CN210509059U - 一种成组钻孔处理机单元 - Google Patents

Abstract

一种成组钻孔处理机单元，包括底座、多个动力驱动头总成、钻杆和钻具以及操纵系统，多个动力驱动头总成通过动力头机架沿底座水平方向、且互相平行地布置；所述多排底座螺孔沿底座的水平方向、且互为平行地设置；所述配重条设置于各个动力驱动头总成的两侧，并通过螺钉固装于底座的正面下部；中空输出轴垂直穿过减速箱箱体，其上端与注浆管路连接，其下端固装钻杆和钻具；相邻的二个钻杆和钻具旋转方向相反，其搅拌叶片和切削翼分别在其轴向方向上下错位布置、且最大旋转轨迹形成搭接。本实用新型能实现钻孔处理机成组钻掘、搅拌和喷浆施工，满足地下止水幕墙、地基改良加固处理和深层水泥土搅拌桩施工要求，改善防渗性能，有效提高作业效率。

Description

一种成组钻孔处理机单元

技术领域

本实用新型属于建筑基础施工机械领域，特别是涉及一种地下止水幕墙建造、地基改良加固处理和深层水泥土搅拌桩施工的成组钻孔处理机单元。

背景技术

近年来，在高层建筑地下幕墙建造、地铁车站基坑开挖围护和江河堤坝防渗处理时，大量采用采用柱列式地下连续墙技术施工(即SMW工法)。SMW工法具有高止水性、对周围环境影响小、成墙壁厚和深度大、施工工期较短和工程造价低等特点，已经成为城市地铁车站、高层建筑地下抗震剪力墙等设施建造中首选围护施工方法。而在日本、韩国近海区域地基改良、加固和超厚软弱土层改良项目中大量使用深层水泥搅拌工法(即DCM工法)，该工法适用于软弱粘土、砂土和有机土等几乎所有土质的改良和加固处理，具有施工设备简单、无振动、无噪音、无污染、对周围土体无侧向挤压、施工周期短和工程造价低廉等优点，可运用到软弱粘土、砂土和有机土等几乎所有的土质，在我国多处深海地层软土地基改良处理项目中得到应用，香港机场第三跑道填海拓地工程项目中地基加固改良施工也采用DCM施工技术，DCM施工技术正逐步在陆上软土地基改良加固处理推广应用。

现有技术中，在地下连续止水幕墙和水泥土围护搅拌桩施工时，一般采用长螺旋钻机、多轴搅拌钻机将地基土进行原位钻掘、强制搅拌，注入水泥浆液后于原地土与泥浆搅拌结合后形成桩墙体，必要时插入H型钢形成型钢水泥土搅拌复合桩，从而提高地下连续墙的强度。而在软土地基加固改良施工时，采用专用搅拌处理钻机进行原地钻掘、搅拌，将一定比例的水泥浆注入软土地基中并在原位与软土充分搅拌形成水泥土，水泥硬化后使原地土体得到加固。在软土地基改良加固处理时，通常采用专用搅拌处理机在原位土位置进行向下钻掘、连续搅拌、再提升，将一定比例的水泥浆注入软土地基中，通过反复循环与原位软土充分搅拌形成水泥土，水泥硬化后使原地土体得到改良加固。上述钻孔机由于受动力驱动头结构、电动机功率、钻杆搅拌叶片和钻头切削翼的旋转直径、相邻钻杆中心距以及相邻钻杆的搅拌叶布置的结构限制，造成钻孔机单次钻掘、搅拌和处理面积有限，造成相邻钻杆搅拌叶旋转轨迹搭接处的原地土搅拌不均匀，影响地下墙体和地基改良加固的整体均匀性，从而降低地下连续墙的整体止水防渗性能和软土地基改良加固强度。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有钻机存在的缺点，提供一种满足地下止水幕墙建造、地基改良加固处理和深层水泥土搅拌桩施工的成组钻孔处理机，能实现成组钻掘、搅拌和喷浆施工，提高钻孔机单次钻掘和搅拌处理面积，保证单次地基处理的投影面积能够达到互相搭接，达到原地土搅拌均匀和强度一致，提高整体止水防渗性能，提高作业效率和设备利用率，降低设备购置成本。

