多方位立体搅拌钻头的制作方法

本实用新型涉及一种软土低级处理装置技术领域，特别涉及一种多方位立体搅拌钻头。

背景技术：

软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高一级抗剪强度低的细粒土。

目前，越来愈多的高速公路、铁路建设以及港口建设中将不可避免的穿过软土地基地区，通过水泥土搅拌桩增强地基的强度是一种常见的改善措施。水泥土搅拌桩施工是运用粉体喷射或者浆体喷射搅拌法的原理，通过向软土地基中喷射水泥或者石灰粉体固化剂或者浆体并加以搅拌，使之成桩的方式来加固软弱的地基基础。

水泥搅拌桩在施工过程中属于隐蔽工程，施工人员无法从地面观察水泥浆是否搅拌均匀，若水泥浆和土搅拌不均匀会导致搅拌桩强度不一，使得地基整体强度大幅衰减，成桩质量不高。

现有的可参考申请号为201521016247.9的中国专利，其公开了一种水泥土搅拌桩钻头装置，其技术方案要点是包括钻杆、套接在钻杆之外的滑动套筒，滑动套筒具有中空的套筒筒体以及其顶部的第一搅拌杆以及底部的第二搅拌杆，钻杆的底部安装有钻头，钻杆杆体设有靠近钻头的第二喷浆口以及远离钻头的第一喷浆口，通过设置的双喷浆口进行搅拌。

现有技术中，采用单一钻杆进行钻杆，但是在钻杆向下运动的过程中，由于土压、传力孔隙水压力沿桩体的垂直变化，会造成水泥浆沿着钻杆上行，冒出地面，由于搅拌叶片同向旋转，很难把水泥土充分搅拌均匀，造成水泥土中含有大量的土块和水泥浆块，影响桩体的强度。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种具有立体搅拌功能，较为有效的提高水泥土搅拌均匀度的多方位立体搅拌钻头。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种多方位立体搅拌钻头，包括钻杆钻头总成，所述钻杆钻头总成包括空心的内钻杆与外钻杆以及钻头，所述外钻杆套设在与其同心的内钻杆上，所述钻头固定连接在内钻杆的底端，所述内钻杆与钻头上均开设有喷浆口，所述内钻杆与外钻杆的外圆周面上分别设置有层次不同的第一横向搅拌叶片与第二横向搅拌叶片，所述第二横向搅拌叶片上设置有竖向搅拌叶片。

通过采用上述技术方案，当多方位立体搅拌钻头工作时，内钻杆顺时针进行转动，钻头钻入地面，位于内钻杆上的第一横向搅拌叶片同时进入软土中对软土中的硬土块、杂物进行切碎，位于钻头上的喷浆口持续喷射水泥浆液、固化剂，第一横向搅拌叶片在不断下行切土的过程中还可以对水泥浆土进行搅拌，由于土压、孔隙水压力、喷浆压力的相互作用，会造成水泥浆液沿着钻杆上行，水泥浆液会冒出地面，采用与内钻杆旋转方向相反的外钻杆带动第二横向搅拌叶片进行反向搅拌，可以同时搅拌水泥浆液，使得水泥浆液搅拌的更加均匀，同时位于第一横向搅拌叶片上方的第二横向搅拌叶片形成阻挡层，阻断了水泥浆液上冒的途径，将水泥浆液大部分控制在了两组叶片之间，保证了水泥浆液在桩体中分布的更加均匀和搅拌的更加均匀，提高了成桩质量。

较佳的，所述内钻杆与外钻上分别可拆卸固定连接有内叶片套与外叶片套，所述第一横向搅拌叶片与第二横向搅拌叶片分别固定连接在所述内叶片套与外叶片套上。

通过采用上述技术方案，第一横向搅拌叶片与第二横向搅拌叶片由于长时间旋转切削土块、硬石，会出现断裂损坏的情况，在内、外钻杆上套设叶片套可以方便进行拆卸，同时在工地紧张的施工环境下，可以快速进行维修、更换，提高了工作效率。

较佳的，所述第一横向搅拌叶片包括固定部以及以竖直轴线转动的转动部。

通过采用上述技术方案，由于钻头在钻入地面中时，第一横向搅拌叶片同时跟着旋转入土，土块对第一横向搅拌叶片的阻力以及地下的硬石使得电机负载增大，容易烧坏电机；同时第一横向搅拌叶片很容发生折断的危险，将第一横向搅拌叶片设计成固定部和转动部，这样，在工作时，第一横向搅拌叶片会跟着先钻入地面中，转动部由于泥土的阻力会展开进行搅拌工作，这样的设计提高了第一横向搅拌叶片的使用寿命，提高了工作效率。

