一种搅拌桩的短螺旋钻头和带有短螺旋钻头的组合式钻具制造技术

本实用新型专利技术涉及地下施工机械设备技术领域，一种搅拌桩的短螺旋钻头和带有短螺旋钻头的组合式钻具，组合式钻具包括顶端接头、中心轴、框架结构以及上述的短螺旋钻头，所述顶端接头与中心轴相连接；所述中心轴由外向内依次包括外管、内管和中心管，三管之间形成多条材料输送通道；所述框架结构呈单层或双层连接在中心轴上，并设置多层横向搅拌翼板；所述短螺旋钻头的顶端连接在中心轴底端；所述短螺旋钻头包括钻头主杆、第一喷注口、短螺旋叶片和钻尖；组合式钻具的内外管在双动力头的顺时针和逆时针扭矩作用下可进行互为相反的旋转，能够实现相邻横向搅拌翼板的交错剪切搅拌，以及短螺旋钻头的螺旋自攻钻掘和反压技术的挤密增强效果。强效果。强效果。

【技术实现步骤摘要】
一种搅拌桩的短螺旋钻头和带有短螺旋钻头的组合式钻具


[0001]本技术涉及地下施工机械设备
，尤其涉及一种搅拌桩的短螺旋钻头和带有短螺旋钻头的组合式钻具。

技术介绍

[0002]基于单向旋转搅拌的深层搅拌桩技术由欧洲日本引入我国后，于上世纪中后期开始广泛应用于土木建筑工程领域。深层搅拌桩工程技术采用单轴或多轴搅拌钻机将水泥等固化材料输入地下，通过与土体进行搅拌混合，使固化材料与土体之间产生一系列的物理与化学反应，生成强度高，水稳性好，防渗性能强的桩体、墙体、块体。从而有效解决了复合地基承载力、搅拌桩承载力、劲芯复合桩承载力、SMW工法桩承载力、隔水墙抗渗力以及污染土、有毒物质填埋场的封隔墙与封隔层等实际工程问题。
[0003]现有深层搅拌桩工程技术，采用现有单向旋转搅拌和双向搅拌的施工钻头与工艺时，通常无法钻掘搅拌较硬的全风化、强风化、密实砂土及硬塑黏土地层，而采用现有单向旋转搅拌的施工钻头与工艺时，土体往往搅拌不均匀、在黏性土体中施工时易产生糊钻抱钻、固化土整体强度低的工程质量与安全问题。

