所示，所述的环形链条1至少有两条，且至少有两条环形链条1的轴心线相互垂直。

具体的说，本实施例中，其中两条环形链条1相互平行，形成一个链式切割组件6，另外两条环形链条1相互平行，形成另一个链式切割组件6，两个链式切割组件6相互垂直，形成T字型结构。

本实施例的环形链条1的结构与实施例1相同，且在链式切割组件6 中也可以设置输料管组件5。

本实施例呈T型的结构，可以直接用来制作T型搅拌桩，而无需多钻头相互连接从而形成T型结构，用本实施例的钻头制作T形桩时，效果好，且搅拌效果进一步提高。

实施例5

本实施例与实施例4的结构和工作过程基本相同，不同之处在于，如图26所示，本实施例有两个环形链条1，其中一个环形链条1的结构同实施例1，另一个环形链条1的结构同实施例2，两个环形链条1相互垂直，形成十字形结构。

实施例6

本实施例与实施例4的结构和工作过程基本相同，不同之处在于，如图27所示，本实施例有两个环形链条1，两个环形链条1的结构同实施例 1，两个环形链条1相互垂直，形成十字形结构。

实施例7

结合图28-30所示，所述的切割载体101有若干条且每两条相邻的切割载体在竖直方向上的投影的端部重合，且每两条相邻的切割载体在竖直方向上的投影的端部的中心线能连成三角形。

每两条相邻的切割载体101形成三角形切割和搅拌的效果，切割效果即搅拌效果明显优于其他形式的切割载体的组合方式。

本实施例中的切割载体101及其余的结构与上述的实施例相同。

实施例8

本实施例与实施例基本相同，不同之处在于环形链条1和切割齿3的结构。结合图31所示，环形链条1上的切割齿的高度不相同，切割齿3本身形成锯状结构，且所述的切割齿3表面具有切割小齿(图中未示出)。在本实施例中，凸起结构2包括固定在环形链条1上的切割齿3且切割齿3 突出于环形链条1的表面。切割齿3等间隔设置在环形链条1上，切割齿上设置有类似于锯条的切割小齿。

再结合图45和图46所示，环形链条1上的部分切割齿3所处的平面与该环形链条1所处的平面具有夹角。

环形链条1至少有两条，结合图47和图48所示，至少有一条环形链条1上的部分切割齿与该环形链条1形成不同角度的夹角从而使该环形链条1上的切割齿在该环形链条1周向转动时形成扇形的切割面。

结合图45和图46所示，环形链条1上的切割齿向不同的方向倾斜从而使该环形链条1上的切割齿在竖直方向上的投影形成一个扇形。

在相邻的两条环形链条1的间隙中设有能输送浆料和/或压缩空气的输料管组件5。

实施例9

本实施例其余部分与上述的实施例相同，不同之处在于，结合图33-44 所示，所述的切割载体101有若干个，其在竖直方向上的投影有一排或一排以上，每排有一个或一个以上切割载体101。

实施例10

如图32所示，在本实施例中，凸起结构2包括固定在环形链条1上的切割齿3且切割齿3突出于环形链条1的表面。切割齿3等间隔设置在环形链条1上，切割齿3在其中一条环形链条1表面依次向另一条环形链条1 方向倾斜，结合图47-48所示，两条相邻的环形链条1上的切割齿3相互交错，优选为等角度倾斜至45度，切割齿3等角度倾斜的分布可在一条环形链条1上重复分布。通过这种方式的切割齿3设置，可使本实施例中的土体充分搅拌型链式钻头除了能切割泥土外，还可以切割岩石，进一步扩大了钻头的应用场合。切割齿3还可以直接形成在环形链条1的表面。

实施例11

本实施例与其他实施例的结构基本相同，不同之处在于，图如49所示，环形链条1表面的凸起结构2包括固定在环形链条1上的链板1d，以及固定在链板1d上的切割齿3。

实施例1～11所示的链式钻头的优势在于，环形链条可以直接与钻杆形成连接，便于更换，环形链条的转动方向为竖直方向的转动，配合凸起结构或切割齿以后形成一种纵向切割的效果，也即环形链条的转动方向与需要制作的桩体的轴向平行，制桩速度得到明显提高，在切割齿对泥土的切割过程中，泥土沿环形链条的周向被搅动，也即完成下到上，再从上到下的循环搅拌，搅拌非常均匀，有利于制作高强度混合均匀的水泥土搅拌桩。

