一种新型钻孔灌注桩成孔装置的制作方法

1.本实用新型属于建筑施工技术领域，特别涉及一种新型钻孔灌注桩成孔装置。


背景技术：

2.钻孔灌注桩以其承载力高、适应性强、造价低等自身显著优势，已广泛应用于交通、水利和建筑等工程建设中。通过大量工程的应用实践，钻孔灌注桩的设计理论和施工技术也得到了不断发展和完善。随着城市化建设进程的不断加快，大中城市寸土寸金的现象日益突出，特别是中心城区新建以及改扩建工程项目，与居民区距离越来越近，受工程进度及工程关键工序的影响，夜间施工不可避免，周边居民对施工噪音不堪其扰。
3.以钻孔灌注桩施工而言，控制桩基成孔过程中钻杆的垂直度对于降低施工噪音意义重大，特别对于克服成孔坍孔、缩径、桩孔偏斜及桩端达不到设计持力层要求作用显著，桩基垂直度控制质量将直接影响桩身质量甚或导致桩基承载力下降。《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(gb50202-2002)表5.1.4明确要求灌注桩的平面位置和垂直度允许偏差，其中泥浆护壁钻孔桩桩径允许偏差
±
50mm，垂直度允许偏差＜1％。但实际施工过程中，因桩基施工设备型号的不同，垂直度控制效果迥然不同，影响钻孔垂直度的因素有很多，既有施工准备阶段因素更包含施工阶段因素。施工准备阶段的影响因素可以通过前期人员、机械、材料、工艺、场地等预处理工作进行校准而减少偏差，但施工阶段由于工程场地地质条件的复杂性以及施工人员的不规范作业等因素影响，桩孔垂直度不可避免发生偏差，因此，如何通过钻孔设备的改进以及规范人为作业行为等对于桩基垂直度显得尤为重要。


