【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及建筑施工设备领域，尤其涉及一种全向搅拌钻具及施工方法。
技术介绍
1、当地基属于非承重地基时，需要进行地基的预加固处理，如果同时地面周边建筑耸立、以及地下工程的存在，会使地基加固施工难度增大。因此，为了防止地下工程，如地铁、综合管廊等工程施工时，导致地基产生地层沉降、坍塌等危害，破坏地下工程设施、管线等，需要对软土地基进行十分必要的加固措施。
2、目前，我国软土地基加固常采用深层搅拌加固施工。深层搅拌法加固是通过搅拌机翼片旋转，将石灰或水泥等固化剂与软土搅拌混合进行加固。为了实现多方位立体搅拌，如专利号为201810147288.3公开的一种单轴多向水泥搅拌桩头及多轴多向水泥搅拌桩头采用止动板使第二支撑套相对地面静止，再通过锥形齿轮将钻杆的动力传递至第四搅拌叶片，使第四搅拌叶片实现纵向搅拌。而在实际的施工过程中，单钻头使用时采用的技术方案是止动板的程度大于横向搅拌叶片的长度，使止动板卡入桩柱周围的土层中以实现止动效果。在实际使用时在钻头上升时，桩柱内的土层经过搅拌粉碎和固化剂灌注软化，使止动板的止动效果不佳，止动板会随横向搅拌叶片一起转动，从而使纵向搅拌叶片停止搅拌，最后会导致成桩后空心率较高。若增加止动板的长度，会在钻头下压时，止动板容易被土层中的石块、砖块等硬物卡住。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种全向搅拌钻具及施工方法，具有无需止动板即可实现第二搅拌装置的纵向搅拌的效果。
2、具体技术方案如下：一种全向搅拌钻具
3、通过上述技术方案，设置了中心钻杆和套管，中心钻杆用于驱动第一搅拌装置搅拌，套管用于驱动壳体转动；在使用过程中，中心钻杆和套管采用不同角速度转动，中心钻杆和套管之间形成相对转动状态，通过传动机构将其传递至第二搅拌装置，以驱动第二搅拌装置搅拌。解决了
技术介绍
中需要用止动板使第二搅拌装置相对于第一搅拌装置搅拌转动以驱动第二搅拌装置搅拌的技术问题。
4、优选的，所述第一搅拌装置包括第一转杆和至少一个第一搅拌叶片；所述第一转杆贯穿壳体，所述第一转杆与壳体可转动连接；所述第一转杆一端与中心钻杆相连接，所述第一转杆与中心钻杆呈同轴设置；所述第一转杆另一端从壳体内穿出，所述第一搅拌叶片固定于穿出壳体部分的第一转杆上。
5、通过上述技术方案，其中中心钻杆带动第一转杆转动，所述第一转杆带动第一搅拌叶片绕第一转杆转动。钻头下压打桩时，第一搅拌叶片对行进方向上的土层进行横向切割。
6、优选的，每个第二搅拌装置包括第二转杆和至少一个第二搅拌叶片；所述第二转杆与第一转杆垂直，所述第二转杆与壳体可转动连接，所述第二转杆的一端穿出壳体，所述第二搅拌叶片固定于所述第二转杆穿出壳体部分上；所述第二转杆的另一端安装有第一锥齿轮，所述第二转杆上安装有第二锥齿轮，所述第一锥齿轮与第二锥齿轮相啮合。
7、通过上述技术方案，其中第一锥齿轮与第二锥齿轮的配合将第一转杆与壳体之间相对转动传递至第二转杆以驱动第二转杆转动，第二转杆带动第二搅拌叶片绕第二转杆转动。钻头下压打桩时，第二搅拌叶片，将横向切割后的土层进行纵向搅碎。
8、优选的，所述第二搅拌叶片上安装有第二搅拌副片，所述第二搅拌副片与第二搅拌叶片垂直。
9、通过上述技术方案，第二搅拌副片可增加第二搅拌叶片的搅拌范围。
10、优选的，所述第二转杆处的所述壳体上安装有轴承套，所述轴承套与第二转杆之间安装有一对横向圆锥滚子轴承，用于承受第二转杆径向及轴向载荷；所述第一转杆与壳体的内壁间安装有一对纵向圆锥滚子轴承，用于承受第一转杆径向及轴向载荷。
11、通过上述技术方案，使第一转杆与第二转杆的转动更加稳定。
12、优选的，所述中心钻杆通过中心连接件与第一转杆连接，所述套管通过套管连接件与壳体连接，所述套管连接件上安装有第三搅拌叶片。
13、通过上述技术方案，其中套管转动带动套管连接件转动，套管连接件带动第三搅拌叶片转动，实现第三搅拌叶片的横向搅拌。在打桩时，使固化剂和土层的混合更加均匀。
14、优选的，所述中心钻杆内设置有第一固化剂通道，所述第一转杆内设置有第二固化剂通道和第一固化剂喷口，所述第一固化剂喷口设置于第一转杆上远离中心钻杆一端。
