本实用新型专利技术公开的一种可变径的多层双向互剪搅拌钻机，包括钻机机架、钻杆组件、动力单元、双向互剪搅拌钻头、旋喷变径单元、注浆单元；双向互剪搅拌钻头在动力单元的驱动作用下双向互剪搅拌，动力单元悬挂连接在钻机机架上；旋喷变径单元的高压旋喷注浆通道设于内钻杆中，高压旋喷喷浆口设于双向互剪搅拌钻头的外搅拌框架与钻掘叶片之间，固化剂浆液通过高压旋喷水龙头经高压旋喷注浆通道至高压旋喷喷口射出，在动力单元作用下，可同时实现多层双向互剪搅拌及旋转高压喷射，形成扩径双向搅拌桩。本实用新型专利技术通过高压注浆泵可精确调节桩的变径量，通过施工参数控制还可以在设计桩段实现变径注浆。实现变径注浆。实现变径注浆。
【技术实现步骤摘要】
一种可变径的多层双向互剪搅拌钻机
[0001]本技术属于固化剂搅拌桩施工
，尤其是涉及一种可变径的多层双向互剪搅拌钻机。
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，而不同土层的原始承载力也不一样，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。工程中，如果全部桩长按照小桩径进行施工，则水泥土搅拌桩的承载力不足，进而导致安全事故；如果全部桩长按照大桩径施工，则大量浪费固化剂，造成成本增大。传统的采用机械扩孔搅拌钻具施工的变截面桩存在着变径叶片无法完全打开的情况，会导致搅拌直径小于设计要求，采用机械扩孔搅拌钻具施工变径桩难以控制逐渐变径，施工时操作步骤过于繁琐复杂。
技术实现思路
[0004]为了克服现有技术中的至少一种缺陷，本技术提供了一种可变径的多层双向互剪搅拌钻机，能够根据实际施工需求实现搅拌桩快速无极变径，有效提高搅拌桩成桩质量。
[0005]为解决上述技术问题，本技术提供了一种可变径的多层双向互剪搅拌钻机，包括钻杆组件、动力单元、双向互剪搅拌钻头、旋喷变径单元、注浆单元以及钻机机架，所述钻杆组件包括中空且可相对旋转的外钻杆和内钻杆，所述外钻杆上端部与所述动力单元的下动力头组价连接，所述内钻杆上端部与所述动力单元的上动力头组件连接，所述外钻杆、内钻杆的下端分别与所述双向互剪搅拌钻头连接，以使得所述双向互剪搅拌钻头的搅拌叶片组件实现双向旋搅，且所述双向互剪搅拌钻头上设置有与所述注浆单元连通的注浆喷浆口，所述动力单元悬挂连接于所述钻机机架上；
[0006]所述旋喷变径单元包括高压旋喷喷浆口、高压旋喷注浆通道和高压注浆泵，所述高压旋喷注浆通道设于所述内钻杆中，所述高压旋喷注浆通道的上端与所述高压注浆泵连通，下端与所述高压旋喷喷浆口连通，且所述高压旋喷喷浆口设于所述双向互剪搅拌钻头的下端外壁上；外部固化剂浆液通过高压旋喷注浆通道从高压旋喷喷浆口高压喷射，以实现高压切割土体，并在所述动力单元的动力作用下，实现强制旋转高压喷射，形成扩径加固体。
[0007]进一步的，所述双向互剪搅拌钻头包括外管、内管、内管搅拌叶片、外管搅拌叶片
以及外搅拌框架，所述外管与所述外钻杆下端部固定连接，所述内管与所述内钻杆下端部固定连接，所述内管搅拌叶片固定连接在所述内管外壁上；所述外搅拌框架上端固定连接在所述外管外壁上，下端滑动连接在所述内管外部上；所述外管搅拌叶片固定在所述外搅拌框架内侧壁上，且所述外管搅拌叶片与所述内管搅拌叶片之间能够相对转动；所述外搅拌框架下部的内管外壁上还设置有钻掘叶片；所述内管、外管在所述上动力头组件、下动力头组件的相对转动作用下相对旋转，从而使得双向互剪搅拌钻头双向互剪搅拌；所述高压旋喷喷浆口设置在所述外搅拌框架下端的内管上。
