CN210562152U - 可实现多种桩型成桩的搅拌钻具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种可实现多种桩型成桩的搅拌钻具。所述搅拌钻具包括施钻控制箱、动力箱、钻杆、带有伸缩叶片的锥形钻头，动力箱通过升降机构安装在施钻控制箱内，在动力箱内设有钻头旋转电机；所述钻杆包括与钻头旋转电机连接的内层套筒、与施钻控制箱连接的外层套筒和中层套筒，内层套筒下端与锥形钻头连接，在外层套筒与中层套筒之间的环形空腔底部设有开合挡板，所述搅拌叶片呈收缩状态时，其钻头的整体直径小于中层套筒，并在升降机构的带动上升至中层套筒内升降；在钻头和外层套筒上分别开设有喷射孔。本实用新型通过一台设备实现多种不同类型、不同材料、不同桩径的桩体施工，工程适应性强，成桩质量更好。

Description

可实现多种桩型成桩的搅拌钻具

技术领域

本实用新型涉及地基处理工程施工机械设备，具体地说涉及一种可实现多种桩型成桩的搅拌钻具。

背景技术

由于水泥土搅拌桩经济、布置灵活、施工噪音低、污染小等优点，已经被广泛应用于软土地基加固以增强竖向承载力、软土地区基坑围护重力式挡墙以及软土地区基坑防渗止水帷幕施工中，以其经济简便的方式满足建设项目对竖向承载力提高、地基沉降控制、侧壁稳定增强及截水等不同类型的施工技术要求。但是因为工程需要，在不同类别的土质及承载要求下，对于水泥土搅拌桩的桩径要求也不同，其桩径变化较多。目前针对桩径变化主要是通过更换钻头等方式以适应不同桩径需求，这种情况下需采购多种钻头，成本较高，且更换操作不便。

公开号为CN 108824424 A的发明专利公开了一种自适应变径搅拌桩成桩装置，成桩装置包括钻孔机械和由其驱动实现上下往复并旋转运动的旋转杆，旋转杆的底部设有刀具，该刀具的一端与旋转杆底部活动连接，另一端为自由端，且该刀具通过连杆连接设于旋转杆上的驱动装置，通过驱动装置在旋转杆上的上下移动改变刀具开度。该装置能灵活方便地调节刀具开度，在压缩性大的土层中搅拌半径大，而压缩性小的土层中搅拌半径小，从而得到变径搅拌桩。 CN 105714774 A的发明专利公开了一种变径搅拌桩机及其成桩施工方法、钻杆，该装置的搅拌叶包括通过铰链连接的第一叶片和第二叶片，使用伸缩机构驱动内管和外管沿轴向相对移动，调节搅拌叶的搅拌直径(半径)，在搅拌过程中，缓慢打开和/或收缩搅拌叶，可以形成连续变径截面的搅拌桩。

上述公开的专利虽然可以实现变径，但是均是针对同一个桩体进行变径，而且上述公开技术只能针对单独的混凝土桩或者单独的水泥搅拌桩进行施工。由于混凝土桩成本高，单独水泥搅拌桩承载力不够，于是出现了中间为混凝土芯外部是水泥搅拌桩的劲芯水泥土桩，目前针对劲芯水泥土桩的施工，一般是先施工水泥土搅拌桩，再插入预制芯桩的方式来完成。该施工方式往往需以两种机械来成桩，成桩成本高，机械耗能大。

除此之外，在软弱地基处理中，混凝土桩因其承载力高也常见应用，但在软弱土层中常用的沉管灌注往往通过锤击、振动等方式成孔，耗能大，噪音大，另一种常用的长螺旋成孔则常出现缩颈或断桩的现象，且排出大量需场地外运的渣土，成桩质量难以保证，且不环保。

发明内容

本实用新型根据现有技术的不足提供一种可实现多种桩型成桩的搅拌钻具，该搅拌钻具能实现一台机械完成不同桩径、多种类型的桩施工，且成桩质量可靠，排土少、耗能少，更加节能环保。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：所述一种可实现多种桩型成桩的搅拌钻具，其特征在于：所述搅拌钻具包括施钻控制箱、动力箱、钻杆和钻头，所述动力箱通过第二升降机构安装在施钻控制箱内，并在第二升降机构的带动下在施钻控制箱内上下移动，在动力箱内设有钻头旋转电机；所述钻杆包括内层套筒、中层套筒和外层套筒，内层套筒上端与钻头旋转电机连接，下端与钻头连接，中层套筒和外层套筒均与施钻控制箱连接，在外层套筒与中层套筒之间形成环形空腔，并在环形空腔的底部设有开合挡板；所述钻头包括锥型外壳、设置在锥型外壳上的伸缩式搅拌叶片以及叶片伸缩控制机构，所述搅拌叶片在叶片伸缩控制机构的作用下展开或收缩从而改变钻头的搅拌直径，且当搅拌叶片呈收缩状态时，其钻头的整体直径小于中层套筒，并在第二升降机构的带动下在中层套筒内升降；在钻头上开设有与内层套筒连通的第一喷射孔，在外层套筒上设有与环形空腔连通的第二喷射孔。