技术实现思路

[0004]本技术所要解决的是针对现有单向旋转搅拌和双向搅拌的施工钻头与工艺无法钻掘搅拌较硬的全风化、强风化、密实砂土及硬塑黏土地层的难题，以及土体搅拌不均匀、在黏性土体中施工时易产生糊钻抱钻、固化土整体强度低的技术问题，提供了一种提升钻掘搅拌能力、提高搅拌效果，以及适用于硬土地基及大直径、大深度搅拌桩施工的短螺旋钻头和组合式钻具。
[0005]为本技术之目的，采用以下技术方案予以实现：
[0006]一种搅拌桩的短螺旋钻头，包括钻头主杆、第一喷注口、短螺旋叶片和钻尖；所述钻头主杆的内部设置有用于注射材料的注射通道；所述第一喷注口设置在钻头主杆底部，且第一喷注口与注射通道的出料端连通；所述短螺旋叶片设置在钻头主杆的外壁上；短螺旋叶片的上端设置有多个间隔排列的板齿；短螺旋叶片的下端设置有多个间隔排列的截齿；所述钻尖连接在钻头主杆的底部。应用短螺旋钻头能够钻掘搅拌较硬的全风化、强风化、密实砂土及硬塑黏土地层；利用螺旋钻强大的自攻能力可以解决传统的单向搅拌钻具和现有的双向搅拌钻具无法在硬土地层中实施大直径、大深度的搅拌桩施工的技术难题。
[0007]作为优选，所述短螺旋叶片的旋转扩展角度范围为0
°
～1800
°
，形成一圈至五圈的连续螺旋叶片；连续螺旋叶片的直径为等直径式或变直径式，且连续螺旋叶片的螺距为等螺距式或不等螺距式。通过变化不同的形式能够达到不同的钻掘搅拌效果。
[0008]作为优选，所述短螺旋叶片中的上下相邻的连续螺旋叶片之间设置有多根间隔排列的剪切板。通过剪切板能够进一步提升切土搅拌能力。
[0009]作为优选，所述短螺旋叶片由多个非连续螺旋叶片组成；多个所述非连续螺旋叶
片纵向间隔设置在钻头主杆的外壁上；多个所述截齿设置在位于底部的非连续螺旋叶片的底端。采用非连续、分段式的非连续螺旋叶片便于进一步提升搅拌能力和破土能力。
[0010]作为优选，所述板齿设置在短螺旋叶片顶部的弧形终止边缘，且板齿的角度与短螺旋叶片顶部的弧形终止边缘的角度相近；所述截齿设置在短螺旋叶片底部的弧形起始边缘，且截齿的角度为15
°
～35
°
。通过板齿和截齿能够进一步提升搅拌能力和破土能力。
[0011]作为优选，所述短螺旋叶片的外边缘焊接有第一耐磨板；所述钻尖整体呈十字形结构，且十字形结构的钻尖上每个支杆的底部设置有多个钻尖齿。采用第一耐磨板能够延长短螺旋叶片使用寿命，并且提升钻尖的破土能力。
[0012]作为优选，一种搅拌桩组合式钻具，从上至下依次包括顶端接头、中心轴、框架结构以及上述的搅拌桩的短螺旋钻头；所述顶端接头位于中心轴的顶端；所述中心轴由外向内依次包括外管、内管和中心管，三管之间形成多条材料输送通道；所述框架结构连接在中心轴的外周壁上；所述短螺旋钻头的顶端连接在中心轴的底端。组合式钻具的外管和内管在双动力头的顺时针和逆时针扭矩作用下可进行互为相反的旋转；实现短螺旋钻头的螺旋自攻钻掘和反压技术的挤密增强效果。
[0013]作为优选，框架结构为单层框架结构，框架结构的上端与中心轴的外管的外侧壁通过第一固定环套固定连接，框架结构的下端与中心轴的内管的外侧壁通过第一环形限位支撑轴承轴套转动连接，并能实现框架结构随动于中心轴的外管旋转；所述顶端接头位于中心轴的顶端；顶端接头为母接头结构；顶端接头与上部的内外主动钻杆的底端相连接；所述内外主动钻杆的结构与中心轴的结构相同，内外主动钻杆底端设置有公接头；所述顶端接头与公接头固定密封连接，并通过锁定销轴承载轴力。单层框架结构以平均分隔的方式分成多品的单层框架；单层框架连接在中心轴的外周壁上；单层框架的竖向外缘板的内侧壁上设置有多块第一横向搅拌翼板，且在中心轴的外周壁上也固定连接有多块第二横向搅拌翼板；第一横向搅拌翼板和第二横向搅拌翼板间隔设置；单层框架顶部的上端面安装有多个间隔排列且垂直向上的上齿板，单层框架底部的下端面安装有多个间隔排列且垂直向下的下齿板。上部的框架结构体系与下部的短螺旋钻头转动时互不影响、可以独立的同向或反向旋转,由于上部框架结构体系内的各相邻的横向搅拌翼板的旋转方向相反，被加固土体能够得到充分、均匀地相互剪切及强力拌合。