较佳的，所述第一横向搅拌叶片与第二横向搅拌叶片呈弯曲状且弯折方向相反。

通过采用上述技术方案，搅拌叶片采用弯折设计，使得搅拌叶片受到的阻力分散，降低叶片在对水泥浆液以及泥土进行搅拌时受到的阻力，使得搅拌叶片不易发生折断，提高了搅拌叶片的使用寿命，同时弯曲设计在对水泥浆液进行搅拌时，使得浆液搅拌的更加平稳、均匀。

较佳的，所述第一横向搅拌叶片与第二横向搅拌叶片的弯曲方向与其旋转方向相一致。

通过采用上述技术方案，第一横向搅拌叶片与第二横向搅拌叶片做相反方向旋转，其叶片的弯曲方向与转动方向一致可以使弯曲部分充分对土块和浆液进行切割、搅拌，使得泥土与水泥浆液被搅拌的更加均匀，提高了搅拌速度与水泥浆的均匀度，提高了成桩质量。

较佳的，所述第一横向搅拌叶片与第二横向搅拌叶片由连接所述内钻杆或所述外钻杆的一端至末端厚度逐渐减小、宽度逐渐减小。

通过采用上述技术方案，搅拌叶片的厚度与宽度逐渐减小，使得搅拌叶片更加锋利，可以更加轻松的对地下的硬土块与石块进行切割，使得土块更加粉碎，提高了泥土与水泥浆液的均匀度，提高了成桩质量。

较佳的，所述第一横向搅拌叶片与第二横向搅拌叶片均设置有多片。

通过采用上述技术方案，采用多片搅拌叶片对水泥浆液与泥土进行搅拌，加快了搅拌速度，提高了搅拌的均匀度。

较佳的，所述第一横向搅拌叶片的长度小于第二横向搅拌叶片的长度。

通过采用上述技术方案，第一横向搅拌叶片首先接触土块，采用较短的设计可以使得第一横向搅拌叶片切土半径小，减小土块对第一横向搅拌叶片的阻力，提高了第一横向搅拌叶片的使用寿命，同时第一横向搅拌叶片首先进行破土，使得土块变的松散，第二横向搅拌叶片在进行反向切土时，更加轻松省力，减小了能耗的同时也提高了第二横向搅拌叶片的使用寿命。

较佳的，所述竖向搅拌叶片竖直设置且固定连接在所述第二横向搅拌叶片的中部。

通过采用上述技术方案，第二横向搅拌叶片上增加竖向搅拌叶片，配合双向旋转搅拌可以对水泥浆液以及泥土进行三重立体式的搅拌，相对普通的搅拌桩，较为有效控制了返浆量，保证水泥土搅拌桩桩体中的水泥掺入量，搅拌的均匀性也得到了提高，使得水泥桩体上下水泥分布均匀，提高了桩体的强度。

较佳的，所述竖向搅拌叶片上固定连接有倒刺。

通过采用上述技术方案，在横向搅拌叶片对土块进行水平切割时，一些小石块不能充分被切碎，在竖向搅拌叶片上设置倒刺，可以对小土块进行切碎，提高了水泥浆液与泥土的混合均匀性，使得水泥桩体内不会存在较大的水泥块和土块，提高了桩体整体的强度，保证了成桩质量。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、采用多层次的第一横向搅拌叶片与第二横向搅拌叶片同时进行相反方向的旋转，使得水泥浆液被控制在第一搅拌叶片与第二横向搅拌叶片之间，阻挡了大部分水泥浆液的上帽路径，提高了水泥土搅拌桩桩体中的水泥渗入量，提高了水泥搅拌桩桩体的上下均匀度，提高了桩体质量；

2、横向搅拌叶片配合竖向搅拌叶片，实现了对水泥浆液以及泥土的三重立体式搅拌，使得水泥浆液与泥土搅拌的更加均匀，提高了成桩质量。

附图说明

图1是多方位立体搅拌钻头的整体结构示意图；

图2是多方位立体搅拌钻头的俯视图；

图3是实施例2的整体结构示意图；

图4是实施例2中多方位立体搅拌钻头的俯视图。

图中，1、钻头钻杆总成；11、内钻杆；12、外钻杆；13、钻头；2、内叶片套；21、第一横向搅拌叶片；211、转动部；212、固定部；213、竖直转轴；3、外叶片套；31、第二横向搅拌叶片；4、第一喷浆口；41、第二喷浆口；42、第三喷浆口；5、螺栓；6、竖向搅拌叶片；61、倒刺。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例1：一种多方位立体搅拌钻头，参考图1，包括钻头钻杆总成1，钻头钻杆总成1包括进行顺时针转动的圆柱形内钻杆11与逆时针转动的圆柱形的外钻杆12，内钻杆11与外钻杆12均为空心且二者同心设置，外钻杆12套设在内钻杆11外，内钻杆11从外钻杆12的下端伸出，内钻杆11的底端焊接有钻头13，钻头13的底端开设有第一喷浆口4，内钻杆11伸出外钻杆12的部分由下至上依次开设有第二喷浆口41与第三喷浆口42。