本实用新型较优的技术方案：所述叶片伸缩控制机构包括套设在内层套筒外的齿轮旋转套筒、固定在齿轮旋转套筒下部的中心齿轮、固定在齿轮旋转套筒上端的传动齿轮、安装在动力箱内的叶片伸缩控制电机和固定在每个搅拌叶片尾端的行星齿轮，所述中心齿轮和传动齿轮分别通过第一转动轴承与内层套筒连接；在锥型外壳的壳体上对应每个搅拌叶片的位置分别开设有弧形安装口，并在每个弧形安装口内设有定位轴，每个搅拌叶片尾端的行星齿轮中心部位套设在定位轴上，且固定后其多个搅拌叶片尾端的行星齿轮均与中心齿轮相互啮合；所述叶片伸缩控制电机通过传动机构与传动齿轮连接，并控制传动齿轮带动齿轮旋转套筒沿着内层套筒转动，从而控制中心齿轮带动多个搅拌叶片沿着定位轴转动实现搅拌叶片的伸缩调节；当搅拌叶片完全伸开状态下，其钻头的搅拌直径大于外层套筒的直径。

本实用新型较优的技术方案：设置在环形空腔的底部设有开合挡板包括两个半环形挡板，每个半环形挡板的弧形部分通过铰链件与外层套筒铰链连接，两个半环形挡板均可沿着其铰链件旋转将环形空腔底部闭合或敞开，并在闭合状态时通过磁铁构件与外层套筒的套筒壁吸附连接。

本实用新型较优的技术方案：所述第二升降机构为升降电机或卷扬机升降机构，当第二升降机构为卷扬机升降机构时，包括固定在立架顶部的滑轮组、固定在底座的卷扬机和钢丝绳，其钢丝绳一端固定在卷扬机上，另一端绕过滑轮组后伸入施钻控制箱内与动力箱固定连接；在施钻控制箱内对应设有升降轨道，动力箱在第二升降机构的作用下沿着升降轨道上下移动，且移动的距离大于或等于锥型外壳的高度。

本实用新型较优的技术方案：所述搅拌钻具还包括固定在施钻控制箱上的油压调整箱和套设在齿轮旋转套筒外设有固定套筒，所述固定套筒上端固定在动力箱上，其固定套筒的外壁与中层套筒之间形成环形油压腔，并在环形油压腔的下腔口设有活动挡板，所述油压调整箱通过液压油管与环形油压腔连通，并通过向环形油压腔内注入或抽出液压油控制活动挡板在环形油压腔内升降。

本实用新型较优的技术方案：所述搅拌叶片设有2～3层，其叶片长度从最上层至下依次变短，相邻两层搅拌叶片交叉分布，且每层搅拌叶片包括3～5 个叶片；并在齿轮旋转套筒下部对应设有2～3个中心齿轮，每层搅拌叶片均匀分布在中心齿轮的外围；内层套筒穿过2～3个中心齿轮后固定在锥型外壳上，并与开设在锥型外壳上的第一喷射孔连通。

本实用新型较优的技术方案：设置在环形油压腔下腔口的活动挡板包括截面呈倒T型或凸型的圆环状底板，其板体上部凸起部分两侧分别设有截面呈弧形或凹形或U形或半弧梯形的凹槽式密封圈，并在每个凹槽式密封圈的凹槽口设有截面呈圆形的加压密封圈；当环形油压腔内注满液压油时，加压密封圈在液压油的压力作用下嵌入凹槽式密封圈的凹槽内并使凹槽式密封圈膨胀与环形油压腔的腔壁紧密接触实现环形油压腔的密封。

本实用新型较优的技术方案：所述油压调整箱内设置有液压动力装置、活塞杆、活塞和油缸，其油缸通过液压油管与环形油压腔连通，并在液压动力装置对活塞加压过程中向环形油压腔内注入液压油。

