CN109083136A - 一种防溢浆变截面水泥土搅拌桩头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防溢浆变截面水泥土搅拌桩头，包括转杆，底部切土刀片，边缘刀片刀头，水平搅拌杆件，钢架框架，螺旋叶片，液压推进装置，刀片支撑刚块等构件。桩头在动力装置的作用下顺时针旋转向下进行切土，底部刀片切削土体把土体切成松散状，到达设计标高后，水泥浆通过注浆通道注入土体中，此时改变转杆的旋转方向，使它逆时针转动，螺旋叶片把桩体中部的土往下压，从而使得土体竖向成分更均匀并有效抑制溢浆现象。水平切土刀片在液压推动装置的推动下往外扩张，增大切土面积，达到改变桩身直径的作用。该搅拌桩头能够提高搅拌桩的成桩质量，提高桩身的承载力，提高工作效率。本发明还具有结构简单、操作方便、容易实施的优点。

Description

一种防溢浆变截面水泥土搅拌桩头

技术领域

本发明涉及建筑施工设备领域，尤其涉及一种防溢浆变截面水泥土搅拌桩头。

背景技术

软土地基是我国东南沿海以及内陆河流湖泊流域等经济发达地区广泛分布，软弱土土质疏松、压缩性高、抗剪强度低具有高；灵敏度结构性以及明显的流变性。因此，在软土地基上修建建筑物，必须特别重视软土的变形和稳定问题。软土地基加固处理是城市建设、轨道交通、高速公路、铁路、机场、市政工程等土木工程建设领域面临的重大技术问题。

目前，软土地基的处理方法有很多，如压实，排水固结等，目前用得最多的方法是采用水泥土加固的方法。但是目前水泥土搅拌桩的施工工艺存在一些缺陷，成桩质量不稳定、桩身分层现象明显，桩身竖直向搅拌不从分，导致桩身呈千层饼状，水泥浆被灌入地基中时，由于密度比土体的密度小，水泥浆会上行，导致水泥浆分布不均匀，桩身强度不均匀。桩身形状单一，桩身强度偏低、桩身局部会直径变小，这些技术问题常导致软土地区工程工后沉降变形大、开裂、边坡失稳、突然坍塌等工程质量问题，后期维护成本甚至影响正常运营。

因此，现有技术需要进一步改进和完善。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单的防溢浆变截面水泥土搅拌桩头。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种防溢浆变截面水泥土搅拌桩头，该搅拌桩头主要包括桩头本体、设置在桩头本体内的转杆、用于钻深的锥形钻头、用于扩大桩径的边缘扩展部、用于防溢浆的搅拌叶片、以及用于输送水泥浆的进浆通道。所述桩头本体的顶部与施工设备的动力轴传动连接，带着桩头本体转动。所述锥形钻头设置在桩头本体底部，与桩头本体固定连接。所述边缘扩展部设置在桩头本体底部位置，位于锥形钻头之上，可向外伸出或向内收缩，当向外伸出并切割泥土时，可实现桩径的扩大。所述搅拌叶片设置在桩头本体顶部，位于桩头本体的中间位置。所述转杆采用空心结构设计，其空心内腔构成进浆通道，转杆的一端从桩头本体顶部竖直向下延伸至锥形钻头，并分别与搅拌叶片和锥形钻头固定连接。所述锥形钻头的锥面处设有排出水泥浆的出浆口，而锥形钻头内部设有连接通道，所述出浆口通过这些连接通道与进浆通道连通，实现水泥浆的灌浆操作。所述搅拌叶片采用螺旋式结构设计，灌浆时逆时针旋转将水泥浆往下压。

具体的，所述边缘扩展部主要包括用于切割泥土的边缘刀头、边缘刀片、用于驱动边缘刀头伸缩的推进装置、以及用于引导边缘刀头伸缩的卡位钢块。所述推进装置的一端与转杆固定连接，另一端与边缘刀片连接。所述边缘刀头设置在边缘刀片上，且边缘刀头的水平面是一个三角形，其外端尖锐，从而更容易插进土体里面。所述卡位钢块位于推进装置上方，其一端固定在转杆上，另一端沿着边缘刀头伸出方向延伸。所述边缘刀片顶部设有用于卡位的凸台，所述卡位钢块底部设有用于导向的凹槽。所述边缘刀片的凸台插入凹槽内，在推进装置的驱动下在卡位钢块的凹槽内往复伸缩。优选的，所述推进装置采用承载能力大的液压方式作为驱动。

具体的，所述锥形钻头包括底层钻头、支撑杆、以及底部切土刀片。所述支撑杆一端与转杆固定连接，另一端竖直向下延伸。所述底层钻头固定在支撑杆的另一端上。所述底部切土刀片的一端固定在支撑杆的另一端上，另一端斜向上延伸并与桩头本体连接，从而构成切割泥土的锥形面。所述出浆口设置在底部切土刀片上，水泥浆从桩头本体顶部的进浆通道进入，流经锥形钻头的连接通道，最后经出浆口排出。