为达到以上目的，本实用新型所采用的解决方案是：

一种成组钻孔处理机，包括底座、多个动力驱动头总成、连接于各个动力驱动头总成下端的具有搅拌叶片的钻杆、具有切削翼和前端钻头的钻具以及操纵系统，其中：

底座包括提升滑轮架、背面导向架、正面导轨、多排底座螺孔和配重条；

每个动力驱动头总成均包括提升架、具有顶驱电机和减速箱的动力头机架和注浆管路，动力头机架具有背面导块和二排安装孔，减速箱具有中空输出轴；

其特征在于：

所述底座通过背面导向架置于外接桩架的立柱导轨上，并由该桩架卷扬机构引出的钢丝绳穿过桩架顶部滑轮架和绕过底座的提升滑轮架，以使底座在该桩架的立柱导轨上进行上下移动；所述正面导轨沿底座的水平方向设置；所述多排底座螺孔沿底座的水平方向、且互为平行地设置；所述配重条固装于底座的左右侧面下部；

所述多个动力驱动头总成通过各个动力驱动头总成的动力头机架沿底座水平方向、且互相平行地布置；所述动力头机架为框架结构体，所述二排安装孔分别位于动力头机架的左右两侧凸缘上；所述每个动力驱动头总成分别通过动力头机架的背面导块置于底座的正面导轨内，通过螺栓穿过二排安装孔后拧装于所述底座的多排底座螺孔上；

所述中空输出轴以垂直穿过减速箱的箱体方式安装，其上端固装回转注浆接头后与注浆管路连接，其下端安装连接盘后固装所述钻杆和钻具；所述相邻的二个中空输出轴的旋转方向相反；

所述钻杆通过对接法兰固装于各个动力驱动头总成的减速箱的中空输出轴下端，所述搅拌叶片在钻杆的轴向方向互成一定角度错位布置在外壁；所述相邻的二个钻杆上的搅拌叶片均分别在其轴向方向互成一定角度错位布置，且它们的最大旋转轨迹在其径向方向分别形成一定的搭接或重合；

所述钻具通过销轴固装于钻杆的下端，所述切削翼和前端钻头分别设置于钻具的外壁和前端部；所述相邻的二个钻具上的切削翼均分别在其轴向方向互成一定角度错位布置，且它们的最大旋转轨迹在其径向方向分别形成一定的搭接或重合；

所述操纵系统对底座、各个驱动头总成以及后台注气/供浆系统的运行参数、技术参数和相关参数进行显示和控制，并实现相关施工参数的储存和打印输出。

本实用新型可以是，所述动力驱动头总成沿底座水平方向设置二个、或三个、或四个；所述各个动力驱动头总成下端相邻的二个前后及左右钻杆和钻具之间的中心距均为L，所述各个动力驱动头总成下端的钻杆的搅拌叶片和钻具的切削翼的最大旋转轨迹的直径均为D，其中，L＝(0.65～0.75)×D。

本实用新型还可以是，所述二个动力驱动头总成之间固装调节油缸，该调节油缸 固装于二个动力驱动头总成之间，其缸筒端和活塞杆端分别通过销轴固装于二个动力头机 架侧面的接叉处；所述操纵系统还对调节油缸的运行参数、技术参数和相关参数进行显示 和控制，并实现相关施工参数的储存和打印输出。

本实用新型还可以是，所述各个动力驱动头总成的减速箱的中空输出轴均为二轴前后排列、或四轴矩形排列方式布置时，相邻的前后及左右二个中空输出轴的旋转方向相反；所述连接于相邻的前后及左右二个中空输出轴下方的钻杆上的搅拌叶片和钻具上的切削翼均分别在其轴向方向互成一定角度错位布置，且它们的最大旋转轨迹均分别在其径向方向形成一定的搭接或重合。

