本实用新型涉及一种有效转化利用弃土的长螺旋钻杆，属于施工设备技术领域。
背景技术：
长螺旋钻孔灌注桩具有无振动、无噪音、施工速度快等优点，适用于粉土、砂土、黏土、填土等多种地层，近些年被广泛运用于各类工程桩基与基坑围护体系中。然而成孔阶段桩基土被螺旋叶片卷至地面后面临：堆场妨碍施工、外运增加成本、丢弃污染环境的难题；另一方面，挖孔卸荷扰动桩周土导致桩身侧阻力无法充分发挥，虽说通过增大桩长或扩充桩径的方式可暂时弥补，但成本亦随之大幅增加。利用“自产”的桩基弃土搅拌配置成泥浆，借助钻杆内设的高压喷射系统，可实现以增加孔壁密实度改良桩周土性状的方式激发侧阻力，以自产自销的手段转化弃土、“变废为宝”。最终达到桩基承载力显著提升效果。本实用新型充分发挥钻杆内高压喷射功能将钻头切削并经叶片提卷上升的桩基土配置而成的泥浆喷射至孔周，实现桩周土体性状改良、弃土污染规避、安全文明作业的目标，拓宽长螺旋灌注桩的适用对象与应用范围，有助建筑工程桩基和深基坑支护体系中环保、高效、节能施工理念的推广。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种自产自销的方式利用部分孔底土来增加密实度的方式改良孔周土体性状并激发桩侧阻力，在实现桩基承载性能显著提升的同时，降低弃土外运成本。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种有效转化利用弃土的长螺旋钻杆，包括钻杆主体，钻杆主体的下端安装有钻头，所述的钻杆主体的外壁上设置有螺旋叶片，螺旋叶片自钻杆主体底端盘旋攀升至钻杆主体顶端；
所述的钻杆主体上还设置有挡土板，挡土板将钻杆主体划分为功能杆和基本杆，功能杆上靠近挡土板的一端设置有进土口；
功能杆的内部自上而下设置有连通的搅拌腔和喷射腔，进土口连通至搅拌腔，搅拌腔中设置有搅拌系统和喷洒系统，搅拌系统包括设置在搅拌腔的搅拌轴以及安装在搅拌轴上的搅拌部件，搅拌轴是中空的，喷射腔中设置有喷射装置，喷射腔的下部设置有多个喷嘴。
所述的功能杆和基本杆均为内径恒定的中空不锈钢杆件，功能杆和基本杆的内径相同，外径均为50-80cm，壁厚均为1-2cm，其中，功能杆的长度为500-600cm，基本杆的长度为500-1000cm。
所述的挡土板横置于功能杆和基本杆之间，挡土板的直径小于螺旋叶片的外径，优选的，挡土板的直径为螺旋叶片外径的三分之二。
所述的螺旋叶片为焊于功能杆和基本杆外壁并螺旋攀升的不锈钢薄片，厚度为0.5-1cm，宽度20-30cm，功能杆与基本杆分界处螺旋叶片为持续结构。
所述的挡土板为实心不锈钢环块，内径随功能杆外径而变化，内径为50-80cm、环宽15-20cm、厚度1-2cm。
所述的搅拌轴为中空的不锈钢轴杆，内径10-15cm、壁厚1-1.5cm、长度自基本杆顶至功能杆的顶端并由外置的电机驱动。
所述的搅拌系统包括沿搅拌轴长度方向布置的多组搅拌装置，每组搅拌装置包括4个搅拌叶片，搅拌叶片焊接在搅拌轴的外壁上，搅拌叶片为扇形不锈钢薄片，其厚度为0.5-1cm。
所述的喷洒系统包括注水管，注水管的出水口延伸至搅拌腔内，注水管的进水口与外置式水源连通，注水管的数量至少为两根且沿功能杆内壁对称布置；注水管为环形不锈钢轴杆，其内径2-3cm、壁厚0.3-0.5cm；注水管沿管长方向上每20cm等间距布置直径为0.5-0.8cm洒水孔。
所述的喷射装置包括安装在搅拌轴中的多根高压喷气管，高压喷气管的进气端与外置的空压机连接，所述的喷嘴延伸至功能杆外并在高压气体的带动下将喷射腔中的泥浆喷射出功能杆外。