进一步的，为了使水泥浆在桩体内更均匀地被搅拌，本发明所述转杆上还设有搅拌水泥浆的搅拌杆件。所述搅拌杆件位于搅拌叶片下方，数量设为两根，相互垂直且竖直方向间隔设置。

具体的，为了提高桩头本体的强度和刚度，本发明所述桩头本体包括顶部和底部的水平钢架、圆环框架、以及位于中间的竖直钢架。所述水平钢架设置在圆环框架内，采用十字形结构设计，其端部与圆环框架内壁固定连接。所述竖直钢架设置在顶部和底部的圆环框架之间，并与之固定连接。

作为本发明的优选方案，为了提高切割边缘泥土的效率，本发明所述边缘扩展部设为四组，每组相距90度设置。

作为本发明的优选方案，为了提高砖头钻深的效率，本发明所述底部切土刀片的数量设为四组，且每组相距90度设置。

作为本发明的优选方案，为了提高水泥浆搅拌效率，使搅拌更均匀，本发明所述搅拌杆件采用长方体条形结构，其中部镂空。

作为本发明的优选方案，为了提高水泥浆的搅拌效率，使搅拌更均匀，本发明所述搅拌叶片的高度设为桩头本体高度的一半，其半径设为桩头本体半径的0.707倍，其覆盖面积设为桩头本体横截面积的一半。

本发明的工作过程和原理是：在施工时将转杆固定在施工设备的机架上，用液压动力装置推动桩头本体竖直上下运动，另一套驱动装置使得转杆顺时针转动，此时，锥形钻头以及底部切土刀片开始切土。当边缘刀片没有凸出于圆环钢架时，起到搅拌泥土的作用；同时水泥土搅拌桩机不断切土下行，在下行到需要增大桩径的高度的时候，停止桩机下钻，把桩头固定在一个高度不动；此时，使液压推进装置推进边缘切土刀片，改变桩径。开启液压驱动装置使桩头下钻，边缘刀片开始切土。一段时间后，液压推进装置将边缘刀片收回到环形钢架里面。锥形钻头以及底部切土刀片切土，边缘刀片没有凸出于圆环钢架，起到的作用是搅拌泥土的作用。水泥土搅拌桩机不断切土下行，从而直到达到最终的设计标高。当达到设计标高后，开始往进浆通道中灌注水泥浆，水泥浆流经进浆通道后从底部切土刀片的出浆口中喷出，与土混合在一起，此时使转杆逆时针转动。水平搅拌杆件，边缘刀片进行水平方向的搅拌。螺旋搅拌叶使得桩身内部的水泥土向下运动，桩身边缘的水泥土向上运动，从而起到竖直方向的搅拌作用，使得水泥浆、土充分地均匀地混合。按一定的速度上提转杆，直到转杆提出地面，需要的话，再下行转杆进行搅拌，从而进一步提高成桩质量。本发明还具有结构简单、操作方便、容易实施的优点。

与现有技术相比，本发明还具有以下优点：

(1)本发明所提供的防溢浆变截面水泥土搅拌桩头采用液压方式驱动边缘刀头向前伸出，并切割边缘的土体，从而方便地实现桩径扩阔的目的，大大提高了钻桩的效率，节省钻桩时间。