本实用新型还可以是，所述调节油缸为二个，沿着底座的垂直方向上下设置。

附图说明

图1是本实用新型钻孔成组处理机单元实施例1的结构示意图；

图2是图1的左视图；

图3是图1的俯视图；

图4是图1中A-A向剖视图；

图5是本实用新型成组钻孔处理机单元实施例2的结构示意图；

图6是图5的左视图；

图7是图5的俯视图；

图8是图5中B-B向剖视图；

图9是图1和图5中动力驱动头总成中减速箱的中空输出轴为单轴输出的仰视图；

图10是图1和图5中动力驱动头总成中减速箱的中空输出轴为二轴输出、且左右一排排列布置的仰视图；

图11是图1和图5中动力驱动头总成中减速箱的中空输出轴为四轴矩形排列方式布置的仰视图；

图12是图1和图5中动力驱动头总成中减速箱的中空输出轴为二轴前后一排方式布置的仰视图。

具体实施方式

实施例1：

如图1、2、3、4、9和10所示，一种成组钻孔处理机单元，包括底座1、多个动力驱动头总成、连接于各个动力驱动头总成2下端的具有搅拌叶片31的钻杆3、具有切削翼41和前端钻头42的钻具4以及操纵系统，其中：底座1 包括提升滑轮架11、背面导向架12、正面导轨13、多排底座螺孔14和配重条 15；每个动力驱动头总成2均包括提升架21、具有顶驱电机和减速箱222的动力头机架22和注浆管路，动力头机架22具有背面导块221和二排安装孔223，减速箱222具有中空输出轴224；其中：

所述底座1通过背面导向架12置于外接桩架的立柱导轨上，并由该桩架卷扬机构引出的钢丝绳穿过桩架顶部滑轮架和绕过底座1的提升滑轮架11，以使底座1在该桩架的立柱导轨上进行上下移动；所述正面导轨13沿底座1的水平方向设置；所述多排底座螺孔14沿底座1的水平方向、且互为平行地设置；所述配重条15固装于底座1的左右侧面下部。

所述多个动力驱动头总成通过各个动力驱动头总成2的动力头机架22沿底座1水平方向、且互相平行地布置；所述动力头机架22为框架结构体，所述二排安装孔223分别位于动力头机架22的左右两侧凸缘上；所述每个动力驱动头总成2分别通过动力头机架22的背面导块221置于底座1的正面导轨13内，通过螺栓穿过二排安装孔223后拧装于所述底座1上与之对应的二排底座螺孔 14上。

所述中空输出轴224以垂直穿过减速箱22的箱体方式安装，其上端固装回转注浆接头后与注浆管路连接，其下端安装连接盘后固装所述钻杆3和钻具4；所述相邻的二个中空输出轴224的旋转方向相反。

所述钻杆3通过对接法兰固装于各个动力驱动头总成2的减速箱222的中空输出轴224下端，所述搅拌叶片31在钻杆3的轴向方向互成一定角度错位布置在外壁；所述相邻的二个钻杆3上的搅拌叶片31均分别在其轴向方向互成一定角度错位布置，且它们的最大旋转轨迹在其径向方向分别形成一定的搭接或重合。

所述钻具4通过销轴固装于钻杆3的下端，所述切削翼41和前端钻头42 分别设置于钻具4的外壁和前端部；所述相邻的二个钻具4上的切削翼41均分别在其轴向方向互成一定角度错位布置，且它们的最大旋转轨迹在其径向方向分别形成一定的搭接或重合。

所述动力驱动头总成沿底座1水平方向设置二个、或三个、或四个；所述各个动力驱动头总成2下端相邻的前后及左右二个钻杆3和钻具4之间的中心距均为L，所述各个动力驱动头总成2下端的钻杆3的搅拌叶片31和钻具4的切削翼41的最大旋转轨迹的直径均为D，其中，L＝(0.65～0.75)×D。

所述操纵系统对底座1、各个驱动头总成2以及后台注气/供浆系统的运行参数、技术参数和相关参数进行显示和控制，并实现相关施工参数的储存和打印输出。该操纵系统采用智能化PLC核心技术通过操纵台显示钻孔机实际施工数据，以及后台注气/供浆运行情况，做好施工数据的记录、保存，打印数据表格和图形曲线，可提供用户作为整个施工过程的分析依据。该系统主要显示的工作参数包括：动力驱动头电机转速、工作温度和旋转方向，钻具转速、转向和转矩，桩架液压系统压力、流量，注入压缩气体压力，瞬时水泥浆量，总浆量，注浆泵压力，实际总浆量，总注水量，底座运行速度，钻掘(搅拌)深度，成桩标高，桩架倾斜度，以及桩架拉拔力等。