本实用新型较优的技术方案：所述固定套筒的直径大于齿轮旋转套筒，在固定套筒上下端与齿轮旋转套筒之间分别设有第二转动轴承。

本实用新型具有以下有益效果：

1.本实用新型中的钻具设有三层套筒，并在钻设过程中通过液压控制外筒成封闭、内钻筒打开，可以实现劲芯水泥土搅拌桩中间插芯桩的灌注，在提杆的过程中完成外层水泥桩的灌注，通过同一设备一次钻进及提升即可完成劲芯水泥土搅拌桩的施工，省去了后插芯桩的预制成本及配套插芯的的机械设备施工及采购成本，经济效果显著；

2.本实用新型中通过缩展叶片，可实现一台设备完成多种不同桩径的水泥土搅拌桩的施工，省去更换钻头工序及采购成本，节约成本、简化工序；

3.本实用新型中的搅拌钻具还可以完成中间高压水泥土、外围混凝土的新型类管桩，较常规水泥土桩水平承载力更高，较混凝土桩材料成本更低、排土更少，更加环保；

4.本实用新型中的搅拌钻具在实现混凝土桩的施工时，由叶片旋转切土钻进，较沉管灌注更为节能，较长螺旋成孔等成桩质量更好、排土少；

本实用新型可实现多种桩径的水泥土搅拌桩、劲芯水泥土搅拌桩的施工，且无需更换钻头或钻杆，满足差异需求的同时，省去桩机改造或购置成本；并可实现混凝土桩的施工，通过叶片旋转切土钻进，较沉管灌注更为节能，较长螺旋成孔等成桩质量更好、排土少；同时可实现中间水泥土、外围混凝土的新型类管桩施工，较水泥土搅拌桩承载力更高，较混凝土桩排土更少，更加环保。

附图说明

图1是本实用新型中的结构示意图；

图2是图1中AA剖面图；

图3是图1中BB剖面图；

图4是本实用新型中固定套杆与锥形钻头的连接示意图；

图5至图7为桩机钻具叶片伸缩不同状态的示意图；

图8是本实用新型中开合板闭合状态钻具的结构示意图；

图9是本实用新型中开合板打开状态钻具的结构示意图；

图10本实用新型中钻头的结构示意图；

图11本实用新型中钻头锥尖部分的放大示意图；

图12是图10中CC剖面图；

图13和图14是本实用新型中搅拌叶片连接示意图；

图15是本实用新型中锥型外壳的结构示意图；

图16是搅拌叶片打开状态钻头示意图；

图17是搅拌叶片收缩状态钻头示意图；

图18是本实用新型中环形油压腔的结构示意图；

图19是本实用新型中环形油压腔纵向剖开状态的结构示意图；

图20是本实用新型中环形油压腔内活动挡板的结构示意图；

图21是环形油压腔内活动挡板纵向剖开状态的结构示意图；

图22是本实用新型中油压调整箱的结构示意图；

图23和图24是本实用新型使用状态示意图；

图25是图24的正面示意图；

图26是实例一种新型桩的成桩过程示意图；

图27是实例二中劲芯桩的成桩过程示意图；

图28是实例三中水泥搅拌桩的成桩过程示意图；

图29是实例三中素混凝土桩的成桩过程示意图。

图中：1—行走机构，2—底座，3—液压站，4—卷扬机，5—第一喷射孔， 6—滑轮组，7—立架，7-1—立架撑杆，8—钢丝绳，9—施钻控制箱，10—动力箱，10-1—钻头旋转电机，10-2—叶片伸缩控制电机，10-3—传动机构，11 —油压调整箱，11-1—液压油管，11-2—液压动力装置，11-3—活塞杆，11-4 —活塞，11-5—油缸，12—钻杆，12-1—内层套筒，12-2—中层套筒，12-3—外层套筒，12-4—环形油压腔，12-5—环形空腔，12-6—开合挡板，12-60—铰链件，12-61—磁铁构件，12-7—活动挡板，12-70—圆环状底板，12-71—凹槽式密封圈，12-72—加压密封圈，12-8—固定套筒，12-9—第二转动轴承，13 —钻头，13-1—锥型外壳，13-2—搅拌叶片，13-3—中心齿轮，13-4—齿轮旋转套筒，13-5—行星齿轮，13-6—定位轴，13-7—传动齿轮，13-8—弧形安装口，13-9—第一转动轴承，14—第二升降机构，15—第二喷射孔，16—连接水泥浆泵，17—混凝土泵，18—第一喷射软管，19—第二喷射软管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。附图1至24均为实施例的附图，采用简化的方式绘制，仅用于清晰、简洁地说明本实用新型实施例的目的。以下对在附图中的展现的技术方案为本实用新型的实施例的具体方案，并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例提供的一种可实现多种桩型成桩的搅拌钻具，如图1所示，包括施钻控制箱9、动力箱10、油压调整箱11、钻杆12和钻头13，所述油压调整箱 11固定在施钻控制箱9上，所述动力箱10通过第二升降机构14安装在施钻控制箱9内，并在第二升降机构14的带动下在施钻控制箱9内上下移动，在动力箱10内设有钻头旋转电机10-1；所述第二升降机构14为升降电机(如图 24和图25所示)或卷扬机升降机构(如图23所示)，当第二升降机构14为卷扬机升降机构时，包括固定在立架7顶部的滑轮组、固定在底座2的卷扬机和钢丝绳，其钢丝绳一端固定在卷扬机上，另一端绕过滑轮组后伸入施钻控制箱9内与动力箱10固定连接；在施钻控制箱9内对应设有升降轨道，动力箱 10在第二升降机构14的作用下沿着升降轨道上下移动，且移动的距离大于或等于钻头13钻进搅拌钻进部分的的高度。

