CN113530433A - 三轴变径搅拌钻杆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑桩基工程的技术领域，公开了一种轴变径搅拌钻杆，包括驱动系统、机箱和钻杆，钻杆设有三根且转动连接于机箱，驱动系统设于机箱上，钻杆包括搅拌杆和钻头机构，钻头机构包括下钻组件和扩径组件；钻组件包括连接于钻杆的下钻头和固定连接于下钻头外侧壁的下钻叶片，扩径组件包括延伸叶片和顶出组件，下钻叶片远离下钻头的端面上开有引导孔，下钻头的顶面向下开有滑移孔，引导孔与滑移孔相通，延伸叶片滑移在引导孔中，顶出组件滑移在滑移孔中，延伸叶片的一端位于滑移孔中，且抵触于顶出组件。本申请的钻杆能够形成带有扩大头的三轴变径桩孔，从而使得最终形成的桩体在桩孔中的抗拔力提高，提高桩体在地面内的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及建筑桩基工程的技术领域，尤其是涉及一种三轴变径搅拌钻杆。
背景技术
三轴搅拌桩施工是一种用于基坑围护挡土、止水帷幕的工法，其目的主要是为了解决双轴水泥土搅拌桩相邻桩搭接不完全、成桩垂直度较难保证等问题。
目前，公开号为CN106089084A的中国专利公开了一种卵石地层超级三轴搅拌桩及其搅拌方法，它包括三根钻杆、固定在钻杆底部的钻头组件和连接在钻杆上的叶片组件，钻头组件通过钻杆与无级变速动力头连接，钻杆通过支承架连接于桩架，钻头组件包括连接在钻杆上的钻铤、连接在钻铤上的钻具和空心钻头，钻具上固定有3-4个合金刀头；叶片组件为连接在钻杆上的若干组叶片。
上述三轴搅拌桩虽然能够以较大的转动力矩进行钻进工作，但是在成型三轴搅拌桩的桩孔时，仅仅只能形成顶端至底端内径一致的桩孔，而在这样的桩孔内形成桩体后，桩体所受的抗拔力较小，稳定性较差。
发明内容
为了形成带有扩大头的三轴变径桩孔，使得最终形成的桩体在桩孔中的抗拔力提高，提高桩体在地面内的稳定性，本申请提供一种三轴变径搅拌钻杆
本申请提供的一种三轴变径搅拌钻杆,采用如下的技术方案：
一种三轴变径搅拌钻杆，包括驱动系统、机箱和钻杆，所述钻杆设有三根且转动连接于机箱，三个钻杆轴心的连线构成等边三角形，所述驱动系统设于机箱上，用于驱动钻杆转动，所述钻杆包括搅拌杆和钻头机构，所述钻头机构包括下钻组件和扩径组件；所述下钻组件包括连接于钻杆的下钻头和固定连接于下钻头外侧壁的下钻叶片，所述扩径组件包括延伸叶片和顶出组件，所述下钻叶片远离下钻头的端面上开有引导孔，所述下钻头的顶面向下开有滑移孔，所述引导孔与滑移孔相通，所述延伸叶片滑移在引导孔中，所述顶出组件滑移在滑移孔中，所述延伸叶片的一端位于滑移孔中，且抵触于顶出组件。
通过采用上述技术方案，在进行钻进工作时，延伸叶片位于下钻叶片内，钻出的孔洞为由上至下内径一致的孔洞，当钻进的深度达到设计要求时，停止驱动系统工作，此时，顶出组件将延伸叶片顶出，使得叶片的总长延长，接着再次启动驱动系统，驱动系统促使钻杆继续进行下钻，由于叶片的总长延长，因此下钻的桩孔内径变大，最终形成扩大头部分。在后期形成桩杆时，底部形成扩大头部分，使得最终形成的桩体在桩孔中的抗拔力提高，提高了桩体在地面内的稳定性。
可选的，所述顶出组件包括顶出块、下压压簧和上拉绳，所述顶出块滑移在滑移孔中，其形状为上大下小的圆台型，所述滑移孔内固定连接有导向杆，所述导向杆穿过顶出块，并与顶出块之间滑移配合，所述导向杆的顶端固定连接有限位片，所述下压压簧套设导向杆上，所述下压压簧挤压在限位片和顶出块之间，所述上拉绳连接在顶出块上，其端部向上穿出钻杆，所述机箱上设有用于收卷上拉绳的收卷机。