与此不同，现有技术则具有明显不足。传统的水泥土搅拌桩是利用深层搅拌桩专用钻机，将水泥注入地基深入作为固化剂，就地将软土和固化剂强制拌合，利用固化剂与软土发生一系列物理、化学反应，使其凝结成为具有整体性、水稳性好和较高强度的水泥加固体，与天然地基形成具有一定承载力的优质复合地基。具有成桩速度快、效率高、成本低、无振动、噪音、无污染等优点。按其使用加固材料的状态，分为浆液搅拌法湿法和粉体搅拌法干法两种施工类型，湿法以水泥浆为主，相对于干法搅拌均匀，易于复捣。这种制桩方式中，水泥土搅拌桩的强度主要依靠浆料与周围泥土的结合程度决定，如浆料与泥土混合不均匀，水泥土搅拌桩的强度会受到极大影响，也即强度会降低。桩身均匀性是水泥土搅拌桩成桩质量的一个关键指标，但是在湿法施工时依然存在搅拌混合均匀的问题。因此如何在钻孔过程中实现浆料与泥土混合均匀的效果成为目前研究的关键。

本申请人在之前申请的专利水泥土搅拌桩打桩机的活动式钻杆[201510417309.5]，包括具有内腔的驱动箱体，驱动箱体上设有至少一个轴向贯穿整个驱动箱体的通孔，通孔内设有能周向转动且呈筒状的导向套，导向套内穿设有贯穿整个驱动箱体的钻杆，且钻杆与导向套之间设有轴向导向结构，导向套连接有能带动导向套周向转动的周向转动机构，钻杆连接有能驱动钻杆轴向往复滑动的轴向驱动机构11。该方案的钻杆体可以轴向伸缩且可以在周向转动的同时进行轴向滑动，不易遇到无法钻动的现象，增大了施工后的水泥土搅拌桩横截面的周长，提高了水泥土搅拌桩的抗拔能力。但是该方案在钻头结构这块没有做出创造性的改进，钻头对泥土的搅拌均匀度有待进一步提高。本发明的链式钻头则在搅拌均匀度上有很大提高，解决了现有技术中存在的问题。

二、带刀片状切割齿的桩机钻头(参见图1～5和图50～55)

实施例12

如图4和图5所示、结合图1～图3可见，环形链条1上设置至少一列沿着环形链条1长度方向分布的切割齿3，相邻各列的切割齿3之间留有排土间隙。切割齿3的列数可以视具体需要确定。切割齿3包括连接部34和设于连接部34上的工作部35。本实施例中，工作部35和连接部35一体相连，并且连接部35上带有安装孔33，通过安装孔33将切割齿3固定安装到环形链条1上；其中，切割齿3还可以设置在环形链条1的链节内板201、链节外板202、链节销轴203等零部件中的任意一个或多个上。相邻各列的切割齿3不宜过近，以避免对排土造成影响。但也不宜过疏，以免影响开挖效率或者影响横向尺寸。安装到环形链条1上后，工作部35突出于环形链条1且朝向环形链条1的外侧。

如图5所示、结合图1和图2可见，相邻各列切割齿3中的各切割齿3 也是正对设置的，也可以是错位设置的；并且，相邻各列切割齿3中的各切割齿3外端的弯折和/或扭转可以是同向的，也可以是异向的，这些都可以根据具体的排土需要具体设置。

如图5所示，结合图50-图54可见，本实施例中，切割齿3是由片状材料制成的，但切割齿3的等效切割宽度大于切割齿3的厚度。等效切割宽度是指切割齿3在切割时被开挖部位的实际开挖宽度的总和。若切割齿3 形成的被开挖部位是连续的，则等效切割宽度为被开挖部位的宽度；若切割齿3形成的被开挖部位是非连续的，则等效切割宽度为被开挖部位的各部分的宽度之和。

