一种带扩径功能的双向搅拌钻具及施工方法技术

本发明专利技术的一种搅拌桩机用带扩径功能的双向搅拌钻具，包括变径机构、钻杆组件、双向搅拌钻头、液压机构、动力单元、悬挂组件和注浆单元；两套液压机构上下端分别固定连接在悬挂组件的双侧上托板和双侧下托板上，双侧上托板和双侧下托板分别与上动力头和下动力头固定连接，外钻杆上设置变径机构；液压机构用于驱使变径机构变径动作，且变径机构在动力单元的动力作用下沿周向运动，从而改变钻具成孔孔径，此外变径机构内还设有喷浆口。本发明专利技术还提供了一种带扩径功能的双向搅拌钻具的施工方法。本发明专利技术中，通过液压系统可精确控制双向搅拌桩的变径量，利用变径机构内的喷浆口可实现变径部分的压力注浆，最终实现双向搅拌桩在任意桩段的局部扩径。的局部扩径。的局部扩径。

【技术实现步骤摘要】
一种带扩径功能的双向搅拌钻具及施工方法


[0001]本专利技术属于固化剂搅拌桩施工
，尤其是涉及一种扩径双向搅拌钻具及施工方法。

技术介绍

[0002]建筑基础工程中的软土地基处理是保证工程质量的关键环节，并在工程总价中占有较大比例。大量工程实践表明，水泥土搅拌桩法具有施工简单、快速、振动小等优点，能有效地提高软土地基的稳定性，减少和控制沉降量。水泥土搅拌桩现已发展成一种常用的软弱地基处理方法，广泛应用与基坑支护、地基处理中。
[0003]现有的常规搅拌桩机一般为单向搅拌桩机，其存在着搅拌方向单一、地面冒浆、搅拌不够均匀，钻杆容易进浆堵塞、成桩质量差，成桩效率低下等问题。此外，很多地基存在不同质地的土层，而不同土层的地基承载力也不尽相同，需要不同桩径的搅拌桩。在基坑支护设计中，实际土体侧压力荷载上部远小于下部荷载，也需要不同桩径的搅拌桩。如果全部按照小桩径进行施工，则水泥土搅拌桩的强度不够，进而导致安全事故；如果全部按照大桩径施工，则大量浪费固化剂，成本增大。传统的变截面桩存在着变径叶片无法完全打开情况，导致未按设计要求完成变径施工，且只能实现两种桩径，操作步骤繁琐等问题。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术中的至少一种缺陷，本专利技术提出了一种带扩径功能的双向搅拌钻具，能够实现双向旋搅，并且搅拌桩能够根据需求实现快速无极变径，有效提高搅拌桩成桩质量。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种带扩径功能的双向搅拌钻具，包括变径机构、钻杆组件、双向搅拌钻头、液压机构、动力单元、悬挂组件和注浆单元，所述钻杆组件包括中空且管径依次减小的外钻杆、内钻杆和中心管；所述动力单元包括上动力头和下动力头，所述外钻杆上端部与下动力头下端部固定连接，所述内钻杆上端部与所述上动力头下端部固定连接；所述液压机构的上下端分别固定连接在所述悬挂组件的双侧上托板和双侧下托板上；所述双侧上托板、双侧下托板分别与所述上动力头、下动力头固定连接；所述变径机构可活动的设置在所述外钻杆上，所述液压机构用于驱动所述双侧下托板靠近或远离所述双侧上托板以带动所述下动力头靠近或远离所述上动力头，从而使得所述外钻杆和内钻杆沿轴向相对靠近或远离，以实现所述变径机构沿径向靠近或远离所述钻杆组件轴心线方向；且所述钻杆组件在所述动力单元的驱动作用下带动所述变径机构沿钻杆组件的周向运动以改变所述变径机构的直径；所述双向搅拌钻头可拆卸的连接在所述钻杆组件的下端，且在所述外钻杆、内钻杆的旋转作用下实现双向旋搅，所述注浆单元分别连通至所述变径机构以及所述双向搅拌钻头。
[0006]进一步的，所述变径机构包括环形连接座以及至少两个变径叶片；所述外钻杆包括第一外钻杆和第二外钻杆，所述第一外钻杆与所述内钻杆沿周向可相对转动且沿轴向可
滑动，所述第二外钻杆与所述内钻杆沿周向可相对转动，所述环形连接座包括连接在所述第一外钻杆底端的环形上连接座和连接在所述第二外钻杆顶部的环形下连接座；各所述变径叶片均包括上变径叶片和下变径叶片；所述上变径叶片的上端与所述环形上连接座铰接，所述下变径叶片的下端与所述环形下连接座铰接，且所述上变径叶片的下端与所述下变径叶片的上端铰接。
