CN216553769U - 一种能同步钻孔的双轴螺旋挤扩钻具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能同步钻孔的双轴螺旋挤扩钻具，包括两根螺纹钻杆、连接杆、变频电机和转速传感器，两根螺纹钻杆平行并列且均竖向设置，每根螺纹钻杆从下至上均包括钻头、螺旋部和光杆部，两根螺纹钻杆的光杆部通过至少一根连接杆相连接，每根螺纹钻杆的顶端均设置有一个所述变频电机，且在对应变频电机的驱动下，绕自身轴线旋转，每根螺纹钻杆的光杆部均还设置有一个转速传感器，本申请采用双轴钻具设置，能够同时完成多个桩孔的下钻，提高螺旋挤土灌注桩施工效率，同时当双轴钻具在两轴下钻过程遇到阻力时，转速传感器会检测到两轴转速不同，向变频电机传递数据，变频电机发出警报，此时人工调节变频电机转速，保持两轴钻具的稳定。

Description

一种能同步钻孔的双轴螺旋挤扩钻具

技术领域

本实用新型涉及桩基工程领域，特别是一种能同步钻孔的双轴螺旋挤扩钻具。

背景技术

在桩基工程领域中，根据成桩对地层的影响一般将桩分为非挤土桩、部分挤土桩以及完全挤土桩三类。由于非挤土桩(如钻孔桩、冲孔桩、CFA桩等)在技术、环保、成本等方面存在诸多问题，桩基工程界一直致力于开发一种承载力高、施工环境污染少、经济效益好的新型桩基础形式。近年来开发的螺旋挤土灌注桩是一种完全挤土型桩，下钻和提钻时，特殊设计的螺旋挤扩钻头/钻具将原有桩孔中的土体挤到桩孔侧壁中而基本不排出地面，改善了桩周土的物理、力学性质，提高了桩基承载力，同时整个施工过程中无污染、无振动、低噪音。

然而，现有钻头/钻具都是单轴的，每次下钻、提钻只能形成一个桩孔，进而形成一个桩体，在工期紧张的情况下其运用受到限制。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种能同步钻孔的双轴螺旋挤扩钻具，该能同步钻孔的双轴螺旋挤扩钻具采用双轴钻具设置，能够同时完成两个桩孔的同步下钻，能够提高螺旋挤土灌注桩施工效率。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种能同步钻孔的双轴螺旋挤扩钻具，包括两根螺纹钻杆、连接杆、变频电机和转速传感器。

