[实用新型]变径搅拌桩钻具

说明书

本实用新型涉及地基处理中用深层搅拌法制作搅拌桩所用的设备。

公知的搅拌桩是利用深层搅拌机械带动搅拌钻具，在地基深处将软土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，从而在地基土层中形成一半径与钻杆搅拌叶片工作半径相同的由固化剂与软土混合而成的回转体。由于固化剂和软土之间产生一系列物理－化学反应，该回转体得以硬结成具有整体性，水稳定性和一定强度的搅拌桩。由于目前公知的搅拌桩钻具仅有一组搅拌叶片，因此，所形成的搅拌桩是一等径柱体。这种等径桩对于基础下不同深度的土层具有相同的置换率。由于基础下应力的分布按一定规律随深度递减，因此，在全部深度范围内采用相同的置换率是不合理的。合理的方法是根据基础下应力分布规律，使搅拌桩的桩径随深度递减。这样可以在保证相同的地基加固效果的前提下，减少固化剂的用量；或者，在相同的固化剂用量下，改善地基加固的效果。

本实用新型的目的，是要提供一种新型搅拌桩钻具。该钻具与现有搅拌桩钻机相结合，可以制作桩径自上而下递减的变径搅拌桩。

本实用新型的目的是这样实现的：在钻杆上沿其轴线自上而下设置数组固化剂喷口，每组喷口处相应设置搅拌叶片，各组叶片的工作半径沿钻杆轴线自上而下递减；各组喷口分别通过钻杆内部的相互独立的管道与固化剂输入装置相连接。

本实用新型所采用的传动装置与现有搅拌桩钻机相同，所采用的搅拌叶片的结构形式与现有搅拌桩钻杆相同。

本实用新型的工作过程如下：将该钻具安装在钻机上，联接好传动装置和固化剂输送管路。开动钻机，钻杆下端钻入土层。顺次接通各组与喷口相连的固化剂输送管路，固化剂通过输入装置进入钻杆，进而通过管路和喷口进入土层中，并在搅拌叶片作用下与钻杆周围的软土相拌合。由于各组喷口所对应的搅拌叶片的工作半径由下而上逐渐增大，所以土层中所形成的搅拌桩体的形状是一个半径自上而下递减的回转体。根据需要，可以使各组搅拌叶片工作半径的变化符合基础下应力分布的规律，这样，即可在基础下土层中形成桩径按应力分布规律变化的变径搅拌桩。

本实用新型的固化剂喷口数量及各组搅拌叶片之间的轴向间距，可根据具体的施工要求及工艺条件及设备条件设定。

本实用新型钻杆内部与各喷口相连的管道，可以是并列式的，也可以是同轴套管。

本实用新型的各组搅拌叶片的工作半径，可根据地基处理设计要求确定。

本实用新型所指的固化剂可以是水泥类，也可以是石灰类或其它可用流体形式或流态化形式输送的各类深层搅拌用固化剂。

由于本实用新型可在基础下土层中形成变径桩，其桩径与土层中应力分布规律相适应。所以，与满足相同地基加固要求的等径桩相比，本实用新型所需的固化剂量小于等径桩，从而可降低工程成本。另一方面，如果采用等量的固化剂，则本实用新型可以获得比等径桩更佳的地基加固效果。

本实用新型的具体结构形式及工作情况由以下实施例及附图给出。

图1是根据本实用新型提出的变径水泥土搅拌桩钻具的结构示意图。

图1中1是联轴器，用于同主机传动轴连接传递扭矩。2是联接法兰，用于钻杆与主机架的联接，使钻杆能随主机作轴向运动。3和7是进浆装置（固化剂输入装置），该装置以轴承10支承于钻杆11上，钻杆可与之作相对回转运动。5和9是钻杆上的进浆孔。6和8是进浆管，用于与泥浆泵输出口相连。12是芯管，13是由钻杆11内壁与芯管12外壁形成的环形截面通道。14为搅拌叶片，15为上喷浆口，16为隔板，17为下搅拌叶片，18下喷浆口。

根据实际需要和设备工艺条件，本实施例采用两级喷浆结构。第一级喷浆结构由进浆装置3，进浆管6，进浆孔5，芯管12和下钻杆19及下喷浆口18构成。第二级喷浆结构由进浆装置7，进浆管8，进浆孔9，环形截面通道13，钻杆11及上喷浆口15构成。第一级与第二级喷浆结构以隔板16隔开。

本实用新型工作时，先将联接法兰2与主机机架联接，此时联轴器1便与主机输出轴相连。用管道将进浆管口6，8与泵相连。启动主机，并使钻杆向地下进给，当下喷浆口18进入土层后，接通第一级喷浆系统。此时浆液由6进入进浆装置3并通过钻杆壁上的孔5进入钻杆内，然后经芯管12及下钻杆19到达下喷浆口18，并向外喷出，经下搅拌叶片作用与土发生混合，形成半径等于叶片17工作半径的水泥土回转体。