[0007]作为一种改进的结构，所述环形下连接座的外周壁上设置有多根沿其轴向延伸的传扭杆，所述环形上连接座的外周壁上对应的设置有多个传扭杆座，各所述传扭杆的上端分别滑动配合在各对应的传扭杆座中。
[0008]作为另一种改进结构，所述第一外钻杆的下端连接有外六方传扭公接头，所述第二外钻杆的上端连接有内六方传扭母接头，且所述外六方传扭公接头的下端沿轴向可滑动的插装在所述内六方传扭母接头中。
[0009]再进一步的，所述外钻杆与内钻杆之间的环状间隙中设有无油衬套，且所述无油衬套包括设置在所述第一外钻杆下端与内钻杆外壁之间的上无油衬套以及设置在所述第二外钻杆顶部与所述内钻杆外壁之间的下无油衬套；且所述上无油衬套的外圈与所述第一外钻杆固定连接，内圈与所述内钻杆沿轴向滑动配合；所述下无油衬套外圈与所述第二外钻杆固定连接，内圈与所述内钻杆外壁沿周向可相对转动的配合。
[0010]再进一步的，所述双向搅拌钻头包括固定连接在所述外钻杆下端的外管以及固定连接在所述内钻杆下端的内管；所述内管外壁上连接有第一搅拌叶片，所述外管上连接有外框架，所述外框架的内壁上设置有第二搅拌叶片，且所述第二搅拌叶片与所述第一搅拌叶片之间能够相对转动互不干涉；所述内管的底端连接有掘进翼片。
[0011]再进一步的，所述注浆单元包括设置在所述中心管外部与所述内钻杆内壁之间的第一注浆通道以及设置在所述中心管内的第二注浆通道；所述内钻杆外壁上与所述变径机构相对应的位置开设有与所述第一注浆通道连通的第一喷浆口；所述掘进翼片上设置有与所述第二注浆通道连通的第三喷浆口。
[0012]再进一步的，所述液压机构包括液压泵站和两个液压油缸；所述液压泵站固定连接在所述悬挂组件的上盖板下方用于给所述液压油缸提供动力，且所述液压泵站的控制系统通过电磁阀集成在桩机驾驶舱控制面板中；两个所述液压油缸的上下两端分别连接在所述双侧上托板和双侧下托板上。
[0013]再进一步的，所述液压机构还包括导向机构，导向机构包括上导向座、导向轴以及下导向座，所述上导向座和下导向座分别固定连接在所述双侧上托板和双侧下托板上；所述导向轴下端与下导向座固定连接，上端与所述上导向座滑动连接。
[0014]另外的，本专利技术还提供了一种上述带扩径功能的双向搅拌钻具的施工方法，其施工工艺包括以下标准步骤：
[0015]S1:将需要施工的场地平整；
[0016]S2:将带有扩径功能的双向搅拌钻具的桩机运输到待施工场地，按设定桩位定位并对中，连接注浆泵与水龙头，其中水龙头包括三个分别与第一注浆通道、第二注浆通道、第三注浆通道连通的水龙头；
[0017]S3:启动桩机和注浆泵，依据预设施工参数通过搅拌钻机运行模块控制钻机动力单元，分别对上下动力头施加顺时针与逆时针扭矩和竖向钻压，依据预设施工参数进行双
向搅拌桩施工，在下钻搅拌过程中，可根据设计要求，不启动液压机构、或远程启动一次液压机构带动内钻杆与外钻杆的沿轴向相对移动，或者多次远程启动液压机构带动内钻杆与外钻杆的沿轴向相对移动，并在扩径桩段进行压力注浆，直至下钻搅拌至设计深度；
[0018]S4:到达设计深度后，依据预设施工参数通过搅拌钻机运行模块控制钻机动力单元，并对上下动力头施加顺时针和逆时针扭矩与提拔力，进行钻机上行阶段的搅拌桩二次搅拌；在提钻搅拌过程中，可根据设计要求，不启动液压机构、或远程启动一次液压机构带动内钻杆与外钻杆的沿轴向相对移动，或者多次远程启动液压机构带动内钻杆与外钻杆的沿轴向相对移动，并可在扩径桩段进行压力注浆，直至提钻搅拌至地面；
[0019]S5:结束本搅拌桩施工，并进行钻机移位至下一根桩位，并重复上述步骤。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的双向搅拌钻具及其施工方法具有以下技术效果：
