CN114909079A - 一种有限空间桩基施工中土壤基质再利用装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有限空间桩基施工中土壤基质再利用装置，包括与钻杆的一端可拆卸连接的旋挖筒，所述旋挖筒远离钻杆的一端设置有多个旋挖齿，且旋挖齿沿旋挖筒的周向均匀地设置，于旋挖筒内设置有用于将旋挖的土壤挤密于钻孔孔壁内的挤密机构。本发明将钻孔的孔壁挤密坚实，并使得钻孔周向范围内的区域土壤密实程度提高，避免了坍孔现象的发生，为后续钢筋笼的安装及混凝土的浇筑提供稳定的基础。本发明适用于桩基施工中钻机钻孔的技术领域。

Description

一种有限空间桩基施工中土壤基质再利用装置及方法

技术领域

本发明属于桩基施工的技术领域，具体的说，涉及一种有限空间桩基施工中土壤基质再利用装置及方法。

背景技术

目前，在对预定区域使用钻机进行钻孔的施工中，由于土壤的含水量、疏松程度等因素，钻孔的孔壁不能形成坚实的泥皮，或不能随地质条件变化，调整泥浆比重，造成孔壁不稳，使得在钻机钻机过程中经常会出现坍孔的现象，使钻孔作业无法正常进行，而且极易造成掉钻、埋钻的事故。而且，由于坍孔现象的发生，无法确保后续钢筋笼的顺利释放，进而使得后期混凝土的浇筑作业而形成的桩基无法达到预期。

发明内容

本发明提供一种有限空间桩基施工中土壤基质再利用装置及方法，用以将钻孔的孔壁挤密坚实，并使得钻孔周向范围内的区域土壤密实程度提高，避免坍孔现象的发生，为后续钢筋笼的安装及混凝土的浇筑提供稳定的基础。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种有限空间桩基施工中土壤基质再利用装置，包括与钻杆的一端可拆卸连接的旋挖筒，所述旋挖筒远离钻杆的一端设置有多个旋挖齿，且旋挖齿沿旋挖筒的周向均匀地设置，于旋挖筒内设置有用于将旋挖的土壤挤密于钻孔孔壁内的挤密机构。

进一步的，所述挤密机构包括同轴装配于旋挖筒内的导料挤密筒，所述导料挤密筒内形成上料腔，导料挤密筒与旋挖筒之间形成下料挤密腔，于导料挤密筒的上部处开设有连通上料腔和下料挤密腔的导料口，于旋挖筒的下部位置处沿其周向开设有多个挤密孔；于所述导料挤密筒的内壁和外壁上分别构造有沿其轴线延伸的上料螺旋叶片和下料螺旋叶片，所述上料螺旋叶片用于将土壤由旋挖筒下部输送至导料口处，所述下料螺旋叶片用于将下料挤密腔上部的土壤输送至挤密孔处。

进一步的，所述导料挤密筒的径向长度沿其轴线向上递减。

进一步的，所述上料螺旋叶片的螺距大于下料螺旋叶片的螺距。

进一步的，所述旋挖筒的上端开设有多个落料口，各所述落料口均与下料挤密腔连通。

进一步的，所述导料挤密筒与旋挖筒转动连接，且导料挤密筒的上端连接有驱动机构，所述驱动机构驱动导料挤密筒沿旋挖筒的轴线转动。

进一步的，所述驱动机构包括装配于钻杆下端装配槽内的液压马达，所述液压马达的输出轴与导料挤密筒的上端可拆卸连接，于所述钻杆内构造有液压油进油通道和液压油回油通道，液压马达的进油端和出油端分别与液压油进油通道和液压油回油通道连通，且于钻杆上转动连接有液压油转接件，所述液压油转接件分别与液压油进油通道和液压油回油通道连通。

