CN210315522U - 一种可实现多向搅拌的单轴搅拌钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可实现多向搅拌的单轴搅拌钻头，属于桩基施工设备领域，包括一级主搅叶片、二级主搅叶片、复搅叶片、复搅钻杆、主动齿轮、从动齿轮、钻杆、钻齿、连接支架、1号喷口、2号喷口、钻头、液体通道、密封环、轴承；所述钻杆内部设置有两根液体通道，钻杆与钻头、一级主搅叶片、二级主搅叶片通过焊接进行连接；靠近钻头一侧的主动齿轮与钻杆之间采用轴承连接，远离钻头一侧的主动齿轮与钻杆通过焊接连接，从动齿轮与复搅钻杆通过焊接连接；所述1号喷口和2号喷口均设置在一级主搅叶片和钻杆连接处。本实用新型达到了土体被全方位搅拌的目的，可以更高效的使浆液填充进周围土体，并降低返浆量。

Description

一种可实现多向搅拌的单轴搅拌钻头

技术领域

本实用新型属于桩基施工设备领域，具体涉及到一种可实现多向搅拌的单轴搅拌钻头。

背景技术

软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。越来越多的高速公路、铁路建设、港口建设过程中将不可避免的穿过软土地基地区，通过水泥土搅拌桩增强地基的强度是一种常见的改善措施。

水泥土深层搅拌桩是利用水泥作为固化剂，通过特制的搅拌机械和输浆泵，在地基深处将软土和固化剂强制搅拌混合，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和较高地基承载力的复合地基。搅拌机上有芯管，其头部带有叶片。搅拌机旋转时，通过芯管端部喷浆口喷出水泥浆，与被旋转叶片搅松的土体搅拌混合，形成水泥加固体。搅拌头是深层搅拌机的重要部件，它直接影响水泥浆和软土混合形成的深层搅拌桩的桩身均匀度，决定地基的加固效果。

目前，搅拌桩在现有设备条件下，施工中存在如下问题：（1）对地层的适应性差，比如沿海地域存在较多的软硬交错地层，较硬地层，施工效率低，成本高；较软地层，尤其对于高塑性粘土，粘接钻头现象严重，成桩质量根本无法保证，特别是对于软土中存在夹砂层、铁质胶结层、孤（块）石容易掉钻或钻进困难。（2）喷射介质(水泥浆或者是粉状物质)与土层搅拌不均匀，达不到设计要求，影响桩身强度。（3）设备损坏严重，深层搅拌桩机在密实砂层中钻进时对钻头的磨损比较严重。

用水泥土搅拌桩改善软土地基地区的强度，为工程施工提供必要的地基承载能力具有重要的意义。因此，对现有搅拌桩钻头进行根本上的改进设计是十分必要的，否则势必会限制水泥土搅拌桩工艺的适用性。基于此，本实用新型提出了一种可实现多向搅拌的单轴搅拌钻头。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本实用新型提出了一种可实现多向搅拌的单轴搅拌钻头，克服了现有技术的不足。通过在设置界面活性剂喷口，有效降低搅拌过程中叶片的阻力，通过设置复搅钻杆以及优化喷口的位置，保证水泥掺入量，以及水泥浆和土的混合均匀性。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种可实现多向搅拌的单轴搅拌钻头，其特征在于：包括一级主搅叶片、二级主搅叶片、复搅叶片、复搅钻杆、主动齿轮、从动齿轮、钻杆、钻齿、连接支架、1号喷口、2号喷口、钻头、液体通道、密封环、轴承；所述钻杆为中空圆柱形杆体，钻杆内部设置有两根液体通道，钻杆与钻头、一级主搅叶片、二级主搅叶片通过焊接进行连接；所述连接支架与钻杆通过焊接连接，所述连接支架与复搅钻杆通过轴承连接；靠近钻头一侧的主动齿轮与钻杆之间采用轴承连接，远离钻头一侧的主动齿轮与钻杆通过焊接连接，从动齿轮与复搅钻杆通过焊接连接；所述一级主搅叶片与钻齿通过焊接进行连接；所述主动齿轮与从动齿轮通过齿轮间咬合进行传动，所述复搅钻杆与从动齿轮通过焊接进行连接；所述复搅钻杆为中空圆柱形杆体，复搅钻杆与复搅叶片通过焊接进行连接，所述1号喷口和2号喷口设置在一级主搅叶片和钻杆连接处。