两根螺纹钻杆平行并列且均竖向设置。

每根螺纹钻杆从下至上均包括钻头、螺旋部和光杆部。

两根螺纹钻杆的光杆部通过至少一根所述连接杆相连接。

每根螺纹钻杆的顶端均设置有一个所述变频电机，且在对应变频电机的驱动下，绕自身轴线旋转。

每根螺纹钻杆的光杆部均还设置有一个转速传感器。

连接杆包括伸缩杆和对称布设在伸缩杆两端的两个同心轴承。

两个同心轴承分别套设在两根螺纹钻杆的光杆部上。

每个转速传感器均与自身螺纹钻杆顶端的变频电机相连接，两个变频电机之间均通过有线或无线相连接。

转速传感器内置在对应螺纹钻杆光杆部的中心或安装在对应螺纹钻杆光杆部的外壁面。

每个转速传感器均与自身螺纹钻杆顶端的变频电机相连接，每个变频电机均具有显示屏和控制按键。

每个螺旋部从上至下依次包括同轴设置的上螺旋体、反向挤扩体、封闭挤扩体、下螺旋挤扩体和螺旋钻进体。

反向挤扩体为从下至上截面逐渐缩小的圆台，封闭挤扩体为截面相等的圆柱体，下螺旋挤扩体为从下至上截面逐渐增大的圆台。

上螺旋体和反向挤扩体外周均绕设有上螺旋挤扩叶片，下螺旋挤扩体和螺旋钻进体外周均绕设有下螺旋挤扩叶片。

上螺旋挤扩叶片和下螺旋挤扩叶片的螺旋方向相反。

上螺旋挤扩叶片的外径和下螺旋挤扩叶片的外径相等，且均不大于封闭挤扩体的直径。

螺旋钻进体的底部外壁还绕设有副螺旋叶片，副螺旋叶片和下螺旋挤扩叶片的螺旋方向相反；副螺旋叶片和下螺旋挤扩叶片的底端面均安装有若干个合金耙齿。

本实用新型具有如下有益效果：

1、本申请采用双轴钻具，能够同时完成两个桩孔的下钻，提高螺旋挤土灌注桩施工效率。

2、本申请采用转速传感器检测对应螺纹钻杆的转速，并将转速数据传递给变频电机。现有技术中，当双轴钻具在两轴下钻过程中两轴钻具所钻土质硬度不同时，土质硬度大的钻孔对应的螺纹钻杆转速将降低，进而会使两轴钻具发生倾斜，导致桩孔倾斜或连接杆断裂等。本申请中由于转速传感器和变频电机的设置，当转速传感器检测到两根螺纹钻杆转速不同时，向变频电机传递数据，变频电机发出警报，此时人工或自动调节变频电机转速，保持两轴钻具的稳定。

3、本申请中采用可伸缩的连接杆，可以根据工程需要的桩孔间距，调节双轴钻具之间的中心距，进而能够满足不同的工程要求。

附图说明

图1为本实用新型一种能同步钻孔的双轴螺旋挤扩钻具结构示意图。

图2为本实用新型一种能同步钻孔的双轴螺旋挤扩钻具的同心轴承结构示意图。

图3为本实用新型一种能同步钻孔的双轴螺旋挤扩钻具的伸缩杆结构示意图。

图4为本实用新型一种能同步钻孔的双轴螺旋挤扩钻具的钻头结构示意图。

附图标记说明如下：

1-螺纹钻杆，2-连接杆，2a-同心轴承，2b-伸缩杆，3-钻头，4-连接片，5-螺旋钻进体5，6- 下螺旋挤扩体，7-封闭挤扩体，8-反向挤扩体，9-下螺旋挤扩叶片，10-上螺旋挤扩叶片，11-副螺旋叶片，12-合金耙齿，13-轴承内圈，14-轴承外圈，15-保持架，16-圆柱滚动体， 17-固定端，18-伸缩端，19-连接盘，20-等腰三角形钻板，21-凸台，22-卡齿，23-定位环， 24-转速传感器，25-变频电机。

具体实施方式

下面结合附图和具体较佳实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”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，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装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，一种能同步钻孔的双轴螺旋挤扩钻具，包括两根螺纹钻杆1、连接杆2、变频电机25和转速传感器24。

两根螺纹钻杆1平行并列且均竖向设置，每根螺纹钻杆从下至上均包括钻头3、螺旋部和光杆部。

每个螺旋部从上至下依次包括同轴设置的上螺旋体、反向挤扩体8、封闭挤扩体7、下螺旋挤扩体6和螺旋钻进体5。

反向挤扩体8为从下至上截面逐渐缩小的圆台，封闭挤扩体7为截面相等的圆柱体，下螺旋挤扩体6为从下至上截面逐渐增大的圆台，螺旋钻进体5为截面相等的中空圆柱体。

上螺旋体为截面相等的圆柱体，其直径与反向挤扩体8顶端直径相等；反向挤扩体8底端直径与封闭挤扩体7、以及下螺旋挤扩体6顶端的直径均相等，下螺旋挤扩体6底端的直径与螺旋钻进体5的直径相等。

上螺旋体和反向挤扩体8外周均绕设有上螺旋挤扩叶片10，下螺旋挤扩体6和螺旋钻进体5外周均绕设有下螺旋挤扩叶片9，上螺旋挤扩叶片10和下螺旋挤扩叶片9的螺旋方向相反，上螺旋挤扩叶片10的最大外径和下螺旋挤扩叶片9的最大外径相等，且均不大于封闭挤扩体7的直径。

螺旋钻进体5的底部外壁还绕设有副螺旋叶片11，副螺旋叶片11和下螺旋挤扩叶片9 的螺旋方向相反；副螺旋叶片11和下螺旋挤扩叶片9的底端面均安装有若干个合金耙齿12。

如图4所示，钻头采用套装的方式安装在螺旋钻进体5的底端，钻头包括圆形的连接盘 19和焊接在连接盘19下表面的刀头。刀头包括两个等腰三角形钻板20，两个等腰三角形钻板20呈十字交叉焊接形成十字架结构，每个等腰三角形钻板的底边朝上，顶角朝下设置。

