CN115233667B - 倾斜钻孔旋喷搅拌植桩设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种倾斜钻孔旋喷搅拌植桩设备，喷口设于钻头处的输浆管的端部；芯桩内有至少一个使钻杆与芯桩同心的同心定位架；钻杆底端的钻头的搅拌叶片为铰接在钻头上的多块，随钻杆向下多块搅拌叶片遇土体呈向上打开状态钻孔，随钻杆向上多块搅拌叶片向下收拢后钻头外径小于芯桩中心孔的孔径以利钻杆复位；倾斜钻孔旋喷搅拌植桩设备还包括固定在芯桩轴向中间以下外壁底部的至少一个芯桩托架，芯桩托架包括支撑在成孔体的孔壁上的弧形托板和上大下小的锥弧形托板，锥弧形托板上有至少一个供泥浆穿过的通孔以利于芯桩托架向下推进。本倾斜钻孔旋喷搅拌植桩设备能防止钻杆下端和芯桩下端下垂、钻出的孔直线度高且芯桩与旋喷桩同心度好。

Description

倾斜钻孔旋喷搅拌植桩设备

技术领域

本发明涉及基坑支护技术领域，具体讲是一种倾斜钻孔旋喷搅拌植桩设备。

背景技术

在基坑支护技术领域中，随着基坑斜支撑的大力推广与应用，倾斜钻孔旋喷搅拌植桩设备及辅助装置越来越引起技术人员的关注。

目前应用得较多的斜支撑，从下至上，一般结构是基坑底板以下由水泥土旋喷搅拌桩或称水泥高压旋喷搅拌桩包覆的钢格构柱、钢管桩或钢筋混凝土预制管桩等芯桩构成的组合斜桩，与组合斜桩顶端连接的基坑底板以上的钢格构柱或钢管桩构成的钢支撑，钢支撑顶端与基坑围护墙或基坑围护排桩顶端的压顶围梁的钢牛腿固定连接。

而现有技术施工上述斜支撑的倾斜钻孔旋喷搅拌植桩设备，一般包括支撑在基坑地坪面上的主机的底盘或称底座，底盘一般包括行走机构如纵移机构和横移机构；底盘上安装有钻孔旋喷搅拌植桩用斜撑架或称导向架，底盘与斜撑架之间有斜撑架角度或称斜撑架斜度调节油缸；斜撑架上有动力头和压桩帽或称夹持芯桩或钢支撑的夹具，斜撑架上有接钻杆或拆卸钻杆用的油缸，底盘和斜撑架上有两组用于驱动动力头及压桩帽沿斜撑架直线移动且由卷扬机、钢丝绳及滑轮组构成的驱动机构，一组放、另一组收，驱动动力头带着钻杆及钻头往下钻、压桩帽将芯桩或钢支撑往下压，或一组收、另一组放，驱动动力头带着钻杆及钻头和压桩帽复位；钻杆内安装有与水泥浆料源及泵连通的高压水泥浆料输浆管和位于钻头处的喷口或称喷头，也称喷浆口。钻头下钻喷口喷浆及芯桩和钢支撑推进同步进行。所述的高压如输浆管压力和喷口压力均为20-35MPa。

但实际施工过程中，以上现有技术的倾斜钻孔旋喷搅拌植桩设备仍存以下不足：由于钻杆是倾斜钻进、芯桩和钢支撑如钢格构柱或钢管桩也是倾斜推进，又由于钻杆和芯桩进入土体内的长度较长如地坪面至基坑底板约8米深，基坑底板至预定底标高约18米深，共约26米深，钻杆钻进和芯桩及钢支撑推进过程很难避免钻杆下端和芯桩下端下垂、钻头钻出弧形孔及芯桩与水泥土旋喷搅拌桩不同心即水泥土旋喷搅拌桩对芯桩的保护厚度不均匀等现象，直接影响组合斜桩和钢支撑即基坑斜支撑的设计强度和承载能力，难以保证斜支撑具有很高的抵御基坑围护墙或基坑围护排桩及压顶围梁所承受的土体侧压力的能力，甚至存在基坑塌陷的安全隐患，亟待改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种能防止钻杆下端和芯桩下端下垂、钻头钻出的孔直线度高且芯桩与水泥土旋喷搅拌桩同心度好的倾斜钻孔旋喷搅拌植桩设备。

本发明的技术解决方案是，提供一种倾斜钻孔旋喷搅拌植桩设备，包括底盘，底盘上安装有钻孔旋喷搅拌植桩用斜撑架，底盘与斜撑架上有斜撑架角度调节油缸，斜撑架上有动力头和压桩帽，底盘和斜撑架上有用于驱动动力头及压桩帽沿斜撑架直线移动的驱动机构，钻杆内和钻头上安装有与水泥浆料源及泵连通的水泥浆料输浆管，两喷口相对于钻头轴线对称设于钻头处的两输浆管的端部；芯桩内有至少一个使钻杆与芯桩同心的同心定位架；钻杆底端的钻头的搅拌叶片为铰接在钻头上的多块，随钻杆向下多块搅拌叶片遇土体呈向上打开状态钻孔，随钻杆向上多块搅拌叶片向下收拢后钻头外径小于芯桩中心孔的孔径以利钻杆复位；倾斜钻孔旋喷搅拌植桩设备还包括固定在芯桩下端的外壁上的至少一个芯桩托架，芯桩托架包括支撑在成孔体孔壁上的弧形托板和固定在弧形托板下端的上大下小的锥弧形托板。