所述的搅拌腔内自上而下设置有孔隙尺寸依次减小的泥浆篦子，泥浆篦子等间距布置。
本实用新型的有益效果是：
1）本实用新型针对普通旋挖桩成孔阶段处置弃土所面临：堆场妨碍施工、外运增加成本、丢弃污染环境的难题，以喷射挤密的方式改良土体性状、激发侧阻力；以自产自销的手段转化弃土、“变废为宝”。实现桩基承载性能显著提升的同时减少弃土堆积、降低运输成本、保护生态环境。
2）借助螺旋叶片的提卷作用将孔底土自下而上旋至钻杆顶端后反向通过内腔而非抛至地面，最终以均匀的泥浆形态高压喷至孔壁，以自产自销的方式循环利用孔底土减少废弃率，同时降低了弃土外运成本；有效避免了场地堆土阻碍施工进程的同时减少了污染保护环境，实现了土体自产自销，达到了杜绝弃土污染的目的。
3）本实用新型施作进程中钻头正转掘进、螺旋叶片卷土、反转提升、搅拌腔搅拌及喷射浆体依次进行，优化了操作工序，提高了施工的作业效率、增强了设备的可操作性。
4）本实用新型使用的钻具成桩效率高、耗电少；因有效转化利用坑底土，最大限度地减少了泥浆污染符合环保要求；另外，泥浆以均匀形态高压喷至孔周，亦避免塌孔等传统钻孔灌注桩易发事故产生，环保安全。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是钻杆的内腔正断面结构示意图；
图3是功能杆内腔正断面结构示意图；
图4是钻杆内腔俯视结构示意图；
图5是搅拌系统结构示意图；
图6是泥浆篦子结构示意图；
图7是挡土板结构示意图；
图8为注水管上洒水孔分布示意图；
图9为螺旋叶片和挡土板交接处局部结构图；
图中，1-功能杆，2-基本杆，3-螺旋叶片，4-搅拌腔，5-喷射腔，6-进土口，7-挡土板，8-搅拌轴，9-搅拌叶片，10-注水管，11-高压喷气管，12-空压机，13-喷嘴，14-泥浆篦子，15-电机，16-洒水孔。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参阅图1-9，本实用新型提供一种技术方案：一种有效转化利用弃土的长螺旋钻杆，包括钻杆主体，钻杆主体的下端安装有钻头，所述的钻杆主体的外壁上设置有螺旋叶片3，螺旋叶片3自钻杆主体底端盘旋攀升至钻杆主体顶端；
所述的钻杆主体上还设置有挡土板7，挡土板7将钻杆主体划分为功能杆1（功能杆1与钻头通过法兰连接）和基本杆2，功能杆1上靠近挡土板7的一端设置有进土口6；
作为优选的，钻杆为一体式钻杆，在钻杆中部套焊（焊于钻杆外壁）一个环状挡土板7，根据钻杆主体各部分的作用，将钻杆划分成基本杆2和功能杆1。
作为优选的，钻杆主体为功能杆1和基本杆2组装而成的钻杆，基本杆2和功能杆1均为各自独立的部件，通过挡土板7相互连接。
功能杆1的内部自上而下设置有连通的搅拌腔4和喷射腔5，进土口6连通至搅拌腔4，搅拌腔4中设置有搅拌系统和喷洒系统，搅拌系统包括设置在搅拌腔4的搅拌轴8以及安装在搅拌轴8上的搅拌部件，使用时，先在搅拌轴上相应位置固定搅拌部件，然后将整个搅拌系统装入钻杆内，搅拌轴8是中空的，喷射腔5中设置有喷射装置，喷射腔5的下部设置有多个喷嘴13，泥浆漫过喷嘴水位线后通过预留在喷嘴13处的孔被喷嘴13喷射而出。所述的功能杆1和基本杆2均为内径恒定的中空不锈钢杆件，功能杆1和基本杆2的内径相同，外径均为50-80cm，壁厚均为1-2cm，其中，功能杆1的长度为500-600cm，基本杆2的长度为500-1000cm。
所述的挡土板7横置于功能杆1和基本杆2之间，挡土板7的直径为螺旋叶片3外径的三分之二。
