CN108868590B - 一种单轴水泥土搅拌桩钻头 - Google Patents

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Abstract

本发明所公开了一种单轴水泥土搅拌桩钻头,包括连接头,用于与所述单轴水泥土搅拌桩机的钻杆相连接;钻轴,其上端与所述连接头相连接;三级刀盘,沿所述钻轴的径向设置,其切削半径即为成桩半径;二级刀盘,沿所述钻轴的径向设置且位于所述三级刀盘的下方,其切削半径小于所述三级刀盘的切削半径;潜孔锤,设置于所述钻轴的下端,包括潜孔锤冲击器和潜孔钻头。上述单轴水泥土搅拌桩钻头工作时,先通过潜孔钻头旋转钻进切削,在下沉钻进过程中遇硬土层或硬块时,潜孔锤冲击器能够带动潜孔钻头轴向振动冲击前进,不仅可以减小钻进切削时的阻力,而且能够使二级刀盘和三级刀盘受力更均衡,大大减少了桩位偏移的概率,从而相邻桩之间搭接更完全。

Description

一种单轴水泥土搅拌桩钻头
技术领域
本发明涉及深层搅拌技术领域,尤其涉及一种单轴水泥土搅拌桩钻头。
背景技术
水泥土搅拌桩在软土层中应用较多,其将水泥浆液作为固化剂,利用搅拌桩机切削土体,同时在钻机前端低压注入水泥浆液,使水泥与切碎的土体充分混合形成坚硬且止水性较高的水泥土桩。水泥土搅拌桩机按施工机械设备主要分为单轴、双轴和三轴水泥土搅拌桩机,通常,双轴和三轴水泥土搅拌桩机占地面积大,单轴水泥土搅拌桩机占地面积小,因此在闹市区或场地狭小的雨污水管线施工竖井等市政工程中,单轴水泥土搅拌桩机的适用性更强。
但目前的单轴水泥土搅拌桩在建设施工中,通常存在相邻桩搭接不完全的问题,易发生漏水、流砂现象,究其原因主要是单轴水泥土搅拌桩钻头在钻进时,尤其在遇到硬土层区域时,钻头易发生倾斜,偏向相邻桩位相咬合的一侧,只因咬合区域实为已搅拌区域土质较软,钻头下沉位置越深这种倾斜就越明显,从而导致桩位偏移,相邻桩搭接不够完全。
因此单轴水泥土搅拌桩钻头钻进相邻桩时容易发生倾斜的问题,是本领域的技术人员需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种单轴水泥土搅拌桩钻头,其桩位不易发生偏移,相邻桩搭接更完全。
为达到上述目的,本发明提供以下技术方案:
一种单轴水泥土搅拌桩钻头,包括:
连接头,用于与所述单轴水泥土搅拌桩机的钻杆相连接;
钻轴,其上端与所述连接头相连接;
三级刀盘,沿所述钻轴的径向设置,其切削半径即为成桩半径;
二级刀盘,沿所述钻轴的径向设置且位于所述三级刀盘的下方,其切削半径小于所述三级刀盘的切削半径;
潜孔锤,设置于所述钻轴的下端,包括潜孔锤冲击器和潜孔钻头。
优选地,所述潜孔钻头、所述二级刀盘和所述三级刀盘三者的外侧切削刀形成的切削面整体上呈倒圆锥形。
优选地,所述二级刀盘和所述三级刀盘均设有向上的搅拌齿,所述搅拌齿位于所述外侧切削刀的内侧。
优选地,所述潜孔钻头的底部切削刀为锥形切削刃;
所述三级刀盘和二级刀盘的外侧切削刀为铲形切削刃。
优选地,所述二级刀盘和所述三级刀盘均具有沿同一直线分布的两组刀盘,两者的刀盘垂直设置。
优选地,所述二级刀盘和所述三级刀盘均具有三组刀盘,其各自均位于所述钻轴的同一高度并沿其径向等角度分布。