实现“切割齿3的等效切割宽度大于切割齿3的厚度”的方式有：(1) 将切割齿3倾斜于切割齿3运行方向设置；(2)将工作部35的延展方向与切割齿3的运行方向平行或呈锐角设置，且工作部35相对于切割齿3运行方向侧向弯折和/或扭转式延展。

第(2)种方式更为优选，因为弯折和/或扭转不仅能够有效提升单个刀具的开挖尺寸，还能在工作部35上形成排土面36，有利于排土，便于土体细化，两者结合进一步提高开挖效率；此外，还有利于对挖下的土体进行后续搅拌作业由图55可见，工作部35的弯折和/或扭转式延展的角度相对于切割齿3运行方向呈锐角(α，可以是30°～60°)。在这个弯折和/或扭转角度下，不仅切割齿3的结构较为稳固，受力合理，且排土效率高。

如图50和图51所示，切割齿3外端可以是平头的，也可以是尖头的；如图52、图53和图54所示，工作部35还可以设置至少一个切口32，从而使切割齿3外端分为至少两个切削部31，且至少有两个切削部31不在同一平面。各个切削部31相对于切割齿3运行方向侧向弯折和/或扭转式延展。至少有两个切削部31的延展方向不同或角度不同。切口32的数量可以根据具体需要具体设计。设置切口32后，被开挖的岩土能够从切口32 处散开，不仅扩展了切割齿3的切割尺寸，有利于进一步细化岩土，而且排土效率也进一步提高。

本申请中，切割齿3可以是固定安装在环形链条1上的分体刀具；也可以是与构成环形链条1的部件一体成型的一体刀具。如图50～图54所示，采用分体刀具时，可以在切割齿3上开设用于将切割齿3安装到环形链条1 上的安装孔33。

如图2所示，本实施例中，链机架1a上还设有输料管组件。输料管组件设置在相邻设置的两条环形链条1之间。从而在环形链条1切割岩土的过程中，输料管组件即可向岩土中喷浆或喷气，实现边开挖边搅拌。

本实施例中输料管组件的组成和布置方式与实施例1～11中相同。

实施例12所示桩机钻头的优势在于：(1)切割齿分布合理，有利于岩土的细化，提高水泥搅拌桩的结构强度、避免出现浮桩、以及显著降低对周边岩土的挤压；(2)切割齿外端弯折或扭转，使得切割齿的等效切割宽度大于切割齿的厚度，不仅能够有效提升单个切割齿的开挖尺寸，而且有利于排土，便于土体细化；此外，还有利于对挖下的土体进行后续搅拌作业；(3)切割齿的工作部具有至少一条切口，这就使得工作部分为至少两个切削部，如此被开挖的岩土能够从切口处散开，不仅扩展了切割齿的切割尺寸，有利于进一步细化岩土，而且排土效率也进一步提高；(4)切割齿在工作部上设置排土面，使得被工作部切削下的岩土能够顺着排土面被抛起至工作部的侧后方，既避免了被切削后岩土因堆积在切割齿本体处而影响切削进程、造成动力损失、土壤重新板结成块，便于土体细化，岩土粉碎效率得到提高，又便于对挖下的土体进行后续搅拌作业；(5)切割齿呈扁长型，由片状材料制成，这使得切割齿外端能够更快速、更顺利地切割进入土层，对岩土的粉碎效果好。

实施例13

一种桩机，包括连接有下压动力装置205的钻杆，钻杆下端设有多个如实施例12中的桩机链式钻头。优选地，链机架1a有多个，各个链机架 1a在钻杆延伸方向依次间隔设置。各个链机架1a之间的连接方式可以是焊接、卡接、扣接等可以实现牢固连接的连接方式。

实施例14

一种桩机，包括连接有下压动力装置205的钻杆100，钻杆100下端设有如实施例1～11中的土体充分搅拌型链式钻头。

实施例13和14中将钻头设置在连接有下压动力装置205的钻杆100 下端，当进行开挖时，下压动力装置205能够显著提升刀具的开挖能力，起到类似铣、剜、削的开挖。

在上述具有两种类型切割齿的桩机钻头结构中，除了切割齿3之外，还有另外的一些不同之处。可以理解的是，这些不同可以根据需要进行互换。例如，图1～3中采用的“钻头座”式链机架，也可以装于图17～24中；再如，图17～24中采用的辅助切割组件在需要时也可以装于图1～3中链式载体的底端。此类替换，不一而足，在此不详细展开说明。