结合图2看，多方位立体搅拌钻头13中的内钻杆11上套设有与内钻杆11外径相适配的呈柱形的内叶片套2，内叶片套2上焊接有三片第一横向搅拌叶片21，第一横向搅拌叶片21等分内叶片套2外圆周面设置。

第一横向搅拌叶片21呈弯曲状设计，其弯曲方向与内钻杆11顺时针转动方向相同，第一横向搅拌叶片21包括固定部212与转动部211，固定部212与转动部211相接触的一端固定连接有竖直转轴213，转轴外部套设有柱形转筒，转筒上焊接有转动部211，第一横向搅拌叶片从与内叶片套2相连接的一端至远离内叶片套2的一端厚度逐渐减小、叶片宽度逐渐减小。

内叶片套2上且分别位于相邻的两片第一横向搅拌叶片21之间开设有通孔，内钻杆11上开设有与通孔同心的第一锁孔，螺栓5插入通孔与第一锁孔内将内叶片套2锁紧在内钻杆11上。

多方位立体搅拌钻头13中的外钻杆12的底端套设有与外钻杆12外径相适配的呈柱形的外叶片套3，外叶片套3上焊接有三片长度大于第一横向搅拌叶片21的第二横向搅拌叶片31，第二横向搅拌叶片31等分外叶片套3的外圆周面设置。

参考图2第二横向搅拌叶片31呈弯曲状设计，弯曲弧度与第一横向搅拌叶片21弧度相同，第二横向搅拌叶片31从与外叶片套3相连接的一端至远离外叶片套3的一端厚度逐渐减小、叶片的宽度逐渐减小。

外叶片套3上且分别位于相邻的两片第二横向搅拌叶片31之间开设有连接孔，外钻杆12上开设有与连接孔同心的第二锁孔，螺栓5插入连接孔与第二锁孔内将外叶片套3锁紧在外钻杆12上。

第二横向搅拌叶片31的中间部分的下表面分别焊接有竖向搅拌叶片6，竖向搅拌叶片6呈长方形条状，在竖向搅拌叶片6上均匀分布有水平的倒刺61。

安装有本实用新型中钻头的搅拌桩机施工过程：

将带有本实用新型中的多方位立体搅拌钻头的搅拌桩机利用起重机吊入到指定桩位，开启搅拌桩机中的动力系统，动力系统带动内钻杆11沿着顺时针进行转动，同时外钻杆12沿着逆时针进行转动。

首先钻头13钻入地面，内钻杆11上的第一横向搅拌叶片21的转动部211插入软土中，由于周围土层的阻力，转动部211被展开，第一横向搅拌叶片21沿着顺时针进行切土。

钻头13上的第一喷浆口4、第二喷浆口41以及第三喷浆口42同时进行喷射浆液与固化剂，第一横向搅拌叶片21同时进行切土与搅拌。

随着钻头13向下运动，竖向搅拌叶片6进入软土中，对软土中的细小土块以及水泥浆进行切割和搅拌，第二横向搅拌叶片31反方向旋转进行地面下进行反向切割与搅拌，第二横向搅拌叶片31旋转对上行的浆液起到了压浆作用，同时配合第一横向搅拌叶片21的旋转，阻断了大部分浆液上冒，水泥浆液被控制在第一横向搅拌叶片21与第二横向搅拌叶片31之间，有效地控制了反浆量，使得水泥桩上部与下部的水泥量分布均匀，提高了成桩质量。

实施例2：与实施例1不同之处在于，如图3和图4所示，第一横向搅拌叶片21的三组叶片将内叶片套2圆周面等分设置，三组叶片的高度依次增高呈螺旋状；第二横向搅拌叶片31与第一横向搅拌叶片21同理设置。

相比于实施例1，第一横向搅拌叶片21与第二横向搅拌叶片31均呈螺旋状设置，减小了钻杆在下沉时，土块对搅拌叶片的阻力，同时在对水泥浆液与泥土进行搅拌时，搅拌更加均匀、平稳，提高了水泥浆液的搅拌质量，提高了成桩质量。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。