15、通过上述技术方案，在钻头下压钻入时，第一固化剂喷口位于钻头行进方向的前端，便于第一固化剂喷口喷出的固化剂和土层搅拌混合。
16、优选的，所述中心钻杆和套管之间设置有间隙，所述间隙作为第三浆液通道，套管与钻头连接处设置有第二固化剂喷口。
17、通过上述技术方案，在钻头上提时，第二固化剂喷口位于钻头行进方向的前端，便于第一固化剂喷口喷出的固化剂和土层搅拌混合。
18、优选的，所述中心钻杆的其中一端设置有六方公头，另一端设置有六方母头，所述六方公头和六方母头上分别设置有销子孔，一根中心钻杆的六方公头插入下一根中心钻杆的六方母头连接，再插上销子固定；所述套管的其中一端设置有六方公头，另一端设置有六方母头，所述六方公头和六方母头上分别设置有销子孔，一根套管的六方公头插入下一根套管的六方母头连接，再插上销子固定。
19、通过上述技术方案，可实现钻杆组件间相互拼接。
20、上述全向搅拌钻具的施工方法，包括如下步骤：
21、1)将全向搅拌钻具安装于桩机上，由桩机上的动力头控制中心钻杆和套管转动；中心钻杆驱动第一搅拌装置搅拌，当中心钻杆与套管同向同速转动时，第二搅拌装置不搅拌，当中心钻杆与套管同向不同速或反向转动时，由中心钻杆与套管的相对运动驱动第二搅拌装置搅拌；
22、2)制备固化剂后泵入中心钻杆中的第一固化剂通道中，固化剂依次通过第一固化剂通道和第二固化剂通道后从第一固化剂喷口喷出；
23、3)下沉搅拌切土，由第一搅拌装置对土层进行横向切割，同时第二搅拌装置搅拌，将土块进一步打碎，使固化剂和碎土均匀混合；控制钻进速度为0.3-3m/min，第一搅拌装置的转速为30-100r/min，第二搅拌装置的转速为20-120r/min；
24、4)下钻至设计深度后，停留搅拌1-3min,然后以0.3-3m/min提升。
25、通过上述技术方案，使固化剂和土层搅拌更加均匀，提高成桩质量。
26、本专利技术的有益效果为：
27、1、无需止动板即可实现钻头纵向搅拌；
28、2、使固本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种全向搅拌钻具，其特征在于：包括钻杆组件和钻头，所述钻头安装于钻杆组件上；所述钻杆组件包括至少一根中心钻杆(1)和至少一根套管(2)，每根中心钻杆(1)外套设有一根套管(2)，所述中心钻杆(1)与套管(2)呈同轴设置；所述钻头包括壳体(3)、第一搅拌装置(4)和至少一个第二搅拌装置(5)，所述第一搅拌装置(4)和第二搅拌装置(5)安装于所述壳体(3)上，所述壳体(3)与套管(2)相连接，所述第一搅拌装置(4)与所述中心钻杆(1)相连接，所述中心钻杆(1)驱动第一搅拌装置(4)搅拌，所述第二搅拌装置(5)与第一搅拌装置(4)相垂直，所述中心钻杆(1)和所述套管(2)之间的相对运动驱动第二搅拌装置(5)搅拌。
2.根据权利要求1所述一种全向搅拌钻具，其特征在于：所述第一搅拌装置(4)包括第一转杆(41)和至少一个第一搅拌叶片(42)；所述第一转杆(41)贯穿壳体(3)，所述第一转杆(41)与壳体(3)可转动连接；所述第一转杆(41)一端与中心钻杆(1)相连接，所述第一转杆(41)与中心钻杆(1)呈同轴设置；所述第一转杆(41)另一端从壳体(3)内穿出，所述第一搅拌叶
3.根据权利要求2所述一种全向搅拌钻具，其特征在于：每个第二搅拌装置(5)包括第二转杆(51)和至少一个第二搅拌叶片(52)；所述第二转杆(51)与第一转杆(41)垂直，所述第二转杆(51)与壳体(3)可转动连接，所述第二转杆(51)的一端穿出壳体(3)，所述第二搅拌叶片(52)固定于穿出壳体(3)部分的所述第二转杆(51)上；所述第二转杆(51)的另一端安装有第一锥齿轮(511)，所述第一转杆(41)上安装有第二锥齿轮(411)，所述第一锥齿轮(511)与第二锥齿轮(411)相啮合。
4.根据权利要求3所述一种全向搅拌钻具，其特征在于：所述第二搅拌叶片(52)上安装有第二搅拌副片(521)，所述第二搅拌副片(521)与第二搅拌叶片(52)垂直。