采用以上结构后，本发明倾斜钻孔旋喷搅拌植桩设备具有以下优点：解决了较长时间以来一直希望解决却未能得到较好解决的技术难题。同心定位架使钻杆的轴线、钻头的轴线、钻头的多块搅拌叶片所钻孔即成孔体的轴线和芯桩如钢格构柱芯桩或钢管桩芯桩或钢筋混凝土预制管桩芯桩的轴线与成孔体的轴线在同一直线上。多块搅拌叶片打开即钻孔，每次张开的幅度相等，即成孔体的孔径是确定的，芯桩托架的弧形板的形状和尺寸可以预设为与成孔体的形状与尺寸相配，以支撑在成孔体的半孔壁上，即使得芯桩托架的弧形托板正好位于成孔体的原土层与水泥浆搅拌体的分界线上，也即芯桩托架的弧形板始终沿孔壁下滑，这样，芯桩托架托住芯桩底端，与钻杆同轴线的下端的钻头钻进和芯桩及钢支撑推进过程能防止甚至避免钻杆下端即钻头下垂及芯桩下端下垂，钻出的孔直线度好，使芯桩与水泥土旋喷搅拌桩的同心度好即基本同轴线，从而使包覆芯桩的水泥土旋喷搅拌桩的厚度均匀，即使水泥土旋喷搅拌桩对芯桩的保护厚度均匀。采用本发明倾斜钻孔旋喷搅拌植桩设备施工，大幅度提高了组合斜桩和钢支撑即基坑斜支撑的设计强度和承载能力，很好地保证了基坑斜支撑具有很高的抵御基坑围护墙或基坑围护排桩及压顶围梁所承受的土体侧压力的能力，基本上消除甚至完全消除了基坑塌陷的安全隐患。

进一步地，同心定位架的横截面形状与芯桩内孔的横截面形状相同，同心定位架与芯桩内孔间隙配合，同心定位架的圆形中心孔与钻杆的外圆周间隙配合，一个同心定位架位于芯桩内底端。采用以上结构后，能进一步防止钻杆下端下垂和芯桩下端下垂，使同心定位架与芯桩内孔滑动性更好，也使同心定位架的圆形中心孔与钻杆的外圆周的滑动性更好，使同心定位架在钻杆的带动下滑至定位位置以中心定位和收回以重复利用的过程更灵活、更方便，使芯桩与水泥土旋喷搅拌桩的同心度即同轴线度更好，进一步保证了包覆芯桩的水泥土旋喷搅拌桩厚度均匀性。进一步提高了组合斜桩和钢支撑即基坑斜支撑的设计强度和承载能力，进一步保证了基坑斜支撑具有很高的抵御基坑围护墙或基坑围护排桩及压顶围梁所承受的土体侧压力的能力，进一步消除了基坑塌陷的安全隐患。

进一步地，钻头上有控制多块搅拌叶片打开幅度的限位结构，以预设成孔体的直径；所述的多块搅拌叶片为四块搅拌叶片，每两块搅拌叶片为一对并相对于钻头的轴线对称布置，钻头上部的两块搅拌叶片打开状态的宽度中线在同一直线上，钻头下部的两块搅拌叶片打开状态的宽度中线也在同一直线上，上部两块搅拌叶片打开状态的直线与下部两块搅拌叶片打开状态的直线的垂直投影线互为90°；所述的限位结构使搅拌叶片打开时两搅拌叶片的同一直线与钻头轴线互呈90°；每块搅拌叶片的铰接结构为，钻头上固定有一对带铰孔的第一耳板，一带铰孔的斜向铰接板间隙配合于一对第一耳板构成的插槽内，并经第一铰轴铰接；打开状态下，每块搅拌叶片为由整体板扭转90°构成的斜向铰接板与斜向搅拌板；钻头的底端固定有一上宽下尖的箭头形搅拌片。采用以上结构后，多块搅拌叶片的打开和收拢的过程更稳定更可靠，所钻孔的直线度、等径度更好，使芯桩托架的弧形板在成孔体的孔壁上的滑动效果更好，使芯桩与水泥土旋喷搅拌桩的同心度即同轴线度更好，进一步保证了包覆芯桩的水泥土旋喷搅拌桩厚度均匀性。进一步提高了组合斜桩和钢支撑即基坑斜支撑的设计强度和承载能力，进一步保证了基坑斜支撑具有很高的抵御基坑围护墙或基坑围护排桩及压顶围梁所承受的土体侧压力的能力，进一步消除了基坑塌陷的安全隐患。

