CN116498204A - 一种三轴搅拌桩装置及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种三轴搅拌桩装置及其施工方法，涉及建筑施工技术领域，三轴搅拌桩装置包括机体，所述机体上设置有三根用于钻孔的钻杆，所述钻杆下端固定有钻头，所述钻杆外壁设置有螺旋叶片，所述钻杆上设置有连接三钻杆的支撑架，所述支撑架上开设有供三钻杆穿过的三通槽，所述通槽内转动连接有转动筒，所述转动筒内开设有与螺旋叶片配合的螺旋槽，转动筒相对于支撑架固定，所述转动筒随螺旋叶片的转动而上下运动，所述支撑架内设置有使转动筒相对于支撑架静止的定位机构。本申请具有保持钻杆稳定的同时、防止支撑架产生干涉的效果。
Description
技术领域
本申请涉及建筑施工技术领域，尤其是涉及一种三轴搅拌桩装置及其施工方法。
背景技术
在软土基处理工程中，遇到在吹填而成的地基上进行防渗桩施工时，常采用三轴搅拌桩进行防渗墙施工，是长螺旋桩机的一种，同时有三个螺旋钻孔，施工时三条螺旋钻孔同时向下施工，利用搅拌桩机将水泥喷入并充分搅拌，使水泥与土发生一系列物理化学反应，使软土硬结而提高地基强度。
公告号CN211342754U的中国专利中，公开了一种深基坑用三轴搅拌桩，包括并排设置的三个钻杆本体，所述钻杆本体的端部设置有钻头，所述钻杆本体包括外钻杆和内钻杆，所述外钻杆与内钻杆之间形成水泥浆通道，所述钻头内部开设有与所述水泥浆通道相连通的喷浆口，所述钻杆本体之间设置有水平设置的支撑架，所述支撑架将三个所述钻杆本体连接在一起。支撑架能够有效的保持三根钻杆本体之间的稳定性，避免在受到外力时，发生晃动，影响加工质量。
针对上述中的相关技术，发明人认为支撑架能够有效的保持三根钻杆本体之间的稳定性，但支撑架的存在会对钻孔的过程产生一定的干涉。
发明内容
为了保证三根钻杆之间的稳定性的同事减小支撑件对钻孔的过程产生的干涉，本申请提供一种三轴搅拌桩装置及其施工方法。
第一方面，本申请提供的一种三轴搅拌桩装置采用如下的技术方案：
一种三轴搅拌桩装置，包括机体，所述机体上设置有三根用于钻孔的钻杆，所述钻杆下端固定有钻头，所述钻杆外壁设置有螺旋叶片，所述钻杆上设置有连接三钻杆的支撑架，所述支撑架上开设有供三钻杆穿过的三通槽，所述通槽内转动连接有转动筒，所述转动筒内开设有与螺旋叶片配合的螺旋槽，转动筒相对于支撑架固定，所述转动筒随螺旋叶片的转动而上下运动，所述支撑架内设置有使转动筒相对于支撑架静止的定位机构。
通过采用上述技术方案，钻杆在钻孔的过程中，工作人员可作用于对应的定位机构，使转动筒相对于支撑架静止，此时钻杆在转动的过程中，带动支撑架向上运动，当运动到指定位置时，工作人员再作用于定位机构使定位筒相对于支撑架转动，定位筒随着钻杆同步转动，此时支撑架相对于钻杆在竖直方向上的高度保持不变。
可选的，所述转动筒上下两端通过轴承转动连接在支撑架上，所述定位机构包括固定在支撑架内的定位气缸，所述定位气缸输出轴上固定有用于抵接于对应转动筒外壁的抵接块。
通过采用上述技术方案，工作人员可以作用于定位气缸，使抵接块与定位筒分离或者抵紧，当抵接块与转动筒抵紧，支撑架相对于转动筒静止，螺旋叶片在转动的过程中带动支撑架上下运动，当抵接块与转动筒分离，转动筒随着钻杆同步转动，支撑架相对静止，同时可以根据实际的搅拌的需要，来控制不同钻杆转动的方向，通过与定位机构的配合，便于不同钻杆朝着不同的方向转动。