5.根据权利要求3所述一种全向搅拌钻具，其特征在于：所述壳体(3)上安装有轴承套(31)，所述轴承套(31)套设于所述第二转杆(51)外，所述轴承套(31)与第二转杆(51)之间安装有一对横向圆锥滚子轴承(311)，用于承受第二转杆(51)径向及轴向载荷；所述第一转杆(41)与壳体(3)的内壁间安装有一对纵向圆锥滚子轴承(312)，用于承受第一转杆(41)径向及轴向载荷。
6.根据权利要求2所述一种全向搅拌钻具，其特征在于：所述中心钻杆(1)通过中心连接件(11)与第一转杆(41)连接，所述套管(2)通过套管连接件(21)与壳体(3)连接，所述套管连接件(21)上安装有第三搅拌叶片(211)。
7.根据权利要求2所述一种全向搅拌钻具，其特征在于：所述中心钻杆(1)内设置有第一固化剂通道(11)，所述第一转杆(41)内设置有第二固化剂通道(412)和第一固化剂喷口(413)，所述第一固化剂喷口(413)设置于第一转杆(41)上远离中心钻杆(1)一端。
8.根据权利要求1所述一种全向搅拌钻具，其特征在于：所述中心钻杆(1)和套管(2)之间设置有间隙，所述间隙作为第三浆液通道，套管(2)与钻头连接处设置有第二固化剂喷口。
9.根据权利要求1所述一种全向搅拌钻具，其特征在于：所述中心钻杆(1)的其中一端设置有六方公头，另一端设置有六方母头，所述六方公头和六方母头上分别设置有销子孔，一根中心钻杆(1)的六方公头插入下一根中心钻杆(1)的六方母头连接，再插上销子固定；所述套管(2)的其中一端设置有六方公头，另一端设置有六方母头，所述六方公头和六方母头上分别设置有销子孔，一根套管(2)的六方公头插入下一根套管(2)的六方母头连接，再插上销子固定。
10.如权利要求1-9任意一项所述一种全向搅拌钻具的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种全向搅拌钻具，其特征在于：包括钻杆组件和钻头，所述钻头安装于钻杆组件上；所述钻杆组件包括至少一根中心钻杆(1)和至少一根套管(2)，每根中心钻杆(1)外套设有一根套管(2)，所述中心钻杆(1)与套管(2)呈同轴设置；所述钻头包括壳体(3)、第一搅拌装置(4)和至少一个第二搅拌装置(5)，所述第一搅拌装置(4)和第二搅拌装置(5)安装于所述壳体(3)上，所述壳体(3)与套管(2)相连接，所述第一搅拌装置(4)与所述中心钻杆(1)相连接，所述中心钻杆(1)驱动第一搅拌装置(4)搅拌，所述第二搅拌装置(5)与第一搅拌装置(4)相垂直，所述中心钻杆(1)和所述套管(2)之间的相对运动驱动第二搅拌装置(5)搅拌。
2.根据权利要求1所述一种全向搅拌钻具，其特征在于：所述第一搅拌装置(4)包括第一转杆(41)和至少一个第一搅拌叶片(42)；所述第一转杆(41)贯穿壳体(3)，所述第一转杆(41)与壳体(3)可转动连接；所述第一转杆(41)一端与中心钻杆(1)相连接，所述第一转杆(41)与中心钻杆(1)呈同轴设置；所述第一转杆(41)另一端从壳体(3)内穿出，所述第一搅拌叶片(42)固定于穿出壳体(3)部分的第一转杆(41)上。
3.根据权利要求2所述一种全向搅拌钻具，其特征在于：每个第二搅拌装置(5)包括第二转杆(51)和至少一个第二搅拌叶片(52)；所述第二转杆(51)与第一转杆(41)垂直，所述第二转杆(51)与壳体(3)可转动连接，所述第二转杆(51)的一端穿出壳体(3)，所述第二搅拌叶片(52)固定于穿出壳体(3)部分的所述第二转杆(51)上；所述第二转杆(51)的另一端安装有第一锥齿轮(511)，所述第一转杆(41)上安装有第二锥齿轮(411)，所述第一锥齿轮(511)与第二锥齿轮(411)相啮合。
4.根据权利要求3所述一种全向搅拌钻具，其特征在于：所述第二搅拌叶片(52)上安装有第二搅拌副片(521)，...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯帅领，吕美东，
申请(专利权)人：浙江砺明岩土科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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