进一步地，所述的弧形托板为半圆形托板，半圆形托板固定在芯桩外壁的底部，半圆形托板的半圆与成孔体的圆同圆心，半圆形托板支撑在成孔体的下半孔壁上，锥弧形托板为半圆锥形托板，半圆锥形托板上有一个或多个供泥浆穿过的第一通孔以利于向下推进。采用以上结构后，芯桩托架的弧形托板位于成孔体的原土层与水泥浆料搅拌体的分界线的精确度更高，芯桩托架的弧形板始终沿下半孔壁直线下滑，进一步防止了钻杆的下端下垂和芯桩下端下垂，钻出的孔直线度更好，使芯桩与水泥土旋喷搅拌桩的同心度即同轴线度更好，进一步保证了包覆芯桩的水泥土旋喷搅拌桩厚度均匀性。进一步提高了组合斜桩和钢支撑即基坑斜支撑的设计强度和承载能力，进一步保证了基坑斜支撑具有很高的抵御基坑围护墙或基坑围护排桩及压顶围梁所承受的土体侧压力的能力，进一步消除了基坑塌陷的安全隐患。

进一步地，芯桩托架还包括固定在芯桩外壁顶部并对称支撑在成孔体的上半孔壁上的两块第一小半圆形托板，每块第一小半圆形托板下端固定有一第一小半圆锥形托板，每块第一小半圆形托板和第一小半圆锥形托板均经一连接板焊接在芯桩外壁上；所述的半圆形托板和半圆锥形托板经多块连接板焊接在芯桩外壁上。采用以上结构，在一块半圆形弧形托板支撑在下半孔壁的基础上，再增加同圆心的支撑在上半孔壁上的两块第一小半圆形托板，使芯桩托架的弧形托板位于成孔体的原土层与水泥浆搅拌体的分界线上的精确度更高，芯桩托架的弧形板始终沿孔壁直线下滑，更进一步防止了芯桩下端下垂，使芯桩与成孔体的同心度更好，使芯桩与水泥土旋喷搅拌桩的同心度即同轴线度更好，更进一步保证了包覆芯桩的水泥土旋喷搅拌桩厚度均匀性，使水泥土旋喷搅拌桩对芯桩的保护厚度更均匀。更进一步提高了组合斜桩和钢支撑即基坑斜支撑的设计强度和承载能力、基坑围护体系抵御土体侧压力的能力和进一步消除基坑塌陷的安全隐患。

进一步地，所述的弧形托板为多块第二小半圆形托板，多块第二小半圆形托板沿芯桩外周均匀分布，每块第二小半圆形托板下端固定有一第二小半圆锥形托板，每块第二小半圆形托板和每块第二小半圆锥形托板均经一连接板焊接在芯桩外壁上，沿圆周均匀分布的多块第二小半圆形托板支撑在成孔体的圆形孔壁上，第二小半圆形托板的小半圆与成孔体的圆同圆心。采用以上结构后，提供支撑在成孔体孔壁上的弧形托板和锥弧形托板的另一种具体结构，由于每块小半圆形托板的小半圆均与成孔体的圆同圆心，芯桩托架的弧形托板位于成孔体的原土层与水泥浆搅拌体分界线上的精确度较高，芯桩托架的弧形板始终沿孔壁直线下滑，进一步防止芯桩的下端下垂，使芯桩与成孔体的同心度更好，使芯桩与水泥土旋喷搅拌桩的同心度即同轴线度更好，进一步保证了包覆芯桩的水泥土旋喷搅拌桩厚度均匀性，进一步提高了组合斜桩和钢支撑即基坑斜支撑的设计强度和承载能力。

进一步地，所述斜撑架中间段的底部固定有管状滑轨套，管状滑轨套内滑动配合有管状滑轨，一驱动油缸套在管状滑轨内和管状滑轨套内，并向上伸出管状滑轨套外，驱动油缸的尾端铰接在斜撑架上，驱动油缸的活塞杆的自由端与一开口向上并用于托芯桩的槽形托架铰接，槽形托架与管状滑轨的底端固定。采用以上结构，上述的芯桩托架托住芯桩下端，而管状滑轨则托住芯桩的中段，在轴向长度上相互配合，使芯桩与水泥土旋喷搅拌桩的同心度即同轴线度更好，进一步保证了包覆芯桩的水泥土旋喷搅拌桩厚度均匀性。进一步提高了组合斜桩和钢支撑即基坑斜支撑的设计强度和承载能力，进一步保证了基坑斜支撑具有很高的抵御基坑围护墙或基坑围护排桩及压顶围梁所承受的土体侧压力的能力，进一步消除了基坑塌陷的安全隐患。

进一步地，芯桩的底端有用于沉入土体的上大下小的锥形结构，锥形结构的中心孔的直径大于铰接的多块搅拌叶片收拢后的钻头外径以利于钻杆复位。采用以上结构后，锥形结构对芯桩中心定位，使芯桩与水泥土旋喷搅拌桩的同心度即同轴线度更好，进一步保证了包覆芯桩的水泥土旋喷搅拌桩厚度均匀性。进一步提高了组合斜桩和钢支撑即基坑斜支撑的设计强度和承载能力，进一步保证了基坑斜支撑具有很高的抵御基坑围护墙或基坑围护排桩及压顶围梁所承受的土体侧压力的能力，进一步消除了基坑塌陷的安全隐患。