(2)本发明所提供的防溢浆变截面水泥土搅拌桩头采用锥形结构设计的钻头，能够有效提高钻深的效率，节省钻桩时间。

(3)本发明所提供的防溢浆变截面水泥土搅拌桩头利用逆时针旋转的螺旋搅拌叶片来抑制水泥浆的溢浆现象的发生，进一步提高了成桩质量。

(4)本发明所提供的防溢浆变截面水泥土搅拌桩头利用逆时针旋转的螺旋搅拌叶片来搅拌水泥土浆，起到竖向搅拌土体的作用，充分降低水泥土桩的分层现象。

附图说明

图1是本发明所提供的防溢浆变截面水泥土搅拌桩头的结构示意图。

图2是本发明所提供的防溢浆变截面水泥土搅拌桩头的主视图。

图3是本发明所提供的防溢浆变截面水泥土搅拌桩头的仰视图。

图4是本发明所提供的防溢浆变截面水泥土搅拌桩头的边缘扩展部伸出时的状态示意图。

上述附图中的标号说明：

1-桩头本体，2-转杆，5-搅拌叶片，6-进浆通道，7-搅拌杆件，31-底层钻头，32-支撑杆，33-底部切土刀片，34-出浆口，41-边缘刀头，42-边缘刀片，43-推进装置，44-卡位钢块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1至图4所示，本实施例公开了一种防溢浆变截面水泥土搅拌桩头，该搅拌桩头主要包括桩头本体1、设置在桩头本体1内的转杆2、用于钻深的锥形钻头、用于扩大桩径的边缘扩展部、用于防溢浆的搅拌叶片5、以及用于输送水泥浆的进浆通道6。所述桩头本体1的顶部与施工设备的动力轴传动连接，带着桩头本体1转动。所述锥形钻头设置在桩头本体1底部，与桩头本体1固定连接。所述边缘扩展部设置在桩头本体1底部位置，位于锥形钻头之上，可向外伸出或向内收缩，当向外伸出并切割泥土时，可实现桩径的扩大。所述搅拌叶片5设置在桩头本体1顶部，位于桩头本体1的中间位置。所述转杆2采用空心结构设计，其空心内腔构成进浆通道6，转杆2的一端从桩头本体1顶部竖直向下延伸至锥形钻头，并分别与搅拌叶片5和锥形钻头固定连接。所述锥形钻头的锥面处设有排出水泥浆的出浆口34，而锥形钻头内部设有连接通道，所述出浆口34通过这些连接通道与进浆通道6连通，实现水泥浆的灌浆操作。所述搅拌叶片5采用螺旋式结构设计，灌浆时逆时针旋转将水泥浆往下压。

具体的，所述边缘扩展部主要包括用于切割泥土的边缘刀头41、边缘刀片42、用于驱动边缘刀头41伸缩的推进装置43、以及用于引导边缘刀头41伸缩的卡位钢块44。所述推进装置43的一端与转杆2固定连接，另一端与边缘刀片42连接。所述边缘刀头41设置在边缘刀片42上，且边缘刀头41的水平面是一个三角形，其外端尖锐，从而更容易插进土体里面。所述卡位钢块44位于推进装置43上方，其一端固定在转杆2上，另一端沿着边缘刀头41伸出方向延伸。所述边缘刀片42顶部设有用于卡位的凸台，所述卡位钢块44底部设有用于导向的凹槽。所述边缘刀片42的凸台插入凹槽内，在推进装置43的驱动下在卡位钢块44的凹槽内往复伸缩。优选的，所述推进装置43采用承载能力大的液压方式作为驱动。

具体的，所述锥形钻头包括底层钻头31、支撑杆32、以及底部切土刀片33。所述支撑杆32一端与转杆2固定连接，另一端竖直向下延伸。所述底层钻头31固定在支撑杆32的另一端上。所述底部切土刀片33的一端固定在支撑杆32的另一端上，另一端斜向上延伸并与桩头本体1连接，从而构成切割泥土的锥形面。所述出浆口34设置在底部切土刀片33上，水泥浆从桩头本体1顶部的进浆通道6进入，流经锥形钻头的连接通道，最后经出浆口34排出。

进一步的，为了使水泥浆在桩体内更均匀地被搅拌，本发明所述转杆2上还设有搅拌水泥浆的搅拌杆件7。所述搅拌杆件7位于搅拌叶片5下方，数量设为两根，相互垂直且竖直方向间隔设置。

具体的，为了提高桩头本体1的强度和刚度，本发明所述桩头本体1包括顶部和底部的水平钢架、圆环框架、以及位于中间的竖直钢架。所述水平钢架设置在圆环框架内，采用十字形结构设计，其端部与圆环框架内壁固定连接。所述竖直钢架设置在顶部和底部的圆环框架之间，并与之固定连接。

作为本发明的优选方案，为了提高切割边缘泥土的效率，本发明所述边缘扩展部设为四组，每组相距90度设置。

作为本发明的优选方案，为了提高砖头钻深的效率，本发明所述底部切土刀片33的数量设为四组，且每组相距90度设置。

作为本发明的优选方案，为了提高水泥浆搅拌效率，使搅拌更均匀，本发明所述搅拌杆件7采用长方体条形结构，其中部镂空。

作为本发明的优选方案，为了提高水泥浆的搅拌效率，使搅拌更均匀，本发明所述搅拌叶片5的高度设为桩头本体1高度的一半，其半径设为桩头本体1半径的0.707倍，其覆盖面积设为桩头本体1横截面积的一半。

