CN217896472U - 一种减弱或消除管桩挤土应力的钻杆本体 - Google Patents

Abstract

一种减弱或消除管桩挤土应力的钻杆本体，包括钻杆本体，钻杆本体的上侧转动连接有分流器，钻杆本体的上部传动连接有动力设备，动力设备的运行带动钻杆本体正转或反转；钻杆本体的下部固定安装有多个用于破土的搅拌片，钻杆本体的底部安装有搅拌器；所述的搅拌器为可伸缩搅拌器，通过钻杆本体的正转或反转，带动搅拌器扩大或缩小。本实用新型在压入管桩的同时，由钻杆本体底部的搅拌器将管桩底端管口部位土体进行破碎，由钻杆本体下部的搅拌片将管桩内的土进行破碎，管桩底部和管桩内部的土破碎分散，消除“土塞效应”。

Description

一种减弱或消除管桩挤土应力的钻杆本体

技术领域

本实用新型涉及土木工程技术领域，具体涉及一种减弱或消除管桩挤土应力的钻杆本体。

背景技术

在工程领域，桩基础根据施工方式一般分为贯入桩和灌注桩。贯入桩包括预制钢或混凝土管桩、方桩等不同截面形式，采用锤击或静压等方式沉入地层。在沉桩过程中不可避免的产生挤土效应，这是贯入桩与灌注桩的不同之处。挤土效应对于提高桩的摩阻力和端承力均有利，但存在较多的不利因素。如：

1.管桩底部套接锥形桩尖，由管桩上部施加压力把管桩压入土中，靠桩侧的侧摩阻力与桩尖部的端承阻力来承受桩上部的荷载。而管桩压入土中时会排开管桩所占有的体积，对周边土形成挤压，在工程实际中往往由几根管桩近距离排列在一起，上部整体浇筑桩承台以承受上部建筑物荷载，这样就会造成，打入一根或几根管桩后，周边土体被挤密，还有待打的管桩难以压入土体。

2.对于群管桩密布的场地，由于一部分区域已打入管桩，土体挤密效应向周边扩展，在周边再打入管桩时，会出现原先已打入的部分管桩出现上浮，严重的情况甚至会出现有管桩因桩侧土对上浮作用力的不同有断桩现象。

公开号为CN201720345246，专利名称为一种可消除挤土效应的桩尖的实用新型专利，包括桩尖，桩尖的上端与管桩的端部短板固定连接，其特征在于：其为中空的刃脚桩尖，所述刃脚桩尖的内径和外径均与管桩内径和外径相同，且其轴向剖面从其上端朝下端倾斜。刃脚桩尖的倾斜角度为15︒～35︒。该实用新型专利，在压入管桩时，管桩排挤的土体全部进入管桩管内，可完全消除压入管桩时对周边土的挤压力。

但是，该加装桩尖的专利，在后期，管桩管内会出现“土塞效应”，即：随着管桩入土深度的增加，管内大量挤密的土对管内壁形成很大的压力，以至于后期的土无法压入管内。

发明内容

针对上述的技术问题，本技术方案提供了一种减弱或消除管桩挤土应力的钻杆本体，由钻杆本体底部的搅拌器将管桩底端管口部位土体进行破碎，由钻杆本体下部的搅拌片将管桩内的土进行破碎，管桩底部和管桩内部的土破碎分散，消除了管桩内部的“土塞效应”；能有效的解决上述问题。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种减弱或消除管桩挤土应力的钻杆本体，包括钻杆本体，钻杆本体的上侧转动连接有分流器，钻杆本体的上部传动连接有动力设备，动力设备的运行带动钻杆本体正转或反转；钻杆本体的下部固定安装有多个用于破土的搅拌片，钻杆本体的底部安装有搅拌器；所述的搅拌器为可伸缩搅拌器，通过钻杆本体的正转或反转，带动搅拌器扩大或缩小。

进一步的，所述可伸缩搅拌器包括与钻杆本体底部固定连接的齿轮，齿轮的两侧传动连接有可以移位的搅拌块，所述搅拌块与齿轮接触的一侧设置有与齿轮啮合连接的齿条，齿条的端部设置有弧形限位部。