优选地,所述三级刀盘的上方还设置有四级刀盘,其沿所述钻轴的径向设置,其切削半径大于所述三级刀盘的切削半径;所述潜孔钻头、所述二级刀盘、所述三级刀盘和所述四级刀盘四者的外侧切削刀形成的切削面整体上呈倒圆锥形;所述四级刀盘的切削半径即为成桩半径。
优选地,所述潜孔锤冲击器为气动冲击器,所述气动冲击器工作后从底部排出高压空气。
优选地,所述连接头为标准连接头。
本发明所提供的一种单轴水泥土搅拌桩钻头,包括连接头,用于与所述单轴水泥土搅拌桩机的钻杆相连接;钻轴,其上端与所述连接头相连接;三级刀盘,沿所述钻轴的径向设置,其切削半径即为成桩半径;二级刀盘,沿所述钻轴的径向设置且位于所述三级刀盘的下方,其切削半径小于所述三级刀盘的切削半径;潜孔锤,设置于所述钻轴的下端,包括潜孔锤冲击器和潜孔钻头。
上述单轴水泥土搅拌桩钻头工作时,先通过潜孔钻头旋转钻进切削,在下沉钻进过程中遇硬土层或硬块时,潜孔锤冲击器能够带动潜孔钻头轴向振动冲击前进,该振动会对土体结构产生破坏作用,不仅可以减小钻进切削时的阻力,而且能够使二级刀盘和三级刀盘受力更均衡(避免硬的地方太硬)。尤其在遇到硬土层或硬块时,相比现有技术中单轴水泥土搅拌桩钻头比较容易发生倾斜移位而言,本单轴水泥土搅拌桩钻头不易发生移位,从而形成的桩位更加准确,相邻桩之间的搭接更加完全。
另外,二级刀盘位于所述三级刀盘的下方,其切削半径小于前者的切削半径,由此对三级刀盘起到很好的导向作用;同时,三级刀盘在二级刀盘切削的基础上对土体进行再次扩孔,其切削半径即为成桩半径,由此形成的分级切削使得两者受力更加均衡。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明一种具体实施例中单轴水泥土搅拌桩钻头的正视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明核心是提供一种单轴水泥土搅拌桩钻头,其工作时受力更加均匀,可较好地避免相邻桩搭接不完全的问题。
请参考图1,图1为本发明一种具体实施例中单轴水泥土搅拌桩钻头的正视图。
本具体实施例中,单轴水泥土搅拌桩钻头包括连接头1、钻轴2、三级刀盘3、二级刀盘4和潜孔锤。连接头1为上述钻头与单轴水泥土搅拌桩机钻杆之间的连接件,具体地,上述钻头的钻轴2借助连接头1与水泥土搅拌桩机的钻杆相连接,连接头1选用标准连接头可增加该单轴水泥土搅拌桩钻头的通用性。
三级刀盘3和二级刀盘4均沿钻轴2的径向设置,主要用于切削并搅拌土体,二级刀盘4位于三级刀盘3的下方,其切削半径小于前者的切削半径,由此在钻进时对三级刀盘3起到很好的导向作用;同时,三级刀盘3在二级刀盘4切削的基础上对土体进行再次扩孔,其切削半径即为成桩半径,两者形成的分级切削使得两者受力更加均衡,区别于现有技术中二级刀盘和三级刀盘的同半径设置。需要说明的是,上述切削半径即为三级刀盘3和二级刀盘4最外侧的切削刀所能切削的最大半径范围。
具体地,在对相邻桩进行搭接施工时,若二级刀盘4半径设置较小且相邻桩搭接宽度不大,则可保证二级刀盘4在切削时整体均位于新土层中,也即未被切削过的土层,而不会进入到相邻桩位的咬合区域(已被切削过的土层),由此二级刀盘4的受力就比较均衡,不易发生偏移,此时对三级刀盘3的导向作用就更加明显。实际应用中二级刀盘4的半径可结合相邻桩搭接宽度具体设置。