进一步的，于所述导料挤密筒内设置有沿其轴线延伸的抽吸管，所述抽吸管经构造于钻杆内的排淤通道与外界连通。

进一步的，于所述导料挤密筒的上端构造有与液压马达的输出轴连接的连接杆，所述连接杆具有与抽吸管连通的抽吸通道，于连接杆上转动连接有第一排淤转接件，所述第一排淤转接件与构造于旋挖筒上端的连接套固定连接，连接杆上且位于第一排淤转接件处开设有多个导通孔，一连接管的两端连通第一排淤转接件和排淤通道，于所述钻杆上且位于排淤通道的出口端处转动安装有第二排淤转接件。

本发明还公开了一种有限空间桩基施工中土壤基质再利用装置的施工方法，包括如下步骤：

S1、将带有挤密机构的旋挖筒与钻机的钻杆连接；

S2、驱动钻机的动力头带动钻杆旋转并逐渐向下位移，旋挖筒向下旋挖；

S3、随着旋挖筒的逐渐旋挖，被旋挖的土壤进入导料挤密筒的上料腔，并且通过上料螺旋叶片的输送供应至下料挤密腔内，位于下料挤密腔内的土壤被下料螺旋叶片向下输送，并通过挤密孔而被挤压入钻孔内壁以内；

S4、当旋挖至土质较为松软的土层时，旋挖的土壤不足以满足钻孔的强度，施工人员将地面上的备用土壤填入钻孔内，这部分土壤通过落料口进入下料挤密腔内，之后被挤密于钻孔孔壁内；

S5、当需要对钻孔内的积水、淤泥进行抽离时，通过与抽吸管连通的泥浆泵对钻孔相对区域进行抽吸；而且，在抽吸前可正反向转动旋挖筒，使得淤泥被搅拌而破碎较大的土块。

本发明由于采用了上述的结构，其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：本发明通过驱动钻杆转动而实现钻杆带动旋挖筒转动，旋挖筒的旋挖齿对土壤进行旋挖，随着旋挖筒逐渐伸入土壤，被旋挖齿旋挖而出的土壤通过挤密机构被挤密至孔壁处，并逐渐地提高孔壁及其附近的土壤的密实程度；而且本发明所述的方法除了可将钻孔挤密坚实，而且在钻孔内存在有积水、淤泥时，可进行抽离作业，更加有效地防止了坍孔的事故；综上可知，本发明将钻孔的孔壁挤密坚实，并使得钻孔周向范围内的区域土壤密实程度提高，避免了坍孔现象的发生，为后续钢筋笼的安装及混凝土的浇筑提供稳定的基础。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的轴向结构剖视图；

图3为图2中A部位的结构放大图；

图4为图2中B部位的结构放大图；

图5为图2中C部位的结构放大图；

图6为本发明实施例挤密机构的结构示意图；

图7为本发明实施例挤密机构的结构主视图。

标注部件：100-钻杆，101-液压油进油通道，102-液压油回油通道，103-排淤通道，104-连接管，105-液压油转接件，1051-转接件本体，1052-进油腔，1053-回油腔，1054-进油接头，1055-回油接头，106-第二排淤转接件，1061-第二转接套，1062-第二液腔，1063-接头管，200-旋挖筒，201-挤密孔，202-旋挖齿，203-连接套，204-落料口，300-导料挤密筒，301-上料螺旋叶片，302-下料螺旋叶片，303-导料口，400-抽吸管，500-液压马达，501-固定盘，600-连接杆，601-抽吸通道，602-导通孔，700-第一转接套，701-第一液腔。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明公开了一种有限空间桩基施工中土壤基质再利用装置，如图1-2所示，包括旋挖筒200和挤密机构，其中，旋挖筒200的上端与钻杆100的下端可拆卸连接，旋挖筒200远离钻杆100的一端设置有多个旋挖齿202，这些旋挖齿202沿旋挖筒200的周向均匀地设置，并且为了提高旋挖的效果，旋挖齿202的齿尖向下延伸出旋挖筒200，在旋挖筒200内设置有挤密机构，该挤密机构用于将旋挖的土壤挤密在钻孔孔壁内。本发明的工作原理及优势在于：本发明通过驱动钻杆100转动而实现钻杆100带动旋挖筒200转动，旋挖筒200的旋挖齿202对土壤进行旋挖，随着旋挖筒200逐渐伸入土壤，被旋挖齿202旋挖而出的土壤通过挤密机构被挤密至孔壁处，并逐渐地提高孔壁及其附近的土壤的密实程度；而且本发明所述的方法除了可将钻孔挤密坚实，而且在钻孔内存在有积水、淤泥时，可进行抽离作业，更加有效地防止了坍孔的事故；综上可知，本发明将钻孔的孔壁挤密坚实，并使得钻孔周向范围内的区域土壤密实程度提高，避免了坍孔现象的发生，为后续钢筋笼的安装及混凝土的浇筑提供稳定的基础。

