[发明专利]一种搅拌桩机破岩钻头

说明书

本发明公开了一种搅拌桩机破岩钻头，属地下工程设备技术领域，为解决水泥搅拌桩不能入岩的问题而设计。本发明由上部钻杆、凿岩部分和搅土部分组成；所述的上部钻杆为内外两层套管，内层套管与刀盘固定支架连为一体，通过内外套管上的榫卯孔将上部钻杆和刀盘固定支架连接；所述的凿岩部分包括刀盘固定支架和刀盘，刀盘固定支架由钢材焊接而成，刀盘上固定有刀具和研磨齿并设置喷浆孔；所述的搅土部分包括伸缩钻臂和搅拌钻，伸缩钻臂通过电机驱动的螺杆来控制伸缩，搅拌钻的钻头设置有应力传感器。本发明结构简单、工程实用性强，能够有效地解决水泥搅拌桩不能入岩的问题，使水泥搅拌桩的应用得到大幅提高，有效促进地下工程的不断发展。

技术领域

本发明属于地下工程设备技术领域，具体涉及一种搅拌桩机钻头，尤其涉及一种搅拌桩机破岩钻头。

背景技术

搅拌桩最早于20世纪50年代初问世于美国。我国在80年代就已开发研制出适合我国国情、具有不同特色而且互相配套的专业搅拌机械，并且广泛应用于基坑支护工程中的围护结构和止水帷幕中。虽然搅拌桩施工具有操作简便、效率高、工期短、成本低，施工中无振动、无噪声、无泥浆废水污染，土体侧移或隆起较小的优点，但是目前的搅拌桩大多只能在土体中施工，不能在坚硬岩层中施工。当前水泥搅拌桩的施工中，由于没有粗骨料在其中做主要承受载荷的材料，形成的水泥搅拌桩的桩体强度不高，当水泥土搅拌不充分、施工质量不高时，会出现缩颈、断桩等问题，为了解决以上问题，在国家自然科学基金项目(编号:41372288)的资助下，开展了大量资料搜索、现场调研和相关实验来进行研究，发明一种既可以在坚硬岩层中施工，又可以在破岩后使产生的岩石碎屑作为水泥搅拌桩的粗骨料，还能够充分拌合水泥浆液于岩土体的搅拌桩机破岩钻头。

发明内容

本发明的目的是提供一种搅拌桩机破岩钻头，该破岩钻头既可以在坚硬岩层中施工，又可以在破岩后使产生的岩石碎屑作为水泥搅拌桩的粗骨料，还能够充分拌合水泥浆液于岩土体，结构简单、成本低廉、操作方便、技术经济可行。

本发明所采取的技术方案是：一种搅拌桩机破岩钻头,它由上部钻杆、凿岩部分和搅土部分组成；所述的上部钻杆为内外两层套管，内层套管与刀盘固定支架连为一体，通过内外套管上的榫卯孔将上部钻杆和刀盘固定支架连接；所述的凿岩部分包括刀盘固定支架和刀盘，刀盘固定支架由钢材焊接而成，刀盘上固定有刀具和研磨齿并设置喷浆孔；所述的搅土部分包括伸缩钻臂和搅拌钻，伸缩钻臂通过电机驱动的螺杆来控制伸缩，搅拌钻的钻头设置有应力传感器。

本发明的施工使用方法是：一种搅拌桩机破岩钻头，施工时，首先根据先期放样确定桩机位置，安置桩机，然后液压千斤顶顶出搅拌钻，并在轴向螺杆的作用下伸岀伸缩钻臂，旋转搅动土体；当应力传感器探测到压力增大，并且应力传感器受力压缩到预先设置的位置后，系统判定沉钻至岩石层上表面，伸缩钻臂缩回搅拌钻中，松开液压阀，将千斤顶和搅拌钻一起收回，直至搅拌钻与刀盘连接成一体；破岩钻头旋转钻进，刀盘上的刀具和研磨齿配合破岩，刀具将岩石切削下来，研磨齿将破碎的岩块研磨成岩石碎屑，岩石碎屑留在破岩面的上方；当破岩钻头沉钻破岩至设计标高时，再次伸出搅拌钻，并伸出伸缩钻臂，开启灰浆泵，通过注浆管将水泥浆压岀，边提钻边喷浆至出土，由于喷浆孔位于搅拌钻上方，喷出的水泥浆液充填进岩土体的缝隙，之后会被搅拌钻充分拌合，形成高强度的桩体；上述施工步骤完毕后，移动桩机至下一桩位，继续施工下一根桩，直至全部施工完毕。

本发明的工作原理是：一种搅拌桩机破岩钻头，钻头拥有搅土、破岩两大功能，既可以使用搅拌钻搅拌土体，也可以使用刀盘、刀具破碎坚硬岩体，使得搅拌桩的施工不再仅仅局限于土层中，而是能够扩展到在坚硬岩层中施工；钻头破岩时刀盘转动带动刀具将岩石从岩体中切削下来，并形成直径较小的岩块，再利用研磨齿将一部分岩块进一步破碎，这些直径大小不一的岩石碎屑在提钻喷浆搅拌的过程中与水泥浆液能够充分结合，岩石碎屑作为粗细骨料，形成作用高强度的桩体；在提钻喷浆搅拌时，由于喷浆孔位于搅拌钻上方，喷出的水泥浆液充填进岩土体的缝隙之后会被搅拌钻充分拌合，提高水泥浆液与岩土体的结合程度，从而提高桩体的强度。