可选的，所述螺旋叶片包括一体形成于所述钻杆外壁的固定叶片，所述固定叶片上开设有若干缺口，所述钻杆上转动连接有用于弥补该所述缺口的转动叶片，所述钻杆外壁开设有用于收纳所述转动叶片的收纳槽，所述钻杆内设置有驱动所述转动叶片转动的驱动机构。
通过采用上述技术方案，螺旋叶片包括固定叶片和转动叶片，两者连接一起时，便于泥土向上运输，当灌浆好后，使转动叶片与固定叶片分离，此时在搅拌的过程中，混凝土不会朝着向上或者向下输送，从而便于混凝土各处含量相对均匀。
可选的，所述驱动机构包括同轴固定在驱动齿轮转轴上的从动齿轮，若干从动齿轮在同一高度上均匀分布，所述钻杆内滑移设置有驱动齿条，所述钻杆内固定驱动电机，所述驱动电机输出轴上固定有带动驱动齿条运动的驱动齿轮。
通过采用上述技术方案，驱动电机带动驱动齿条运动，驱动齿条带动驱动齿轮转动，固定在驱动齿轮转轴上的转动叶片在竖直方向上转动，从而与固定叶片结合或者分离，便于根据实际情况来使用螺旋叶片。
可选的，所述钻杆内滑移设置有用于覆盖收纳槽的滑动板，所述滑动板上固定有滑动齿条，所述钻杆内转动连接有与滑动齿条啮合的滑动齿轮，所述钻杆内设置有驱动所述滑动板将收纳槽覆盖的驱动组件。
通过采用上述技术方案，工作人员可作用于驱动组件，使滑动板上下运动，来控制收纳槽的开合，减小泥土进入到收纳槽内的可能。
可选的，所述驱动组件包括滑移设置在所述钻杆内的主动齿条，所述主动齿条固定连接相邻两所述驱动齿条且位于同一直线上，主动齿条与滑动齿轮啮合并带动滑动齿轮转动，当转动叶片与固定叶片构成所述螺旋叶片，所述滑动板覆盖所述收纳槽。
通过采用上述技术方案，驱动电机带动驱动齿条运动的过程中，同时带动驱动齿轮和滑动齿轮转动，转动叶片与固定叶片连成一体，滑动板将收纳槽闭合，当转动叶片向上转动的过程中，滑动板将收纳槽打开。
可选的，所述钻杆和钻头沿长度方向开设有下料槽，所述钻杆上转动连接有下料管，所述机体上设置有连接下料管的混凝土泵，所述混凝土泵上设置有连接下料管的送料管，所述钻头上设置有用于控制钻头下方下料槽开合的开关机构。
通过采用上述技术方案，在钻孔的过程在开关机构的作用下，下料槽下端开口闭合，当需要向钻孔内注浆时，开关机构打开，便于混凝土流出。
可选的，所述开关机构包括转动连接在钻头内的开关板，所述开关板上设置有转轴，所述开关板固定在所述转轴上，所述转轴上套设拉动开关板向上转动并用于闭合下料槽下端开口的第一扭簧。
通过采用上述技术方案，在第一扭簧的作用下，开关板向上转动并抵接在下料槽下端面，用于覆盖下料槽，同时，钻孔的泥土推动开关板向上运动，保证开关板不会将下料槽下端开口闭合，防止泥土进入到钻头内。
可选的，所述开关板为伸缩板，伸缩板上设置推动内侧伸缩板向外运动的伸缩弹簧，所述伸缩板上设置有环绕伸缩板的皮带，所述钻头内转动连接有固定轴所述皮带一端固定在转轴上，所述皮带另一端固定在固定轴上，固定轴上设置有使皮带始终绷紧的第二扭簧，当混凝土推动开关板向下转动的过程中，在第二扭簧和混凝土共同作用下，皮带在固定轴上收卷。
通过采用上述技术方案，混凝土推动开关板转动，开关板在向下转动的过程中，皮带在固定轴上收卷，伸缩板缩短，便于混凝土下料。
另一方面，本申请还公开一种应用上述三轴搅拌桩装置的施工方法，包括以下步骤：
S1、将机体安装到需要转动的位置，调节支撑架在钻杆上的位置关系，保证钻杆工作的稳定性；
S2、在钻孔的过程中，通过定位机构控制转动筒，使转动筒与支撑架保持相对静止，在钻杆在转动的过程中，带动支撑架运动到上方合适位置，然后再通过定位机构，使转动筒随着转杆转动，保持支撑架相对于钻杆的位置不变；