进一步地，锥形结构包括位于钢格构柱芯桩底端中心孔内的圆形钢筒，圆形钢筒外圆周上固定有多块底尖上宽的翼片，所述的多块翼片均与钢格构柱芯桩底端固定，圆形钢筒的内径大于铰接的多块搅拌叶片收拢后的钻头外径。采用以上结构后，圆形钢筒及圆形钢筒外的多块底尖上宽的翼片对正方形的钢格构柱芯桩中心定位，使正方形的钢格构柱芯桩与水泥土旋喷搅拌桩的同心度即同轴线度更好，进一步保证了包覆钢格构柱芯桩的水泥土旋喷搅拌桩厚度均匀性。进一步提高了组合斜桩和钢支撑即基坑斜支撑的设计强度和承载能力，进一步保证了基坑斜支撑具有很高的抵御基坑围护墙或基坑围护排桩及压顶围梁所承受的土体侧压力的能力，进一步消除了基坑塌陷的安全隐患。

进一步地，锥形结构为固定在钢管桩芯桩或钢筋混凝土预制管桩芯桩底端的上大下小的圆锥形钢套，圆锥形钢套下端的孔径大于铰接的多块搅拌叶片收拢后的钻头外径。采用以上结构后，圆锥形钢套与圆形钢管桩芯桩或钢筋混凝土预制管桩芯桩的中心定位，使圆形的钢管桩芯桩或钢筋混凝土预制管桩芯桩与水泥土旋喷搅拌桩的同心度即同轴线度更好，进一步保证了包覆钢格构柱芯桩的水泥土旋喷搅拌桩厚度均匀性。进一步提高了组合斜桩和钢支撑即基坑斜支撑的设计强度和承载能力，进一步保证了基坑斜支撑具有很高的抵御基坑围护墙或基坑围护排桩及压顶围梁所承受的土体侧压力的能力，进一步消除了基坑塌陷的安全隐患。

附图说明

图1是本发明倾斜钻孔旋喷搅拌设备立体结构示意图一(芯桩采用钢格构柱)。

图2是本发明倾斜钻孔旋喷搅拌设备立体结构示意图二(芯桩采用空心钢筋混凝土预制管桩)。

图3是图2中A的放大结构示意图。

图4是本发明倾斜钻孔旋喷搅拌设备立体结构示意图三(突出矩形管状滑轨下端和背面)。

图5是图1中的倾斜钻孔旋喷搅拌设备中的爆炸出管状滑轨套和管状滑轨的结构示意图。

图6是图5中B的放大结构示意图。

图7是图5中C的放大结构示意图。

图8是本发明倾斜钻孔旋喷搅拌设备中的芯桩托架的一种实施例的立体结构示意图一。

图9是本发明倾斜钻孔旋喷搅拌设备中的芯桩托架的一种实施例立体结构示意图二。

图10是本发明倾斜钻孔旋喷搅拌设备中的钢格构柱芯桩突出底端的立体结构示意图。

图11是本发明倾斜钻孔旋喷搅拌设备中的同心定位架套在钻杆上且钻头与钻杆固定后的立体结构示意图。

图12是本发明倾斜钻孔旋喷搅拌设备中的同心定位架的立体结构示意图。

图13是本发明倾斜钻孔旋喷搅拌设备中多块搅拌叶片安装在钻头上且呈打开状态的立体结构示意图。

图14是本发明倾斜钻孔旋喷搅拌设备中多块搅拌叶片安装在钻头上且呈收拢状态的立体结构示意图。

图15是本发明倾斜钻孔旋喷搅拌设备中的芯桩托架的另一种实施例立体结构示意图。

图16是本发明倾斜钻孔旋喷搅拌设备中的芯桩托架的再另一种实施例立体结构示意图。

图中所示：1、吊机，2、地坪面，3、底盘，4、成孔体，5、芯桩托架，6、下半孔壁，7、管状滑轨，8、钢格构柱芯桩，9、角度调节油缸，10、压桩帽，11、管状滑轨套，12、斜撑架，13、钢筋混凝土预制管桩芯桩，14、钢架，15、钢环，16、搅拌叶片， 17、活塞杆，18、驱动油缸，19、槽形托架，20、第三耳板，21、第三铰轴，22、第二铰轴，23、第二耳板，24、锥弧形托板，25、第一通孔，26、弧形托板，27、圆形钢筒， 28、翼片，29、钻头，30、同心定位架，31、轴向限位环，32、钻杆，33、钻杆套，34、圆形中心孔，35、输浆管，36、箭头形搅拌片，37、喷口，38、铰接板，39、搅拌板， 40、限位平面，41、第一耳板，42、第一铰轴，43、动力头，44、操控室,45、正方形孔，46、正方形框架，47、圆锥形钢套，48、半圆形托板，49、半圆锥形托板，50、第一小半圆形托板，51、第一小半圆锥形托板，52、第二小半圆形托板，53、第二小半圆锥形托板，54、连接板，55、上半孔壁。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要声明的是，对于这些具体实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明的各个具体实施方式中所涉及的技术手段只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15、图16所示。

