一种拉链式的超深高速搅拌钻机及其施工方法与流程

1.本发明涉及桩基工程施工技术领域，特别涉及到一种拉链式的超深高速搅拌钻机及其施工方法。


背景技术：

2.深层搅拌技术自二十世纪七十年代正式应用于工程实践，目前已被广泛应用于工业与民用建筑、地铁、公路、市政、水利、港口航道及海上设施等的建设中。水泥土深层搅拌桩是用于加固软土地基的一种方法，它利用水泥作为固化剂，通过特制的搅拌机械和输浆泵，在地基深处将软土和固化剂强制搅拌混合，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、水稳定性和较高地基承载力的复合地基。
3.目前，深层搅拌钻机的施工深度基本小于30m，在江浙地区的软土地层施工深度最深能达到70m，但是施工深度深势必导致钻机的架子十分庞大、笨重。市面上双动力深层搅拌钻机的桅杆高度超过40m，并且对于超过40m的桩需要加接钻杆，而钻杆的加接又会降低施工效率，并且操作十分困难。因此，本法明提出了一种拉链式的超深高速搅拌钻机及其施工方法，降低设备高度的同时，避免了加接钻杆的工序。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种拉链式的超深高速搅拌钻机及其施工方法，克服了现有技术的不足。通过采用驱动链条，实现了外钻杆和内钻杆之间的伸缩，有效降低了钻机设备的高度，并且不再需要加接钻杆的工序。
5.一种拉链式的超深高速搅拌钻机，包括链条导轮支架、咬合链条、驱动链条、压轮、咬合链卷扬、外钻杆回转支撑、外钻杆、动力头、钻杆密封器、气管、导向轮、平台、六方接头、内钻杆、浆管、搅拌叶片、齿尖、导流器；所述链条导轮支架与平台之间焊接连接，链条导轮支架的内部设置有链条收纳导轨，所述导向轮和压轮通过销轴固定在链条导轮支架上，咬合链卷扬通过螺栓安装在平台上，咬合链卷扬与导向轮之间通过驱动链条连接，咬合链条一端与链条导轮支架内的链条收纳导轨滑动连接，一端与导流器通过回转支撑连接，压轮和导向轮均与咬合链条之间啮合连接；平台与外钻杆回转支撑的外回转连接，外钻杆与外钻杆回转支撑的内回转连接，外钻杆与内钻杆之间通过六方接头插接、传扭，外钻杆与内钻杆之间设置有钻杆密封器，动力头通过滑轨与钻机桅杆连接，动力头与外钻杆连接、传扭，导流器焊接在内钻杆内部，上部浆管和上部气管穿过咬合链条内部与导流器连接，下部浆管和下部气管与导流器连接，搅拌叶片和齿尖通过焊接与内钻杆连接。
6.优选地，咬合链条咬合后形成链条带，链条带的宽度为250mm~400mm，链条带的厚度为250mm~400mm，链条带的中间为空腔结构，所述咬合链条的外侧设置有啮合齿，咬合链条的长度为50m~80m。
7.优选地，外钻杆为外圆内六方结构，外钻杆的长度为20m~35m、内钻杆为外六方内圆结构，内钻杆的长度为20m~35m。
8.优选地，压轮和导向轮上均设置有啮合齿。