实施例提供的一种可实现多种桩型成桩的搅拌钻具，其搅拌头的结构如图 1至图3所示，其中，钻杆12包括内层套筒12-1、中层套筒12-2和外层套筒 12-3，内层套筒12-1上端与钻头旋转电机10-1连接，下端与钻头13连接，中层套筒12-2和外层套筒12-3均与施钻控制箱9连接，在外层套筒12-3与中层套筒12-2之间形成环形空腔12-5，并在环形空腔12-5的底部设有开合挡板 12-6。如图8和图9所示，设置在环形空腔12-5的底部设有开合挡板12-6包括两个半环形挡板，每个半环形挡板的弧形部分通过铰链件12-60与外层套筒 12-3铰链连接，两个半环形挡板均可沿着其铰链件12-60旋转将环形空腔12-5 底部闭合(如图8所示)或敞开(如图9所示)，并在闭合状态时通过磁铁构件12-61与外层套筒12-3的套筒壁吸附连接。

实施例提供的一种可实现多种桩型成桩的搅拌钻具，如图10至图14所示，所述钻头13包括锥型外壳13-1、设置在锥型外壳13-1上的伸缩式搅拌叶片13-2以及叶片伸缩控制机构。如图14和图15所示，所述叶片伸缩控制机构包括套设在内层套筒12-1外的齿轮旋转套筒13-4、固定在齿轮旋转套筒13-4下部的中心齿轮13-3、固定在齿轮旋转套筒13-4上端的传动齿轮13-7、安装在动力箱10内的叶片伸缩控制电机10-2和固定在每个搅拌叶片13-2尾端的行星齿轮13-5，所述中心齿轮13-3和传动齿轮13-7分别通过第一转动轴承13-9 与内层套筒12-1连接(如图12所示)，能够确保中心齿轮13-3和传动齿轮13-7 在转动过程中不会带动内层套筒12-1转动，实现内层套筒12-1与齿轮旋转套筒13-4的分别转动。如图15所示，在锥型外壳13-1的壳体上对应每个搅拌叶片13-2的位置分别开设有弧形安装口13-8，并在每个弧形安装口13-8内设有定位轴13-6；如图13和图14所示，每个搅拌叶片13-2尾端的行星齿轮13-5 中心部位套设在定位轴13-6上，且固定后其多个搅拌叶片13-2尾端的行星齿轮13-5均与中心齿轮13-3相互啮合。如图10所示，所述叶片伸缩控制电机 10-2通过传动机构10-3与传动齿轮13-7连接，并控制传动齿轮13-7带动齿轮旋转套筒13-4沿着内层套筒12-1转动，从而控制中心齿轮13-3带动多个搅拌叶片13-2沿着定位轴13-6转动实现搅拌叶片的伸缩调节。当搅拌叶片13-2 完全伸开状态下，如图5所示，其钻头13的整体搅拌直径大于外层套筒12-3 的直径；当搅拌叶片13-2在收缩过程中，可以实现搅拌直径与中层套筒12-2 直径相等(如图6所示)，也可以实现搅拌直径小于中层套筒12-2的直径(如图7所示)。在钻头13上开设有与内层套筒12-1连通的第一喷射孔5，在外层套筒12-3上设有与环形空腔12-5连通的第二喷射孔15。所述第一喷射软管 18与外层套筒12-3与中层套筒12-2之间形成环形空腔12-5连通，所述第二喷射软管19与内层套筒12-1连通。