进一步，上述连接盘19上表面设有圆形的凸台21，位于凸台21外周的连接盘顶部外缘上沿周向均布有若干根圆柱形的卡齿22。

螺旋钻进体5底部外周焊接有一圈定位环23，定位环23底端面沿周向均匀布设有与卡齿数量相等且呈圆柱形的卡槽。螺旋钻进体5底端同轴套设在上述凸台外周，且定位环23底端的卡槽与对应的卡齿一一咬合。

两根螺纹钻杆1的光杆部通过至少一根连接杆2相连接，每根连接杆2均优选包括伸缩杆2b和对称布设在伸缩杆两端的两个同心轴承2a。

如图2所示，同心轴承2a套设在两根螺纹钻杆1的光杆部上，同心轴承2a包括轴承内圈13、轴承外圈14、保持架15和圆柱滚动体16。

上述轴承内圈13过盈套装在螺纹钻杆1的光杆部上，轴承外圈14用于安装伸缩杆。

上述保持架15用于连接轴承内圈13和轴承外圈14。

上述圆柱滚动体16沿周向均匀嵌设在保持架15中。

如图3所示，伸缩杆2b优选包括固定端17和伸缩式插接在固定端中的伸缩端18。固定端17和伸缩端18的外侧端均优选与对应同心轴承2a的轴承外圈14相焊接。

在每根螺纹钻杆1的顶端面均安装有变频电机25，变频电机与螺纹钻杆顶端面之间还优选设置有连接片4。每根螺纹钻杆1能在对应变频电机25的驱动下，绕自身轴线旋转。

进一步，两个变频电机25之间均通过有线或无线相连接且每个变频电机25均优选具有显示屏和控制按键，变频电机25优选型号为YP2-200L1-2。

在每根螺纹钻杆1的光杆部均还设置有一个转速传感器24，转速传感器24优选型号为 HZ-860。

转速传感器24内置在对应螺纹钻杆1光杆部的中心或安装在对应螺纹钻杆1光杆部的外壁面，本实施例中优选安装在对应螺纹钻杆1光杆部的外壁面。同时，每个转速传感器24均与自身螺纹钻杆顶端的变频电机25相连接。

一种使用上述能同步钻孔的双轴螺旋挤扩钻具实施螺旋挤土灌注桩的施工工艺，包括以下步骤。

步骤1、打桩孔前准备：将安装有能同步钻孔的双轴螺旋挤扩钻具的大扭矩桩工钻机按照桩孔放线位置就位，准备好混凝土泵和需要的桩材。桩材为混凝土桩材或水泥粉煤灰碎石浆材和钢筋笼。

步骤2、下旋挤扩成孔：启动桩工钻机施加右旋的扭矩和竖向压力，利用双轴螺旋挤扩钻具进行下旋挤扩成孔，此过程中，位于螺旋钻进体和下螺旋挤扩体侧壁被旋转出的土体在下螺旋挤扩叶片的作用下做自下而上的螺旋运动，一部分土体被下螺旋挤扩体挤压入桩孔侧壁中，一部分被挤向封闭挤扩体的下端进而被封闭挤扩体进一步挤压入桩孔侧壁中，挤扩后的桩孔直径应符合设计要求，双轴螺旋挤扩钻具下旋挤扩成孔过程直至达到设计孔深为止。

在成孔过程中，两个转速传感器24实时监测两根螺纹钻杆1的转速，当某根螺纹钻杆1 因所钻土质硬度不同等遇到阻力，转速降低时；根据转速传感器24显示的转速，由人工或自动降低另一根螺纹钻杆1的转速，使得两根螺纹钻杆转速相等，进而避免钻孔倾斜或连接杆断裂等情况发生，保持双轴螺旋挤扩钻具下钻的稳定性。

其中，上述自动降低另一根螺纹钻杆1的转速的原理优选为：假设两根螺纹钻杆分别为第一螺纹钻杆和第二螺纹钻杆，其中，位于第一螺纹钻杆上的变频电机为第一变频电机，位于第二螺纹钻杆上的变频电机为第二变频电机。

当第一螺纹钻杆遇到阻力转速降低时，第一螺纹钻杆上的转速传感器将监测的实时转速传递给第一变频电机，第一变频电机和第二变频电机相互交换数据，第二变频电机降低输出功率，进而降低第二螺纹钻杆的转速，使第二螺纹钻杆的转速与第一螺纹钻杆的转速相等。

