一种钻杆的制作方法

1.本实用新型涉及桩工设备领域，尤其涉及一种钻杆。


背景技术：

2.水泥搅拌桩是一种利用水泥作为固化剂，通过搅拌桩机在地基将软土或沙等和喷入土体的固化剂强制拌和，使固化剂与土体发生一系列物理化学反应，使软土硬结呈具有整体性、水稳定性和一定强度的地基。因而适用于淤泥、砂土、淤泥质土、泥炭土和粉土等软基处理，效果显著，处理后可成桩、墙等。水泥搅拌桩按主要使用的施工做法和深层搅拌桩机的钻杆数量分为单轴、双轴、多轴搅拌桩。
3.现有技术公开了一种高低位转换喷浆的水泥土搅拌桩施工设备，包括一个多根搅拌轴的水泥土搅拌桩机，多根搅拌轴上均设置有多个搅拌叶片，搅拌叶片沿搅拌轴分布范围大于1米，多根搅拌轴的下部设置有喷浆口，搅拌叶片位于搅拌轴的喷浆口上方，在多根搅拌轴的中间设置有输浆管，在输浆管下方设置喷浆口，输浆管的喷浆口位于搅拌叶片的上方；位于搅拌叶片上下位置的喷浆口不同时喷浆；随搅拌轴的深度变化，上下喷浆口转换喷浆工作时间。
4.但是上述技术方案中，搅拌叶片一般是事先焊接在搅拌轴上的，通常搅拌叶片的长度是固定不变的，因此其搅拌叶片的搅拌半径是不变的，其只能进行单种固定钻径工况施工。当需要进行形成不同直径的孔时，就需要更换钻径大小不同的钻具，在针对不同施工工地或同一施工工地不同施工区域的桩基施工要求，这就往往需要预备各种不同大小的钻具来满足施工需要，导致购买不同钻具时的用过于高昂、设备杂乱、不易维护等问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种可调节搅拌半径大小的钻杆。
6.为解决以上技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
7.一种钻杆，包括可正反转的主钻杆以及若干在主钻杆外周壁上间隔设置的搅拌叶片组件；
8.其中，所述搅拌叶片组件包括设置在主钻杆上的第一搅拌叶片以及直接连接或间接连接在第一搅拌叶片上的第二搅拌叶片，所述第二搅拌叶片用于增大钻杆的搅拌半径。
9.作为优选，所述搅拌叶片组件还包括至少两个沿第一搅拌叶片的长度方向依次排列并可拆卸连接于第一搅拌叶片的支撑块，第二搅拌叶片至少可拆卸连接于其中两个支撑块上，相邻的两个支撑块之间形成中间通道；
10.优选的，位于第一搅拌叶片连接端的支撑块与所述主钻杆连接固定。
11.作为优选，所述第一搅拌叶片的上叶面和/或下叶面倾斜于主钻杆的中轴线；
12.和/或所述第二搅拌叶片的上叶面和/或下叶面倾斜于主钻杆的中轴线；
13.优选的，所述第一搅拌叶片下叶面还设置有防止第一搅拌叶片弯曲的加强肋。
14.作为优选，所述主钻杆的下端设置有钻尖，钻尖上形成有主刀刃；
15.和/或所述主钻杆靠近钻尖的外周面上设置有螺旋翼，所述螺旋翼在迎向被切削物体的端部设置有铲齿。
16.作为优选，所述螺旋翼上还可拆卸连接有多个径向突出于螺旋翼的铲齿，所述第一搅拌叶片的搅拌半径小于等于螺旋翼的切削半径，且在第一搅拌叶片上加装第二搅拌叶片后，搅拌叶片组件的搅拌半径小于等于螺旋翼上加装铲齿后的切削半径。
17.作为优选，还包括至少一个沿轴向安装于主钻杆上的搅拌装置，所述搅拌装置包括至少一个次钻杆和传动连接主钻杆和次钻杆的行星传动机构，所述次钻杆仅由行星传动机构带动自转，或者在次钻杆由行星传动机构带动自转的同时围绕所述主钻杆做公转运动；
18.优选的，所述搅拌装置的搅拌半径小于等于主钻杆的切削半径。
19.作为优选，所述行星传动机构包括：套设在所述主钻杆上的定轴齿轮、与次钻杆等数量且与所述定轴齿轮啮合的行星齿轮，以及安装在所述主钻杆上用于保持行星齿轮和定轴齿轮啮合的保持架；
20.其中，所述次钻杆穿过保持架后与对应的行星齿轮连接固定，所述次钻杆与保持架之间转动配合。
21.作为优选，所述保持架包括底板，所述定轴齿轮和行星齿轮均位于所述底板上，所述底板于相邻两个行星齿轮之间形成径向凹陷部；