进一步的，所述的搅拌块安装在与钻杆本体固定的保护壳体内部，所述的保护壳体包括设置在搅拌块上下侧的上面板和下面板，设置在搅拌块长边位置处的两块侧板，以及设置在搅拌块之间的中间侧板；所述的侧板、上面板和下面板固定连接为一体，形成框体。

进一步的，所述的侧板与搅拌块的接触面，位于侧板或搅拌块上设置有滚轮或滚珠。

进一步的，所述可伸缩搅拌器在收起时，可伸缩搅拌器的长度小于管桩的内径；所述可伸缩搅拌器在伸出时，可伸缩搅拌器的长度大于管桩的外径。

进一步的，所述可伸缩搅拌器和搅拌片的底面和侧壁上设置有用于破土的尖部。

进一步的，所述的搅拌片在钻杆本体下部毎间隔20～40cm设置一道，可设置1～5道，且毎道延钻杆本体旋转适当角度。

进一步的，所述的分流器为二重分流器，设置有高压粉体入口和高压浆液入口；所述钻杆本体的内壁上设置有分别与高压粉体入口和高压浆液入口连通的粉体输送通道和浆液输送通道。

进一步的，所述的粉体输送通道和浆液输送通道设置有多个。

进一步的，所述的粉体输送通道和浆液输送通道连通至钻杆本体底部的侧壁上设置的喷出口，所述的喷出口位于可伸缩搅拌器的上侧。

进一步的，所述的高压粉体入口与粉体输送通道之间设置有粉体通道，所述的高压浆液入口与浆液输送通道之间设置有浆液通道。

进一步的，粉体通道和浆液通道与设置在钻杆本体内侧壁上的粉体输送通道和浆液输送通道连通。所述粉体输送通道和浆液输送通道的底部设置有喷嘴；所述的喷嘴设置有与浆液输送通道连通的浆液喷嘴口，以及与粉体输送通道连通的粉体喷嘴口；粉体喷嘴口和浆液喷嘴口的喷出位置与设置在钻杆本体侧壁上的喷出口连通。

进一步的，所述的喷嘴与钻杆本体杆身的外侧壁留有距离间隙，喷出口的前端凹在杆身外侧壁内。

进一步的，所述粉体喷嘴和浆液喷嘴与杆壁扣接，延钻杆本体螺旋状布设，所述的喷出口设在钻杆本体底部。

有益效果

本实用新型提出的一种减弱或消除管桩挤土应力的钻杆本体，与现有技术相比较，其具有以下有益效果：

（1）本技术方案通过在压入管桩的同时下沉钻杆，且在钻杆的底部设置可伸缩搅拌器，在钻杆的底部设置搅拌片；使得管桩在下沉时，钻杆底部的可伸缩搅拌器可以破碎管桩内部的土，由搅拌器和搅拌片将管桩底端管口和管桩内部的土体进行破碎，使得管桩底部和内部的土变的松散，管桩底部和管桩内部的土被破碎分散，可以有效的消除“挤土效应”和“土塞效应”。

（2）本技术方案通过可伸缩搅拌器的设置，当钻杆本体在管桩内部时，可以采用尺寸最小的状态在管桩内部破土，将管桩内部的土都搅拌成松散的状态，可以有效的消除“土塞效应”。当管桩沉入到指定的地层时，钻杆本体继续向下转动运行10至20厘米后，将可伸缩搅拌器调整到尺寸最大的状态，使得可伸缩搅拌器的破碎范围大于管桩的外径。当可伸缩搅拌器调整到尺寸最大的状态后，钻杆继续向下运行50-100厘米，将管桩下侧的泥土都搅拌松散，通过高压喷出浆液与松散的泥土搅拌均匀后，便于在管桩的下侧形成大于管桩外径的桩端扩大承载部，提高桩底端部的承载力，增加管桩的稳定性。