[0008]作为改进的，所述双向互剪搅拌钻头的外搅拌框架为多个，且多个所述外搅拌框架沿周向间隔分布；多个所述外搅拌框架内壁上均设置有有多片竖向排列的所述外管搅拌叶片，所述内管的外壁上分别设置有与各所述外管搅拌叶片相对应且交替错位分布的内管搅拌叶片，以实现多层双向互剪搅拌。
[0009]再进一步的，所述动力单元包括用于驱动所述外钻杆旋转的下动力头组件以及用于驱动所述内钻杆旋转的上动力头组件；所述上动力头组件包括上齿轮副和上驱动器，所述上齿轮副的输入齿与所述上驱动器的动力轴连接，所述上齿轮副的输出齿连接在所述内钻杆的外部；所述下动力头组件包括下齿轮副和下驱动器，所述下齿轮副的输入齿与所述下驱动器的动力轴连接，所述下齿轮副的输出齿连接在所述外钻杆的外部。
[0010]再改进的，所述上驱动器为上驱动电机，所述上齿轮副包括第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮连接在所述上驱动电机的输出轴上，所述第二齿轮外圈与所述第一齿轮外圈啮合，内圈固定连接在所述内钻杆的上端；所述下驱动器为下驱动电机，所述下齿轮副包括第三齿轮和第四齿轮，所述第三齿轮连接在所述下驱动电机的输出轴上，所述第四齿轮外圈与所述第三齿轮外圈啮合，内圈固定连接在所述外钻杆的上端，且所述第四齿轮位于所述第二齿轮的下方；所述外钻杆、内钻杆在所述上驱动电机、下驱动电机驱动作用下相对旋转，从而带动所述双向互剪搅拌钻头双向互剪搅拌。
[0011]再进一步的，所述注浆单元包括注浆水龙头以及注浆通道，所述内钻杆内设有芯管，所述芯管包括至少一根用于形成所述高压旋喷注浆通道的第一芯管以及至少一根用于形成所述注浆通道的第二芯管，各所述注浆通道的注浆喷浆口可布置在所述内管或内管搅拌叶片或钻掘叶片上的任意位置。
[0012]再改进的，各所述第一芯管的外部还可套装有第三芯管，所述第三芯管内壁与所述第一芯管外壁之间形成喷气通道，所述高压旋喷喷浆口的外周设置有与所述喷气通道连通的喷气口。
[0013]再改进的，所述内钻杆的顶部设置有旋转接头，所述旋转接头上设有至少一个注浆水龙头和至少一个高压旋喷水龙头，所述旋转接头上还设有用于插装止转杆的止转杆插槽，用于防止所述旋转接头与所述内钻杆同轴转动。
[0014]再改进的，所述注浆单元和旋喷变径单元的控制系统通过电磁阀集成在桩机驾驶舱控制面板中。
[0015]与现有技术相比，本技术具有以下技术效果：
[0016]1.基于本技术的可变径的双向搅拌钻机及多层双向互剪搅拌工法(CS
‑
DSM工法)，解决了传统单向搅拌钻机固有的搅拌不均匀、地表冒浆、糊钻抱钻、桩身强度低、材料消耗大、施工时间长等弊病，应用本技术的钻机装备和工法，在降低材料消耗和节省工
期的同时，能够大幅度提升双向搅拌桩的均匀性和桩身强度，全面改善施工质量；
[0017]2.在变径双向搅拌桩成桩过程中，通过双向搅拌技术与高压水力切割搅拌技术结合，可以在利用机械方式实施多层双向互剪搅拌时，同步根据桩身部位与桩身形状设计采用水刀技术实施水力切割搅拌，本技术钻机装备施工操作简单、节省时间，确保变径双向搅拌桩的施工质量可控可靠；
[0018]3.采用运行控制(模块)技术，预先设置成桩施工参数，通过成桩深度、高压喷射流量与压力参数实时控制，能够在桩身顶部或底部以及中部任意桩段部位实施不同直径的扩径、可以调整不同扩径体的固化剂掺入量，从而达到调节不同桩段的强度及提高整桩承载力的目的，并且能够施工大小可变的“糖葫芦状”的变径双向搅拌桩；