S3、当钻孔完成后，钻孔内浇筑混凝土，使固定叶片与转动叶片分离，便于对混凝土的搅拌；
S4、通过控制钻杆的不同的转动方向，来使混凝土搅拌均匀。
通过采用上述技术方案，钻杆在工作的过程中，调节支撑架在钻杆上的不同位置，一方面提高钻杆的稳定性，另一方面，避免支撑架对钻杆工作产生干涉。
附图说明
图1是本申请实施例的整体结构示意图。
图2是定位机构的结构示意图。
图3是驱动组件的结构示意图。
图4是钻头的剖视图。
图5是开关组件的连接结构示意图。
附图标记说明：1、机体；2、钻杆；3、安装架；4、驱动丝杆；5、从动齿轮；6、支撑架；7、转动筒；8、定位气缸；9、抵接块；10、固定叶片；11、转动叶片；12、驱动齿轮；13、驱动齿条；14、驱动电机；15、滑动板；16、滑动齿条；17、滑动齿轮；18、主动齿条；19、下料槽；20、钻头；21、下料管；22、混凝土泵；23、送料管；24、开关板；25、转轴；26、皮带；27、固定轴。
具体实施方式
以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种三轴搅拌桩装置。
参照图1，一种三轴搅拌桩装置，包括机体1，机体1上设置有三根用于钻孔的钻杆2，钻杆2外壁设置有螺旋叶片，机体1上滑移设置有安装架3，机体1上转动连接有竖直设置的驱动丝杆4，驱动丝杆4竖直贯穿安装架3并于安装架3螺纹连接，机体1上通过螺栓固定有升降电机，升降电机输出轴固定在驱动丝杆4上、并带动驱动丝杆4转动，三钻杆2转动连接在安装架3上，安装架3上设置带动三根钻杆2转动的电机，在其他实施例中，也可以通过皮带、齿轮等带动三钻杆2同步转动或者分别转动。
参照图1和图2，钻杆2上设置有连接三钻杆2的支撑架6，支撑架6上开设有供三钻杆2穿过的三通槽，通槽内转动连接有转动筒7，转动筒7上下两端通过轴承连接在支撑架6上，转动筒7内开设有与螺旋叶片配合的螺旋槽，当转动筒7相对于支撑架6固定，转动筒7随螺旋叶片的转动而上下运动，当转动筒7随着支撑架6转动，支撑架6相对于钻杆2在高度方向上相对静止。
参照图1和图2，支撑架6内设置有使转动筒7相对于支撑架6静止的定位机构。定位机构包括固定在支撑架6内的定位气缸8，定位气缸8输出轴上固定有抵接块9，抵接块9正对于转动筒7的表面与转动筒7外壁贴合。通过定位气缸8，可使不同转动筒7相对于支撑架6静止或转动，便于根据实际工况控制钻杆2的转动方向。
参照图2和图3，螺旋叶片包括一体形成于钻杆2外壁的固定叶片10，固定叶片10上开设有若干缺口，若干缺口的连线在同一高度方向上均匀分布，螺旋叶片还包括转动连接在钻杆2上并用于弥补该缺口的转动叶片11，钻杆2外壁开设有用于收纳槽，转动叶片11向上转动的过程中、收纳于收纳槽内。钻杆2内设置有驱动所述转动叶片11转动的驱动机构。驱动机构包括同轴固定在驱动齿轮12转轴上的从动齿轮5，若干从动齿轮5在同一高度上均匀分布，钻杆2内滑移设置有驱动齿条13，钻杆2内固定驱动电机14，驱动电机14输出轴上固定有带动驱动齿条13运动的驱动齿轮12。
参照图3和图4，钻杆2内滑移设置有用于覆盖收纳槽的滑动板15，滑动板15上固定有滑动齿条16，钻杆2内转动连接有滑动齿轮17，滑动齿轮17与滑动齿条16啮合，钻杆2内设置有驱动滑动板15运动并将收纳槽覆盖的驱动组件。驱动组件包括滑移设置在钻杆2内的主动齿条18，主动齿条18固定连接相邻两驱动齿条13，且主动齿条18和驱动齿条13位于同一直线上，主动齿条18与滑动齿轮17啮合并带动滑动齿轮17转动，当转动叶片11与固定叶片10构成一体式的螺旋叶片，滑动板15覆盖收纳槽，当转动叶片11向上转动，滑动板15同样向上转动，便于转动叶片11收纳于收纳槽内。