本实施例能实现钻机成组钻掘、搅拌和喷浆施工，提高钻孔机单次钻掘和搅拌处理面积，保证单次地基处理的投影面积能够达到互相搭接，达到原地土搅拌均匀和强度一致，达到地下连续墙墙体(或原地土)搅拌均匀和强度一致，有效改善作业效率，实现一机多用，有效提高设备利用率，降低设备购置成本。此外，通过更换钻杆的搅拌叶片直径和调节动力驱动头总成的间距，实现搅拌叶片直径和间距不同的变换方式，从而进一步地下止水幕墙建造和地基改良加固处理，大幅提高施工效率。

实施例2：

如图5、6、7、8、9和10所示，一种成组钻孔处理机单元，包括底座1、多个动力驱动头总成、连接于各个动力驱动头总成2下端的具有搅拌叶片31的钻杆3、具有切削翼41和前端钻头42的钻具4、调节油缸5以及操纵系统，其中：底座1包括提升滑轮架11、背面导向架12、正面导轨13、多排底座螺孔 14和配重条15；每个动力驱动头总成2均包括提升架21、具有顶驱电机和减速箱222的动力头机架22和注浆管路，动力头机架22具有背面导块221和二排安装孔223，减速箱222具有中空输出轴224；其中：

所述底座1通过背面导向架12置于外接桩架的立柱导轨上，并由该桩架卷扬机构引出的钢丝绳穿过桩架顶部滑轮架和绕过底座1的提升滑轮架11，以使底座1在该桩架的立柱导轨上进行上下移动；所述正面导轨13沿底座1的水平方向设置；所述多排底座螺孔14沿底座1的水平方向、且互为平行地设置；所述配重条15固装于底座1的左右侧面下部。

所述多个动力驱动头总成通过各个动力驱动头总成2的动力头机架22沿底座1水平方向、且互相平行地布置；所述动力头机架22为框架结构体，所述二排安装孔223分别位于动力头机架22的左右两侧凸缘上；所述每个动力驱动头总成2分别通过动力头机架22的背面导块221置于底座1的正面导轨13内，通过螺栓穿过二排安装孔223后拧装于所述底座1的多排底座螺孔14上。

所述中空输出轴224以垂直穿过减速箱22的箱体方式安装，其上端固装回转注浆接头后与注浆管路连接，其下端安装连接盘后固装所述钻杆3和钻具4；所述相邻的二个中空输出轴224的旋转方向相反。

所述钻杆3通过对接法兰固装于各个动力驱动头总成2的减速箱222的中空输出轴224下端，所述搅拌叶片31在钻杆3的轴向方向互成一定角度错位布置在外壁；所述相邻的二个钻杆3上的搅拌叶片31均分别在其轴向方向互成一定角度错位布置，且它们的最大旋转轨迹在其径向方向分别形成一定的搭接或重合。

所述钻具4通过销轴固装于钻杆3的下端，所述切削翼41和前端钻头42 分别设置于钻具4的外壁和前端部；所述相邻的二个钻具4上的切削翼41均分别在其轴向方向互成一定角度错位布置，且它们的最大旋转轨迹在其径向方向分别形成一定的搭接或重合。

所述动力驱动头总成沿底座1水平方向设置二个、或三个、或四个；所述各个动力驱动头总成2下端相邻的前后及左右二个钻杆3和钻具4之间的中心距均为L，所述各个动力驱动头总成2下端的钻杆3的搅拌叶片31和钻具4的切削翼41的最大旋转轨迹的直径均为D，其中，L＝(0.65～0.75)×D。

所述调节油缸5固装于二个动力驱动头总成2之间，其缸筒端和活塞杆端分别通过销轴固装于二个动力头机架22侧面的接叉处。所述调节油缸5为二个，沿着底座1的垂直方向上下设置。该调节油缸可对二个动力驱动头总成之间的中心距进行调节，从而改变相邻的钻杆上的搅拌叶和钻具上的切削翼最大旋转轨迹在径向方向的搭接或重合区域，有效改善钻孔机进行搅拌性能，有利于地下墙体成墙和地基改良加固的均匀性，满足施工技术要求。