作为本发明一个优选的实施例，如图2-3所示，挤密机构包括导料挤密筒300，该导料挤密筒300装配在旋挖筒200内，并且二者的轴线重合。其中，本实施例在导料挤密筒300内形成上料腔，导料挤密筒300的外壁与旋挖筒200内壁之间形成下料挤密腔。在导料挤密筒300的内壁上构造有上料螺旋叶片301，在导料挤密筒300的外壁上构造有下料螺旋叶片302，上料螺旋叶片301用于将土壤由旋挖筒200下部输送至导料口303处，下料螺旋叶片302用于将下料挤密腔上部的土壤输送至挤密孔201处，并且上料螺旋叶片301和下料螺旋叶片302二者沿导料挤密筒300的轴线延伸。本实施例在导料挤密筒300的上部处开设有多个导料口303，上料腔和下料挤密腔通过这些导料口303相互连通，而且，本实施例在旋挖筒200的下部位置处沿其周向开设有多个挤密孔201。本实施例的工作原理为：被旋挖的土壤在上料螺旋叶片301的作用下在上料腔内逐渐向上运动，之后通过导料口303进入下料挤密腔的上部，下料螺旋叶片302将这部分土壤连续地螺旋输送至挤密孔201处，并且在旋挖筒200和下料螺旋叶片302的旋转过程中，逐渐地挤密在钻孔孔壁处。本实施例的导料挤密筒300的径向长度沿其轴线向上递减，这样便于土壤快速地由上料腔进入下料挤密腔内，而且导料挤密筒300的外壁与旋挖筒200的内壁之间的间隙沿竖直方向向下逐渐减小，在挤密孔201处的间隙最小，这样，使得土壤被挤密的效率、效果更好。本实施例的上料螺旋叶片301的螺距大于下料螺旋叶片302的螺距，其主要作用是，使得土壤在上料腔内上料速率大于土壤在下料挤密腔向下被输送的速率，这样土壤在下料挤密腔预先进行初步压实，之后通过控制旋挖筒200向下运动的速度，使得土壤由下料挤密腔通过挤密孔201被充分挤密在钻孔的孔壁上，而且通过控制旋挖筒200向下运动的速度，可实现钻孔孔壁不同位置处被挤密的密实程度不同。

作为本发明一个优选的实施例，如图2、图4、图6-7所示，在旋挖筒200的上端开设有多个落料口204，每个落料口204均与下料挤密腔连通。这样，在钻孔孔壁及其附近区域较为松弛时，可将预先准备的土壤通过钻孔的上端填入钻孔内，这部分土壤通过落料口204进入下料挤密腔内，并且在下料螺旋叶片302的作用下通过挤密孔201被挤密于钻孔孔壁内。