[0014]作为优选，框架结构为双层框架结构，框架结构包括外框架和内框架；所述外框架上端与中心轴的外管的外侧壁通过第二固定环套固定连接；外框架下端与中心轴的内管的外侧壁通过第二环形限位支撑轴承轴套转动连接，并能实现外框架随动于中心轴的外管旋转；内框架上端与中心轴的外管的外侧壁通过第三环形限位支撑轴承轴套转动连接，内框架下端与中心轴的内管的外侧壁通过第三固定环套固定连接，并能实现内框架随动于中心轴的内管旋转；中心轴的外周壁上也固定连接有多块横向T型搅拌翼板；内框架的内侧设置有与多块横向T型搅拌翼板间隔设置的第四横向搅拌翼板；内框架的外侧设置有多块第五横向搅拌翼板；内框架的上下两外侧还设置有竖向搅拌翼板；外框架的内侧设置有与多块第五横向搅拌翼板间隔设置的第六横向搅拌翼板，双层框架结构的外框架、内框架及底端的短螺旋钻头之间转动时互不影响、均可独立的同向或反向旋转,双层框架结构体系内的相邻的横向搅拌翼板的旋转方向互为相反。
[0015]作为优选，所述组合式钻具还包括第二喷注口和第三喷注口；所述第二喷注口与
内管和中心管的环状间隙相通，并设置于外框架下端的侧后部，第三喷注口与内管和外管的环状间隙相通，并设置于外框架的竖向外缘板的外壁上；所述框架结构的外边缘焊接有第二耐磨板；框架结构上的环形限位支撑轴承轴套上设置有动密封件及润滑油的注油孔。
附图说明
[0016]图1是本技术的短螺旋钻头的第一种结构示意图。
[0017]图2是本技术的短螺旋钻头的第二种的结构示意图。
[0018]图3是本技术的短螺旋钻头的第三种的结构示意图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种搅拌桩的短螺旋钻头，其特征在于，包括钻头主杆(601)、第一喷注口(602)、短螺旋叶片(603)和钻尖(604)；所述钻头主杆(601)的内部设置有用于注射材料的注射通道(600)；所述第一喷注口(602)设置在钻头主杆(601)底部，且第一喷注口(602)与注射通道(600)的出料端连通；所述短螺旋叶片(603)设置在钻头主杆(601)的外壁上；短螺旋叶片(603)的上端设置有多个间隔排列的板齿(605)；短螺旋叶片(603)的下端设置有多个间隔排列的截齿(606)；所述钻尖(604)连接在钻头主杆(601)的底部。2.根据权利要求1所述的搅拌桩的短螺旋钻头，其特征在于，所述短螺旋叶片(603)的旋转扩展角度范围为0
°
～1800
°
，形成一圈至五圈的连续螺旋叶片；连续螺旋叶片的直径为等直径式或变直径式，且连续螺旋叶片的螺距为等螺距式或不等螺距式。3.根据权利要求2所述的搅拌桩的短螺旋钻头，其特征在于，所述短螺旋叶片(603)中的上下相邻的连续螺旋叶片之间设置有多根间隔排列的剪切板(607)。4.根据权利要求1所述的搅拌桩的短螺旋钻头，其特征在于，所述短螺旋叶片(603)由多个非连续螺旋叶片(608)组成；多个所述非连续螺旋叶片(608)纵向间隔设置在钻头主杆(601)的外壁上；多个所述截齿(606)设置在位于底部的非连续螺旋叶片(608)的底端。5.根据权利要求1所述的搅拌桩的短螺旋钻头，其特征在于，所述板齿(605)设置在短螺旋叶片(603)顶部的弧形终止边缘，且板齿(605)的角度与短螺旋叶片(603)顶部的弧形终止边缘的角度相近；所述截齿(606)设置在短螺旋叶片(603)底部的弧形起始边缘，且截齿(606)的角度为15
°
～35
°
。6.根据权利要求1所述的搅拌桩的短螺旋钻头，其特征在于，所述短螺旋叶片(603)的外边缘焊接有第一耐磨板(610)；所述钻尖(604)整体呈十字形结构，且十字形结构的钻尖(604)上每个支杆的底部设置有多个钻尖齿(609)。7.一种带有短螺旋钻头的组合式钻具，其特征在于，从上至下依次包括顶端接头(5)、中心轴(3)、框架结构(2)以及权利要求1
‑
6任一所述搅拌桩的短螺旋钻头；所述顶端接头(5)位于中心轴(3)的顶端；所述中心轴(3)由外向内依次包括外管(7)、内管(8)和中心管(9)，中心管(9)内设置有第一材料输送通道(401)；中心管(9) 与内管(8)之间的环状间隙形成第二材料输送通道(402)；内管(8)和外管(7)之间的环状间隙形成第三材料输送通道(403)；所述框架结构(2)连接在中心轴(3)的外周壁上；所述短螺旋钻头的顶端固定密封连接在中心轴(3)的底端。8.根据权利要求7所述的带有短螺旋钻头的组合式钻具，其特征在于，框架结构(2)为单层框架结构，框架结构(2)的上端与中心轴(3)的外管(7)的外侧壁通过第一固定环套(31)固定连接，框架结构(2)的下端与中心轴(3)的内管(8)的外侧壁通过第一环形限位支撑轴承轴套...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘钟，陈天雄，杨宁晔，兰伟，张楚福，
申请(专利权)人：浙江坤德创新岩土工程有限公司，
类型：新型
国别省市：