以上实施例中优选地采用了动力下置的方式，当然这不是必须的。值得注意的是，在采用动力下置方式时，驱动机构11如电机会装于钻头座内，为了防止水、泥浆等异物的进入，动力下置部分应采用可靠的密封机构，兹举例如下。

如图56所示，本实施例的动力装置密封结构被配置在驱动机构11(如液压马达、电机等)和主动链轮1b之间。

如图56和图59所示，驱动机构11的输出主轴11c上固定安装有主动链轮1b，其中，主动链轮1b的轴套1ba套设在输出主轴11c外周面；输出主轴11c上固定安装且密封配合有法兰盘11e，在朝向驱动机构机体11d一端的端部，轴套1ba内周设有环形台阶1bb，该环形台阶1bb抵靠在法兰盘 11e上；轴套1ba内设有贯穿轴套1ba的若干第一安装孔1bc，第一安装孔 1bc呈条形且沿轴套1ba轴向延伸，法兰盘11e上则开设有与各第一安装孔 1bc的位置和孔径均一一对应的第二安装孔，在配套的第一安装孔1bc和第二安装孔中安装有内六角圆柱头螺钉1e；从而将主动链轮1b固定安装到驱动机构11的输出主轴11c上。

为便于安装拆卸，本实施例中，内六角圆柱头螺钉1e是从轴套1ba远离驱动机构机体11d一端的端部安装到轴套1ba上的，在内六角圆柱头螺钉1e与轴套1ba端面之间设有弹簧垫圈1f。此外，该位置还可以加装密封垫片；这样通过螺纹连接密封及密封垫片密封，实现更好的密封效果。

当然，除了内六角圆柱头螺钉1e，还可以选用其他常规的螺钉形式；除了弹簧垫圈1f，还可以选用其他常规的弹性垫片。

法兰盘11e和输出主轴11c之间可以采用密封垫片或油封实现静密封。

如图56所示，本实施例的密封机构包括密封罩300，密封罩300包括一体设置的第一端302和第二端303。该密封罩300可以为图56中的筒状，其筒体的第二端开口，第一端为具有中心孔的筒底。当然，密封罩300也可以采用半球状罩等结构，只要便于实现密封即可。

如图56和图60所示，其中，密封罩300的第一端302固定安装于驱动机构机体11d上，第一端302具有与驱动机构机体11d的机盖11f外周面紧密贴合的第一环形端面304、以及与驱动机构机体11d的本体11g外周面紧密贴合的第二环形端面305，第一环形端面304和第二环形端面305的连接面306即与机盖11f的外端面相贴合，在该连接面306所处的位置，第一端302上开设若干第三安装孔307，机盖11f上开设有与各第三安装孔 307的位置一一对应的若干第四安装孔11h，在配套的第三安装孔307和第四安装孔11h之间可以设置紧固螺栓；同时还可以在第一环形端面304与机盖11f外周面之间、第二环形端面305与本体11g外周面之间以及连接面 306与机盖11f外端面之间设置密封垫片以形成静密封。本实施例中，第三安装孔307的孔径大于第四安装孔11h的孔径，从而紧固螺栓的螺帽可以抵靠在第四安装孔11h的开口外缘。

如图57所示，密封罩300的第二端303则套装于轴套1ba；在轴套1ba 朝向驱动机构机体11d一端的端部，该轴套1ba外周设有导向面1bd，在将密封罩300安装到轴套1ba上时，该导向面1bd能够对密封罩300形成引导。当然，导向面1bd可以是平面或弧形面。