9.一种拉链式的超深高速搅拌钻机的施工方法，采用一种拉链式的超深高速搅拌钻机进行施工，具体施工步骤如下：步骤一：施工前准备将设计桩位附近的场地平整，移动拉链式的超深高速搅拌钻机到设计桩位附近，齿尖对正设计桩位的中心点；步骤二：下钻施工首先开启注浆泵和空气压力机，将浆液泵送进浆管内，将高压气泵送进气管内，咬合链条咬合形成的链条带，对内钻杆提供提拉力，内钻杆与外钻杆重合，搅拌叶片裸露在外；开启动力头，动力头带动外传钻转动，同时抱紧外钻杆向下运动，外钻杆与内钻杆之间为六方接头咬合，外钻杆转动带动内钻杆同步转动，此时外钻杆、动力头、平台同时向下移动；当动力头下端距离地面1m~2m位置处停止向下运动，仅对外钻杆提供转动扭矩，此时启动咬合链卷扬，咬合链卷扬通过驱动链条带动导向轮转动，导向轮与咬合链条啮合传动，两个咬合链条通过压轮时，两个咬合链条紧紧咬合在一起形成链条带，链条带向下推动内钻杆向下运动，当达到搅拌深度时，停止咬合卷扬机；在下钻的过程中根据地层条件调整施工参数；步骤三：提钻施工启动咬合链卷扬，反向转动驱动链条，咬合链条在导向轮的啮合下向上运动，驱动链条分成两个部分，从两侧分别进入到链条导轮支架的链条收纳导轨上，在收纳驱动链条的过程中，内钻杆和外钻杆同时转动，当搅拌叶片到达外钻杆下端部时，停止咬合链卷扬，动力头夹持外钻杆向上运动，在提钻施工的过程中，注浆泵的注浆压力为0.1mpa~10.0mpa，空气压力机的压力为0.5mpa~3.0mpa，搅拌叶片的转动速度为5r/min~60r/min；步骤四：施工完成当搅拌距离地表1m~1.5m时，停止空气压力机，当齿尖提升到地面时，停止注浆泵、动力头，施工完成。
10.优选地，所述步骤二中在下钻的过程中根据地层条件调整施工参数，其具体实施方法如下：当下钻过程中遇到素填土或者淤泥质土的地层时，驱动链条对内钻杆的顶推力为0.1t~1.0t，注浆泵的注浆压力为0.1mpa~1.0mpa，空气压力机的压力为0.1 mpa~0.5mpa，搅拌叶片的转动速度为40r/min~50r/min；当下钻过程中遇到黏性土、粉土或者粉质黏土的地层时，驱动链条对内钻杆的顶推力为1.0t~4.0t，注浆泵的注浆压力为0.5mpa~1.0mpa，空气压力机的压力为0.5 mpa~1.2mpa，搅拌叶片的转动速度为30r/min~50r/min；当下钻过程中遇到砂性土的地层时，驱动链条对内钻杆的顶推力为2.0t~5.0t，注浆泵的注浆压力为0.5mpa~1.5mpa，空气压力机的压力为0.7mpa~1.2mpa，搅拌叶片的转动速度为20r/min~40r/min。
11.优选地，所述步骤三中在收纳驱动链条的过程中，在咬合链卷扬两侧设置喷射水
枪，采用喷射水枪对咬合链条进行清理。
12.优选地，所述步骤三中外钻杆底部内侧设置有限位开关，当搅拌叶片向上移动距离限位开关达到设定高度时，停止咬合链卷扬，设定高度范围为5-50cm。
13.本发明所带来的有益技术效果：通过采用驱动链条，实现了外钻杆和内钻杆之间的伸缩，有效降低了钻机设备的高度，并且不再需要加接钻杆的工序。
附图说明
14.图1为本发明一种拉链式的超深高速搅拌钻机及其施工方法中超深高速搅拌钻机的结构示意图。
15.图2为本发明一种拉链式的超深高速搅拌钻机及其施工方法中平台的结构示意图。
16.图3为本发明一种拉链式的超深高速搅拌钻机及其施工方法中链条导轮支架的结构剖面示意图。
17.其中，1-导轮支架、2-咬合链条、3-驱动链条、4-压轮、5-咬合链卷扬、6-外钻杆回转支撑、7-外钻杆、8-动力头、9-钻杆密封器、10-气管、11-导向轮、12-平台、13-六方接头、14-内钻杆、15-浆管、16-搅拌叶片、17-齿尖、18-导流器。
具体实施方式