22.优选的，所述保持架还包括固定在底板上的罩壳，所述定轴齿轮和行星齿轮均安装在由罩壳和底板所围成的空腔内，所述罩壳的横截面外轮廓与底板的横截面外轮廓相匹配。
23.作为优选，所述次钻杆端部设置有钻尖，和/或所述次钻杆的外周壁上间隔布置有若干第三搅拌叶片，在转动过程中，所述主钻杆上的第一搅拌叶片和第二搅拌叶片与各个次钻杆上的第三搅拌叶片互不干涉；
24.优选的，所述第三搅拌叶片的上叶面和/或下叶面倾斜于次钻杆的中轴线。
25.作为优选，所述主钻杆的侧壁上沿轴向间隔安装有若干沿主钻杆径向延伸的喷管，且所述主钻杆内部沿轴向设置有与所述喷管等数量且相对应连通的输送通道。
26.与现有技术相比，本实用新型具有以下技术效果：在第一搅拌叶片无法满足孔径需求时，通过在第一搅拌叶片上增设第二搅拌叶片，从而增大搅拌叶片组件的搅拌半径，并且可以更换不同规格的第二搅拌叶片，以满足不同孔径的施工需求。
附图说明
27.图1为本实用新型实施例中钻杆的结构示意图；
28.图2为本实用新型实施例中主钻杆于搅拌叶片组件处的局部结构示意图；
29.图3为本实用新型实施例中主钻杆下端的结构示意图；
30.图4为本实用新型实施例中搅拌装置的结构示意图；
31.图5为本实用新型实施例中次钻杆的结构示意图。
具体实施方式
32.为了便于理解本实用新型技术方案，以下结合附图与具体实施例进行详细说明。
33.如图1和图2所示，本实施例提供了一种钻杆用于水泥土搅拌桩情形下的桩基础施工，该钻杆包括可正反转的主钻杆1以及若干在主钻杆外周壁上间隔设置的搅拌叶片组件2；其中，搅拌叶片组件2包括设置在主钻杆1上的第一搅拌叶片21以及直接连接或间接连接在第一搅拌叶片上的第二搅拌叶片22，第二搅拌叶片用于增大钻杆的搅拌半径。
34.在上述结构中，在第一搅拌叶片21无法满足孔径需求时(即所需孔径大于第一搅拌叶片21的搅拌半径，此时第一搅拌叶片21无法充分搅拌，所形成的水泥土搅拌桩无法达到使用需求)，通过在第一搅拌叶片21上增设第二搅拌叶片22，从而增大搅拌叶片组件2的搅拌半径，并且可以更换不同规格的第二搅拌叶片22，以满足不同孔径的施工需求，当然，在第一搅拌叶片21能够满足孔径需求时，可以将第二搅拌叶片22拆除。
35.具体的说，在实际工作中，第二搅拌叶片22可以直接连接在第一搅拌叶片21上以增加搅拌叶片组件2的搅拌半径，可以采用螺接、卡接等可拆卸连接的方式进行连接，此时为了保证第二搅拌叶片22的强度，通常需要将第二搅拌叶片22厚度增加，以防止第二搅拌叶片22的搅拌过程中出现弯折甚至折断的现象。另外，第二搅拌叶片22也可以间接连接在第一搅拌叶片21上以增加搅拌叶片组件2的搅拌半径，间接连接即为在第一搅拌叶片21和第二搅拌叶片22之间通过媒介进行连接。在本实施例中，搅拌叶片组件2为螺旋状间隔设置，并且形成双螺旋结构，当然也可以是2～5个一组沿主钻杆1轴向间隔设置，此处不做限定。
36.进一步的说，如图2所示，搅拌叶片组件2还包括至少两个沿第一搅拌叶片21的长度方向依次排列并可拆卸连接于第一搅拌叶片21的支撑块23，第二搅拌叶片22至少可拆卸连接于其中两个支撑块23上，相邻的两个支撑块23之间形成中间通道24。
37.在上述结构中，第一搅拌叶片21和第二搅拌叶片22之间通过支撑块23间接连接，即支撑块23为用于间接连接第一搅拌叶片21和第二搅拌叶片22的媒介。通过在第一搅拌叶片21和第二搅拌叶片22之间设置支撑块23，可以满足第二搅拌叶片22的结构强度，不需要再将第二搅拌叶片22加厚，可以节约一定的成本。若只设置一个支撑块23，在实际搅拌过程中，第二搅拌叶片22所受到的扭矩必然比第一搅拌叶片21所受到的扭矩更大，第二搅拌叶片22容易与第一搅拌叶片21之间出现偏转，导致第二搅拌叶片22失效无法进行搅拌，仅剩第一搅拌叶片21继续工作，因此通过至少两个支撑块23将第二搅拌叶片22所受到的扭矩降低，使第一搅拌叶片21和第二搅拌叶片22之间连接的更加稳定。并且相邻两个支撑块23之间形成中间通道24，这样也可以减少搅拌叶片组件2与土体之间的阻力，部分土体可以从中间通道24穿过。因此将第一搅拌叶片21和第二搅拌叶片22之间通过支撑块23间接连接，不仅可以节约一定的成本，而且可以使第一搅拌叶片21和第二搅拌叶片22之间的连接更稳定，同时也降低了搅拌叶片组件2与土体之间的阻力。当然，在第一搅拌叶片21能够满足孔径需求时，可以将第二搅拌叶片22和支撑块23拆除。