潜孔锤包括潜孔锤冲击器5和潜孔钻头6,潜孔锤冲击器5安装在钻轴2的底部,潜孔钻头6安装在潜孔锤冲击器5的底部,通常潜孔钻头6随上述单轴水泥土搅拌桩钻头旋转前进,但遇到硬土层或硬土块时潜孔锤冲击器5可带动潜孔钻头6沿轴向振动冲击前进。通常潜孔钻头6的半径较小,略大于单轴水泥土搅拌桩机的钻杆半径,其底部设有切削刀9方便钻进,具体地,切削刀9可以设置为锥形切削刃,也可以设置为其他切削刃,锥形切削刃的切削强度较大,稳定性和导向性都更好。
上述单轴水泥土搅拌桩钻头工作时,先通过潜孔钻头6、二级刀盘4和三级刀盘3旋转钻进切削,在下沉钻进过程中遇硬土层或硬块时,潜孔锤冲击器5能够带动潜孔钻头6轴向振动冲击前进,该振动会对土体结构产生破坏作用,不仅可以减小钻进切削时的阻力,而且能够使二级刀盘4和三级刀盘3受力更均衡(避免硬的地方太硬)。尤其在遇到硬土层或硬块时,相比现有技术中单轴水泥土搅拌桩钻头比较容易发生倾斜移位而言,本单轴水泥土搅拌桩钻头不易发生移位,从而形成的桩位更加准确,相邻桩之间的搭接更加完全。
上述二级刀盘4、三级刀盘3与钻轴2连接可以是固定连接,比如焊接,也可以为可拆卸连接,比如螺栓相接,后者可针对不同的成桩半径需要采用具有不同切削半径的三级刀盘3。
在上述具体实施方式的基础上,为了使上述逐级扩孔的效果更好,可以将潜孔钻头6、二级刀盘4和三级刀盘3的外侧切削刀三者形成的切削面设置成整体上呈倒圆锥形,该设置可以使得三者在钻进时的分级效果更好,导向性也更好。
通常,二级刀盘4和三级刀盘3可以有若干个切削刀,方向均向下设置,作为一种改进,可以将位于两者最外侧的切削刀8设置成铲形切削刃,该铲形切削刃有利于设置不同的切削角度,特定的切削角度可有效地利用土体反力推动钻头钻进,同时提高切削和搅拌的效率,具体角度可根据实际情况来设定。
在一种具体实施例中,可以在二级刀盘4和三级刀盘3上均设置向上的搅拌齿7,其相对于外侧切削刀8而言均位于内侧。具体地,可以将二级刀盘4和三级刀盘3均设置成沿钻轴2径向分布的刀盘,每组刀盘包括若干切削刀,位于最外侧的切削刀称为外侧切削刀8,在外侧切削刀8的内侧设置搅拌齿7,这样搅拌齿7的设置就不会影响到切削半径的大小。进而,在搅拌齿7的内侧仍可以继续设置向下的切削刀,内外侧同时设置切削刀可以使土体得到更充分的切削,从而提高切削和搅拌效率。搅拌齿7的设置可以对其上部土体进行二次充分搅拌,可有效提高水泥土搅拌桩的成桩质量,当然,搅拌齿7可以设置一个或多个,多个的二次搅拌效果更好。
作为一种改进,可以将二级刀盘4和三级刀盘3均设置为两组刀盘,其均沿同一直线分布,两者的刀盘垂直设置,该十字交叉设置方式使得二级刀盘4和三级刀盘3在工作状态时始终处于不同的角度,使得该钻头对土体的切削更充分。为进一步提升切削效率,还可以将二级刀盘4和三级刀盘3均设置为三组刀盘或四组刀盘,各自均位于钻轴2上的等同高度且沿其径向等间距分布即可。