（3）本技术方案的钻杆本体在提钻时，一边提钻杆一边喷出浆液或粉体，固化管桩下侧的土层，形成桩端扩大承载部；同时，当钻杆从管桩内部被提升时，在提升的过程中，喷出浆液或粉体，可以固化管桩内部的土质，管桩内部加固的土体增加了管桩的内侧摩阻力，使单桩承载力得以提高。

（4）本技术方案的喷嘴设在钻杆本体底部与杆壁扣接，喷嘴延钻杆本体螺旋状布设。喷嘴的前端与钻杆本体外侧壁之间留有距离间隙，喷嘴的前端凹在杆身周壁内与喷出口连通。使得钻杆本体在下旋时壁面切削土体，可进一步地防止钻杆本体外围岩土挤压喷出口的喷嘴，阻塞喷孔；同时，高压喷射浆液或粉体可快速穿过间隙内虚土撞击壁外岩土，以达到浆液或粉体与岩土更好混合。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型中分流器的俯视图。

图3为本实用新型中粉体喷嘴和浆液喷嘴的剖面图。

图4为本实用新型中粉体输送通道和浆液输送通道的俯视图。

图5为本实用新型中喷出口的位置布局图。

图6为本实用新型中搅拌器在顺时针旋转时的仰面剖视图。

图7为本实用新型中搅拌器在逆时针旋转时的仰面剖视图。

图8为本实用新型中搅拌器的端头侧视图。

图9为本实用新型中的管桩示意图。

图10为本实用新型中搅拌器在管桩内的俯视图。

附图中的标记为：1-钻杆本体、2-分流器、21-高压粉体入口、22-高压浆液入口、23-粉体通道、24-浆液通道、25-粉体喷嘴、26-浆液喷嘴、27-粉体输送通道、28-浆液输送通道、29-喷出口、3-动力设备、4-搅拌片、5-搅拌器、51-齿轮、52-搅拌块、521-齿条、522-弧形限位部、53-保护壳体、531-上面板、532-下面板、533-侧板、54-尖部、6-管桩、61-桩尖。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围。

实施例1：

如图1所示，一种减弱或消除管桩挤土应力的钻杆本体，包括钻杆本体1，所述的钻杆本体1为圆柱状。钻杆本体1的上侧转动连接有分流器2，钻杆本体1的上部传动连接有动力设备3，动力设备3的运行带动钻杆本体1正转或反转；钻杆本体1的下部固定安装有多个用于破土的搅拌片4，钻杆本体1的底部安装有搅拌器5。所述的搅拌片4在钻杆本体1下部毎间隔20～40cm设置一道，可设置1～5道，且毎道延钻杆本体1旋转适当角度。

如图2所示，所述的分流器2为二重分流器，包括高压粉体入口21和高压浆液入口22。二重分流器2内设置有分别与高压粉体入口21和高压浆液入口22对应的粉体通道23和浆液通道24；粉体通道23和浆液通道24沿圆形周边布设。

如图3所示，粉体通道23和浆液通道24与设置在钻杆本体内侧壁上的粉体输送通道27和浆液输送通道28连通。所述粉体输送通道27和浆液输送通道28的底部设置有喷嘴；所述的喷嘴设置有与浆液输送通道28连通的浆液喷嘴口26，以及与粉体输送通道27连通的粉体喷嘴口25；粉体喷嘴口25和浆液喷嘴口26的喷出位置与设置在钻杆本体1侧壁上的喷出口29连通。

如图4所示，所述的粉体输送通道27和浆液输送通道28设置有多个。

如图5所示，所述的粉体输送通道27和浆液输送通道28连通至钻杆本体1的底部，在钻杆本体1的侧壁上设置的喷出口29，所述的喷出口29位于可伸缩搅拌器5的上侧。所述的喷出口29设置有多个，可以更加快速的喷出浆液或粉体，且喷出的浆液或粉体与周围土体搅拌的更均匀；同时，若其中一个喷出口被堵，则可以通过其他喷出口喷出液体或粉体，无需抽出钻杆本体对喷出口进行维修；节省了施工时间。

