浆料通路转换器及动力头式大直径大流量水泥土搅拌桩机的制作方法

本实用新型涉及水泥土搅拌桩施工设备，具体是指浆料通路转换器及动力头式大直径大流量水泥土搅拌桩机。

背景技术：

动力头式大直径大流量高强水泥土搅拌桩机是建筑工程基坑支护、基础桩、地基加固处理中常用的成桩部件，通常搅拌桩机包括机架、动力头、卷扬机构、内置供浆管的空心钻杆、带有分流装置的搅拌钻头、行走机构、控制机构等，控制机构分别与电动机、卷扬机构、行走机构和后台供浆系统，用于控制调节各部件动作，搅拌桩机通过控制浆料流量压力输送水泥浆料对土层进行高压旋转喷浆搅拌成桩。

传统的水泥土搅拌桩机由于动力传动结构是通过档位调节来控制搅拌速度和下钻提钻速度，不同档位的速度值固定且速度差变化较大，不能很好地实现不同岩层相等强度值的成桩特性所需要的精准的搅拌速度和下钻提钻速度，成桩结果是搅拌不均匀和强度不一致(比如在淤泥层不能成桩或成桩强度低，在砂层强度过高而浪费资源等现象)。如何很好的解决这一问题，进而实现不同岩层成桩均匀强度达标，是需要综合研究的课题之一。

传统的水泥土搅拌桩机超过一定的成桩直径(≥D800mm)特别是在砂层地质状况下无法下钻提钻，通过多年的研究发现主要原因是水泥浆润湿不足，施工过程中阻力较大所致。如何增加水泥浆对地层的润湿程度，减少地层成桩阻力，是需要综合研究的课题之二。

搅拌桩特别是在淤泥层很难成桩或成桩强度不能满足设计要求，除了上述搅拌速度和下钻提钻速度因素之外，主要是供浆量不足，随着技术的进步成桩桩径向着越来越大的趋势发展，供浆需求量将会随之更大，如何实现大浆量供应系统满足成桩供浆要求，为需要综合研究的课题三。

因此，传统的水泥土搅拌桩机存在有实际施工中的这样或那样的缺陷，比如：①传统的水泥土搅拌桩机由于供浆系统的缺陷只能满足D1000mm左右桩径的施工；②加之换挡位方式来改变桩机旋转搅拌和通过联动链条形式来实现下钻和提 钻，不能实现满足不同岩层实现同等桩身强度的不同的旋转搅拌和下钻提钻速度而导致强度不均搅拌不匀的问题，施工效率低下。

技术实现要素：

本实用新型的目的之一是提供浆料通路转换器，该浆料通路转换器结构简单，能够增大供浆量，使得水泥土搅拌桩机能充分搅拌均匀。

本实用新型的这一目的通过如下的技术方案来实现的：浆料通路转换器，包括外套、上压盖、下压盖和芯轴，所述外套竖向设置，上压盖、下压盖分别与外套的上端和下端相连接，所述芯轴竖直向上插装在外套内，穿插后芯轴的上端和下端分别从所述上压盖和下压盖伸出，芯轴的上端用于连接搅拌机的电动机，下端用于连接搅拌机的空心钻杆，电动机的动力通过芯轴传递来带动空心钻杆钻孔，其特征在于：所述芯轴为浆料转换芯轴，芯轴与外套之间具有空腔，位于该空腔内且在芯轴的上端和下端分别套装一个密封圈，所述空腔在位于两个密封圈之间的区域形成浆料腔，浆料腔与一条横向插装在外套上的供浆管相连通，供浆管用于连接供浆泵；所述芯轴在位于浆料腔区域的轴段沿径向开设有进浆通道，所述进浆通道与所述浆料腔相连通，所述芯轴还沿轴向开设有出浆通道，出浆通道与进浆通道相垂直且连通，进浆通道和出浆通道形成一个完整的浆料输送通路，出浆通道用于与空心钻杆的供浆通道相连通，向空心钻杆输送浆料。