所述的螺旋叶片3为焊于功能杆1和基本杆2外壁并螺旋攀升的不锈钢薄片，厚度为0.5-1cm，宽度20-30cm，功能杆1与基本杆2分界处螺旋叶片3为持续结构，优选的，螺旋叶片3为一体叶片或通过螺栓连接的组装型连续螺旋叶片3。
所述挡土板7上设置有供螺旋叶片3通过的间隙。
所述的挡土板7为实心不锈钢环块，内径随功能杆1外径而变化，内径为50-80cm、环宽15-20cm、厚度1-2cm。
所述的搅拌轴8为中空的不锈钢轴杆，内径10-15cm、壁厚1-1.5cm、长度自基本杆2顶至功能杆1的顶端并由外置的电机15驱动。
所述的搅拌系统包括沿搅拌轴8长度方向布置的多组搅拌装置，每组搅拌装置包括4个搅拌叶片9，搅拌叶片9焊接在搅拌轴8的外壁上，搅拌叶片9为扇形不锈钢薄片，其厚度为0.5-1cm。
所述的喷洒系统包括注水管10，注水管10的出水口延伸至搅拌腔4内，注水管10的进水口与外置式水源连通，注水管10的数量至少为两根且沿功能杆1内壁对称布置；注水管10为环形不锈钢轴杆，其内径2-3cm、壁厚0.3-0.5cm；注水管10沿管长方向上每20cm等间距布置直径为0.5-0.8cm洒水孔15。
所述的喷射装置包括安装在搅拌轴8中的多根高压喷气管11，高压喷气管11的进气端与外置的空压机12连接，所述的喷嘴13延伸至功能杆1外并在高压气体的带动下将喷射腔5中的泥浆喷射出功能杆1外，使用时，高压喷气管11喷出高压气体，通过喷嘴13将喷射腔5中的泥浆喷出。高压喷气管11穿过搅拌轴8内孔，不随搅拌轴8的转动而转动。
喷射装置的工作过程：钻孔时，螺旋叶片3卷起的土壤从进土口6进入搅拌腔4，土壤自上而下，经搅拌系统层层搅拌，再经过泥浆篦子14过滤，最后以均匀泥浆形态流进喷射腔5（钻杆内腔的最底部），泥浆慢慢蓄积，等蓄积的泥浆漫过开孔水位线后被预设在开孔口的喷嘴13高压喷至周边土内。
所述的搅拌腔4内自上而下设置有孔隙尺寸依次减小的泥浆篦子14，泥浆篦子14等间距布置。优选的，搅拌腔内每150cm等间距设置三块泥浆篦子14，其孔隙尺寸自上而下分别为5cm、2cm、0.2cm。
本实用新型的工作过程如下所述：
1、开钻准备：钻机按预设孔位就位，钻头、钻杆等各部件连接就绪，调直竖立架导轨。
2、正转掘进：钻机驱动装置带动钻杆转动并将旋转力传至钻头，位于钻头上的扩大端头辐射状排布的多个锋利切磨钻齿旋转、压磨、切削土体。
3、旋转提卷：被钻头上的扩大端头切磨钻齿削落的孔底土体受旋转惯力作用后沿钻头螺旋叶片3顺势螺旋攀升，钻头螺旋叶片3提卷土方量随钻头进尺的深入逐步增大。
4、旋转分土：被提卷上升的孔底土体盘旋上升过程中受持续旋转离心力作用，待其升至挡土板7位置时，部分土体通过进土口6进入搅拌腔4，另外一部分土体继续顺势攀升至顶层螺旋叶片3末端抛出地面。
5、泥浆搅拌：经挡土板7遮挡的土进入搅拌腔4后与紧贴钻杆内壁注水管10喷洒出的水源在搅拌叶片9的三次搅拌后落于细孔泥浆篦子上。泥浆篦子14将泥浆与未搅拌均匀的黏土分离，黏土继续留于泥浆篦子14上，泥浆进入喷射腔5。
6、反转旋喷：泥浆经多层泥浆篦子14筛选汇入喷射腔5，沉没过喷嘴13水平线后经高压喷气管11喷气喷射至孔周，钻杆反转提升从而自下而上均匀喷射整个进尺。
反复进行2-6过程，直至施工至桩底。
7、下笼灌浆：施工至设计标高并经确认后立即垂直吊升钢筋笼，扶稳，缓慢下入至设计标高后泵注超流态砼直至桩顶形成钢筋混凝土灌注桩。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。