如图6至图7所示，所述的搅拌器5为可伸缩搅拌器，通过钻杆本体1的正转或反转，带动搅拌器5扩大或缩小。所述可伸缩搅拌器5在收起时，可伸缩搅拌器5的长度小于管桩6的内径；所述可伸缩搅拌器5在伸出时，可伸缩搅拌器5的长度大于管桩6的外径。

所述可伸缩搅拌器5包括与钻杆本体1底部固定连接的齿轮51，齿轮51的两侧传动连接有可以移位的搅拌块52，所述搅拌块52与齿轮51接触的一侧设置有与齿轮51啮合连接的齿条521，齿条521的端部设置有弧形限位部522。在钻杆本体1转动时，通过齿轮51会带动设有齿条521的搅拌块52伸出或收回，当搅拌块52伸出或收回到弧形限位部522的位置时，齿条521不会再移动，则钻杆本体1的转动会带动搅拌器5同向转动。通过钻杆本体1、齿轮51、带有齿条521的搅拌块52和侧板533的相互配合，可以有效的使搅拌块52伸出或收回，从而得到可伸缩搅拌器5。

所述的搅拌块52安装在与钻杆1固定或转动连接的保护壳体53内部，所述的保护壳体53包括设置在搅拌块52上下侧的上面板531和下面板532，设置在搅拌块52长边位置处的两块侧板533，以及设置在搅拌块52之间的中间侧板533；所述的侧板533、上面板531和下面板532固定连接为一体，形成框体。由于框体已形成封闭式的内腔，故所述的齿轮和齿条活动在框体的内部时，不会有泥浆混入到框体中，堵塞齿轮和齿条。对齿轮和齿条起到保护作用。

在侧板533与搅拌块52的接触面，位于侧板533或搅拌块52上设置有滚轮或滚珠。可以减少侧板533与搅拌块52之间的摩擦力，使得侧板533与搅拌块52之间移位更顺畅。

如图8所示，所述可伸缩搅拌器5和搅拌片4的底面和侧壁上设置有用于破土的尖部54。

本实施例中的动力设备3可采用单个或多个电机。此部分产用本领域常规的动力设备，以及动力设备与钻杆本体之间的传动方式也采用本领域中常规的传动方式。

工作过程：选择如图9所示的管桩6，将钻杆本体1伸入管桩6内孔垂直定位，在钻杆本体旋转动力器作用下顺时针旋转钻杆本体（20～30r/min），钻杆本体底部的可伸缩搅拌器处于尺寸最小状态；在钻杆本体向下移动时，可伸缩搅拌器的底部开始接触土层，搅拌块底部和侧面的尖部划开土体，将土体变得松散，钻杆本体下降速度设为与管桩压入土体同速（10～100cm/min）。

在管桩进入持力设计的深度时，停压管桩，钻杆本体继续向下，带动搅拌头继续旋出管桩底部的管口，可伸缩搅拌器在距管口10至20CM时，逆时针旋转钻杆本体，带动可伸缩搅拌器中的搅拌块向外伸出，搅拌大于管径的土体。

待转到扩大区域达到设计深度时，停止下沉旋转30s，开启浆液通道，压力喷出水泥浆液（水与水泥质量比为0.5～1.5，压力为0.3～1.0MPA），且边旋转（旋转速度为30～60r/min）边提升钻杆本体（提升钻杆本体的速度为20～40cm/min）；提升至管桩底口10至20CM时，顺时针旋转钻杆本体使搅拌块收回，便于在上提钻杆本体时，搅拌器可以缩进管桩内孔，如图10所示。

继续转动钻杆本体，带动搅拌器搅拌泥土，一边提升钻杆本体，一边连通浆液通道，在钻杆本体上提的同时，喷出的浆液可将管桩内部的泥土进行固化。

根据地质勘察资料，若存在淤泥质土层，则在进入该土层时停喷浆液，开启高压喷粉通道（0.3～1.0MPA），且边旋转（30～60r/min）边提升钻杆本体（20～40cm/min），结束淤泥质土层后，仍改喷浆液；继续一边提升，一边旋转钻杆本体，在距桩顶1米时减慢提升速度，低压补浆，补浆时，喷浆的压力为0.1～0.2MPA；钻杆1的旋转速度为10～30r/min，钻杆1的提升速度为10～20cm/min；直至上管口，完成一个管桩的施工。