技术实现要素：

4.本实用新型为解决上述技术问题，提出一种施工效率高、成孔速度快，尤其可以大大提升成孔垂直度精度，降低施工噪音的新型钻孔灌注桩成孔装置。
5.技术方案如下，一种新型钻孔灌注桩成孔装置，其特征在于，包括钻杆、钻头轴、筒形成孔钻头、组合刀具、设备箱体及泥浆排出装置，所述钻头轴的内部为空心状，连接在所述钻杆的下端，与所述钻杆一同输出泥浆，在所述钻杆上设有泥浆出口，所述设备箱体通过连接轴承固定安装在所述钻杆的下端，所述筒形成孔钻头设置在所述设备箱体的底部，所述钻头轴的下端穿过所述设备箱体插接在所述筒形成孔钻头的中心处，所述组合刀具设置在所述筒形成孔钻头内，并固定在所述钻头轴的下端，所述组合刀具的底部至所述筒形成孔钻头的底部具有290-310mm的间隔距离，所述钻头轴通过驱动机构驱动转动，并带动所述筒形成孔钻头及其内部的组合刀具一起转动，所述泥浆排出装置包括设置在所述设备箱体内的泥浆离心泵，所述泥浆离心泵的泥浆吸入口连接有吸浆管，所述泥浆离心泵的泥浆排出口连接有排浆管。
6.作为进一步的改进，所述筒形成孔钻头的下端呈锯齿状，所述筒形成孔钻头的筒臂为筛网状。
7.作为进一步的改进，所述组合刀具的底部至所述筒形成孔钻头的底部具有 300mm
的间隔距离。
8.作为进一步的改进，所述组合刀具包括十字形螺旋泥浆搅拌刀和十字形土层研磨钻刀，所述十字形螺旋泥浆搅拌刀设置在所述十字形土层研磨钻刀之上，所述十字形土层研磨钻刀包括十字形刀架、若干个锥形刀头和若干个斜刀头，若干个所述锥形刀头和若干个所述斜刀头在所述十字形刀架上从外向内以锥形刀头为首交错布置，并且均垂直向下设置。
9.作为进一步的改进，所述驱动机构包括一台水下电机、一根齿轮固定轴和五个传动齿轮，所述水下电机安装在所述设备箱体的顶板上，其输出轴向下穿过所述设备箱体的顶板置于设备箱体内，所述齿轮固定轴通过齿轮轴固定轴承安装在所述设备箱体内，位于所述水下电机的输出轴和钻头轴之间设置，五个所述传动齿轮，一个套设在所述水下电机的输出轴上，两个套设在所述齿轮固定轴的两端，另外两个套设在所述钻头轴上；套设在所述齿轮固定轴的前端的传动齿轮与套设在所述水下电机的输出轴上的传动齿轮啮合，套设在所述齿轮固定轴的后端的传动齿轮与套设在钻头轴上的两个齿轮啮合形成传动机构。
10.作为进一步的改进，在所述设备箱体内还设有防水齿轮箱将整个传动机构保护在内。
11.作为进一步的改进，在所述设备箱体的顶部的四个角上各设有一个吊耳。
12.有益效果
13.有益效果为：本实用新型结构简单，使用方便，很大程度上提升了钻孔的垂直度，极大程度上缓解了因穿越硬土层时钻杆晃动而造成的噪音污染，特别适用于距离居民区较近、噪音控制要求高区域的建筑工程钻孔桩基施工。
附图说明
14.下面结合附图与实施案例进一步说明本实用新型。
15.图1为本实用新型的结构示意图；
16.图2为图1的a-a部剖视图。
17.图中标号：
18.1、钻杆
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2、钻头轴
19.3、筒形成孔钻头
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4、设备箱体
20.5、泥浆排出装置
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501、泥浆离心泵
21.502、排浆管
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6、连接轴承
22.7、驱动机构
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701、水下电机
23.702、齿轮固定轴
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703、传动齿轮
24.704、齿轮轴固定轴承
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8、十字形螺旋泥浆搅拌刀
25.9、十字形土层研磨钻刀
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901、十字形刀架
26.902、锥形刀头
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903、斜刀头
27.10、防水齿轮箱
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11、吊耳
具体实施方式
28.为使对本实用新型的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较
佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：