作为本发明一个优选的实施例，如图2、图4所示，导料挤密筒300与旋挖筒200转动连接，即在导料挤密筒300的下端构造有沿其径向向外延伸的凸缘，该凸缘与旋挖筒200的下部转动连接，并且凸缘的上端面不高于挤密孔201的下端面。而且本实施例导料挤密筒300的上端连接有驱动机构，该驱动机构驱动导料挤密筒300沿旋挖筒200的轴线转动。具体的，驱动机构包括液压马达500，该液压马达500装配在钻杆100下端的装配槽内，液压马达500的输出轴与导料挤密筒300的上端可拆卸连接。本实施例在钻杆100内构造有液压油进油通道101和液压油回油通道102，液压马达500的进油端和出油端分别与液压油进油通道101和液压油回油通道102连通，而且，在钻杆100上转动连接有液压油转接件105，该液压油转接件105包括与钻杆100转动连接的转接件本体1051，如图5所示，转接件本体1051具有相互独立的进油腔1052和回油腔1053，在转接件本体1051上构造有分别与进油腔1052和回油腔1053连通的进油接头1054和回油接头1055，液压油转接件105分别与液压油进油通道101和液压油回油通道102连通。这样，通过液压油来控制液压马达500的转速，使得在不同硬度的土层中，实现挤密于钻孔不同位置处的土壤量不同，即对钻孔挤密的程度不同，进而达到防止坍孔的事故发生。

作为本发明一个优选的实施例，为了实现对钻孔内的积水、淤泥等进行抽离，进而防止坍孔的情况发生，所采取的措施为，如图2所示，在导料挤密筒300内设置有沿其轴线延伸的抽吸管400，该抽吸管400通过排淤通道103与外界连通，该排淤通道103构造在钻杆100内。其中，本实施例在导料挤密筒300的上端构造有连接杆600，该连接杆600的上端构造有连接法兰，在液压马达500的输出轴安装有固定盘501，固定盘501通过多根紧固螺栓与连接法兰连接。本实施例的连接杆600具有抽吸通道601，该抽吸通道601与上述的抽吸管400相互连通。本实施例在连接杆600上转动连接有第一排淤转接件，在旋挖筒200的上端构造有连接套203，第一排淤转接件固定安装在连接套203上。第一排淤转接件包括第一转接套700，该第一转接套700内形成有第一液腔701。在连接杆600上且位于第一排淤转接件处开设有多个导通孔602，这些导通孔602与第一液腔701连通，连接管104的两端连通第一排淤转接件的第一液腔701和排淤通道103。本实施例在钻杆100上且位于排淤通道103的出口端处转动安装有第二排淤转接件106，第二排淤转接件106包括与钻杆100转动连接的第二转接套1061，该第二转接套1061内形成有第二液腔1062，在该第一转接套700上构造有接头管1063，接头管1063与第二液腔1062连通，并且接头管1063用于与泥浆泵连接，进而实现钻孔内积水、淤泥等的抽吸作业。

本发明还公开了一种有限空间桩基施工中土壤基质再利用装置的施工方法，包括如下步骤：

S1、将带有挤密机构的旋挖筒200与钻机的钻杆100连接；

S2、驱动钻机的动力头带动钻杆100旋转并逐渐向下位移，旋挖筒200向下旋挖；

S3、随着旋挖筒200的逐渐旋挖，被旋挖的土壤进入导料挤密筒300的上料腔，并且通过上料螺旋叶片301的输送供应至下料挤密腔内，位于下料挤密腔内的土壤被下料螺旋叶片302向下输送，并通过挤密孔201而被挤压入钻孔内壁以内；

S4、当旋挖至土质较为松软的土层时，旋挖的土壤不足以满足钻孔的强度，施工人员将地面上的备用土壤填入钻孔内，这部分土壤通过落料口204进入下料挤密腔内，之后被挤密于钻孔孔壁内；

S5、当需要对钻孔内的积水、淤泥进行抽离时，通过与抽吸管400连通的泥浆泵对钻孔相对区域进行抽吸；而且，在抽吸前可正反向转动旋挖筒200，使得淤泥被搅拌而破碎较大的土块。本发明为了避免在抽吸前抽吸的通道堵塞，预先将高压气体通入抽吸的通道，将杂物等吹出。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明权利要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种有限空间桩基施工中土壤基质再利用装置，其特征在于：包括与钻杆的一端可拆卸连接的旋挖筒，所述旋挖筒远离钻杆的一端设置有多个旋挖齿，且旋挖齿沿旋挖筒的周向均匀地设置，于旋挖筒内设置有用于将旋挖的土壤挤密于钻孔孔壁内的挤密机构。