转动叶片11收纳于收纳槽内，此时螺旋叶片存在一定的缺口，在搅拌的过程中，螺旋叶片无法将混凝土等原料向上或者向下输送，进而保证各部分原料在得到充分搅拌时，不会向上或者向下输送，保证其均匀性。
参照图3和图4，钻杆2和钻头20沿长度方向开设有下料槽19，下料槽19长度方向贯穿钻头20和钻杆2，钻杆2上转动连接有下料管21，机体1上设置有连接下料管21的混凝土泵22，混凝土泵22上设置有连接下料管21的送料管23，在混凝土泵22的作用下，混凝土从下料槽19送到钻孔内。
参照图4和图5，钻头20上设置有用于控制钻头20下方下料槽19开合的开关机构。开关机构包括转动连接在钻头20内的开关板24，开关板24上固定设置有转轴25，转轴25转动连接在钻头20内，转轴25上套设有第一扭簧，第一扭簧拉动开关板24向上转动并用于闭合下料槽19下端开口。开关板24为伸缩板，伸缩板上设置推动内侧伸缩板向外运动的伸缩弹簧，伸缩板上设置有环绕伸缩板的皮带26，钻头20内转动连接有固定轴27，固定轴27平行于转轴25，皮带26一端固定在转轴25上，皮带26另一端固定在固定轴27上，固定轴27上设置有使皮带26始终绷紧的第二扭簧，在第一扭簧的作用下，开关板24向上转动抵接在下料槽19下端开口，防止泥土进入到钻头20内，当混凝土推动开关板24向下转动的过程中，在第二扭簧和混凝土共同作用下，皮带26在固定轴27上收卷。
本申请还公开一种应用如上述三轴搅拌桩装置的施工方法，包括以下步骤；
S1、将机体1安装到需要转动的位置，通过定位气缸8，使转动筒7和支撑架6相对静止，钻杆2转动，调节支撑架6在钻杆2上的位置关系，保证钻杆2工作的稳定性；
S2、在钻孔的过程中，通过定位气缸8控制转动筒7，使转动筒7与支撑架6保持相对静止，在钻杆2在转动的过程中，带动支撑架6运动到上方合适位置，然后再通过定位气缸8，使转动筒7随着转杆转动，保持支撑架6相对于钻杆2的位置不变；
S3、当钻孔完成后，通过混凝土泵22向钻孔内浇筑混凝土，使固定叶片10与转动叶片11分离，便于对混凝土的搅拌；
S4、通过控制钻杆2的不同的转动方向，来使混凝土搅拌均匀。
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 (10)
1.一种三轴搅拌桩装置，包括机体(1)，所述机体(1)上设置有三根用于钻孔的钻杆(2)，所述钻杆(2)下端固定有钻头(20)，所述钻杆(2)外壁设置有螺旋叶片，所述钻杆(2)上设置有连接三钻杆(2)的支撑架(6)，其特征在于：所述支撑架(6)上开设有供三钻杆(2)穿过的三通槽，所述通槽内转动连接有转动筒(7)，所述转动筒(7)内开设有与螺旋叶片配合的螺旋槽，转动筒(7)相对于支撑架(6)固定，所述转动筒(7)随螺旋叶片的转动而上下运动，所述支撑架(6)内设置有使转动筒(7)相对于支撑架(6)静止的定位机构。
2.根据权利要求1所述的一种三轴搅拌桩装置，其特征在于：所述转动筒(7)上下两端通过轴承转动连接在支撑架(6)上，所述定位机构包括固定在支撑架(6)内的定位气缸(8)，所述定位气缸(8)输出轴上固定有用于抵接于对应转动筒(7)外壁的抵接块(9)。