[0021]1.基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带扩径功能的双向搅拌钻具，包括变径机构(1)、钻杆组件(2)、双向搅拌钻头(42)、液压机构(30)、动力单元、悬挂组件和注浆单元(6)，所述钻杆组件(2)包括中空且管径依次减小的外钻杆(5)、内钻杆(4)和中心管(3)；所述动力单元包括上动力头(15)和下动力头(16)，所述外钻杆(5)上端部与下动力头(16)下端部固定连接，所述内钻杆(4)上端部与所述上动力头(15)下端部固定连接；其特征在于：所述液压机构(30)的上下端分别固定连接在所述悬挂组件的双侧上托板(11)和双侧下托板(12)上；所述双侧上托板(11)、双侧下托板(12)分别与所述上动力头(15)、下动力头(16)固定连接；所述变径机构(1)可活动的设置在所述外钻杆(5)上，所述液压机构(30)用于驱动所述双侧下托板(12)靠近或远离所述双侧上托板(11)以带动所述下动力头(16)靠近或远离所述上动力头(15)，从而使得所述外钻杆(5)和内钻杆(4)沿轴向相对靠近或远离，以实现所述变径机构(1)沿径向靠近或远离所述钻杆组件(2)轴心线方向；且所述钻杆组件(2)在所述动力单元的驱动作用下带动所述变径机构(1)沿钻杆组件(2)的周向运动以改变所述变径机构(1)的直径；所述双向搅拌钻头(42)可拆卸的连接在所述钻杆组件(2)的下端，且在所述外钻杆(5)、内钻杆(4)的旋转作用下实现双向旋搅，所述注浆单元分别连通至所述变径机构(1)以及所述双向搅拌钻头(42)。2.根据权利要求1所述的带扩径功能的双向搅拌钻具，其特征在于：所述变径机构(1)包括环形连接座(8)以及至少两个变径叶片(9)；所述外钻杆(5)包括第一外钻杆(5.1)和第二外钻杆(5.2)，所述第一外钻杆(5.1)与所述内钻杆(4)沿周向可相对转动且沿轴向可滑动，所述第二外钻杆(5.2)与所述内钻杆(4)沿周向可相对转动，所述环形连接座(8)包括连接在所述第一外钻杆(5.1)底端的环形上连接座(8.1)和连接在所述第二外钻杆(5.2)顶部的环形下连接座(8.2)；各所述变径叶片(9)均包括上变径叶片(9.1)和下变径叶片(9.2)；所述上变径叶片(9.1)的上端与所述环形上连接座(8.1)铰接，所述下变径叶片(9.2)的下端与所述环形下连接座(8.2)铰接，且所述上变径叶片(9.1)的下端与所述下变径叶片(9.2)的上端铰接。3.根据权利要求2所述的带扩径功能的双向搅拌钻具，其特征在于：所述环形下连接座(8.2)的外周壁上设置有多根沿其轴向延伸的传扭杆(50.2)，所述环形上连接座(8.1)的外周壁上对应的设置有多个传扭杆上支座(50.1)，各所述传扭杆(50.2)的上端分别滑动配合在各对应的传扭杆上支座(50.1)中。4.根据权利要求2所述的带扩径功能的双向搅拌钻具，其特征在于：所述第一外钻杆(5.1)的下端连接有外六方传扭公接头(50.4)，所述第二外钻杆(5.2)的上端连接有内六方传扭母接头(50.5)，且所述外六方传扭公接头(50.4)的下端沿轴向可滑动的插装在所述内六方传扭母接头(50.5)中。5.根据权利要求2至4任意一项所述的带扩径功能的双向搅拌钻具，其特征在于：所述外钻杆(5)与内钻杆(4)之间的环状间隙中设有无油衬套(7)，且所述无油衬套(7)包括设置在所述第一外钻杆(5.1)下端与内钻杆(4)外壁之间的上无油衬套(7.1)以及设置在所述第二外钻杆(5.2)顶部与所述内钻杆(4)外壁之间的下无油衬套(7.2)；且所述上无油衬套(7.1)的外圈与所述第一外钻杆(5.1)固定连接，内圈与所述内钻杆(4)沿轴向滑动配合；所述下无油衬套(7.2)外圈与...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰伟，刘钟，李国民，余桃喜，杨宁晔，蔡袁强，张楚福，杨仲轩，陈天雄，王占丑，
申请(专利权)人：浙江坤德创新岩土工程有限公司，
类型：发明
国别省市：