本发明倾斜钻孔旋喷搅拌植桩设备，包括主机的底盘3，底盘3也称底座。底盘3 一般包括行走机构如纵移机构和横移机构。底盘3上安装有钻孔旋喷搅拌植桩用斜撑架 12，斜撑架12也称桅杆或称导向架，也有称斜支撑柱。底盘3与斜撑架12上有斜撑架 12的角度调节油缸9或称斜撑架斜度调节油缸。斜撑架12上有动力头43和压桩帽10，压桩帽10也可称夹持芯桩或钢支撑的夹具。斜撑架12上有接钻杆32或拆卸钻杆32用的油缸，如两个油缸用来控制动力头43与压桩帽10之间的距离，以方便下方拆钻杆32 或接钻杆32的操作，如拆钻杆32时，将两根钻杆32之间的销子拔出，再利用两个油缸将上方的钻杆32向上提起，两根钻杆32就脱开了，接钻杆32则反向操作即可。底盘3 和斜撑架12上有用于驱动动力头43及压桩帽10沿斜撑架12直线移动的驱动机构，如底盘3和斜撑架12上有两组用于驱动动力头43及压桩帽10沿斜撑架12直线移动且由卷扬机、钢丝绳及滑轮组构成的驱动机构，一组放、另一组收，驱动动力头43带着钻杆 32及钻头29往下钻、压桩帽10将芯桩或钢支撑往下压，或一组收、另一组放，驱动动力头43带着钻杆32及钻头29和压桩帽10复位或称回位。钻杆32内和钻头29上安装有与水泥浆料源及泵连通的水泥浆料输浆管35，也有称高压水泥浆料输浆管35。钻头 29上有喷口37，钻头29下钻时喷口37喷高压水泥浆及芯桩及钢支撑推进同步进行，水泥浆料源如水泥浆料池设在地坪面2上，高压输送泵的进料口连通水泥浆料池。所述的高压如输浆管35和喷口37压力均为20-35MPa。斜撑架12上还可设用于监控和显示斜撑架12与水平线夹角角度的电子陀螺仪。底盘3上还可安装有吊机1。底盘3上还可设钻孔旋喷搅拌植桩的操控室44。本发明倾斜钻孔旋喷搅拌植桩设备施工时一般置于待开挖基坑的地坪面2上。地坪面2也可称为地面。不难理解，实际施工过程中，基坑底板以上部分也在钻孔搅拌的同时旋喷水泥土旋喷搅拌桩，不过在开挖至基坑底板后，将基坑底板以上的水泥土旋喷搅拌桩敲掉，而基坑底板以上只剩钢支撑。以上为现有技术。

本发明倾斜钻孔旋喷搅拌植桩设备的发明点在于。

如图11、图12、图13、图4所示。

两喷口37相对于钻头29轴线对称设于钻头29处的两输浆管35的端部，喷口37也称喷头。

芯桩内有至少一个使钻杆32与芯桩同心的同心定位架30，同心定位架30也可称钻杆定位导向架。

同心定位架30的横截面形状与芯桩内孔的横截面形状相同，同心定位架30与芯桩内孔间隙配合，同心定位架30的圆形中心孔34与钻杆32的外圆周间隙配合。

与钢格构柱芯桩8正方形孔45相配的同心定位架30的外形为正方形框架46，正方形框架46两端与钻杆32有轴向限位结构，如位于正方形框架46两端并焊接在钻杆32 上的轴向限位环31，正方形框架46两端的中心各有一钻杆套33，钻杆套33的圆形中心孔34的轴线与正方形框架46的中心连线在同一直线上，也可理解为两者同轴线。钻杆 32在钢格构柱芯桩8的正方形孔45内进出，带动同心定位架30在钢格构柱芯桩8的正方形孔45内轴向滑动。一根斜支撑的钢格构柱芯桩8和其顶部的钢格构柱钢支撑施工完成后，同心定位架30在钻杆32复位时被钻杆32带回地坪面2，以重复使用。

与圆形的钢管桩芯桩或圆形孔的钢筋混凝土预制管桩芯桩或钢管桩做的钢支撑相配的同心定位架的外形为圆形框架，圆形框架的两端与钻杆有轴向限位结构，如位于圆形框架两端并焊接在钻杆上的轴向限位环，圆形框架两端的中心各有一钻杆套，钻杆套的圆形中心孔的轴线与圆形框架的中心连线在同一直线上，也可理解为两者同轴线。钻杆在圆形孔内进出，带动同心定位架在钢管桩芯桩或圆形孔的钢筋混凝土预制管桩芯桩或钢管桩做的钢支撑的圆形孔内轴向滑动。一根斜支撑的钢管桩芯桩或圆形孔的钢筋混凝土预制管桩芯桩或钢管桩做的钢支撑施工完成后，同心定位架在钻杆复位时被钻杆带回地坪面，以重复使用(本段结构图中未示出)。

同心定位架30在芯桩的轴向长度上可有多个，一个同心定位架30位于芯桩内底端，可理解为如只有一个同心定位架30，则设在芯桩内底端，如果有多个同心定位架30，其中至少有一个设在芯桩如钢格构柱芯桩8、钢管桩芯桩或钢筋混凝土预制管桩芯桩13的内底端。不难理解，钢支撑如钢格构柱钢支撑和钢管桩钢支撑内也可设同心定位架30。