如图57和图58所示，密封罩300的第二端303与轴套1ba之间设置有动密封元件，密封罩300内设有对动密封元件轴向限位的内止档圈301，而密封罩300端部则固定安装有用作外止档圈的密封罩端盖400。本实施例中，密封罩端盖400包括通过紧固螺栓403与密封罩300端面紧固连接的盖体401，盖体401带有处于密封罩300和轴套1ba之间、且分别与密封罩300和轴套1ba密封配合的延伸部402，延伸部402与内止档圈301相对设置、形成用于容纳动密封元件的环形容置空间。可以理解的是，密封罩端盖400和密封罩300之间也可以直接设置成螺纹配合(即延伸部402带有外螺纹，而密封罩带有与该外螺纹相配合的内螺纹)，这样可以通过旋转密封罩端盖400来实现两者的固定。

本实施例中，动密封元件包括密封圈500，密封圈500定位于密封罩 300内侧，且密封圈500同时与密封罩300的内周面和轴套1ba外周面紧密贴合。密封圈500滑动套装于轴套1ba，密封圈500内周的环形密封面503 上设置有若干环形凹槽502，各环形凹槽502沿轴套1ba轴向间隔分布；而密封圈500的外周的端部设置有环形缺口501，所述的环形缺口501内嵌设有呈受压状态的弹性圈600。在未受压时，弹性圈600在密封圈500径向上的尺寸大于环形缺口501在密封圈500径向上的尺寸，因此弹性圈600能够朝密封罩300方向凸出于环形缺口501的外侧，以便密封罩300对弹性圈600形成挤压；受压状态下的弹性圈600能够分别与密封圈500和密封罩300紧密贴合。

本实施例中，环形凹槽502的横截面可以是呈矩形、弧形或楔形的，本申请对此没有限制。不过，靠近驱动机构机体11d一侧的环形凹槽502 的横截面最好是呈楔形的，且楔形的深度自靠近驱动机构11一侧向远离驱动机构机体11d一侧逐渐增加。这是因为，横截面呈楔形的环形凹槽502 不仅能够迅速发生形变，而且楔形面还能尽快且最大程度地与轴套1ba外周面密封接触；楔形的深度在靠近驱动机构机体11d一侧较小，则在靠近驱动机构机体11d一侧，轴套1ba外周面与密封圈500之间更易实现密封，保证主动链轮1b与驱动机构11的输出主轴11c之间的连接部位、输出主轴11c与驱动机构机体11d之间的连接部位得到优先的密封保护。

本实施例中，动密封元件至少有两个，在相邻动密封元件之间设置有套装于轴套1ba的隔离环700。密封圈500和隔离环700都是采用硬质非金属耐磨材料制成的，其中高分子耐磨材料可以为陶瓷复合材料、碳化硅 (SiC)、氮化硅(Si₃N₄)、增韧氧化锆(Y₂O₃+ZrO₂)、增韧三氧化二铝 (Al₂O₃/ZrO₂)等等。

本实施例动力装置密封结构的工作原理为：

装配完成后，内止档圈301和密封罩端盖400起到对密封圈500等动密封元件定位的作用，其中密封圈500贴紧密封罩300内侧壁与轴套1ba 外周面，弹性圈600受挤压而发生弹性形变，胀紧于密封圈500的环形缺口及密封罩300之间，进一步使密封圈500形变，由此实现自紧，由此起到更好的密封作用。其中环形凹槽502便于密封圈500形变，以提高密封效果。万一有异物进入密封罩端盖400与密封罩300的间隙时，弹性圈600 进一步受压，使得密封圈500跟随形变，使得密封圈500与轴套1ba及密封罩300贴合得更紧密，从而有效地提高密封效果。

Claims

1.一种桩机链式钻头，包括链机架(1a)，其特征在于，所述的链机架(1a)上设有至少一条链式载体，所述链式载体上设有若干切割齿(3)，所述的切割齿(3)的外端突出于链式载体且朝向链式载体的外侧，所述的链式载体与链机架(1a)之间设有链传动机构(204)以带动链式载体在链机架(1a)上周向回转或往复摆动，所述的切割齿(3)沿链式载体间隔分布以在链机架(1a)上形成切割齿阵；所述的链机架(1a)上设有动力装置(205)，所述的链机架(1a)是一体设置、多段折弯的杆形箱体(1aa)机构；所述的动力装置(205)包括若干驱动机构(11)，所述的驱动机构(11)在链机架(1a)上由上至下依次设置且分别处于不同段的杆形箱体(1aa)内；所述的切割齿(3)由片状材料制成，所述的切割齿(3)的延展方向与切割齿(3)的运行方向平行或呈锐角设置，所述的切割齿(3)的等效切割宽度大于切割齿(3)的厚度；所述的切割齿(3)外端相对于切割齿(3)运行方向侧向弯折和/或扭转式延展，从而在切割齿(3)上形成排土面；所述的切割齿(3)外端的弯折和/或扭转式延展的角度相对于切割齿(3)运行方向呈锐角；所述的锐角为30°～60；

