一种可实现双向搅拌的双轴搅拌钻头的制作方法

本发明涉及地下工程桩基施工设备领域，特别涉及到一种可实现双向搅拌的双轴搅拌钻头。

背景技术：

水泥土搅拌桩是用于加固饱和软黏土地基的一种方法，它利用水泥作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。水泥土搅拌桩又存在单轴、双轴、三轴等施工设备，根据不同的地质情况选用不同的施工设备和施工方法。搅拌头是深层搅拌机的重要部件，它直接影响水泥浆和软土混合形成的深层搅拌桩的桩身均匀度，决定地基的加固效果。

目前，水泥土搅拌桩主要存在以下缺陷：（1）对地层的适应性差，比如沿海地域存在较多的软硬交错地层，较硬地层，施工效率低，成本高；较软地层，尤其对于高塑性粘土，粘接钻头现象严重，成桩质量根本无法保证。（2）喷射介质(水泥浆或者是粉状物质)与土层搅拌不均匀，达不到设计要求，影响桩身强度。（3）设备损坏严重，深层搅拌桩机在密实砂层中钻进时对钻头的磨损比较严重。因此，搅拌头对水泥土搅拌桩的成桩质量产生较大的影响，基于此，本发明提出一种可实现双向搅拌的双轴搅拌钻头。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种可实现双向搅拌的双轴搅拌钻头，克服了现有技术的不足。通过在设置双轴双向旋转的搅拌头，最大程度的对土体进行扰动，使得浆液与土体混合均匀，通过优化喷口的位置，保证了水泥掺入量，以及水泥浆和土的混合均匀性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可实现双向搅拌的双轴搅拌钻头，其特征在于：包括钻杆、钻头、一级主搅叶片、二级主搅叶片、连接支架、主动齿轮、连接齿轮、从动齿轮、钻齿、固定杆、连接轴、从动杆、轴承；所述钻杆为中空圆柱形杆体，钻杆与钻头、一级主搅叶片、二级主搅叶片通过焊接进行连接；所述连接支架与钻杆通过焊接连接，所述连接支架与从动杆通过轴承连接；所述主动齿轮与连接齿轮通过连接轴连接，且主动齿轮通过带动从动齿轮进而带动并转变连接齿轮的旋转方向；所述主动齿轮与钻杆之间采用焊接进行连接，所述连接齿轮与钻杆之间采用焊接进行连接；所述一级主搅叶片与钻齿通过焊接进行连接。

优选地，所述两个连接支架处于同一水线上，两个连接支架通过固定杆连接，且固定杆与连接支架均为高强合金材质，其屈服强度应大于600MPa。

优选地，所述主搅拌叶片之间交错分布，其中两个一级主搅拌叶片之间的距离与两个二级主搅拌叶片之间的距离相同，均为100-300mm。

优选地，所述连接轴与钻杆的轴心处于同一竖直线上，连接轴的直径为钻杆直径的1/3-2/3，且连接轴的材质为高强合金，其屈服强度应大于500MPa。

优选地，所述主动齿轮与连接齿轮均为高硬度合金材料，主动齿轮与连接齿轮的直径范围相同均为200-300mm，所述从动齿轮为高硬度合金材料，从动齿轮的直径范围为145-195mm。

优选地，所述一级搅拌叶片的长度小于二级搅拌叶片，且缩短的长度范围为100-300mm。

优选地，所述相邻钻齿之间的距离为150-300mm，钻齿均匀分布在一级主搅叶片下部，钻齿材质为高强合金，其屈服强度应大于500MPa，布氏硬度范围250-400。

优选地，在二级主搅叶片的后部设置有浆液喷口，喷口呈锥形。

本发明所带来的有益技术效果：

（1）所述一级搅拌叶片小于二级搅拌叶片，在下钻过程中，一级搅拌叶片首先切割土体，叶片较小有利于搅拌头下钻，同时，二级搅拌叶片较大，在一级搅拌头扰动土体之后进行下钻，下钻阻力降低，搅拌更加均匀。（2）搅拌头上设置有双级叶片，且两级叶片的转动方向相反，使土体扰动更为剧烈。（3）同时设置两根搅拌轴，且通过固定杆将两轴相互连接，两轴之上的搅拌叶片相互交错分布，使土体扰动范围增大，且有利于搅拌头下钻。（4）通过将浆液的喷口设置在二级主搅叶片后部，可以更高效的使浆液填充进周围土体，并降低返浆量。

附图说明

图1为本发明可实现双向搅拌的双轴搅拌钻头的整体结构正视图。

图2为本发明可实现双向搅拌的双轴搅拌钻头的结构剖面图。

其中，1-钻杆；2-钻头；3-一级主搅叶片；4-二级主搅叶片；5-连接支架；6-主动齿轮；7-连接齿轮；8-从动齿轮；9-钻齿；10-固定杆；11-连接轴；12-从动杆；13-轴承。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