实施例中的钻头，如图16所示，所述搅拌叶片13-2设有2层，其叶片长度从最上层至下依次变短，相邻两层搅拌叶片13-2交叉分布，且每层搅拌叶片13-2包括5个叶片；并在齿轮旋转套筒13-4下部对应设有2个中心齿轮 13-3，每层搅拌叶片13-2均匀分布在中心齿轮13-3的外围；内层套筒12-1穿过2个中心齿轮13-3后固定在锥型外壳13-1上，并与开设在锥型外壳13-1 上的第一喷射孔5连通。

为了能够实现内层套筒12-1能够单独带动锥形钻头13转动，又可以确保内层套筒12-1能够带动钻头在中层套筒12-2内提升，且不会影响齿轮旋转套筒13-4的单独旋转，实施例中的可实现多种桩型成桩的多用成桩设备，如图 1至3所示，在齿轮旋转套筒13-4外还设有固定套筒12-8，所述固定套筒12-8 上端固定在动力箱10上，能够在动力箱10升降时将其带动一起在中层套筒 12-2内升降。所述固定套筒12-8的直径大于齿轮旋转套筒13-4，在固定套筒12-8上下端与齿轮旋转套筒13-4之间分别设有第二转动轴承12-9，能够确保齿轮旋转套筒13-4能够相对于固定套筒12-8转动。如图18和图19所示，在固定套筒12-8的外壁与中层套筒12-2之间形成环形油压腔12-4，并在环形油压腔12-4的下腔口设有活动挡板12-7。如图20和图21所示，设置在环形油压腔12-4的下腔口的活动挡板12-7包括截面呈倒T型或凸型的圆环状底板 12-70，其板体上部凸起部分两侧分别设有截面呈弧形或凹形或U形或半弧梯形的凹槽式密封圈12-71，实施例附图中的凹槽式密封圈12-71截面呈半弧梯形，在每个凹槽式密封圈12-71的凹槽口设有截面呈圆形的加压密封圈12-72。所述油压调整箱11通过液压油管11-1与环形油压腔12-4连通，并通过向环形油压腔12-4内注入或抽出液压油控制活动挡板12-7在环形油压腔12-4内升降；当环形油压腔12-4内注满液压油时，加压密封圈12-72在液压油的压力作用下嵌入凹槽式密封圈12-71的凹槽内并使凹槽式密封圈12-71膨胀与环形油压腔12-4的腔壁紧密接触实现环形油压腔12-4的密封。

实施例中的油压调整箱11，如图22所示，其内设置有液压动力装置11-2、活塞杆11-3、活塞11-4和油缸11-5，其油缸11-5通过液压油管11-1与环形油压腔12-4连通，并在液压动力装置11-2对活塞11-4加压过程中向环形油压腔 12-4内注入液压油。通过液压动力装置11-2带动活塞杆11-3向右推动，带动活塞11-3向右移动，油缸11-5的储油空间减小，液压油随之从油管11-1中压入环形油压腔12-4，推动活动挡板12-7沿环形油压腔12-4向下移动；在活动挡板12-7向下移动过程中，油压加大，迫使加压密封圈12-72有向下移动趋势，进而挤压凹槽式密封圈12-71的上边缘分别紧贴环形油压腔12-4内外壁，实现液压油的密封。关闭液压动力装置11-1，使得活塞11-4处于自由活动状态，活动挡板12-7在钻杆下钻过程中进入中层套筒12-2的软土向上作用力的情况下，自由上升。

下面结合不同桩型的成桩过程对本实用新型的工作过程进一步说明。本实用新型具体使用时，结合桩机一起使用，具体如图23至图25所示，所述桩机包括底座2、立架7、第一升降机构，在底座2的底部设有行走机构1，所述立架7固定安装在底座2上，为了确保立架的7的稳定性，还设有立架撑杆7-1。本实用新型中的钻具通过第一升降机构吊装在立架7上，并在第一升降机构的带动下沿着立架7上下移动，所述第一升降机构包括设置在底座上的卷扬机4和设置在立架7顶部的滑轮组6，卷扬机4通过绕过滑轮组6的钢丝绳 8与施钻控制箱9连接；在底座2上设有液压站3，所述行走机构1与液压站 3连接，由液压站3控制行走机构1的行走过程。在钻具上还设有第一喷射软管18和第二喷射软管19，两根喷射管可同时连接水泥浆泵16和混凝土泵17，或单独连接水泥浆泵16或混凝土泵17。