3.根据权利要求2所述的一种三轴搅拌桩装置，其特征在于：所述螺旋叶片包括一体形成于所述钻杆(2)外壁的固定叶片(10)，所述固定叶片(10)上开设有若干缺口，所述钻杆(2)上转动连接有用于弥补该所述缺口的转动叶片(11)，所述钻杆(2)外壁开设有用于收纳所述转动叶片(11)的收纳槽，所述钻杆(2)内设置有驱动所述转动叶片(11)转动的驱动机构。
4.根据权利要求3所述的一种三轴搅拌桩装置，其特征在于：所述驱动机构包括同轴固定在驱动齿轮(12)转轴上的从动齿轮(5)，若干从动齿轮(5)在同一高度上均匀分布，所述钻杆(2)内滑移设置有驱动齿条(13)，所述钻杆(2)内固定驱动电机(14)，所述驱动电机(14)输出轴上固定有带动驱动齿条(13)运动的驱动齿轮(12)。
5.根据权利要求4所述的一种三轴搅拌桩装置，其特征在于：所述钻杆(2)内滑移设置有用于覆盖收纳槽的滑动板(15)，所述滑动板(15)上固定有滑动齿条(16)，所述钻杆(2)内转动连接有与滑动齿条(16)啮合的滑动齿轮(17)，所述钻杆(2)内设置有驱动所述滑动板(15)将收纳槽覆盖的驱动组件。
6.根据权利要求5所述的一种三轴搅拌桩装置，其特征在于：所述驱动组件包括滑移设置在所述钻杆(2)内的主动齿条(18)，所述主动齿条(18)固定连接相邻两所述驱动齿条(13)且位于同一直线上，主动齿条(18)与滑动齿轮(17)啮合并带动滑动齿轮(17)转动，当转动叶片(11)与固定叶片(10)构成所述螺旋叶片，所述滑动板(15)覆盖所述收纳槽。
7.根据权利要求6所述的一种三轴搅拌桩装置，其特征在于：所述钻杆(2)和钻头(20)沿长度方向开设有下料槽(19)，所述钻杆(2)上转动连接有下料管(21)，所述机体(1)上设置有连接下料管(21)的混凝土泵(22)，所述混凝土泵(22)上设置有连接下料管(21)的送料管(23)，所述钻头(20)上设置有用于控制钻头(20)下方下料槽(19)开合的开关机构。
8.根据权利要求7所述的一种三轴搅拌桩装置，其特征在于：所述开关机构包括转动连接在钻头(20)内的开关板(24)，所述开关板(24)上设置有转轴(25)，所述开关板(24)固定在所述转轴(25)上，所述转轴(25)上套设拉动开关板(24)向上转动并用于闭合下料槽(19)下端开口的第一扭簧。
9.根据权利要求8所述的一种三轴搅拌桩装置，其特征在于：所述开关板(24)为伸缩板，伸缩板上设置推动内侧伸缩板向外运动的伸缩弹簧，所述伸缩板上设置有环绕伸缩板的皮带(26)，所述钻头(20)内转动连接有固定轴(27)，所述皮带(26)一端固定在转轴(25)上，所述皮带(26)另一端固定在固定轴(27)上，固定轴(27)上设置有使皮带(26)始终绷紧的第二扭簧，当混凝土推动开关板(24)向下转动的过程中，在第二扭簧和混凝土共同作用下，皮带(26)在固定轴(27)上收卷。
10.一种应用如上述权利要求9所述的三轴搅拌桩装置的施工方法，其特征在于，包括以下步骤；
S1、将机体(1)安装到需要转动的位置，调节支撑架(6)在钻杆(2)上的位置关系，保证钻杆(2)工作的稳定性；
S2、在钻孔的过程中，通过定位机构控制转动筒(7)，使转动筒(7)与支撑架(6)保持相对静止，在钻杆(2)在转动的过程中，带动支撑架(6)运动到上方合适位置，然后再通过定位机构，使转动筒(7)随着转杆转动，保持支撑架(6)相对于钻杆(2)的位置不变；
S3、当钻孔完成后，钻孔内浇筑混凝土，使固定叶片(10)与转动叶片(11)分离，便于对混凝土的搅拌；
S4、通过控制钻杆(2)的不同的转动方向，来使混凝土搅拌均匀。
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