通过采用上述技术方案，在需要顶出延伸叶片时，利用收卷机放送上拉绳，此时下压压簧的弹力促使顶出块下移，顶出块在下移的过程中，由于其形状为上大下小的圆台型，因此延伸叶片被逐渐顶出。
可选的，所述延伸叶片的外侧壁上固定连接有挡块，所述引导孔的内侧壁上开有供挡块滑移的让位槽，所述挡块背离滑移孔的侧壁与让位槽的内侧壁之间挤压有复位压簧。
通过采用上述技术方案，在扩大头钻进完成后，收卷机对上拉绳进行收卷，此时复位压簧的弹力促使延伸叶片朝向下钻叶片内移动，直至延伸叶片完全进入下钻叶片内，以此实现对延伸叶片的收取。
可选的，每个延伸叶片上的挡块在其相对的两侧壁上分别设有一个，所述让位槽以及复位压簧与挡块配对设置。
通过采用上述技术方案，延伸叶片两侧的挡块和复位压簧共同配合，提高了延伸叶片在复位过程中的稳定性。
可选的，所述导向杆的侧壁上开有让位口，所述让位口沿着导向杆的径向贯穿导向杆，所述顶出块的顶面上固定连接有穿过让位口的连接环，所述上拉绳固定连接于连接环，所述限位片上开有供上拉绳穿过的避让孔，所述钻杆的轴线上开有供上拉绳穿过的穿绳孔。
通过采用上述技术方案，让位口和连接环的设置，能够让上拉绳从顶出块的轴线处拉出，以此使得顶出块的拉出更加稳定。
可选的，所述下钻头的顶面沿其周向固定连接有若干对接片，所述钻杆的地面沿其周向开有若干对接孔，所述对接片插入对接孔中，所述钻杆的侧壁上穿设有锁紧螺栓，所述锁紧螺栓的螺杆部位进入对接孔内并螺纹连接于对接片。
通过采用上述技术方案，在进行下钻头和钻杆的连接时，将对接片插入对接孔中，然后利用锁紧螺栓锁紧，以此实现下钻头和钻杆之间的可拆卸连接，便于后期的维修或更换。
可选的，所述延伸叶片伸入滑移孔内的一端转动连接有降阻滚轮，所述降阻滚轮抵触于顶出块。
通过采用上述技术方案，降阻滚轮能够降低延伸叶片与顶出块之间的摩擦力，提高了彼此相对移动时的顺畅程度。
可选的，所述下钻叶片上固定连接有与引导孔相通的注入管，所述注入管内螺纹连接有封堵盖。
通过采用上述技术方案，注入孔便于对下钻头内部进行清理，当需要清理时，工作人员拧出封堵盖，并将水管接入注入管，水流能够通过注入管进入下钻头内，以此实现对下钻头内部的清洗。同时，工作人员也可以通过注入管向下钻头内注入润滑油，以此使得延伸叶片以及顶出块的滑移更加顺畅。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1．下钻组件和扩径组件的共同配合，能够形成下大上小的桩孔，因此，在后期形成桩杆时，底部形成扩大头部分，使得最终形成的桩体在桩孔中的抗拔力提高，提高了桩体在地面内的稳定性。
2. 在需要顶出延伸叶片时，利用收卷机放送上拉绳，此时下压压簧的弹力促使顶出块下移，顶出块在下移的过程中，由于其形状为上大下小的圆台型，因此延伸叶片被逐渐顶出；
3. 在扩大头钻进完成后，收卷机对上拉绳进行收卷，此时复位压簧的弹力促使延伸叶片朝向下钻叶片内移动，直至延伸叶片完全进入下钻叶片内，以此实现对延伸叶片的收取。
附图说明
图1是用于体现本申请的结构示意图。
图2是用于体现相邻两单元节之间连接关系的爆炸示意图。
图3是用于体现下钻组件的结构示意图。
图4是用于体现顶出组件的剖视图。
图5是用于体现下钻叶叶片内部结构的剖视图。