18.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：如图1~3所示，一种拉链式的超深高速搅拌钻机，包括链条导轮支架1、咬合链条2、驱动链条3、压轮4、咬合链卷扬5、外钻杆回转支撑6、外钻杆7、动力头8、钻杆密封器9、气管10、导向轮11、平台12、六方接头13、内钻杆14、浆管15、搅拌叶片16、齿尖17、导流器18；所述链条导轮支架1与平台12之间焊接连接，链条导轮支架1的内部设置有链条收纳导轨，所述导向轮11和压轮4通过销轴固定在链条导轮支架1上，咬合链卷扬5通过螺栓安装在平台12上，咬合链卷扬5与导向轮11之间通过驱动链条3连接，咬合链条2一端与链条导轮支架1内的链条收纳导轨滑动连接，一端与导流器18通过回转支撑连接，压轮4和导向轮11均与咬合链条2之间啮合连接；平台12与外钻杆回转支撑6的外回转连接，外钻杆7与外钻杆回转支撑6的内回转连接，外钻杆7与内钻杆14之间通过六方接头13插接、传扭，外钻杆7与内钻杆14之间设置有钻杆密封器9，动力头8通过滑轨与钻机桅杆连接，动力头8与外钻杆7连接、传扭，导流器18焊接在内钻杆14内部，上部浆管15和上部气管10穿过咬合链条2内部与导流器18连接，下部浆管15和下部气管10与导流器18连接，搅拌叶片16和齿尖17通过焊接与内钻杆14连接。
19.优选地，所述咬合链条2咬合后形成链条带，链条带的宽度为250mm~400mm，链条带的厚度为250mm~400mm，链条带的中间为空腔结构，所述咬合链条2的外侧设置有啮合齿，咬合链条2的长度为50m~80m。
20.优选地，所述外钻杆7为外圆内六方结构，外钻杆7的长度为20m~35m、内钻杆14为外六方内圆结构，内钻杆14的长度为20m~35m。
21.优选地，所述压轮4和导向轮11上均设置有啮合齿。
22.一种拉链式的超深高速搅拌钻机的施工方法，采用一种拉链式的超深高速搅拌钻机进行施工，具体施工步骤如下：步骤一：施工前准备将设计桩位附近的场地平整，移动拉链式的超深高速搅拌钻机到设计桩位附近，齿尖17对正设计桩位的中心点；步骤二：下钻施工首先开启注浆泵和空气压力机，将浆液泵送进浆管15内，将高压气泵送进气管10内，咬合链条2咬合形成的链条带，对内钻杆14提供提拉力，内钻杆14与外钻杆7重合，搅拌叶片16裸露在外；开启动力头8，动力头8带动外传钻转动，同时抱紧外钻杆7向下运动，外钻杆7与内钻杆14之间为六方接头13咬合，外钻杆7转动带动内钻杆14同步转动，此时外钻杆7、动力头8、平台12同时向下移动；当动力头8下端距离地面1m~2m位置处停止向下运动，仅对外钻杆7提供转动扭矩，此时启动咬合链卷扬5，咬合链卷扬5通过驱动链条3带动导向轮11转动，导向轮11与咬合链条2啮合传动，两个咬合链条2通过压轮4时，两个咬合链条2紧紧咬合在一起形成链条带，链条带向下推动内钻杆14向下运动，当达到搅拌深度时，停止咬合卷扬机；在下钻的过程中根据地层条件调整施工参数；步骤三：提钻施工启动咬合链卷扬5，反向转动驱动链条3，咬合链条2在导向轮11的啮合下向上运动，驱动链条3分成两个部分，从两侧分别进入到链条导轮支架1的链条收纳导轨上，在收纳驱动链条3的过程中，内钻杆14和外钻杆7同时转动，当搅拌叶片16到达外钻杆7下端部时，停止咬合链卷扬5，动力头8夹持外钻杆7向上运动，在提钻施工的过程中，注浆泵的注浆压力为0.1mpa~10.0mpa，空气压力机的压力为0.5mpa~3.0mpa，搅拌叶片16的转动速度为5r/min~60r/min；步骤四：施工完成当搅拌距离地表1m~1.5m时，停止空气压力机，当齿尖17提升到地面时，停止注浆泵、动力头8，施工完成。