不难理解，以上所述的间隙配合是个很规范的用词，同心定位架30与芯桩内孔间隙配合，是指同心定位架30与芯桩滑动配合，如钢格构柱芯桩8的正方形孔45的对边尺寸大于或等于正方形的同心定位架30的正方形框架46对边尺寸，钢管桩或钢筋混凝土预制管桩芯桩13的中心孔的直径大于或等于圆形的同心定位架30的外径尺寸。同心定位架30的圆形中心孔34与钻杆32的外圆周间隙配合，是指同心定位架30的圆形中心孔34与钻杆32滑动配合，而同心定位架30的圆形中心孔34的孔径大于或等于钻杆32 的外径尺寸。同心也可理解为同轴线。

钻杆32底端的钻头29的搅拌叶片16为铰接在钻头29上的多块或称多片，随钻杆32向下多块搅拌叶片16遇土体呈向上打开状态钻孔，随钻杆32向上多块搅拌叶片16 向下收拢后钻头29外径小于芯桩中心孔的孔径以利钻杆32复位。

换句话说，钻头29的搅拌叶片16为多块，多块搅拌叶片16与钻头本体呈钻头29 下行遇土体即向上打开钻孔、钻头29上行遇芯桩内孔则收拢并穿过该内孔的斜向铰接状态。

钻头29上有限制搅拌叶片16打开幅度的限位结构，以预设成孔体4的直径。所述的限位结构使搅拌叶片16打开时两搅拌叶片16的同一直线与钻头29的轴线互呈90°；所述的限位结构，如搅拌叶片16打开状态的顶面有一限位平面，钻头29的铰接座上有一限位平面，两限位平面40相抵以限位。所述的多块搅拌叶片16优选为四块搅拌叶片 16，每两块搅拌叶片为一对并相对于钻头29的轴线对称布置，钻头29上部的两块搅拌叶片16打开状态的宽度中线在同一直线上，钻头29下部的两块搅拌叶片16打开状态宽度中线也在同一直线上，上部两块搅拌叶片16打开状态的直线与下部两块搅拌叶片16 打开状态的直线的垂直投影线互为90°。宽度中线也称宽度平分线。每块搅拌叶片16 的铰接结构为，钻头29上固定有一铰接座，铰接座有一对即两个带铰孔的第一耳板41，一带铰孔的斜向铰接板38间隙配合于一对第一耳板41构成的插槽内，并经第一铰轴42 铰接。打开状态下，每块搅拌叶片16为由整体板扭转90°构成的斜向铰接板38与斜向搅拌板39。钻头29的底端固定有一上宽下尖的箭头形搅拌片36，箭头形搅拌片36也可称箭头形搅拌叶片。

如图1、图2、图3、图4、图5、图8、图9、图15、图16所示。

本发明倾斜钻孔旋喷搅拌设备，还包括固定在芯桩下端的外壁上的至少一个芯桩托架5，芯桩托架5包括支撑在成孔体4孔壁上的弧形托板26和固定如一体成型在弧形托板26下端的上大下小的锥弧形托板24。

如图1、图2图9所示，芯桩托架5的一种实施例，所述的弧形托板26可为半圆形托板48，半圆形托板48固定在芯桩外壁的底部，半圆形托板48的半圆与成孔体4的圆同圆心，半圆形托板48支撑在成孔体4的下半孔壁6上，锥弧形托板24为半圆锥形托板49，半圆锥形托板49上有一个或多个供泥浆穿过的第一通孔25以利于半圆锥形托板 49及芯桩托架5向下推进。若设一个第一通孔25，一般设在半锥形托板49的宽度中间位置。所述的半圆形托板48和半圆锥形托板49经多块如两块连接板54焊接在钢格构柱芯桩8的矩形框架外壁的下两根角钢上。

如图1、图2、图15所示，芯桩托架5的另一种实施例，在以上半圆形托板48和半圆锥形托板49的基础上，芯桩托架5还包括固定在芯桩外壁顶部并对称支撑在成孔体4 的上半孔壁55上的两块第一小半圆形托板50，每块第一小半圆形托板50下端固定如整体成型有一第一小半圆锥形托板51，每块第一小半圆形托板50和第一小半圆锥形托板51均经一共同的连接板54焊接在芯桩外壁上。如两块第一小半圆形托板50和两块第一小半圆锥形托板51均经各自一共同的连接板54焊接在钢格构柱芯桩8的矩形框架外壁的两根角钢上。

如图1、图2、图16所示，芯桩托架5的再另一种实施例，所述的弧形托板26为多块如四块第二小半圆形托板52，多块如四块第二小半圆形托板52沿芯桩外周均匀布置，每块第二小半圆形托板52下端固定如一体成型有一第二小半圆锥形托板53，每块第二小半圆形托板52和每块第二小半圆锥形托板53均经一共同的连接板54焊接在芯桩外壁上，沿圆周均匀分布的多块如四块第二小半圆形托板52支撑在成孔体4的圆形孔壁上，第二小半圆形托板52的小半圆与成孔体4的圆同圆心。以上所述焊接，如四块第二小半圆形托板52和四块第二小半圆锥形托板53经四块连接板54焊接在钢格构柱8外壁上的四根角钢上。