步骤3、上升回旋挤孔并灌浆：当步骤2中下旋挤扩成孔完成后，启动桩工钻机施加右旋方向的扭矩和向上的轴向提拉力，使双轴螺旋挤扩钻具向上运动并再次旋转挤扩桩孔，在向上旋转挤扩提升过程中，桩孔内位于反向挤扩体周围及上方的坍落土体，会在上螺旋挤扩叶片作用下做自上而下的螺旋运动，并被反向挤扩体逐渐挤入桩孔的侧壁中或被挤向封闭挤扩体的上端，随后被封闭挤扩体挤入桩孔的侧壁中，以确保再次挤扩后的桩孔直径符合设计要求。在双轴螺旋挤扩钻具上旋挤扩提升的同时，启动注浆泵，经螺纹钻杆的中空通道向已完成挤扩的桩孔中压灌浆材，借助流态浆材的冲击力，钻头脱落遗弃在桩孔底部，通过浆材压力挤扩，可以使已完成浆材压灌的桩段直径符合设计要求。

步骤4、形成螺旋挤土灌注桩：根据设计要求，按照公知的方法在桩孔浆材中插入准备好的钢筋笼。至此形成了圆柱形的螺旋挤土灌注桩。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种能同步钻孔的双轴螺旋挤扩钻具，其特征在于：包括两根螺纹钻杆、连接杆、变频电机和转速传感器；

两根螺纹钻杆平行并列且均竖向设置；

每根螺纹钻杆从下至上均包括钻头、螺旋部和光杆部；

两根螺纹钻杆的光杆部通过至少一根所述连接杆相连接；

每根螺纹钻杆的顶端均设置有一个所述变频电机，且在对应变频电机的驱动下，绕自身轴线旋转；

每根螺纹钻杆的光杆部均还设置有一个转速传感器。

2.根据权利要求1所述的能同步钻孔的双轴螺旋挤扩钻具，其特征在于：连接杆包括伸缩杆和对称布设在伸缩杆两端的两个同心轴承；

两个同心轴承分别套设在两根螺纹钻杆的光杆部上。

3.根据权利要求1所述的能同步钻孔的双轴螺旋挤扩钻具，其特征在于：每个转速传感器均与自身螺纹钻杆顶端的变频电机相连接，两个变频电机之间均通过有线或无线相连接。

4.根据权利要求1所述的能同步钻孔的双轴螺旋挤扩钻具，其特征在于：转速传感器内置在对应螺纹钻杆光杆部的中心或安装在对应螺纹钻杆光杆部的外壁面。

5.根据权利要求1所述的能同步钻孔的双轴螺旋挤扩钻具，其特征在于：每个转速传感器均与自身螺纹钻杆顶端的变频电机相连接，每个变频电机均具有显示屏和控制按键。

6.根据权利要求1所述的能同步钻孔的双轴螺旋挤扩钻具，其特征在于：每个螺旋部从上至下依次包括同轴设置的上螺旋体、反向挤扩体、封闭挤扩体、下螺旋挤扩体和螺旋钻进体。

7.根据权利要求6所述的能同步钻孔的双轴螺旋挤扩钻具，其特征在于：反向挤扩体为从下至上截面逐渐缩小的圆台，封闭挤扩体为截面相等的圆柱体，下螺旋挤扩体为从下至上截面逐渐增大的圆台；

上螺旋体和反向挤扩体外周均绕设有上螺旋挤扩叶片，下螺旋挤扩体和螺旋钻进体外周均绕设有下螺旋挤扩叶片；

上螺旋挤扩叶片和下螺旋挤扩叶片的螺旋方向相反。

8.根据权利要求7所述的能同步钻孔的双轴螺旋挤扩钻具，其特征在于：上螺旋挤扩叶片的最大外径和下螺旋挤扩叶片的最大外径相等，且均不大于封闭挤扩体的直径。

9.根据权利要求8所述的能同步钻孔的双轴螺旋挤扩钻具，其特征在于：螺旋钻进体的底部外壁还绕设有副螺旋叶片，副螺旋叶片和下螺旋挤扩叶片的螺旋方向相反；副螺旋叶片和下螺旋挤扩叶片的底端面均安装有若干个合金耙齿。

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