实例一、采用本实用新型中的多用途成桩设备施工中间高压水泥土、外围混凝土的新型类管桩，其具体施工过程如图26所示：首先通过叶片伸缩控制电机10-2控制中心齿轮13-3反向转动一定角度，带动搅拌叶片13-2绕旋转定位轴13-6正向转动一定角度，从而缩小叶片旋转直径至T1，T1小于中层套筒 12-2的内径；钻头旋转电机10-1带动锥尖及固定于锥尖上的搅拌叶片13-2旋转，并控制整个钻具向下钻进土层，此时因搅拌叶片13-2的旋转直径小于中层套筒12-2的内径，钻具向下钻进的过程中，软土进入中层套筒12-2内，活动挡板12-7随之上升；钻至预定深度后，通过第二升降机构14单独提升锥尖及固定于锥尖上的搅拌叶片13-2一定高度至中层套筒12-2内；然后提升整个钻具，并通过油压调整箱11调整油压，控制活动挡板12-7的位置与桩顶设计标高始终持平，使得进入中层套筒12-2的软土在活动挡板12-7的加压作用下排出，形成搅拌充分且经压实挤密的高压水泥土；排出搅拌水泥土的同时，在外层套筒12-3与中层套筒12-2之间的环形空腔12-5中泵送混凝土，在混凝土的泵送压力下，通过磁铁的吸附作用处于闭合状态的开合板12-6打开，在高压水泥土与钻具外未扰动的软土层中间的空隙中注入混凝土，直至桩顶设计标高；从而实现中间高压水泥土、外围混凝土的新型类管桩。该新型类管桩较常规水泥土桩水平承载力更高，较混凝土桩材料成本更低、排土更少，减少渣土清运，更加环保。

实例二、采用本实用新型中的多用途成桩设备施工外部水泥土桩、内部现浇混凝土芯桩的劲芯水泥土搅拌桩，其具体施工过程如图27所示：首先通过叶片伸缩控制电机10-2控制中心齿轮13-3正向转动一定角度，带动搅拌叶片13-2绕旋转定位轴13-6反向转动一定角度，从而扩展叶片旋转直径至T3，T3 大于外层套筒12-3的外径；钻头旋转电机10-1带动锥尖及固定于锥尖上的搅拌叶片13-2旋转，并控制整个钻具向下钻进土层，在持续沉入土层的过程中，开启外层套筒12-3上的第二喷射口15，注入水泥浆并与周围土层进行搅拌混合；钻至预定深度后；通过伸缩控制电机10-2控制中心齿轮13-3反向转动一定角度，带动搅拌叶片13-2绕旋转定位轴13-6正向转动一定角度，从而缩小叶片旋转直径至T1，T1小于中层套筒12-2的内径，随后通过第二升降机构 14单独提升锥尖及固定于锥尖上的搅拌叶片13-2一定高度至中层套筒12-2 内；提升整个钻具，在钻具提升过程中开启设置于锥型外壳13-1底部的第一喷射口5，注入混凝土，直至地面或设计桩顶标高，从而实现外部水泥土桩、内部现浇混凝土芯桩的劲芯水泥土搅拌桩。该劲芯水泥土搅拌桩一次成型，避免了常规芯桩采用预制后插的方式，减少了工序，节约了成本；同时因第一喷射口5随锥尖提升至中层套筒12-2内，在注入混凝土时，由于低于第一喷射口5部分的中层套筒12-2的护筒作用，芯桩成桩质量更好。在劲芯水泥土搅拌桩施工过程中，不需要油压调整箱11工作，在注浆过程中，可以通过浆液或者土层的压力直接将活动挡板12-7向上推动。也可以实现通过油压调整箱 11控制活动挡板上升至桩顶，在施工过程中不另外施加压力。

实例三、采用本实用新型中的多用途成桩设备施工水泥土搅拌桩，其施工过程与实例二中的前部分施工过程一样，在搅拌头提升之前不需要缩小叶片至 T1，也不需要将钻头单独提升至中层套筒12-2内，整个过程中仅喷射水泥浆并搅拌，即可完成水泥土搅拌桩。整个成桩过程如图28所示。