以上所述的小半圆形可理解为1/5-1/3半圆形；以上所述的小半圆锥形可理解为1/5-1/3 半圆锥形。

芯桩托架5可与钢管桩芯桩下端直接焊接。

如图2、图3所示，芯桩托架5的还有一种实施例，半圆形托板48的顶端经一扇形盖板与固定在钢筋混凝土预制管桩芯桩13底端的钢架14焊接，扇形盖板上有多个供泥浆穿过的第二通孔以利于芯桩托架5向下推进，半圆锥形托板49的底端与钢筋混凝土预制管桩芯桩13底端的钢环15焊接。所述的固定可为钢架14与钢筋混凝土管桩芯桩13 底端的钢环15焊接。钢环15行业内一般称端板。

成孔体4也可称为所钻孔。芯桩托架5也可称为芯桩支撑架，或称称芯桩托盘，或称芯桩托座，或称芯桩托碗。托板也可称为支撑板。下端应理解为包括底端。芯桩托架5 可以看成是倾斜钻孔旋喷搅拌植桩设备的组成部分，也可理解为是倾斜钻孔旋喷搅拌植桩设备的辅助装置。不难理解，每根斜支撑施工完后，芯桩托架5与芯桩如钢格构柱芯桩8、钢管桩芯桩或钢筋混凝土预制管桩芯桩13一起埋于地下。

如图1、图2、图5所示，所述斜撑架12中间段的底部固定有管状滑轨套11，管状滑轨套11如矩形管滑轨套内滑动配合有管状滑轨7如矩形管滑轨，一驱动油缸18套在管状滑轨7内和管状滑轨套11内，并向上伸出管状滑轨套11外，驱动油缸18的尾端铰接在斜撑架12上，驱动油缸18活塞杆17的自由端伸出管状滑轨7并与一开口向上并用于托芯桩的槽形托架19铰接，槽形托架19与管状滑轨7的底端固定如焊接。管状滑轨 7也称管状导轨，管状滑轨套11也称管状导轨套。管状滑轨也可为圆形管滑轨，管状滑轨套也可为圆形管滑轨套。

参见图7，斜撑架12上固定如焊接一带两第二耳板23的铰接座，驱动油缸18的尾端上的连接块活动插入两第二耳板23构成的插槽内，一第二铰轴22插入第二耳板23和连接块上的铰孔，并轴向限位以铰接。

参见图6，槽形托架19可包括托住芯桩的开口向上的匚字形槽，槽形托架19上固定如焊接一带两第三耳板20的铰接座，活塞杆17的自由端上的连接块活动插入两第三耳板20构成的插槽内，一第三铰轴21插入第三耳板20和连接块上的铰孔，并轴向限位以铰接。

芯桩的底端有用于沉入土体的上大下小的锥形结构，锥形结构的中心孔的直径大于铰接的多块搅拌叶片16收拢后的钻头29外径以利于钻杆32复位或称回位。

如图9所示，锥形结构可包括位于钢格构柱芯桩8底端中心孔即正方形孔45内的圆形钢筒27，圆形钢筒27外圆周上固定有多块底尖上宽的翼片28，多块翼片28均与钢格构柱芯桩8底端固定如焊接，圆形钢筒27的内径大于铰接的多块搅拌叶片16收拢后的钻头29外径。

如图3所示，锥形结构可为固定在钢筋混凝土预制管桩芯桩13或钢管桩芯桩底端的上大下小的圆锥形钢套47，圆锥形钢套47下端的孔径大于铰接的多块搅拌叶片16收拢后的钻头29外径。圆锥形钢套47可以与钢筋混凝土预制管桩芯桩13底端的钢环15焊接。圆锥形钢套47也可以与钢管桩芯桩底端焊接。

所述的搅拌叶片16收拢也称缩回。所述搅拌叶片16的打开幅度也可称打开弧度。

不难理解，芯桩与钢支撑可均采用钢格构柱，或均采用钢管桩，但也可如图2所示芯桩采用钢筋混凝土预制管桩芯桩13，而钢支撑采用钢格构柱。还可芯桩采用钢管桩，而钢支撑采用钢格构柱。锥形结构也称桩尖或称桩靴。不难理解，锥形结构也与芯桩一起埋于地下。锥形结构可以看成是本发明倾斜钻孔旋喷植桩搅拌设备的组成部分，当然也可理解为是本发明倾斜钻孔旋喷搅拌植桩设备的辅助装置。不难理解，钢筋混凝土预制管桩芯桩外形可以是圆形的，也可以是方形的，但中心孔一般是圆的，同心定位架可为与圆孔相配的圆形。