优选地，所述1号喷口和2号喷口均设置在一级主搅叶片后方位置， 1号喷口和2号喷口均为锥形结构，其中，1号喷口最小处直径范围为10-20mm，1号喷口喷射降阻材料；2号喷口最小处直径范围为20-30mm，2号喷口喷射固化剂。

优选地，所述1号喷口和2号喷口通过密封环与液体通道相连，密封环外环与钻杆之间采用焊接进行连接，密封环内环与液体通道紧密接触，两者之间安装密封胶垫，使密封环形成一个环形空腔。

优选地，所述密封环的材质为钢材，密封环的厚度为5-10cm，密封环与液体通道相交的部位设置孔洞，孔洞的直径为3-8cm。

优选地，所述主动齿轮为高硬度合金材料，主动齿轮为圆台形结构，主动齿轮的较大一端直径范围为200-300mm，两个主动齿轮之间的间隔范围为150-200mm。

优选地，所述从动齿轮为高硬度合金材料，从动齿轮为圆台形结构，从动齿轮的较大一端直径范围为145-195mm。

优选地，所述一级主搅叶片与二级主搅叶片之间的距离范围为500-800mm。

优选地，所述复搅叶片的长度范围为200-300mm。

优选地，所述复搅钻杆的长度为一级主搅叶片和二级主搅叶片长度的2/3-5/6。

本实用新型所带来的有益技术效果：

（1）所述搅拌钻头设置有两层主搅叶片和复搅叶片，通过一级主搅叶片切割、翻动土体之后，继续下钻，然后二级主搅叶片通过钻杆带动而高速旋转，对翻动后的土体进一步搅拌，同时，复搅叶片对土体进行竖向搅拌，使土体搅拌更加均匀；（2）通过将复搅叶片设置在一级主搅叶片和二级主搅叶片之间，可以消除钻杆上的粘接体，降低下钻过程中抱钻现象的发生；（3）通过设置界面活性剂通道，并将喷口设置在一级搅拌叶片的前部，可以保证活性剂在喷洒过程中直接作用在搅拌叶片上，显著降低搅拌阻力；（4）通过将浆液的喷口设置在二级主搅叶片后部，可以更高效的使浆液填充进周围土体，并降低返浆量。

附图说明

图1为本实用新型可实现多向搅拌的单轴搅拌钻头的整体结构正视图。

图2为本实用新型可实现多向搅拌的单轴搅拌钻头的整体结构剖面图。

图3为本实用新型可实现多向搅拌的单轴搅拌钻头中齿轮结合部位结构剖面图。

其中，1-一级主搅叶片；2-二级主搅叶片；3-复搅叶片；4-复搅钻杆；5-主动齿轮；6-从动齿轮；7-钻杆；8-钻齿；9-连接支架；10-1号喷口；11-2号喷口；12-钻头；13-液体通道；14-密封环；15-轴承。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

实施例1：

在杂填土场地进行模型桩搅拌试验，设定成桩深度为5m，采用水泥土搅拌法施工，设置A、B两组试验，每组设置3个试件，其中A组为实验组，选用本实用新型中介绍的搅拌钻头；B组为对照组，采用市场通用的搅拌钻头，具体技术如下：

如图1~3所示，一种可实现多向搅拌的单轴搅拌钻头，其特征在于：包括一级主搅叶片1、二级主搅叶片2、复搅叶片3、复搅钻杆4、主动齿轮5、从动齿轮6、钻杆7、钻齿8、连接支架9、1号喷口10、2号喷口11、钻头12、液体通道13、密封环14、轴承15；所述钻杆7为中空圆柱形杆体，钻杆7内部设置有两根液体通道13，钻杆7与钻头12、一级主搅叶片1、二级主搅叶片2通过焊接进行连接；所述连接支架9与钻杆7通过焊接连接，所述连接支架9与复搅钻杆4通过轴承15连接；靠近钻头12一侧的主动齿轮5与钻杆7之间采用轴承15连接，远离钻头12一侧的主动齿轮5与钻杆7通过焊接连接，从动齿轮6与复搅钻杆4通过焊接连接；所述一级主搅叶片1与钻齿8通过焊接进行连接；所述主动齿轮5与从动齿轮6通过齿轮间咬合进行传动，所述复搅钻杆4与从动齿轮6通过焊接进行连接；所述复搅钻杆4为中空圆柱形杆体，复搅钻杆4与复搅叶片3通过焊接进行连接，所述1号喷口10和2号喷口11设置在一级主搅叶片1和钻杆7连接处。