附图标记说明：1、驱动系统；2、机箱；3、钻杆；31、穿绳孔；4、搅拌杆；41、单元节；411、插接片；4111、螺纹孔；412、对接孔；413、锁紧螺栓；5、钻头机构；51、下钻组件；511、下钻头；5111、滑移孔； 512、下钻叶片；5121、引导孔；5122、让位槽；513、复位压簧；52、扩径组件；521、延伸叶片；5211、降阻滚轮；5212、挡块；522、顶出组件；5221、顶出块；5222、下压压簧；5223、上拉绳；5224、导向杆；5225、限位片；5226、让位口；5227、连接环；6、收卷机；7、注入管；71、封堵盖。
具体实施方式
以下结合附图图1-3对本申请作进一步详细说明
本申请实施例提供一种三轴变径搅拌钻杆，它能够在下钻梅花桩桩孔的过程中，在桩孔的孔底部位形成扩大头，以此使得最终形成的梅花桩具有抗拔力。
参照图1，三轴变径搅拌钻杆包括驱动系统1、机箱2和钻杆3，钻杆3设有三根，三根钻杆3转动连接于机箱2的下表面，驱动系统1为三个电机，电机通过螺栓连接在机箱2上，每个电机与每跟钻杆3一一对应，电机的输出轴通过齿轮的配合以驱动钻杆3转动。
参照图1和图2，钻杆3包括搅拌杆4和钻头机构5，搅拌杆4由多个单元节41组成，每个单元节41的上表面沿其周向固定连接有若干插接片411，每个单元节41的下表面开有供若干插接片411插入的对接孔412，插接片411插入对接孔412内后，相邻的两个单元节41彼此抵紧。
参照图2，在单元节41靠近其底端的侧壁上穿设有锁紧螺栓413，锁紧螺栓413的数量和位置与对接孔412的数量和位置对应，锁紧螺栓413进入对接孔412内。在每个插接片411上开有与锁紧螺栓413对应的螺纹孔4111，锁紧螺栓413进入对接孔412内后，通过螺纹孔4111螺纹连接于插接片411。
参照图3和图4，钻头机构5包括下钻组件51和扩径组件52。下钻组件51包括连接于钻杆3底端的下钻头511和固定连接于下钻头511外侧壁的下钻叶片 512，下钻叶片 512沿着下钻头511的周向等间距分布，各个下钻叶片 512均呈同一角度倾斜。插接片411在下钻头511的顶端沿其周向固定连接有若干个，对接片插入对接孔412内后，通过锁紧螺栓413的紧固，实现下钻头511与单元节41之间的连接。
参照图4，扩径组件52包括延伸叶片521和顶出组件522，下钻叶片 512远离下钻头511的端面上开有引导孔5121，下钻头511的顶面向下开有滑移孔5111，引导孔5121与滑移孔5111相通。延伸叶片521滑移在引导孔5121中，顶出组件522滑移在滑移孔5111中，延伸叶片521的一端伸入滑移孔5111中，且抵触于顶出组件522。
参照图4，顶出组件522包括顶出块5221、下压压簧5222和上拉绳5223。顶出块5221滑移在滑移孔5111中，其形状为上大下小的圆台型。延伸叶片521伸入滑移孔5111内的一端转动连接有降阻滚轮5211，降阻滚轮5211抵触于顶出块5221的外侧壁。在滑移孔5111内固定连接有导向杆5224，导向杆5224位于下钻头511的轴线上，导向杆5224穿过顶出块5221，并与顶出块5221之间滑移配合。
参照图4，在导向杆5224的顶端固定连接有限位片5225，下压压簧5222套设在导向杆5224上，且挤压在限位片5225和顶出块5221之间。在导向杆5224的侧壁上开有让位口5226，让位口5226沿着导向杆5224的径向贯穿导向杆5224，在限位片5225上开有与让位口5226相通的避让孔，同时钻杆3的轴线上开有与避让孔相通的穿绳孔31。
参照图1和图4，顶出杆的顶面上固定连接有穿过让位口5226的连接环5227，上拉绳5223的一端固定连接在连接环5227上，另一端依次经过让位口5226、避让孔和穿绳孔31后，穿出机箱2，在机箱2上通过螺栓连接有收卷机6，上拉绳5223穿出机箱2后连接在收卷机6的收卷端上。
