可变径双高压搅喷桩的制作方法

本实用新型涉及一种无需拆卸或更换钻头即可变径的双高压搅喷桩，属于土木工程技术领域。

背景技术：

目前在地下空间开挖施工现场，如地铁、地下停车场、超市或人行通道等，已应用有多种类的双高压搅喷桩。双高压搅喷桩采取高压气体与高压水泥浆液相混合的方式，伴随并参与到钻头掘进过程中搅拌叶片的切削与搅拌，实现土体与水泥浆的均匀融合，实现水泥与土体能够快速融合，从而能够明显地提高搅喷桩体的强度。

由于深基坑工程的现场条件较为恶劣与复杂，无论作业规模、还是桩体深度上都不断地增加，从而对搅喷桩现场使用的调节与应对能力提出了更高的要求。

现有双高压搅喷桩，钻头与钻杆的连接配合是固定式的，搅拌叶片的旋转作业半径也是固定的。当出现施工现场的支护结构与周边环境的变化时，必然要求相应地改变桩体半径。目前所采用的双高压搅喷桩，对于此类问题的解决方式只能是长时间停止作业、更换钻头，既费时费力、增加现场作业的操作与调节难度，同时也不利于搅喷桩自身连接结构的稳定性能，有时会造成钻头意外脱落现象的发生。

有鉴于此特提出本专利申请。

技术实现要素：

本实用新型所述的可变径双高压搅喷桩，其目的在于解决上述现有技术存在的问题而针对钻头及其搅拌叶片进行相应的结构改进，通过套管与弹性连杆结构以实现钻头变径，以期达到无需拆卸与更换钻头即可实现成桩半径的现场调节。在提高作业效率与缩短变径调节的基础上，保证钻头与钻杆连接结构的稳定性能。

为实现上述设计目的，所述的可变径双高压搅喷桩，主要包括有钻杆和连接于钻杆端部的钻头；

在钻杆和钻头内部连通有高压气管和高压水泥浆管；

在所述钻头外周设置有至少两层搅拌叶片，在每一层搅拌叶片的下方设置有出气孔和/或出浆孔。

与现有技术的区别之处在于，所述的钻头具有与钻杆连接的外套管，在外套管端部连接端头；

所述的搅拌叶片，具有铰接的连接杆和变径杆；

变径杆的端部固定连接于外套管，连接杆的端部活动连接于外套管内部的垂向传动机构。

如上述设计方案，将钻头设计为连接有端头的套管结构，在套管内部设置有高压气管、高压水泥浆管和垂向传动机构，同时将现有固定式连接或安装的搅拌叶片改进为弹性连杆结构。通过垂向传动机构依次驱动连接杆、变径杆，以改变变径杆在钻头横向截面上的投影半径，即最终实现改变钻头搅拌作业半径，在保持钻头与钻杆连接的状态下实现成桩半径的改变。

所采用的传动机构可以有多种，较为优选的实施方案是，垂向传动机构包括连接液压站和位于钻杆与外套管内部的液压杆；液压杆驱动连接活塞，连接杆的端部铰接于活塞。

为进一步地提高搅拌作用力、实现水泥浆与土体能够更为快速地、均匀地融合，针对搅拌叶片的改进是，至少在变径杆上设置有数个钉齿。

更为优选与细化的改进是，相邻两层的搅拌叶片，相互间在外套管的横向截面上呈交错式分布。即多层叶片采取交错式分布，使得叶片对于土体的搅拌作用力分布较为均匀，同时喷出水泥浆液时不易被翻转的土壤堵塞。

综上内容，本申请可变径双高压搅喷桩具有以下优点：

1、在无需拆卸与更换钻头的前提下实现钻头变径，能够适应工况复杂的深基坑工程作业现场的桩体半径变化需求，有效地保证连续作业的工作效率、应对大规模作业现场的设备工装调配。

2、能够实现快速地变径操作，并不依赖于其他辅助条件，变径操作简便易行。

3、变径结构并不会对钻头与钻杆连接结构产生不利影响，钻头与钻杆连接结构较为稳定，不会出现钻头脱落现象的发生。

4、有效地保证施工进度与质量，能够从根本上提高搅喷桩体的强度。

附图说明

图1是双高压搅喷桩施工现场示意图；

图2是钻头结构图；

图3是钻头变径前剖示图；

图4是钻头变径后剖示图；

图5是图4的a向剖示图；

图6是图4的b向剖示图；

图7是图4的c向剖示图；

图8是变径原理图；

如图1至图8所示，钻杆1、钻头2、钉齿3、搅拌叶片4、液压站5、高压泵6、高压气管11、高压水泥浆管12、出气孔13、出浆孔14、外套管21、端头22、固定基座23、连接杆41、变径杆42、液压杆51、活塞52。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型实用新型作进一步说明。

实施例1，如图1至图7所示，所述的可变径双高压搅喷桩包括有：

钻杆1和连接于钻杆1端部的钻头2；

高压泵6从外部连接并输送压缩空气和水泥浆液至高压气管11、高压水泥浆管12，钻杆1和钻头2内部的高压气管11和高压水泥浆管12是连通的；

所述的钻头2具有与钻杆1连接的外套管21，连接方式可采用焊接、插接或螺栓连接；在外套管21的端部连接有端头22；

在外套管21内部设置有供高压气管11和高压水泥浆管12贯穿的固定基座23，在固定基座23上安装液压杆51，液压杆51驱动并连接活塞52；

液压站5从外部连接并驱动液压杆51沿外套管21的内径往复移动；

所述的搅拌叶片4具有分体式相互铰接的连接杆41和变径杆42，连接杆41的一端铰接于活塞52；变径杆42的一端固定连接于外套管21，并在邻近该固定连接处的下方外套管21上分别设置有出气孔13和出浆孔14；在变径杆42、端头22上分别设置有数个钉齿3；

在钻头2上，可设置有两层结构相同的搅拌叶片4，相互间在外套管21的横向截面上呈交错式分布。

基于上述可变径双高压搅喷桩而同时实现了如下变径方法：

当钻头2破开土体后，钻杆1带动钻头2上的搅拌叶片4旋转并切削、搅拌；

高压空气、高压水泥浆分别从搅拌叶片4下方喷射出，高压气体粉碎土体，水泥浆与土体融合并搅拌而形成搅喷桩体；

结合图8所示，桩体直径变大的过程对比，液压杆51驱动活塞52在外套管21内部沿垂向向下运动，以下压连接杆41、使得带有钉齿3的变径杆42沿外套管21的径向扩张。当需调节桩体直径变小时上述动作相反。

具体地，图中l1为连接杆41与变径杆42的整体长度，l0为液压杆51驱动活塞52带动连接杆41的垂向运动距离，d为实现桩径变化的具体值。

即由液压站5依次驱动连接杆41、变径杆42，以改变所述变径杆42在外套管21横向截面上的投影半径d。

其中，

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型实用新型所附权利要求的保护范围。