实施例1：

在杂填土场地上进行设备运行试验，试验桩长度为3m，采用本发明提供的一种可实现双向搅拌的双轴搅拌钻头，用于测试搅拌桩的使用效果。

如图1-2所示，一种可实现双向搅拌的双轴搅拌钻头，其特征在于：包括钻杆1、钻头2、一级主搅叶片3、二级主搅叶片4、连接支架5、主动齿轮6、连接齿轮7、从动齿轮8、钻齿9、固定杆10、连接轴11、从动杆12、轴承13；所述钻杆1为中空圆柱形杆体，钻杆1与钻头2、一级主搅叶片3、二级主搅叶片4通过焊接进行连接；所述连接支架5与钻杆1通过焊接连接，所述连接支架5与从动杆12通过轴承13连接；所述主动齿轮6与连接齿轮7通过连接轴11连接，且主动齿轮6通过带动从动齿轮8进而带动并转变连接齿轮7的旋转方向；所述主动齿轮6与钻杆1之间采用焊接进行连接，所述连接齿轮7与钻杆1之间采用焊接进行连接，所述从动齿轮8与从动杆12通过焊接连接；所述一级主搅叶片3与钻齿9通过焊接进行连接。

优选地，所述两个连接支架5处于同一水线上，两个连接支架5通过固定杆10连接，且固定杆10与连接支架5均为高强合金材质，其屈服强度为700MPa。

优选地，所述主搅拌叶片之间交错分布，其中两个一级主搅拌叶片3之间的距离与两个二级主搅拌叶片4之间的距离相同，均为300mm。

优选地，所述连接轴11与钻杆1的轴心处于同一竖直线上，连接轴11的直径为钻杆1直径的2/3，且连接轴11的材质为高强合金，其屈服强度为600MPa。

优选地，所述主动齿轮6与连接齿轮7均为高硬度合金材料，主动齿轮6与连接齿轮7的直径相同均为300mm，所述从动齿轮8为高硬度合金材料，从动齿轮8的直径为195mm。

优选地，所述一级搅拌叶片3的长度小于二级搅拌叶片4，且缩短的长度为300mm。

优选地，所述相邻钻齿9之间的距离为300mm，钻齿9均匀分布在一级主搅叶片3下部，钻齿9材质为高强合金，其屈服强度应大于为600MPa，布氏硬度为300。

优选地，在二级主搅叶片4的后部设置有浆液喷口，喷口呈锥形。

实施例2：

在上述实施例的基础上，在室外场地上进行设备运行试验，试验场地为粘性土，试验桩长度为5m，采用本发明提供的一种可实现双向搅拌的双轴搅拌钻头，用于测试搅拌桩的使用效果。

如图1-2所示，一种可实现双向搅拌的双轴搅拌钻头，其特征在于：包括钻杆1、钻头2、一级主搅叶片3、二级主搅叶片4、连接支架5、主动齿轮6、连接齿轮7、从动齿轮8、钻齿9、固定杆10、连接轴11、从动杆12、轴承13；所述钻杆1为中空圆柱形杆体，钻杆1与钻头2、一级主搅叶片3、二级主搅叶片4通过焊接进行连接；所述连接支架5与钻杆1通过焊接连接，所述连接支架5与从动杆12通过轴承13连接；所述主动齿轮6与连接齿轮7通过连接轴11连接，且主动齿轮6通过带动从动齿轮8进而带动并转变连接齿轮7的旋转方向；所述主动齿轮6与钻杆1之间采用焊接进行连接，所述连接齿轮7与钻杆1之间采用焊接进行连接，所述从动齿轮8与从动杆12通过焊接连接；所述一级主搅叶片3与钻齿9通过焊接进行连接。

优选地，所述两个连接支架5处于同一水线上，两个连接支架5通过固定杆10连接，且固定杆10与连接支架5均为高强合金材质，其屈服强度为750MPa。

优选地，所述主搅拌叶片之间交错分布，其中两个一级主搅拌叶片3之间的距离与两个二级主搅拌叶片4之间的距离相同，均为250mm。

优选地，所述连接轴11与钻杆1的轴心处于同一竖直线上，连接轴11的直径为钻杆1直径的2/3，且连接轴11的材质为高强合金，其屈服强度为700MPa。

优选地，所述主动齿轮6与连接齿轮7均为高硬度合金材料，主动齿轮6与连接齿轮7的直径相同均为300mm，所述从动齿轮8为高硬度合金材料，从动齿轮8的直径为195mm。

优选地，所述一级搅拌叶片3的长度小于二级搅拌叶片4，且缩短的长度范围为250mm。

优选地，所述相邻钻齿9之间的距离为200mm，钻齿9均匀分布在一级主搅叶片3下部，钻齿9材质为高强合金，其屈服强度为700MPa，布氏硬度范围400。

优选地，在二级主搅叶片4的后部设置有浆液喷口，喷口呈锥形。

按照上述步骤进行施工，待养护后对试验桩进行开挖，实验效果显著，桩身均匀，质量较好。

本发明可实现双向搅拌的双轴搅拌钻头，通过设置双轴双级搅拌叶片，使土体扰动更为剧烈，且有利于搅拌头下钻；且一级搅拌叶片小于二级搅拌叶片，在下钻过程中，一级搅拌叶片首先切割土体，叶片较小有利于搅拌头下钻，同时，二级搅拌叶片较大，在一级搅拌头扰动土体之后进行下钻，下钻阻力降低，搅拌更加均匀。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。