23.优选地，所述步骤二中在下钻的过程中根据地层条件调整施工参数，其具体实施方法如下：当下钻过程中遇到素填土或者淤泥质土的地层时，驱动链条3对内钻杆14的顶推力为0.1t~1.0t，注浆泵的注浆压力为0.1mpa~1.0mpa，空气压力机的压力为0.1 mpa~0.5mpa，搅拌叶片16的转动速度为40r/min~50r/min；当下钻过程中遇到黏性土、粉土或者粉质黏土的地层时，驱动链条3对内钻杆14的顶推力为1.0t~4.0t，注浆泵的注浆压力为0.5mpa~1.0mpa，空气压力机的压力为0.5 mpa~1.2mpa，搅拌叶片16的转动速度为30r/min~50r/min；当下钻过程中遇到砂性土的地层时，驱动链条3对内钻杆14的顶推力为2.0t~5.0t，注浆泵的注浆压力为0.5mpa~1.5mpa，空气压力机的压力为0.7mpa~1.2mpa，搅拌叶片16的转动速度为20r/min~40r/min。
24.优选地，所述步骤三中在收纳驱动链条3的过程中，在咬合链卷扬5两侧设置喷射水枪，采用喷射水枪对咬合链条2进行清理。
25.优选地，所述步骤三中外钻杆7底部内侧设置有限位开关，当搅拌叶片16向上移动距离限位开关达到设定高度时，停止咬合链卷扬5，设定高度范围为5-50cm。
26.实施例2：如图1~3所示，当设计搅拌桩深度为35m，且在净空高度为25m的高架桥下方施工，搅拌桩径为700mm，采用本发明所述的一种拉链式的超深高速搅拌钻机，对设备性能参数进行适配并完成工艺性施工：一种拉链式的超深高速搅拌钻机，包括链条导轮支架1、咬合链条2、驱动链条3、压轮4、咬合链卷扬5、外钻杆回转支撑6、外钻杆7、动力头8、钻杆密封器9、气管10、导向轮11、平台12、六方接头13、内钻杆14、浆管15、搅拌叶片16、齿尖17、导流器18；所述链条导轮支架1与平台12之间焊接连接，链条导轮支架1的内部设置有链条收纳导轨，所述导向轮11和压轮4通过销轴固定在链条导轮支架1上，咬合链卷扬5通过螺栓安装在平台12上，咬合链卷扬5与导向轮11之间通过驱动链条3连接，咬合链条2一端与链条导轮支架1内的链条收纳导轨滑动连接，一端与导流器18通过回转支撑连接，压轮4和导向轮11均与咬合链条2之间啮合连接；平台12与外钻杆回转支撑6的外回转连接，外钻杆7与外钻杆回转支撑6的内回转连接，外钻杆7与内钻杆14之间通过六方接头13插接、传扭，外钻杆7与内钻杆14之间设置有钻杆密封器9，动力头8通过滑轨与钻机桅杆连接，动力头8与外钻杆7连接、传扭，导流器18焊接在内钻杆14内部，上部浆管15和上部气管10穿过咬合链条2内部与导流器18连接，下部浆管15和下部气管10与导流器18连接，搅拌叶片16和齿尖17通过焊接与内钻杆14连接。
27.优选地，所述咬合链条2咬合后形成链条带，链条带的宽度为300mm，链条带的厚度为300mm，链条带的中间为空腔结构，所述咬合链条2的外侧设置有啮合齿，咬合链条2的长度为50m。