实例四、采用本实用新型中的多用途成桩设备施工素混凝土桩，且具体施工过程如图29所示，首先通过叶片伸缩控制电机10-2控制中心齿轮13-3正向转动一定角度，带动搅拌叶片13-2绕旋转定位轴13-6反向转动一定角度，从而保持叶片旋转直径至T2，T2与外层套筒12-3的外径等径；钻头旋转电机 10-1带动锥尖及固定于锥尖上的搅拌叶片13-2旋转，并控制整个钻具向下钻进土层；钻至预定深度后，通过伸缩控制电机10-2控制中心齿轮13-3反向转动一定角度，带动搅拌叶片13-2绕旋转定位轴13-6正向转动一定角度，从而缩小叶片旋转直径至T1，T1小于中层套筒12-2的内径，随后通过第二升降机构14单独提升锥尖及固定于锥尖上的搅拌叶片13-2一定高度至中层套筒12-2 内；提升整个钻具，并在外层套筒12-3与中层套筒12-2之间的环形空腔12-5 中泵送混凝土，在混凝土的泵送压力下，通过磁铁的吸附作用处于闭合状态的开合板12-6打开，持续提升钻具，并在提升钻具形成的钻孔中注入混凝土，直至地面或设计桩顶标高，从而实现素混凝土桩。该素混凝土桩在外层套筒的保护下，相当于全护筒桩，有效避免塌孔、缩颈，成桩质量明显优于普通长螺旋桩机或未设护筒的旋挖桩机等。该成桩过程中，也不需要油压调整箱11工作，在注浆过程中，可以通过浆液或者土层的压力直接将活动挡板12-7向上推动。也可以实现通过油压调整箱11控制活动挡板上升至桩顶，在施工过程中不另外施加压力。

实例五、采用本实用新型中的多用途成桩设备施工钢筋混凝土桩施工，其成桩过程与实例中的施工步骤相同，在成桩完成之后振动插入钢筋笼，即可完成钢筋混凝土桩。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (9)

1.一种可实现多种桩型成桩的搅拌钻具，其特征在于：所述搅拌钻具包括施钻控制箱(9)、动力箱(10)、钻杆(12)和钻头(13)，所述动力箱(10)通过第二升降机构(14)安装在施钻控制箱(9)内，并在第二升降机构(14)的带动下在施钻控制箱(9)内上下移动，在动力箱(10)内设有钻头旋转电机(10-1)；所述钻杆(12)包括内层套筒(12-1)、中层套筒(12-2)和外层套筒(12-3)，内层套筒(12-1)上端与钻头旋转电机(10-1)连接，下端与钻头(13)连接，中层套筒(12-2)和外层套筒(12-3)均与施钻控制箱(9)连接，在外层套筒(12-3)与中层套筒(12-2)之间形成环形空腔(12-5)，并在环形空腔(12-5)的底部设有开合挡板(12-6)；所述钻头(13)包括锥型外壳(13-1)、设置在锥型外壳(13-1)上的伸缩式搅拌叶片(13-2)以及叶片伸缩控制机构，所述搅拌叶片(13-2)在叶片伸缩控制机构的作用下展开或收缩从而改变钻头的搅拌直径，且当搅拌叶片(13-2)呈收缩状态时，其钻头的整体直径小于中层套筒(12-2)，并在第二升降机构(14)的带动下在中层套筒(12-2)内升降；在钻头(13)上开设有与内层套筒(12-1)连通的第一喷射孔(5)，在外层套筒(12-3)上设有与环形空腔(12-5)连通的第二喷射孔(15)。

2.根据权利要求1所述的一种可实现多种桩型成桩的搅拌钻具，其特征在于：所述叶片伸缩控制机构包括套设在内层套筒(12-1)外的齿轮旋转套筒(13-4)、固定在齿轮旋转套筒(13-4)下部的中心齿轮(13-3)、固定在齿轮旋转套筒(13-4)上端的传动齿轮(13-7)、安装在动力箱(10)内的叶片伸缩控制电机(10-2)和固定在每个搅拌叶片(13-2)尾端的行星齿轮(13-5)，所述中心齿轮(13-3)和传动齿轮(13-7)分别通过第一转动轴承(13-9)与内层套筒(12-1)连接；在锥型外壳(13-1)的壳体上对应每个搅拌叶片(13-2)的位置分别开设有弧形安装口(13-8)，并在每个弧形安装口(13-8)内设有定位轴(13-6)，每个搅拌叶片(13-2)尾端的行星齿轮(13-5)中心部位套设在定位轴(13-6)上，且固定后其多个搅拌叶片(13-2)尾端的行星齿轮(13-5)均与中心齿轮(13-3)相互啮合；所述叶片伸缩控制电机(10-2)通过传动机构(10-3)与传动齿轮(13-7)连接，并控制传动齿轮(13-7)带动齿轮旋转套筒(13-4)沿着内层套筒(12-1)转动，从而控制中心齿轮(13-3)带动多个搅拌叶片(13-2)沿着定位轴(13-6)转动实现搅拌叶片的伸缩调节；当搅拌叶片(13-2)完全伸开状态下，其钻头(13)的搅拌直径大于外层套筒(12-3)的直径。