在一种具体实施例中,上述单轴水泥土搅拌桩钻头还可以进一步设置四级刀盘,该四级刀盘也可以有若干个切削刀,其位于三级刀盘3的上方,并且其切削半径大于三级刀盘3的切削半径。该四级刀盘的设置是为了继潜孔钻头6、二级刀盘4、三级刀盘3对土体进行切削之后对土体进行四次扩孔,是分级切削、逐级扩孔方式的延续,其可以进一步增加扩孔半径。该四级刀盘与钻轴2的连接方式同二级刀盘4和三级刀盘3。当然,还可以根据实际需要,继续在四级刀盘的上方设置五级刀盘、六级刀盘等等,最后一级刀盘的切削半径即为成桩半径。
一种具体实施方式中,将上述单轴水泥土搅拌桩钻头中的潜孔锤冲击器5设置为气动冲击器,所述气动冲击器工作后从底部排出高压空气,高压空气的排出可以使切削后的土体搅拌地更加均匀。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的单轴水泥土搅拌桩钻头进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种单轴水泥土搅拌桩钻头,其特征在于,包括:
连接头(1),用于与单轴水泥土搅拌桩机的钻杆相连接;
钻轴(2),其上端与所述连接头(1)相连接;
三级刀盘(3),沿所述钻轴(2)的径向设置,其切削半径即为成桩半径;
二级刀盘(4),沿所述钻轴(2)的径向设置且位于所述三级刀盘(3)的下方,其切削半径小于所述三级刀盘(3)的切削半径;
潜孔锤,设置于所述钻轴(2)的下端,包括潜孔锤冲击器(5)和潜孔钻头(6);
所述潜孔钻头(6)、所述二级刀盘(4)和所述三级刀盘(3)三者的外侧切削刀形成的切削面整体上呈倒圆锥形;
所述二级刀盘(4)和所述三级刀盘(3)均设有向上的搅拌齿(7),所述搅拌齿(7)位于所述外侧切削刀(8)的内侧;
三级刀盘(3)和二级刀盘(4)均沿钻轴(2)的径向设置于钻轴(2)的外侧壁;
潜孔锤冲击器(5)安装在钻轴(2)的底部,潜孔钻头(6)安装在潜孔锤冲击器(5)的底部;所述潜孔钻头(6)随单轴水泥土搅拌桩钻头旋转前进,遇到硬土层或硬土块时潜孔锤冲击器(5)可带动潜孔钻头(6)沿轴向振动冲击前进。
2.如权利要求1所述的单轴水泥土搅拌桩钻头,其特征在于,
所述潜孔钻头(6)的底部切削刀(9)为锥形切削刃;
所述三级刀盘(3)和二级刀盘(4)的外侧切削刀(8)为铲形切削刃。
3.如权利要求2所述的单轴水泥土搅拌桩钻头,其特征在于,所述二级刀盘(4)和所述三级刀盘(3)均具有沿同一直线分布的两组刀盘,两者的刀盘垂直设置。
4.如权利要求2所述的单轴水泥土搅拌桩钻头,其特征在于,
所述二级刀盘(4)和所述三级刀盘(3)均具有三组刀盘,其各自均位于所述钻轴(2)的同一高度并沿其径向等角度分布。
5.如权利要求1-4任一所述的单轴水泥土搅拌桩钻头,其特征在于,所述三级刀盘(3)的上方还设置有四级刀盘,其沿所述钻轴(2)的径向设置,其切削半径大于所述三级刀盘(3)的切削半径;所述潜孔钻头(6)、所述二级刀盘(4)、所述三级刀盘(3)和所述四级刀盘四者的外侧切削刀形成的切削面整体上呈倒圆锥形;所述四级刀盘的切削半径即为成桩半径。
6.如权利要求5所述的单轴水泥土搅拌桩钻头,其特征在于,所述潜孔锤冲击器(5)为气动冲击器,所述气动冲击器工作后从底部排出高压空气。
7.如权利要求6所述的单轴水泥土搅拌桩钻头,其特征在于,
所述连接头(1)为标准连接头。
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