28.优选地，所述外钻杆7为外圆内六方结构，外钻杆7的长度为20m、内钻杆14为外六方内圆结构，内钻杆14的长度为20m。
29.优选地，所述压轮4和导向轮11上均设置有啮合齿。
30.一种拉链式的超深高速搅拌钻机的施工方法，采用一种拉链式的超深高速搅拌钻机进行施工，具体施工步骤如下：步骤一：施工前准备将设计桩位附近的场地平整，移动拉链式的超深高速搅拌钻机到设计桩位附近，齿尖17对正设计桩位的中心点；步骤二：下钻施工首先开启注浆泵和空气压力机，将浆液泵送进浆管15内，将高压气泵送进气管10内，咬合链条2咬合形成的链条带，对内钻杆14提供提拉力，内钻杆14与外钻杆7重合，搅拌叶片16裸露在外；开启动力头8，动力头8带动外传钻转动，同时抱紧外钻杆7向下运动，外钻杆7与内钻杆14之间为六方接头13咬合，外钻杆7转动带动内钻杆14同步转动，此时外钻杆7、动力头8、平台12同时向下移动；当动力头8下端距离地面1m位置处停止向下运动，仅对外钻杆7提供转动扭矩，此
时启动咬合链卷扬5，咬合链卷扬5通过驱动链条3带动导向轮11转动，导向轮11与咬合链条2啮合传动，两个咬合链条2通过压轮4时，两个咬合链条2紧紧咬合在一起形成链条带，链条带向下推动内钻杆14向下运动，当达到搅拌深度时，停止咬合卷扬机；在下钻的过程中根据地层条件调整施工参数；步骤三：提钻施工启动咬合链卷扬5，反向转动驱动链条3，咬合链条2在导向轮11的啮合下向上运动，驱动链条3分成两个部分，从两侧分别进入到链条导轮支架1的链条收纳导轨上，在收纳驱动链条3的过程中，内钻杆14和外钻杆7同时转动，当搅拌叶片16到达外钻杆7下端部时，停止咬合链卷扬5，动力头8夹持外钻杆7向上运动，在提钻施工的过程中，注浆泵的注浆压力为0.5mpa，空气压力机的压力为1.0mpa，搅拌叶片16的转动速度为50r/min；步骤四：施工完成当搅拌距离地表1.5m时，停止空气压力机，当齿尖17提升到地面时，停止注浆泵、动力头8，施工完成。
31.优选地，所述步骤二中在下钻的过程中根据地层条件调整施工参数，其具体实施方法如下：当下钻过程中遇到素填土或者淤泥质土的地层时，驱动链条3对内钻杆14的顶推力为1.0t，注浆泵的注浆压力为0.1mpa，空气压力机的压力为0.5mpa，搅拌叶片16的转动速度为40r/min；当下钻过程中遇到黏性土、粉土或者粉质黏土的地层时，驱动链条3对内钻杆14的顶推力为3.0t，注浆泵的注浆压力为0.5mpa，空气压力机的压力为1.0mpa，搅拌叶片16的转动速度为30r/min；当下钻过程中遇到砂性土的地层时，驱动链条3对内钻杆14的顶推力为5.0t，注浆泵的注浆压力为1.0mpa，空气压力机的压力为1.2mpa，搅拌叶片16的转动速度为25r/min。
32.优选地，所述步骤三中在收纳驱动链条3的过程中，在咬合链卷扬5两侧设置喷射水枪，采用喷射水枪对咬合链条2进行清理。
33.优选地，所述步骤三中外钻杆7底部内侧设置有限位开关，当搅拌叶片16向上移动距离限位开关达到设定高度时，停止咬合链卷扬5，设定高度范围为10cm。
34.本发明是一种拉链式的超深高速搅拌钻机及其施工方法，通过采用驱动链条3，实现了外钻杆7和内钻杆14之间的伸缩，有效降低了钻机设备的高度，并且不再需要加接钻杆的工序。
35.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。