优选地，所述1号喷口10和2号喷口11均设置在一级主搅叶片1后方位置， 1号喷口10和2号喷口11均为锥形结构，其中，1号喷口10最小处直径为15mm，1号喷口10喷射降阻材料；2号喷口11最小处直径为25mm，2号喷口11喷射固化剂。

优选地，所述1号喷口10和2号喷口11通过密封环14与液体通道13相连，密封环14外环与钻杆7之间采用焊接进行连接，密封环14内环与液体通道13紧密接触，两者之间安装密封胶垫，使密封环14形成一个环形空腔。

优选地，所述密封环14的材质为钢材，密封环14的厚度为8cm，密封环14与液体通道13相交的部位设置孔洞，孔洞的直径为7cm。

优选地，所述主动齿轮5为高硬度合金材料，主动齿轮5为圆台形结构，主动齿轮5的较大一端直径为250mm，两个主动齿轮5之间的间隔为200mm。

优选地，所述从动齿轮6为高硬度合金材料，从动齿轮为圆台形结构，从动齿轮6的较大一端直径为195mm。

优选地，所述一级主搅叶片1与二级主搅叶片2之间的距离范围为800mm。

优选地，所述复搅叶片3的长度范围为250mm。

优选地，所述复搅钻杆4的长度为一级主搅叶片1和二级主搅叶片2长度的2/3。

采用两搅两喷的施工工艺施工，施工过程中:A组的平均返浆量是B组的40%，待成桩28d后，开挖检查成桩质量，结果表明，A组试件的成桩质量均好于B组，说明本实用新型的钻头更为有效。

实施例2：

采用本实用新型在某工程进行试验，具体过程如下：

如图1~3所示，一种可实现多向搅拌的单轴搅拌钻头，其特征在于：包括一级主搅叶片1、二级主搅叶片2、复搅叶片3、复搅钻杆4、主动齿轮5、从动齿轮6、钻杆7、钻齿8、连接支架9、1号喷口10、2号喷口11、钻头12、液体通道13、密封环14、轴承15；所述钻杆7为中空圆柱形杆体，钻杆7内部设置有两根液体通道13，钻杆7与钻头12、一级主搅叶片1、二级主搅叶片2通过焊接进行连接；所述连接支架9与钻杆7通过焊接连接，所述连接支架9与复搅钻杆4通过轴承15连接；靠近钻头12一侧的主动齿轮5与钻杆7之间采用轴承15连接，远离钻头12一侧的主动齿轮5与钻杆7通过焊接连接，从动齿轮6与复搅钻杆4通过焊接连接；所述一级主搅叶片1与钻齿8通过焊接进行连接；所述主动齿轮5与从动齿轮6通过齿轮间咬合进行传动，所述复搅钻杆4与从动齿轮6通过焊接进行连接；所述复搅钻杆4为中空圆柱形杆体，复搅钻杆4与复搅叶片3通过焊接进行连接，所述1号喷口10和2号喷口11设置在一级主搅叶片1和钻杆7连接处。

优选地，所述1号喷口10和2号喷口11均设置在一级主搅叶片1后方位置， 1号喷口10和2号喷口11均为锥形结构，其中，1号喷口10最小处直径为10mm，1号喷口10喷射降阻材料；2号喷口11最小处直径为20mm，2号喷口11喷射固化剂。

优选地，所述1号喷口10和2号喷口11通过密封环14与液体通道13相连，密封环14外环与钻杆7之间采用焊接进行连接，密封环14内环与液体通道13紧密接触，两者之间安装密封胶垫，使密封环14形成一个环形空腔。