2.根据权利要求1所述的一种有限空间桩基施工中土壤基质再利用装置，其特征在于：所述挤密机构包括同轴装配于旋挖筒内的导料挤密筒，所述导料挤密筒内形成上料腔，导料挤密筒与旋挖筒之间形成下料挤密腔，于导料挤密筒的上部处开设有连通上料腔和下料挤密腔的导料口，于旋挖筒的下部位置处沿其周向开设有多个挤密孔；于所述导料挤密筒的内壁和外壁上分别构造有沿其轴线延伸的上料螺旋叶片和下料螺旋叶片，所述上料螺旋叶片用于将土壤由旋挖筒下部输送至导料口处，所述下料螺旋叶片用于将下料挤密腔上部的土壤输送至挤密孔处。

3.根据权利要求2所述的一种有限空间桩基施工中土壤基质再利用装置，其特征在于：所述导料挤密筒的径向长度沿其轴线向上递减。

4.根据权利要求2所述的一种有限空间桩基施工中土壤基质再利用装置，其特征在于：所述上料螺旋叶片的螺距大于下料螺旋叶片的螺距。

5.根据权利要求2所述的一种有限空间桩基施工中土壤基质再利用装置，其特征在于：所述旋挖筒的上端开设有多个落料口，各所述落料口均与下料挤密腔连通。

6.根据权利要求2所述的一种有限空间桩基施工中土壤基质再利用装置，其特征在于：所述导料挤密筒与旋挖筒转动连接，且导料挤密筒的上端连接有驱动机构，所述驱动机构驱动导料挤密筒沿旋挖筒的轴线转动。

7.根据权利要求6所述的一种有限空间桩基施工中土壤基质再利用装置，其特征在于：所述驱动机构包括装配于钻杆下端装配槽内的液压马达，所述液压马达的输出轴与导料挤密筒的上端可拆卸连接，于所述钻杆内构造有液压油进油通道和液压油回油通道，液压马达的进油端和出油端分别与液压油进油通道和液压油回油通道连通，且于钻杆上转动连接有液压油转接件，所述液压油转接件分别与液压油进油通道和液压油回油通道连通。

8.根据权利要求6所述的一种有限空间桩基施工中土壤基质再利用装置，其特征在于：于所述导料挤密筒内设置有沿其轴线延伸的抽吸管，所述抽吸管经构造于钻杆内的排淤通道与外界连通。

9.根据权利要求8所述的一种有限空间桩基施工中土壤基质再利用装置，其特征在于：于所述导料挤密筒的上端构造有与液压马达的输出轴连接的连接杆，所述连接杆具有与抽吸管连通的抽吸通道，于连接杆上转动连接有第一排淤转接件，所述第一排淤转接件与构造于旋挖筒上端的连接套固定连接，连接杆上且位于第一排淤转接件处开设有多个导通孔，一连接管的两端连通第一排淤转接件和排淤通道，于所述钻杆上且位于排淤通道的出口端处转动安装有第二排淤转接件。

10.一种基于如权利要求1-9中任一项所述的有限空间桩基施工中土壤基质再利用装置的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将带有挤密机构的旋挖筒与钻机的钻杆连接；

S2、驱动钻机的动力头带动钻杆旋转并逐渐向下位移，旋挖筒向下旋挖；

S3、随着旋挖筒的逐渐旋挖，被旋挖的土壤进入导料挤密筒的上料腔，并且通过上料螺旋叶片的输送供应至下料挤密腔内，位于下料挤密腔内的土壤被下料螺旋叶片向下输送，并通过挤密孔而被挤压入钻孔内壁以内；

S4、当旋挖至土质较为松软的土层时，旋挖的土壤不足以满足钻孔的强度，施工人员将地面上的备用土壤填入钻孔内，这部分土壤通过落料口进入下料挤密腔内，之后被挤密于钻孔孔壁内；

S5、当需要对钻孔内的积水、淤泥进行抽离时，通过与抽吸管连通的泥浆泵对钻孔相对区域进行抽吸；而且，在抽吸前可正反向转动旋挖筒，使得淤泥被搅拌而破碎较大的土块。

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