38.另外，在本实施例中，位于第一搅拌叶片21连接端的支撑块23可以与主钻杆1连接固定，这样可以进一步提升搅拌叶片组件2的稳定性。其中第一搅拌叶片21的连接端为第一搅拌叶片21与主钻杆1连接的端部。
39.更进一步的说，第一搅拌叶片21的上叶面和下叶面倾斜于主钻杆1的中轴线；第二搅拌叶片22的上叶面和下叶面倾斜于主钻杆的中轴线。通过斜面的设置可以在减少第一搅拌叶片21和第二搅拌叶片22在搅拌时所受到的阻力，更利于进钻，并且在搅拌时，土体可以
沿着第一搅拌叶片21和第二搅拌叶片22的上叶面斜向上运动，进而搅拌更加充分。当然，在第一搅拌叶片21和第二搅拌叶片22沿转动方向上可以设置有用于进钻时切向转动方向的下切削刃和用于退钻时切向转动方向上的上切削刃。
40.为了加强搅拌叶片组件2的结构强度，防止搅拌叶片组件2被上方土层挤压向下弯曲，在第一搅拌叶片21下叶面还设置有加强肋25。
41.更进一步的说，如图3所示，主钻杆1的下端设置有钻尖3，钻尖3上形成有主刀刃31，主钻杆1靠近钻尖的外周面上设置有螺旋翼4，螺旋翼在迎向被切削物体的端部设置有铲齿41。
42.在上述结构中，钻尖3与主钻杆1之间通过焊接固定，或者由图中未显示的紧固件旋接固定，或者在主钻杆1生产制造过程中一体成型。在本实施例中，钻尖3上形成的主刀刃31为环绕钻尖3中轴线设置的至少两条且间隔分布的螺旋角为5
°
～85
°
的螺旋状切削刃，在下钻时，更利于破碎土体。另外，螺旋翼4和螺旋翼4上铲齿41的设置同样可以提高钻杆的破碎切割能力。
43.更进一步的说，螺旋翼4上还可拆卸连接有多个径向突出于螺旋翼4的铲齿41，第一搅拌叶片21的搅拌半径小于等于螺旋翼4的切削半径，且在第一搅拌叶片21上加装第二搅拌叶片22后，搅拌叶片组件2的搅拌半径小于等于螺旋翼(4)上加装铲齿(41)后的切削半径。
44.在上述结构中，为了使第一搅拌叶片21在搅拌过程中，不会与未破碎的土体发生碰撞，因此第一搅拌叶片21的搅拌半径小于等于螺旋翼4的切削半径，先由螺旋翼4将土体破碎后，再由第一搅拌叶片21进行搅拌，否则会导致第一搅拌叶片21与未破碎的土体碰撞，导致第一搅拌叶片21卡死，从而将驱动机构烧毁，或者会导致第一搅拌叶片21弯曲甚至折断。同样的，在第一搅拌叶片21上加装了第二搅拌叶片22后，搅拌叶片组件2的搅拌半径得以增大，此时螺旋翼4的切削半径可能会小于搅拌叶片组件2的搅拌半径，因此需要在螺旋翼4上加装径向突出于螺旋翼4的铲齿41，以确保搅拌叶片组件2的搅拌半径小于等于螺旋翼4上加装铲齿41后的切削半径，否则同样会导致第二搅拌叶片22与未破碎的土体碰撞，第二搅拌叶片22卡死，从而将驱动机构烧毁，或者会导致第二搅拌叶片21弯曲甚至折断，也可能导致第二搅拌叶片22与第一搅拌叶片21之间连接断开。
45.更进一步的说，如图1和图4所示，本实施例所提供的钻杆还包括至少一个沿轴线安装于主钻杆1上的搅拌装置5，所述搅拌装置5包括至少一个次钻杆51和传动连接主钻杆1和次钻杆51的行星传动机构52，所述次钻杆51仅由行星传动机构52带动自转，或者在次钻杆51由行星传动机构52带动自转的同时围绕所述主钻杆1做公转运动。
46.在上述结构中，主钻杆1和各个次钻杆51之间通过行星传动机构52传动，使得次钻杆51和主钻杆1自转不能被搅拌到的区域由次钻杆51绕着主钻杆1做公转运动进行充分搅拌，消除进钻施工区域内的搅拌盲区，有助于提高搅拌的均匀度，以保证水泥土搅拌桩的整体结构强度。在本实施例中，次钻杆51的数量采用四个且每根次钻杆51均平行于主钻杆1，围绕主钻杆1的中轴线均匀分布。当然，与搅拌组件2相同，搅拌装置5的搅拌半径小于等于主钻杆1的切削半径。