本实用新型中，所述上压盖、下压盖分别与外套的上端和下端通过螺钉相连接。

本实用新型中，所述的进浆通道和出浆通道均为圆形通道，进浆通道的直径为30mm～38mm，出浆通道的直径为20mm～25mm。

本实用新型中，所述的两个密封圈结构相同，均为橡胶密封圈。

本实用新型中，所述出浆通道在芯轴的中心处沿轴向开设。

本实用新型的目的之二是提供包含浆料通路转换器的动力头式大直径大流量水泥土搅拌桩机，该水泥土搅拌桩机能充分搅拌均匀。

本实用新型的这一目的通过如下的技术方案来实现的：包含上述浆料通路转换器的动力头式大直径大流量水泥土搅拌桩机，其特征在于：该搅拌桩机还包括机架、动力头、卷扬机构、行走机构、平衡配重和控制机构，所述的动力头固定 安装在机架的顶部，动力头内置有所述的电动机，所述的电动机为无极变速电动机，所述的控制机构为无极数控机构，所述的控制机构分别与所述的电动机、卷扬机构、行走机构和供浆泵相连接，用于控制各部件动作，所述空心钻杆具有叶片钻头，所述的搅拌桩机通过所述的浆料通路转换器在空心钻杆钻孔时对土层进行高压旋转搅拌喷浆。

本实用新型中，所述大直径是指搅拌桩机的桩孔直径在1200mm～2600mm范围内。

本实用新型中，所述大流量是指供浆泵的流量在90～150立方/小时范围内。

本实用新型的水泥土搅拌桩机，采用带有无级变速调节的大流量供浆泵，增大供浆量并可调，不但扩大了水泥土搅拌桩机的桩径应用范围(桩孔直径可以在500mm～2600mm范围内)，而且根据土层差异调节浆料而确保桩身成桩质量，同时浆料充足的润滑性改善了钻头的切土性能实现小功率获取大扭矩的节能效应。

作为本实用新型的优选实施例，该动力头式大直径大流量高强水泥土搅拌桩机包含大流量浆泵，能够增大供浆量，增大了设备成桩的桩径范围，使得水泥土搅拌桩机能充分搅拌均匀(D1200～D2600mm)。同时可根据地层性能差异调节供浆量来改善其成桩性能，确保桩体质量均衡稳定可靠。且施工阻力小、施工高效、质量稳定、资源节省，属绿色建筑装备。

与现有技术相比，本实用新型具有如下显著的技术效果：

(1)本实用新型采用了变频调节器控制动力头式动力系统实现无极变速是水泥土搅拌桩机能充分满足不同岩层所需搅拌速度和下钻提钻速度的精准提供，使得水泥土搅拌桩能充分搅拌均匀。

(2)本实用新型采用了多无级变速大流量浆泵供浆，扩大了水泥土搅拌桩机的应用范围(D1200～D2600mm)，通过数控调节能满足范围内各种桩径各种地层为达到设计强度要求对水泥浆的充足供给。

(3)本实用新型在满负荷供浆状态下，在地层可能的前提下，可以通过无级调节相应的速度快速搅拌快速下钻和提钻，可以进一步提高成桩效率，同时有效的克服大直径搅拌桩因施工时间过长水泥固结而增大搅拌阻力甚至无法拔出埋钻等毛病。

(4)本实用新型在成桩好的地层在达到同等强度的前提下，能通过数控智能 地节省原材料，因而减少原材料浪费，节省资源，符合绿色建筑要求。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

图1是本实用新型水泥土搅拌桩机的整体结构图；

图2是本实用新型水泥土搅拌桩机中浆料通路转换器的整体结构图；

图3是图2中部分部件的仰视图。

附图标记说明

1、下压盖；2、轴承；3、外套；4、芯轴；41、进浆通道；

42、出浆通道；5、浆料腔；6、上压盖；7、上联轴器；8、密封圈；

9、供浆管；10、下联轴器；11、空心钻杆；11a、叶片钻头；

12、动力头；13、机架；14、行走机构；15、平衡配重；

16、控制机构；17、卷扬机构；100、浆料通路转换器。

具体实施方式

如图1所示的动力头式大直径大流量水泥土搅拌桩机，该搅拌桩机包括机架13、动力头12、卷扬机构17、行走机构14、平衡配重15、控制机构16以及浆料通路转换器100，动力头12固定安装在机架13的顶部，动力头12内置有电动机，电动机为无极变速电动机，控制机构16为无极数控机构，控制机构16分别与电动机、卷扬机构17、行走机构14和供浆泵相连接，用于控制各部件动作，空心钻杆11具有叶片钻头11a，搅拌桩机通过浆料通路转换器100在空心钻杆11钻孔时对土层进行高压旋转搅拌喷浆。