Claims (10)

1.一种减弱或消除管桩挤土应力的钻杆本体，包括钻杆本体（1），钻杆本体（1）的上侧转动连接有分流器（2），钻杆本体（1）的上部传动连接有动力设备（3），动力设备（3）的运行带动钻杆本体（1）正转或反转；钻杆本体（1）的下部固定安装有多个用于破土的搅拌片（4），钻杆本体（1）的底部安装有搅拌器（5）；其特征在于：所述的搅拌器（5）为可伸缩搅拌器（5），通过钻杆本体（1）的正转或反转，带动搅拌器（5）扩大或缩小。

2.根据权利要求1所述的一种减弱或消除管桩挤土应力的钻杆本体,其特征在于：所述可伸缩搅拌器（5）包括与钻杆本体（1）底部固定连接的齿轮（51），齿轮（51）的两侧传动连接有可以移位的搅拌块（52），所述搅拌块（52）与齿轮（51）接触的一侧设置有与齿轮（51）啮合连接的齿条（521），齿条（521）的端部设置有弧形限位部（522）。

3.根据权利要求2所述的一种减弱或消除管桩挤土应力的钻杆本体,其特征在于：所述的搅拌块（52）安装在与钻杆本体（1）固定的保护壳体（53）内部，所述的保护壳体（53）包括设置在搅拌块（52）上下侧的上面板（531）和下面板（532），和设置在搅拌块（52）长边位置处的两块侧板（533），以及设置在搅拌块（52）之间的中间侧板（533）；所述的侧板（533）、上面板（531）和下面板（532）固定连接为一体，形成框体。

4.根据权利要求3所述的一种减弱或消除管桩挤土应力的钻杆本体,其特征在于：所述的侧板（533）与搅拌块（52）的接触面，位于侧板（533）或搅拌块（52）上设置有滚轮或滚珠。

5.根据权利要求1-4任一条所述的一种减弱或消除管桩挤土应力的钻杆本体,其特征在于：所述可伸缩搅拌器（5）在收起时，可伸缩搅拌器（5）的长度小于管桩（6）的内径；所述可伸缩搅拌器（5）在伸出时，可伸缩搅拌器（5）的长度大于管桩（6）的外径。

6.根据权利要求1所述的一种减弱或消除管桩挤土应力的钻杆本体,其特征在于：所述可伸缩搅拌器（5）和搅拌片（4）的底面和侧壁上设置有用于破土的尖部（54）。

7.根据权利要求1所述的一种减弱或消除管桩挤土应力的钻杆本体,其特征在于：所述的分流器（2）为二重分流器，设置有高压粉体入口（21）和高压浆液入口（22）；所述钻杆本体（1）的内壁上设置有分别与高压粉体入口（21）和高压浆液入口（22）连通的粉体输送通道（27）和浆液输送通道（28）。

8.根据权利要求7所述的一种减弱或消除管桩挤土应力的钻杆本体,其特征在于：所述的粉体输送通道（27）和浆液输送通道（28）设置有多个。

9.根据权利要求7所述的一种减弱或消除管桩挤土应力的钻杆本体,其特征在于：所述的粉体输送通道（27）和浆液输送通道（28）连通至钻杆本体（1）的底部，钻杆本体（1）的侧壁上设置的喷出口（29），所述的喷出口（29）位于可伸缩搅拌器（5）的上侧。

10.根据权利要求7-9任一项所述的一种减弱或消除管桩挤土应力的钻杆本体,其特征在于：所述粉体输送通道（27）和浆液输送通道（28）的底部设置有喷嘴；所述的喷嘴设置有与浆液输送通道（28）连通的浆液喷嘴口（26），以及与粉体输送通道（27）连通的粉体喷嘴口（25）；粉体喷嘴口（25）和浆液喷嘴口（26）的喷出位置与设置在钻杆本体（1）侧壁上的喷出口（29）连通。

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