优选地，所述密封环14的材质为钢材，密封环14的厚度为7cm，密封环14与液体通道13相交的部位设置孔洞，孔洞的直径为4cm。

优选地，所述主动齿轮5为高硬度合金材料，主动齿轮5为圆台形结构，主动齿轮5的较大一端直径为300mm，两个主动齿轮5之间的间隔范围为200mm。

优选地，所述从动齿轮6为高硬度合金材料，从动齿轮为圆台形结构，从动齿轮6的较大一端直径范围为195mm。

优选地，所述一级主搅叶片1与二级主搅叶片2之间的距离范围为800mm。

优选地，所述复搅叶片3的长度范围为300mm。

优选地，所述复搅钻杆4的长度为一级主搅叶片1和二级主搅叶片2长度的5/6。

本实用新型可实现多向搅拌的单轴搅拌钻头，将搅拌钻头设置有两层主搅叶片和复搅叶片，通过一级主搅叶片切割、翻动土体之后，继续下钻，然后二级主搅叶片通过钻杆带动而高速旋转，对翻动后的土体进一步搅拌，同时，复搅叶片对土体进行竖向搅拌，使土体搅拌更加均匀；降低下钻过程中抱钻现象的发生；可以更高效的使浆液填充进周围土体，并降低返浆量。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种可实现多向搅拌的单轴搅拌钻头，其特征在于：包括一级主搅叶片、二级主搅叶片、复搅叶片、复搅钻杆、主动齿轮、从动齿轮、钻杆、钻齿、连接支架、1号喷口、2号喷口、钻头、液体通道、密封环、轴承；所述钻杆为中空圆柱形杆体，钻杆内部设置有两根液体通道，钻杆与钻头、一级主搅叶片、二级主搅叶片通过焊接进行连接；所述连接支架与钻杆通过焊接连接，所述连接支架与复搅钻杆通过轴承连接；靠近钻头一侧的主动齿轮与钻杆之间采用轴承连接，远离钻头一侧的主动齿轮与钻杆通过焊接连接，从动齿轮与复搅钻杆通过焊接连接；所述一级主搅叶片与钻齿通过焊接进行连接；所述主动齿轮与从动齿轮通过齿轮间咬合进行传动，所述复搅钻杆与从动齿轮通过焊接进行连接；所述复搅钻杆为中空圆柱形杆体，复搅钻杆与复搅叶片通过焊接进行连接，所述1号喷口和2号喷口设置在一级主搅叶片和钻杆连接处。

2.根据权利要求1所述的一种可实现多向搅拌的单轴搅拌钻头，其特征在于，所述1号喷口和2号喷口均设置在一级主搅叶片后方位置， 1号喷口和2号喷口均为锥形结构，其中，1号喷口最小处直径范围为10-20mm，1号喷口喷射降阻材料；2号喷口最小处直径范围为20-30mm，2号喷口喷射固化剂。

3.根据权利要求1所述的一种可实现多向搅拌的单轴搅拌钻头，其特征在于，所述1号喷口和2号喷口通过密封环与液体通道相连，密封环外环与钻杆之间采用焊接进行连接，密封环内环与液体通道紧密接触，两者之间安装密封胶垫，使密封环形成一个环形空腔。

4.根据权利要求1所述的一种可实现多向搅拌的单轴搅拌钻头，其特征在于，所述密封环的材质为钢材，密封环的厚度为5-10cm，密封环与液体通道相交的部位设置孔洞，孔洞的直径为3-8cm。

5.根据权利要求1所述的一种可实现多向搅拌的单轴搅拌钻头，其特征在于，所述主动齿轮为高硬度合金材料，主动齿轮为圆台形结构，主动齿轮的较大一端直径范围为200-300mm，两个主动齿轮之间的间隔范围为150-200mm。

6.根据权利要求1所述的一种可实现多向搅拌的单轴搅拌钻头，其特征在于，所述从动齿轮为高硬度合金材料，从动齿轮为圆台形结构，从动齿轮的较大一端直径范围为145-195mm。

7.根据权利要求1所述的一种可实现多向搅拌的单轴搅拌钻头，其特征在于，所述一级主搅叶片与二级主搅叶片之间的距离范围为500-800mm。

8.根据权利要求1所述的一种可实现多向搅拌的单轴搅拌钻头，其特征在于，所述复搅叶片的长度范围为200-300mm。

9.根据权利要求1所述的一种可实现多向搅拌的单轴搅拌钻头，其特征在于，所述复搅钻杆的长度为一级主搅叶片和二级主搅叶片长度的2/3-5/6。

Images