本发明的工作过程和原理是：在施工时将转杆2固定在施工设备的机架上，用液压动力装置推动桩头本体1竖直上下运动，另一套驱动装置使得转杆2顺时针转动，此时，锥形钻头以及底部切土刀片33开始切土。当边缘刀片42没有凸出于圆环钢架时，起到搅拌泥土的作用；同时水泥土搅拌桩机不断切土下行，在下行到需要增大桩径的高度的时候，停止桩机下钻，把桩头固定在一个高度不动；此时，使液压推进装置43推进边缘切土刀片，改变桩径。开启液压驱动装置使桩头下钻，边缘刀片42开始切土。一段时间后，液压推进装置43将边缘刀片42收回到环形钢架里面。锥形钻头以及底部切土刀片33切土，边缘刀片42没有凸出于圆环钢架，起到的作用是搅拌泥土的作用。水泥土搅拌桩机不断切土下行，从而直到达到最终的设计标高。当达到设计标高后，开始往进浆通道6中灌注水泥浆，水泥浆流经进浆通道6后从底部切土刀片33的出浆口34中喷出，与土混合在一起，此时使转杆2逆时针转动。水平搅拌杆件7，边缘刀片42进行水平方向的搅拌。螺旋搅拌叶使得桩身内部的水泥土向下运动，桩身边缘的水泥土向上运动，从而起到竖直方向的搅拌作用，使得水泥浆、土充分地均匀地混合。按一定的速度上提转杆2，直到转杆2提出地面，需要的话，再下行转杆2进行搅拌，从而进一步提高成桩质量。本发明还具有结构简单、操作方便、容易实施的优点。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种防溢浆变截面水泥土搅拌桩头，其特征在于，包括桩头本体、设置在桩头本体内的转杆、用于钻深的锥形钻头、用于扩大桩径的边缘扩展部、用于防溢浆的搅拌叶片、以及用于输送水泥浆的进浆通道；所述桩头本体的顶部与施工设备的动力轴传动连接，带着桩头本体转动；所述锥形钻头设置在桩头本体底部，与桩头本体固定连接；所述边缘扩展部设置在桩头本体底部，位于锥形钻头之上，向外伸出并切割泥土实现桩径的扩大；所述搅拌叶片设置在桩头本体顶部，位于桩头本体中间位置；所述转杆采用空心结构设计，其空心内腔构成进浆通道，转杆的一端从桩头本体顶部竖直向下延伸至锥形钻头，并分别与搅拌叶片和锥形钻头固定连接；所述锥形钻头的锥面处设有排出水泥浆的出浆口，所述出浆口与进浆通道连通；所述搅拌叶片采用螺旋式结构设计；

所述边缘扩展部包括用于切割泥土的边缘刀头、边缘刀片、用于驱动边缘刀头伸缩的推进装置、以及用于引导边缘刀头伸缩的卡位钢块；所述推进装置的一端与转杆固定连接，另一端与边缘刀片连接；所述边缘刀头设置在边缘刀片上；所述卡位钢块位于推进装置上方，其一端固定在转杆上，另一端沿着边缘刀头伸出方向延伸；所述边缘刀片顶部设有用于卡位的凸台，所述卡位钢块底部设有用于导向的凹槽；所述边缘刀片的凸台插入凹槽内，在推进装置的驱动下在卡位钢块的凹槽内往复伸缩。

2.根据权利要求1所述的防溢浆变截面水泥土搅拌桩头，其特征在于，所述锥形钻头包括底层钻头、支撑杆、以及底部切土刀片；所述支撑杆一端与转杆固定连接，另一端竖直向下延伸；所述底层钻头固定在支撑杆的另一端上；所述底部切土刀片的一端固定在支撑杆的另一端上，另一端斜向上延伸并与桩头本体连接，从而构成切割泥土的锥形面；所述出浆口设置在底部切土刀片上。

3.根据权利要求1所述的防溢浆变截面水泥土搅拌桩头，其特征在于，所述转杆上还设有搅拌水泥浆的搅拌杆件；所述搅拌杆件位于搅拌叶片下方，数量设为两根，相互垂直且竖直方向间隔设置。

4.根据权利要求1所述的防溢浆变截面水泥土搅拌桩头，其特征在于，所述桩头本体包括顶部和底部的水平钢架、圆环框架、以及位于中间的竖直钢架；所述水平钢架设置在圆环框架内，采用十字形结构设计，其端部与圆环框架内壁固定连接；所述竖直钢架设置在顶部和底部的圆环框架之间，并与之固定连接。

5.根据权利要求1所述的防溢浆变截面水泥土搅拌桩头，其特征在于，所述边缘扩展部设为四组，每组相距90度设置。

6.根据权利要求2所述的防溢浆变截面水泥土搅拌桩头，其特征在于，所述底部切土刀片的数量设为四组，且每组相距90度设置。

7.根据权利要求3所述的防溢浆变截面水泥土搅拌桩头，其特征在于，所述搅拌杆件采用长方体条形结构，其中部镂空。

8.根据权利要求1所述的防溢浆变截面水泥土搅拌桩头，其特征在于，所述搅拌叶片的高度设为桩头本体高度的一半，其半径设为桩头本体半径的0.707倍，其覆盖面积设为桩头本体横截面积的一半。