不难理解，本发明所述的零部件均采用钢材制作而成。

以上未标注的零部件或结构或数量图中未示出。附图只是示意性的，如附图有与文字描述不一致的地方，以文字描述为准。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种倾斜钻孔旋喷搅拌植桩设备，包括底盘，底盘上安装有钻孔旋喷搅拌植桩用斜撑架，底盘与斜撑架上有斜撑架角度调节油缸，斜撑架上有动力头和压桩帽，底盘和斜撑架上有用于驱动动力头及压桩帽沿斜撑架直线移动的驱动机构，钻杆内和钻头上安装有与水泥浆料源及泵连通的水泥浆料输浆管，其特征在于：两喷口相对于钻头轴线对称设于钻头处的两输浆管的端部；芯桩内有至少一个使钻杆与芯桩同心的同心定位架；钻杆底端的钻头的搅拌叶片为铰接在钻头上的多块，随钻杆向下多块搅拌叶片遇土体呈向上打开状态钻孔，随钻杆向上多块搅拌叶片向下收拢后钻头外径小于芯桩中心孔的孔径以利钻杆复位；倾斜钻孔旋喷搅拌植桩设备还包括固定在芯桩下端的外壁上的至少一个芯桩托架，芯桩托架包括支撑在成孔体孔壁上的弧形托板和固定在弧形托板下端的上大下小的锥弧形托板；

同心定位架的横截面形状与芯桩内孔的横截面形状相同，同心定位架与芯桩内孔间隙配合，同心定位架的圆形中心孔与钻杆的外圆周间隙配合，一个同心定位架位于芯桩内底端；

所述的弧形托板为半圆形托板，半圆形托板固定在芯桩外壁的底部，半圆形托板的半圆与成孔体的圆同圆心，半圆形托板支撑在成孔体的下半孔壁上，锥弧形托板为半圆锥形托板，半圆锥形托板上有一个或多个供泥浆穿过的第一通孔以利于向下推进；

芯桩托架还包括固定在芯桩外壁顶部并对称支撑在成孔体的上半孔壁上的两块第一小半圆形托板，每块第一小半圆形托板下端固定有一第一小半圆锥形托板，每块第一小半圆形托板和第一小半圆锥形托板均经一连接板焊接在芯桩外壁上；所述的半圆形托板和半圆锥形托板经多块连接板焊接在芯桩外壁上；

芯桩的底端有用于沉入土体的上大下小的锥形结构，锥形结构的中心孔的直径大于铰接的多块搅拌叶片收拢后的钻头外径以利于钻杆复位。

2.根据权利要求1所述的倾斜钻孔旋喷搅拌植桩设备，其特征在于：钻头上有控制多块搅拌叶片打开幅度的限位结构，以预设成孔体的直径；所述的多块搅拌叶片为四块搅拌叶片，每两块搅拌叶片为一对并相对于钻头的轴线对称布置，钻头上部的两块搅拌叶片打开状态的宽度中线在同一直线上，钻头下部的两块搅拌叶片打开状态的宽度中线也在同一直线上，上部两块搅拌叶片打开状态的直线与下部两块搅拌叶片打开状态的直线的垂直投影线互为90°；所述的限位结构使搅拌叶片打开时两搅拌叶片的同一直线与钻头轴线互呈90°；每块搅拌叶片的铰接结构为，钻头上固定有一对带铰孔的第一耳板，一带铰孔的竖向铰接板间隙配合于一对第一耳板构成的插槽内，并经第一铰轴铰接；打开状态下，每块搅拌叶片为由整体板扭转90°构成的斜向铰接板与斜向搅拌板；钻头的底端固定有一上宽下尖的箭头形搅拌片。

3.根据权利要求1所述的倾斜钻孔旋喷搅拌植桩设备，其特征在于：所述的弧形托板为多块第二小半圆形托板，多块第二小半圆形托板沿芯桩外周均匀分布，每块第二小半圆形托板下端固定有一第二小半圆锥形托板，每块第二小半圆形托板和每块第二小半圆锥形托板均经一连接板焊接在芯桩外壁上，沿圆周均匀分布的多块第二小半圆形托板支撑在成孔体的圆形孔壁上，第二小半圆形托板的小半圆与成孔体的圆同圆心。

4.根据权利要求1所述的倾斜钻孔旋喷搅拌植桩设备，其特征在于：所述斜撑架中间段的底部固定有管状滑轨套，管状滑轨套内滑动配合有管状滑轨，一驱动油缸套在管状滑轨内和管状滑轨套内，并向上伸出管状滑轨套外，驱动油缸的尾端铰接在斜撑架上，驱动油缸的活塞杆的自由端与一开口向上并用于托芯桩的槽形托架铰接，槽形托架与管状滑轨的底端固定。

5.根据权利要求1所述的倾斜钻孔旋喷搅拌植桩设备，其特征在于：锥形结构包括位于钢格构柱芯桩底端中心孔内的圆形钢筒，圆形钢筒外圆周上固定有多块底尖上宽的翼片，所述的多块翼片均与钢格构柱芯桩底端固定，圆形钢筒的内径大于铰接的多块搅拌叶片收拢后的钻头外径。

6.根据权利要求1所述的倾斜钻孔旋喷搅拌植桩设备，其特征在于：锥形结构为固定在钢管桩芯桩或钢筋混凝土预制管桩芯桩底端的上大下小的圆锥形钢套，圆锥形钢套下端的孔径大于铰接的多块搅拌叶片收拢后的钻头外径。