所述操纵系统对底座1、各个驱动头总成2、调节油缸5以及后台注气/供浆系统的运行参数、技术参数和相关参数进行显示和控制，并实现相关施工参数的储存和打印输出。该操纵系统采用智能化PLC核心技术通过操纵台显示钻孔机实际施工数据，以及后台注气/供浆运行情况，做好施工数据的记录、保存，打印数据表格和图形曲线，可提供用户作为整个施工过程的分析依据。该系统主要显示的工作参数包括：动力驱动头电机转速、工作温度和旋转方向，钻具转速、转向和转矩，桩架液压系统压力、流量，注入压缩气体压力，瞬时水泥浆量，总浆量，注浆泵压力，实际总浆量，总注水量，底座运行速度，钻掘(搅拌)深度，成桩标高，桩架倾斜度，以及桩架拉拔力等。

本实施例能实现钻孔机成组钻掘、搅拌和喷浆施工，提高钻孔机单次钻掘和搅拌处理面积，保证单次地基处理的投影面积能够达到互相搭接，达到原地土搅拌均匀和强度一致，达到地下连续墙墙体搅拌均匀和强度一致，有效改善作业效率，有效提高设备利用率，降低设备购置成本。此外，可以通过更换钻杆的搅拌叶片直径和调节动力驱动头总成的间距，以及调节油缸调节各个钻杆之间的间距，实现搅拌叶片直径和间距不同的变换方式，从而进一步地下止水幕墙建造和地基改良加固处理，大幅提高施工效率。

实施例3：

如图1、2、3、4、9、11和12所示，与实施例1不同是，所述各个动力驱动头总成2的减速箱222的中空输出轴224均为二轴前后排列、或四轴矩形排列的方式布置时，相邻的前后及左右二个中空输出轴224的旋转方向相反；所述连接于相邻的前后及左右二个中空输出轴224下方的钻杆3上的搅拌叶片31 和钻具4上的切削翼41均分别在其轴向方向互成一定角度错位布置，且它们的最大旋转轨迹均分别在其径向方向形成一定的搭接或重合。

本实施例能实现钻孔处理机成组钻掘、搅拌和喷浆施工，提高钻孔处理机单次钻掘和搅拌处理面积，保证单次地基处理的投影面积能够达到互相搭接，达到原地土搅拌均匀和强度一致。此外，可以通过更换钻杆的搅拌叶片直径和调节动力驱动头总成的间距，实现搅拌叶片直径和间距不同的变换方式，从而进一步提高深层水泥土搅拌桩的施工效率。

实施例4：

如图5、6、7、8、9、11和12所示，与实施例2不同是，所述各个动力驱动头总成2的减速箱222的中空输出轴224均为二轴前后排列、或四轴矩形排列的方式布置时，相邻的前后及左右二个中空输出轴224的旋转方向相反；所述连接于相邻的前后及左右二个中空输出轴224下方的钻杆3上的搅拌叶片31 和钻具4上的切削翼41均分别在其轴向方向互成一定角度错位布置，且它们的最大旋转轨迹均分别在其径向方向形成一定的搭接或重合。

本实施例能实现钻孔处理机成组钻掘、搅拌和喷浆施工，提高钻孔机单次钻掘和搅拌处理面积，保证单次地基处理的投影面积能够达到互相搭接，达到原地土搅拌均匀和强度一致，达到原地土搅拌均匀和强度一致，有效改善作业效率，实现一机多用，有效提高设备利用率，降低设备购置成本。此外，可以通过更换钻杆的搅拌叶片直径和调节动力驱动头总成的间距，以及调节油缸调节各个钻杆之间的间距，实现搅拌叶片直径和间距不同的变换方式，从而进一步提高深层水泥土搅拌桩的施工效率。

Claims (5)

1.一种成组钻孔处理机单元，包括底座（1）、多个动力驱动头总成、连接于各个动力驱动头总成（2）下端的具有搅拌叶片（31）的钻杆（3）、具有切削翼（41）和前端钻头（42）的钻具（4）以及操纵系统，其中：

底座（1）包括提升滑轮架（11）、背面导向架（12）、正面导轨（13）、多排底座螺孔（14）和配重条（15）；

每个动力驱动头总成（2）均包括提升架（21）、具有顶驱电机和减速箱（222）的动力头机架（22）和注浆管路，动力头机架（22）具有背面导块（221）和二排安装孔（223），减速箱（222）具有中空输出轴（224）；