47.更进一步的说，本实施例提供的行星传动机构52包括：套设在所述主钻杆1上的定轴齿轮521、与次钻杆51等数量且与所述定轴齿轮521啮合的行星齿轮522，以及安装在所述
主钻杆1上用于保持行星齿轮522和定轴齿轮521啮合的保持架523；其中，所述次钻杆51穿过保持架523后与对应的行星齿轮522连接固定，所述次钻杆51与保持架523之间转动配合。
48.在上述结构中，次钻杆51可以采用整段的方式与对应的行星齿轮522连接，也可以采用分段的方式与对应的行星齿轮522连接，连接方式包括一体式连接和可拆卸连接，优选可拆卸连接，方便后期的更换维修，降低更换成本，可拆卸连接方式包括法兰连接、键连接、紧固件连接等。
49.更进一步的说，保持架523包括底板5231，所述定轴齿轮521和行星齿轮522均位于所述底板5231上，所述底板5231于相邻两个行星齿轮522之间形成径向凹陷部；所述保持架523还包括固定在底板5231上的罩壳5232，所述定轴齿轮521和行星齿轮522均安装在由罩壳5232和底板5231所围成的空腔内，所述罩壳5232的横截面外轮廓与底板5231的横截面外轮廓相匹配。
50.在上述结构中，保持架523沿圆周呈放射状布置同行星齿轮522形状相似的“瓣”，通过横截面形状相似原理减少不必要的面积占用，常规的行星齿轮传动机构通常采用在行星齿轮的外部设置外齿圈来保持行星齿轮和中心齿轮进行啮合，由于外齿圈的形状为圆形，则壳体必须是相应的圆形结构，占用面积大，在下钻过程中，挤土面积就大，而本实施例中，底板5231于相邻两个行星齿轮522之间形成径向凹陷部即采用梅花状结构设计，有多少个行星齿轮，就有多少个“瓣”，通过形状相似的远离，尽可能地缩减不必要面积的占用，以达到减少挤土面积的效果，有利于被搅拌物体在施工区域内的流动。
51.除此之外，如图4和图5所示，为了使次钻杆51具有同样的搅拌作用，次钻杆51端部设置有钻尖3，次钻杆51的外周壁上间隔布置有若干第三搅拌叶片53，在转动过程中，所述主钻杆1上的第一搅拌叶片21和第二搅拌叶片22与各个次钻杆51上的第三搅拌叶片53互不干涉。同样的，所述第三搅拌叶片53的上叶面和/或下叶面倾斜于次钻杆51的中轴线。第三搅拌叶片53的设置可以与主钻杆1上的第一搅拌叶片21相同。另外，由于定轴齿轮521和行星齿轮522啮合传动，因此各次钻杆52的转动方向与主钻杆1的转动方向相反，因此第一搅拌叶片21和第三搅拌叶片53的倾斜方向也相反。
52.更进一步的说，如图1和图3所示，所述主钻杆1的侧壁上沿轴向间隔安装有若干沿主钻杆1径向延伸的喷管6，且所述主钻杆1内部沿轴向设置有与所述喷管6等数量且相对应连通的输送通道。
53.在上述结构中，喷管6可以可拆卸连接在主钻杆1上，喷管6的喷口位于喷管的下表面处，且喷口呈长方形，其喷射范围覆盖主钻杆1至主钻杆1的切削区域边缘。喷管6的外端设置成切斜面，使喷管6同样也能达到切削的效果。在本实施例中，喷管6的数量为两个，分别位于主钻杆1的上下两端部，搅拌装置5位于两个喷管之间，对应地，输送通道的数量也为两个，用以输送气体和浆料。
54.在进钻过程中，通过控制使下部的喷管6输送浆料，上部的喷管6输送气体；在退钻过程中，通过控制使下部的喷管6输送气体，而上部的喷管6输送浆料，输送气体的目的是有助于混合搅拌，同时防止各喷口6堵塞，通过控制喷管6在不同工作状态下切换输送不同的介质，能保证桩基整体的均匀度，避免同时输送浆料而存在均匀度不一致的问题。
55.以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围以权利要求所限定的范围为准，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内做出的若干改进和润
饰，也应视为本实用新型的保护范围。