该浆料通路转换器100的结构如图2、图3所示，包括外套3、上压盖6、下压盖1和芯轴4，外套3竖向设置，上压盖6、下压盖1分别与外套3的上端和下端通过螺钉相连接，芯轴4竖直向上插装在外套3内，穿插后芯轴4的上端和下端分别从上压盖6和下压盖1伸出，芯轴4的上端用于通过上联轴器7连接搅拌机的电动机，下端用于通过下联轴器10连接搅拌机的空心钻杆11，电动机的动力通过芯轴4传递来带动空心钻杆11钻孔。

本实施例中，芯轴4为浆料转换芯轴，芯轴4与外套3之间具有空腔，位于该空腔内且在芯轴4的上端和下端分别套装一个密封圈8，两个密封圈8结构相同，均为橡胶密封圈，芯轴4的上端和下端分别套装一个密封圈8为了对芯轴4的上 端和下端进行密封，空腔在位于两个密封圈8之间的区域形成浆料腔5，浆料腔5与一条横向插装在外套3上的供浆管9相连通，供浆管9用于连接供浆泵；芯轴4在位于浆料腔5区域的轴段沿径向开设有进浆通道41，进浆通道41与浆料腔5相连通，芯轴4在中心处还沿轴向开设有出浆通道42，出浆通道42与进浆通道41相垂直且连通，进浆通道41和出浆通道42均为圆形通道，进浆通道41的直径为32mm，出浆通道42的直径为20mm，进浆通道41和出浆通道42形成一个完整的浆料输送通路，出浆通道42用于与空心钻杆11的供浆通道相连通，向空心钻杆11输送浆料。

浆料通路转换器100通过供浆管9输入水泥浆料，然后经浆料腔5、浆料输送通路后输送至搅拌机的空心钻杆11，将浆料分别供给位于叶片钻头11a中心处的钻头喷料口钻头以及位于边缘处的搅拌叶片，在钻孔时对土层进行高压旋转搅拌喷浆。

本实施例的水泥土搅拌桩机通过控制机构16来实现无极数控，其工作原理为：水泥土搅拌桩机下钻施工过程中进入不同的岩层电流值会出现大小不同的特征，通过电流的不同可以判断搅拌机钻头相应的地质岩层面，根据水泥土桩设计强度，结合该岩层的施工特性，调节无级变频器控制无级变速电动机输出满足该岩层实现设计强度的水泥土成桩所需的精准搅拌速度和下钻提钻速度，继而确保成桩均匀强度达标的要求。

本实施例的水泥土搅拌桩机提供动力头式传动，使得施工过程中的施工工艺参数通过对动力头的调控来对土层特性进行精准施工。通过无级变速控制大流量供浆泵的供浆流量来实现不同桩径及不同土层性质的浆料需求和浆料充足润滑作用实现小功率获取大扭矩的节能效应。在钻头连接法兰处采用浆料分流结构，确保喷浆的均匀性，较多重管供浆系统具有结构简单、部件少、维修方便的优点。

本实施例中的大直径是指搅拌桩机的桩孔直径为1600mm，大流量是指供浆泵的流量为120立方/小时。

作为本实施例的变换，大直径是指搅拌桩机的桩孔直径在1200mm～2600mm范围内，大流量是指供浆泵的流量在90～150立方/小时范围内。

作为本实施例的变换，进浆通道41的直径也可以在30mm～38mm范围内取值，出浆通道42的直径也可以在20mm～25mm范围内取值。

本实用新型的上述实施例并不是对本实用新型保护范围的限定，本实用新型的实施方式不限于此，凡此种种根据本实用新型的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，对本实用新型上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本实用新型的保护范围之内。