在进行三轴搅拌桩的桩孔下钻时，驱动系统1的驱动力促使三根钻杆3共同旋转，钻杆3末端的下钻叶片 512由于倾斜设置，能够逐渐进入地面内，从而形成桩孔。当桩孔的深度达到标定的深度时，驱动系统1停止工作，同时，收卷机6对上拉绳5223进行放卷，此时下压压簧5222的弹力促使顶出块5221下移，由于顶出块5221为上大下小的圆台型，因此延伸叶片521会通过引导孔5121逐渐穿出下钻叶片 512，使得下钻叶片 512的长度延长。
接着再次启动驱动系统1，驱动系统1促使下钻叶片 512再次对桩孔进行下钻，而此时下钻叶片 512的总长延长，因此钻出的桩孔内径更大，在后期浇注形成桩体后，底部会形成扩大头部分，使得该三轴搅拌桩具有较大的抗拔力。
参照图4和图5，在延伸叶片521的外侧壁上固定连接有挡块5212，挡块5212在延伸叶片521相对的两侧壁上分别固定连接有一个。引导孔5121的内侧壁上开有供挡块5212滑移的让位槽5122，让位槽5122与挡块5212的数量以及位置一一对应。每个挡块5212背离滑移孔5111的侧壁与让位槽5122的内侧壁之间挤压有复位压簧513。
当桩孔底部的扩大孔下钻完成后，工作人员关闭驱动系统1，同时利用收卷机6对上拉绳5223进行收卷，使得顶出块5221上移。此时复位压簧513的弹力释放，该弹力释放在挡块5212上，促使延伸叶片521向引导孔5121内移动。当延伸叶片521完全进入引导孔5121内后，工作人员关闭收卷机6，即刻将钻杆3从桩孔内取出。
参照图5，另外，在钻孔的过程中，泥土很容易通过延伸叶片521和引导孔5121内侧壁之间的间隙进入下钻头511内，因此为了便于对下钻头511内部进行清理，在下钻叶片512上固定连接有与引导孔5121相通的注入管7，注入管7上螺纹连接有封堵盖71。当需要清理时，工作人员拧出封堵盖71，并将水管接入注入管7，水流能够通过注入管7进入下钻头511内，以此实现对下钻头511内部的清洗。同时，工作人员也可以通过注入管7向下钻头511内注入润滑油，以此使得延伸叶片521以及顶出块5221的滑移更加顺畅。
本申请实施例的具体实施原理为：
在进行三轴搅拌桩的桩孔下钻时，驱动系统1驱使三根钻杆3旋转，钻杆3末端的下钻叶片 512逐渐进入地面内，形成桩孔。当桩孔的深度达到标定的深度时，驱动系统1停止工作，同时收卷机6对上拉绳5223进行放卷，此时下压压簧5222的弹力促使顶出块5221下移，由于顶出块5221为上大下小的圆台型，因此延伸叶片521会通过引导孔5121逐渐穿出下钻叶片 512，使得下钻叶片 512的长度延长。
接着再次启动驱动系统1，驱动系统1促使下钻叶片 512再次对桩孔进行下钻，而此时叶片的总长延长，因此钻出的桩孔内径更大。当桩孔底部的扩大孔下钻完成后，工作人员关闭驱动系统1，同时利用收卷机6对上拉绳5223进行收卷，使得顶出块5221上移。此时复位压簧513的弹力释放，该弹力释放在挡块5212上，促使延伸叶片521向引导孔5121内移动。当延伸叶片521完全进入引导孔5121内后，工作人员关闭收卷机6，即刻将钻杆3从桩孔内取出。