所述的链式载体呈环形，所述的链传动机构(204)包括设于链机架(1a)上的上链轮和下链轮，所述的链式载体绕设于上链轮和下链轮上，所述的驱动机构(11)与上链轮一一对应设置相连；各个下链轮等高设置在链机架(1a)上；

所述的上链轮和/或下链轮与动力装置(205)之间设有密封结构，与动力装置(205)相连的上链轮和/或下链轮作为主动链轮(1b)，该主动链轮(1b)固定安装在所述的动力装置(205)的输出主轴(11c)；所述的密封结构包括设置在动力装置机体(11d)和主动链轮(1b)之间的密封罩(300)，所述密封罩(300)的第一端固定安装于动力装置机体(11d)，所述密封罩(300)的第二端套装于动力轮轴套(1ba)，且所述密封罩(300)的第一端与动力装置机体(11d)之间设置有静密封元件，所述密封罩(300)的第二端与动力轮轴套(1ba)之间设置有动密封元件，动密封元件包括密封圈(500)，密封圈(500)滑动套装于轴套(1ba)，密封圈(500)内周的环形密封面(503)上设置有若干环形凹槽(502)。

2.根据权利要求1所述的桩机链式钻头，其特征在于，所述的链式载体的数量不少于两条，其中至少两条链式载体的运行方向相反，且各链式载体回转或往复摆动产生的扭矩相互抵销或至少部分抵销。

3.根据权利要求2所述的桩机链式钻头，其特征在于，所述的链机架(1a)位于钻杆下部，所述的动力装置(205)与链传动机构(204)相连。

4.根据权利要求3所述的桩机链式钻头，其特征在于，所述的链机架(1a)包括至少两段杆形箱体(1aa)。

5.根据权利要求1所述的桩机链式钻头，其特征在于，所述的切割齿(3)外端具有至少一条切口，从而使切割齿(3)外端分为至少两个切削部(31)，且至少有两个切削部(31)不在同一平面。

6.根据权利要求5所述的桩机链式钻头，其特征在于，各个切削部(31)相对于切割齿(3)运行方向侧向弯折和/或扭转式延展；且至少有两个所述切削部(31)的延展方向不同或角度不同。

7.根据权利要求1所述的桩机链式钻头，其特征在于，所述的链式载体上设置至少两列沿着链式载体长度方向分布的切割齿(3)，相邻各列的切割齿(3)之间留有排土间隙；其中，相邻各列切割齿(3)中的各切割齿(3)正对设置或错位设置；相邻各列切割齿(3)中的各切割齿(3)外端同向和/或异向弯折和/或扭转。

8.根据权利要求2-4中任意一项所述的桩机链式钻头，其特征在于，所述的切割齿(3)为固定安装在链式载体上的分体切割齿；

其中，切割齿(3)的两端分别与相邻链节的销轴固定；或者，切割齿(3)的两端固定在链节的链节内板和/或链接外板上。

9.根据权利要求2-4中任意一项所述的桩机链式钻头，所述的切割齿(3)为与构成链式载体的部件一体成型的一体切割齿。

10.根据权利要求1-4中任意一项所述的桩机链式钻头，其特征在于，所述的链机架(1a)设置在连接有下压动力装置的钻杆下端。

11.根据权利要求1所述的桩机链式钻头，其特征在于，所述链式载体呈环形且所述链式载体的数量为四条，四条所述链式载体所在平面互相平行设置，四条所述链式载体上的部分链段在与链式载体所在平面平行的一个平面内的投影重叠；在与链式载体所在平面平行的一个平面内的投影重叠的所述部分链段竖直设置从而使其上切割齿(3)形成竖直平面切割齿阵。