3.根据权利要求1或2所述的一种可实现多种桩型成桩的搅拌钻具，其特征在于：设置在环形空腔(12-5)的底部设有开合挡板(12-6)包括两个半环形挡板，每个半环形挡板的弧形部分通过铰链件(12-60)与外层套筒(12-3)铰链连接，两个半环形挡板均可沿着其铰链件(12-60)旋转将环形空腔(12-5)底部闭合或敞开，并在闭合状态时通过磁铁构件(12-61)与外层套筒(12-3)的套筒壁吸附连接。

4.根据权利要求1或2所述的一种可实现多种桩型成桩的搅拌钻具，其特征在于：所述第二升降机构(14)为升降电机或卷扬机升降机构，当第二升降机构(14)为卷扬机升降机构时，包括固定在立架(7)顶部的滑轮组、固定在底座(2)的卷扬机和钢丝绳，其钢丝绳一端固定在卷扬机上，另一端绕过滑轮组后伸入施钻控制箱(9)内与动力箱(10)固定连接；在施钻控制箱(9)内对应设有升降轨道，动力箱(10)在第二升降机构(14)的作用下沿着升降轨道上下移动，且移动的距离大于或等于锥型外壳(13-1)的高度。

5.根据权利要求2所述的一种可实现多种桩型成桩的搅拌钻具，其特征在于：所述搅拌钻具还包括固定在施钻控制箱(9)上的油压调整箱(11)和套设在齿轮旋转套筒(13-4)外设有固定套筒(12-8)，所述固定套筒(12-8)上端固定在动力箱(10)上，其固定套筒(12-8)的外壁与中层套筒(12-2)之间形成环形油压腔(12-4)，并在环形油压腔(12-4)的下腔口设有活动挡板(12-7)，所述油压调整箱(11)通过液压油管(11-1)与环形油压腔(12-4)连通，并通过向环形油压腔(12-4)内注入或抽出液压油控制活动挡板(12-7)在环形油压腔(12-4)内升降。

6.根据权利要求2所述的一种可实现多种桩型成桩的搅拌钻具，其特征在于：所述搅拌叶片(13-2)设有2～3层，其叶片长度从最上层至下依次变短，相邻两层搅拌叶片(13-2)交叉分布，且每层搅拌叶片(13-2)包括3～5个叶片；并在齿轮旋转套筒(13-4)下部对应设有2～3个中心齿轮(13-3)，每层搅拌叶片(13-2)均匀分布在中心齿轮(13-3)的外围；内层套筒(12-1)穿过2～3个中心齿轮(13-3)后固定在锥型外壳(13-1)上，并与开设在锥型外壳(13-1)上的第一喷射孔(5)连通。

7.根据权利要求5所述的一种可实现多种桩型成桩的搅拌钻具，其特征在于：设置在环形油压腔(12-4)下腔口的活动挡板(12-7)包括截面呈倒T型或凸型的圆环状底板(12-70)，其板体上部凸起部分两侧分别设有截面呈弧形或凹形或U形或半弧梯形的凹槽式密封圈(12-71)，并在每个凹槽式密封圈(12-71)的凹槽口设有截面呈圆形的加压密封圈(12-72)；当环形油压腔(12-4)内注满液压油时，加压密封圈(12-72)在液压油的压力作用下嵌入凹槽式密封圈(12-71)的凹槽内并使凹槽式密封圈(12-71)膨胀与环形油压腔(12-4)的腔壁紧密接触实现环形油压腔(12-4)的密封。

8.根据权利要求5所述的一种可实现多种桩型成桩的搅拌钻具，其特征在于：所述油压调整箱(11)内设置有液压动力装置(11-2)、活塞杆(11-3)、活塞(11-4)和油缸(11-5)，其油缸(11-5)通过液压油管(11-1)与环形油压腔(12-4)连通，并在液压动力装置(11-2)对活塞(11-4)加压过程中向环形油压腔(12-4)内注入液压油。

9.根据权利要求5所述的一种可实现多种桩型成桩的搅拌钻具，其特征在于：所述固定套筒(12-8)的直径大于齿轮旋转套筒(13-4)，在固定套筒(12-8)上下端与齿轮旋转套筒(13-4)之间分别设有第二转动轴承(12-9)。

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