[0019]4.本技术的机具装置规避了传统机械式扩径搅拌桩钻具难以解决的张闭操作复杂、构件易本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种可变径的多层双向互剪搅拌钻机，包括钻机机架(1)、钻杆组件(2)、动力单元(3)、双向互剪搅拌钻头(4)、旋喷变径单元(5)及注浆单元(6)，其特征在于：所述钻杆组件(2)包括中空且可相对旋转的外钻杆(20)和内钻杆(21)，所述外钻杆(20)上端部与所述动力单元(3)的下动力头组件连接，所述内钻杆(21)上端部与所述动力单元(3)的上动力头组件连接，所述外钻杆(20)、内钻杆(21)的下端分别与所述双向互剪搅拌钻头(4)连接，以使得所述双向互剪搅拌钻头(4)的搅拌叶片组件实现双向旋搅，且所述双向互剪搅拌钻头(4)上设置有与所述注浆单元(6)连通的注浆喷浆口(61)，所述动力单元(3)悬挂连接于所述钻机机架(1)上；所述旋喷变径单元(5)包括高压旋喷喷浆口(51)、高压旋喷注浆通道(52)和高压注浆泵，所述高压旋喷注浆通道(52)设于所述内钻杆(21)中，所述高压旋喷注浆通道(52)的上端与所述高压注浆泵连通，下端与所述高压旋喷喷浆口(51)连通，且所述高压旋喷喷浆口(51)设于所述双向互剪搅拌钻头(4)的下端外壁上；外部固化剂浆液通过高压旋喷注浆通道(52)从高压旋喷喷浆口(51)高压喷射，以实现高压切割土体，并在所述动力单元(3)的动力作用下，实现强制旋转高压喷射，形成扩径加固体。2.根据权利要求1所述的一种可变径的多层双向互剪搅拌钻机，其特征在于：所述双向互剪搅拌钻头(4)包括外管(40)、内管(41)、内管搅拌叶片(42)、外管搅拌叶片(43)以及外搅拌框架(44)，所述外管(40)与所述外钻杆(20)下端部固定连接，所述内管(41)与所述内钻杆(21)下端部固定连接，所述内管搅拌叶片(42)固定连接在所述内管(41)外壁上；所述外搅拌框架(44)上端固定连接在所述外管(40)外壁上，下端滑动连接在所述内管(41)外部上；所述外管搅拌叶片(43)固定在所述外搅拌框架(44)内侧壁上，且所述外管搅拌叶片(43)与所述内管搅拌叶片(42)之间能够相对转动；所述外搅拌框架(44)下部的内管(41)外壁上还设置有钻掘叶片(45)；所述内管(41)、外管(40)在所述上动力头组件、下动力头组件的相对转动作用下相对旋转，从而使得双向互剪搅拌钻头(4)双向互剪搅拌；所述高压旋喷喷浆口(51)设置在所述外搅拌框架(44)下端的内管(41)上。3.根据权利要求2所述的一种可变径的多层双向互剪搅拌钻机，其特征在于：所述双向互剪搅拌钻头(4)的外搅拌框架(44)为多个，且多个所述外搅拌框架(44)沿周向间隔分布；多个所述外搅拌框架(44)内壁上均设置有多片竖向排列的所述外管搅拌叶片(43)，所述内管(41)的外壁上分别设置有多片与各所述外管搅拌叶片(43)相对应且交替错位分布的内管搅拌叶片(42)，以实现多层双向互剪搅拌。4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种可变径的多层双向互剪...
【专利技术属性】
技术研发人员：兰伟，刘钟，余桃喜，杨宁晔，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：
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