其特征在于：

所述底座（1）通过背面导向架（12）置于外接桩架的立柱导轨上，并由该桩架卷扬机构引出的钢丝绳穿过桩架顶部滑轮架和绕过底座（1）的提升滑轮架（11），以使底座（1）在该桩架的立柱导轨上进行上下移动；所述正面导轨（13）沿底座（1）的水平方向设置；所述多排底座螺孔（14）沿底座（1）的水平方向、且互为平行地设置；所述配重条（15）固装于底座（1）的左右侧面下部；

所述多个动力驱动头总成通过各个动力驱动头总成（2）的动力头机架（22）沿底座（1）水平方向、且互相平行地布置；所述动力头机架（22）为框架结构体，所述二排安装孔（223）分别位于动力头机架（22）的左右两侧凸缘上；所述每个动力驱动头总成（2）分别通过动力头机架（22）的背面导块（221）置于底座（1）的正面导轨（13）内，通过螺栓穿过二排安装孔（223）后拧装于所述底座（1）的多排底座螺孔（14）上；

所述中空输出轴（224）以垂直穿过减速箱（222）的箱体方式安装，其上端固装回转注浆接头后与注浆管路连接，其下端安装连接盘后固装所述钻杆（3）和钻具（4）；所述相邻的二个中空输出轴（224）的旋转方向相反；

所述钻杆（3）通过对接法兰固装于各个动力驱动头总成（2）的减速箱（222）的中空输出轴（224）下端，所述搅拌叶片（31）在钻杆（3）的轴向方向互成一定角度错位布置在外壁；所述相邻的二个钻杆（3）上的搅拌叶片（31）均分别在其轴向方向互成一定角度错位布置，且它们的最大旋转轨迹在其径向方向分别形成一定的搭接或重合；

所述钻具（4）通过销轴固装于钻杆（3）的下端，所述切削翼（41）和前端钻头（42）分别设置于钻具（4）的外壁和前端部；所述相邻的二个钻具（4）上的切削翼（41）均分别在其轴向方向互成一定角度错位布置，且它们的最大旋转轨迹在其径向方向分别形成一定的搭接或重合；

所述操纵系统对底座（1）、各个驱动头总成（2）以及后台注气/供浆系统的运行参数、技术参数和相关参数进行显示和控制，并实现相关施工参数的储存和打印输出。

2.根据权利要求1所述的成组钻孔处理机单元，其特征在于所述动力驱动头总成沿底座（1）水平方向设置二个、或三个、或四个；所述各个动力驱动头总成（2）下端相邻的前后及左右的二个钻杆（3）和钻具（4）之间的中心距均为L，所述各个动力驱动头总成（2）下端的钻杆（3）的搅拌叶片（31）和钻具（4）的切削翼（41）的最大旋转轨迹的直径均为D，其中，L=（0.65～0.75）×D。

3.根据权利要求1或2所述的成组钻孔处理机单元，其特征在于所述二个动力驱动头总成（2）之间固装调节油缸（5），该调节油缸固装于二个动力驱动头总成（2）之间，其缸筒端和活塞杆端分别通过销轴固装于二个动力头机架（22）侧面的接叉处；所述操纵系统还对调节油缸（5）的运行参数、技术参数和相关参数进行显示和控制，并实现相关施工参数的储存和打印输出。

4.根据权利要求1所述的成组钻孔处理机单元，其特征在于所述各个动力驱动头总成（2）的减速箱（222）的中空输出轴（224）均为二轴前后排列、或四轴矩形排列的方式布置时，相邻的前后及左右二个中空输出轴（224）的旋转方向相反；所述连接于相邻的前后及左右二个中空输出轴（224）下方的钻杆（3）上的搅拌叶片（31）和钻具（4）上的切削翼（41）均分别在其轴向方向互成一定角度错位布置，且它们的最大旋转轨迹均分别在其径向方向形成一定的搭接或重合。

5.根据权利要求3所述的成组钻孔处理机单元，其特征在于所述调节油缸（5）为二个，沿着底座（1）的垂直方向上下设置。

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