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种三轴变径搅拌钻杆，包括驱动系统(1)、机箱(2)和钻杆(3)，所述钻杆(3)设有三根且转动连接于机箱(2)，三个钻杆(3)轴心的连线构成等边三角形，所述驱动系统(1)设于机箱(2)上，用于驱动钻杆(3)转动，其特征在于：所述钻杆(3)包括搅拌杆(4)和钻头机构(5)，所述钻头机构(5)包括下钻组件(51)和扩径组件(52)；所述下钻组件(51)包括连接于钻杆(3)的下钻头(511)和固定连接于下钻头(511)外侧壁的下钻叶片( 512)，所述扩径组件(52)包括延伸叶片(521)和顶出组件(522)，所述下钻叶片( 512)远离下钻头(511)的端面上开有引导孔(5121)，所述下钻头(511)的顶面向下开有滑移孔(5111)，所述引导孔(5121)与滑移孔(5111)相通，所述延伸叶片(521)滑移在引导孔(5121)中，所述顶出组件(522)滑移在滑移孔(5111)中，所述延伸叶片(521)的一端位于滑移孔(5111)中，且抵触于顶出组件(522)。
2.根据权利要求1所述的三轴变径搅拌钻杆，其特征在于：所述顶出组件(522)包括顶出块(5221)、下压压簧(5222)和上拉绳(5223)，所述顶出块(5221)滑移在滑移孔(5111)中，其形状为上大下小的圆台型，所述滑移孔(5111)内固定连接有导向杆(5224)，所述导向杆(5224)穿过顶出块(5221)，并与顶出块(5221)之间滑移配合，所述导向杆(5224)的顶端固定连接有限位片(5225)，所述下压压簧(5222)套设导向杆(5224)上，所述下压压簧(5222)挤压在限位片(5225)和顶出块(5221)之间，所述上拉绳(5223)连接在顶出块(5221)上，其端部向上穿出钻杆(3)，所述机箱(2)上设有用于收卷上拉绳(5223)的收卷机(6)。
3.根据权利要求1所述的三轴变径搅拌钻杆，其特征在于：所述延伸叶片(521)的外侧壁上固定连接有挡块(5212)，所述引导孔(5121)的内侧壁上开有供挡块(5212)滑移的让位槽(5122)，所述挡块(5212)背离滑移孔(5111)的侧壁与让位槽(5122)的内侧壁之间挤压有复位压簧(513)。
4.根据权利要求3所述的三轴变径搅拌钻杆，其特征在于：每个延伸叶片(521)上的挡块(5212)在其相对的两侧壁上分别设有一个，所述让位槽(5122)以及复位压簧(513)与挡块(5212)配对设置。
5.根据权利要求2所述的三轴变径搅拌钻杆，其特征在于：所述导向杆(5224)的侧壁上开有让位口(5226)，所述让位口(5226)沿着导向杆(5224)的径向贯穿导向杆(5224)，所述顶出块(5221)的顶面上固定连接有穿过让位口(5226)的连接环(5227)，所述上拉绳(5223)固定连接于连接环(5227)，所述限位片(5225)上开有供上拉绳(5223)穿过的避让孔，所述钻杆(3)的轴线上开有供上拉绳(5223)穿过的穿绳孔(31)。
6.根据权利要求1所述的三轴变径搅拌钻杆，其特征在于：所述下钻头(511)的顶面沿其周向固定连接有若干对接片，所述钻杆(3)的地面沿其周向开有若干对接孔(412)，所述对接片插入对接孔(412)中，所述钻杆(3)的侧壁上穿设有锁紧螺栓(413)，所述锁紧螺栓(413)的螺杆部位进入对接孔(412)内并螺纹连接于对接片。
7.根据权利要求2所述的三轴变径搅拌钻杆，其特征在于：所述延伸叶片(521)伸入滑移孔(5111)内的一端转动连接有降阻滚轮(5211)，所述降阻滚轮(5211)抵触于顶出块(5221)。
8.根据权利要求1所述的三轴变径搅拌钻杆，其特征在于：所述下钻叶片( 512)上固定连接有与引导孔(5121)相通的注入管(7)，所述注入管(7)上螺纹连接有封堵盖(71)。
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