29.如图1-2所示，一种新型钻孔灌注桩成孔装置，包括钻杆1、钻头轴2、筒形成孔钻头3、组合刀具、设备箱体4及泥浆排出装置5，钻头轴2的内部为空心状，连接在钻杆1的下端，与钻杆1一同输出泥浆，在钻杆1上设有泥浆出口，设备箱体4通过连接轴承6固定安装在钻杆1的下端，筒形成孔钻头3设置在设备箱体4的底部，钻头轴2的下端穿过设备箱体4插接在筒形成孔钻头3 的中心处，组合刀具设置在筒形成孔钻头3内，并固定在钻头轴2的下端，组合刀具的底部至筒形成孔钻头3的底部具有290-310mm的间隔距离h，钻头2 轴通过驱动机构7驱动转动，并带动筒形成孔钻头3及其内部的组合刀具一起转动，泥浆排出装置5包括设置在设备箱体4内的泥浆离心泵501，泥浆离心泵 501的泥浆吸入口连接有吸浆管(图中未示出)，泥浆离心泵501的泥浆排出口连接有排浆管502。本实用新型装置通过钻杆1连接钻头轴2，钻头轴2垂直接入筒形成孔钻头的中心处的连接结构设计很大程度上提升了钻孔的垂直度；通过筒形成孔钻头3的结构设计避免了钻孔时土体坍塌，还将钻孔用组合刀具收容其中，极大程度上缓解了因穿越硬土层时钻杆晃动而造成的噪音污染。
30.优选的，筒形成孔钻头3的下端呈锯齿状，筒形成孔钻头的筒臂为筛网状，
31.优选的，组合刀具包括十字形螺旋泥浆搅拌刀8和十字形土层研磨钻刀9，十字形螺旋泥浆搅拌刀8设置在十字形土层研磨钻刀9之上，十字形土层研磨钻刀9包括十字形刀架901、若干个锥形刀头902和若干个斜刀头903，若干个锥形刀头902和若干个斜刀头903在十字形刀架901上从外向内以锥形刀头902 为首交错布置，并且均垂直向下设置。
32.优选的，组合刀具的底部至筒形成孔钻头3的底部的间隔距离h为300mm，进一步说明也就是十字形土层研磨钻刀9的底部与筒形成孔钻头的锯齿状下端的齿尖之间的间隔距离h为300mm。
33.本实用新型装置的十字形土层研磨钻刀的底部9与筒形成孔钻头3的底部之间具有300mm的间隔距离，当筒形成孔钻头钻孔的深度超过300mm后，十字形土层研磨钻刀9开始研磨切削土层，当十字形土层研磨钻刀9旋转预先在土层中钻出一个300mm高度圆柱形土体，在筒形成孔钻头9的筒壁不断循环旋转与灌注桩土体筒壁不断磨合及筒形成孔钻头的筒壁不断溢出泥浆产生的耦合作用，形成灌注桩桩壁自造泥浆护壁泥浆护壁。这样既保证了坑体的垂直度又有效解决了传统灌注桩钻头旋转过程中钻头直接切削土层对灌注桩桩壁土层的挠动，导致土体松动，导致坑壁土体坍塌的问题。十字形土层研磨钻刀9切削出来块状或粒状后的土层通过泥浆的耦合及十字形螺旋泥浆搅拌刀8的高速搅拌作用下，使十字形土层研磨钻刀9切削出来块状或粒状土体不断溶解形成泥浆，再通泥浆离心泵501的抽吸，排除灌注桩筒体内。
34.优选的，驱动机构7包括一台水下电机701、一根齿轮固定轴702和五个传动齿轮703，水下电机701安装在设备箱体4的顶板上，其输出轴向下穿过设备箱体4的顶板置于设备箱体4内，齿轮固定轴702通过齿轮轴固定轴承704安装在设备箱体4内，位于水下电机701的输出轴和钻头轴2之间设置，五个传动齿轮703，一个套设在水下电机701的输出轴上，两个套设在齿轮固定轴702 的两端，另外两个套设在钻头轴2上；套设在齿轮固定轴702的前端的传动齿轮与套设在水下电机701的输出轴上的传动齿轮啮合，套设在齿轮固定轴702 的后端的传动齿轮与套设在钻头轴2上的两个齿轮啮合形成传动机构。为了延长传动机构的使用寿命，在设备箱4体内还设有防水齿轮箱10将整个传动机构保护在内。
35.为了方便本实用新型装置吊起，在设备箱体4的顶部的四个角上各设有一个吊耳11。
36.本实用新型使用时：
37.(1)、用钢丝绳或铁链栓在设备箱体4顶部的吊耳11上，利用桩机上配备的卷扬机起吊本实用新型装置；
38.(2)、装置起吊后，设备箱体4上的连接轴承6对准桩机的钻杆1的下端(备注：该轴承内圈内壁套内丝)，然后旋转钻杆1使钻杆1的下端与连接轴承紧固；
39.(3)、钻机就位保持平稳，将筒形成孔钻头3的中心对准桩位中心，钻杆1 平稳下降至桩位沟槽；
40.(4)、接通水下电机701，开启电机；
41.(5)、水下电机701开始运行，电机输出轴上的传动齿轮传动于齿轮固定轴 702的前端的传动齿轮做功于齿轮固定轴使之转动；
42.(6)、齿轮固定轴702后端传动齿轮做功传动于钻头轴2上的两两个传动齿轮；
43.(7)、钻头轴2旋转使筒形成孔钻头3、十字形螺旋泥浆搅拌刀8、十字形土层研磨钻刀9旋转；
44.(8)、十字形刀架901的下表面上锥形刀头902随十字形刀架901转动先疏松土层，再由斜刀头903对土层薄薄的削去一层；
45.(9)、削起的土层在泥浆耦合及十字形螺旋泥浆搅拌刀8的搅拌作用下形成泥浆，再由泥浆离心泵抽至地面泥浆处理槽内。
46.综上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型实施的范围，凡依本实用新型权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本实用新型的权利要求范围内。