一种单通道双向出料口水泥搅拌桩头

摘要

本发明公开了一种水泥搅拌桩头，特别是一种单通道双向出料口水泥搅拌桩头，其包括在钻杆的长方向上进行间隔排布的第一搅拌叶片组和第二搅拌叶片组，每个第一搅拌叶片组中至少一个搅拌叶片的对应端部与钻杆相铰接；所述钻杆的出料通孔与铰接至钻杆上的搅拌叶片逐一对应，在钻杆的长方向上相邻两个出料通孔中有一个出料通孔位于其对应搅拌叶片的前方，另一个则位于其对应搅拌叶片的后方，所述钻杆的侧面上设有逐一对应出料通孔，且在限位滑槽内作往复运动的滑块，每个搅拌叶片朝向其对应的滑块转动时，滑块密封其对应的出料口。其解决了“在最大程度上保证成桩效率的前提下提升成桩质量”的技术问题，具备成桩质量好，且成桩效率高等优点。

权利要求

1.一种单通道双向出料口水泥搅拌桩头，包括钻杆和搅拌叶片，其特征在于：

搅拌叶片均分为N个第一搅拌叶片组和N‑1个第二搅拌叶片组，N≥2，第一搅拌叶片组和第二搅拌叶片组在钻杆的长方向上进行间隔排布，每个第一搅拌叶片组均包括一个以上的搅拌叶片，且每个搅拌叶片自钻杆的侧面沿钻杆的径向向外延伸，且至少一个搅拌叶片的对应端部与钻杆相铰接，剩余的搅拌叶片则分别与钻杆相固定，每个第二搅拌叶片组同样包括一个以上的搅拌叶片，且每个搅拌叶片自钻杆的侧面沿钻杆的径向向外延伸，且所有搅拌叶片的对应端部均与钻杆相固定；

所述钻杆的中心设有一个水泥灌注通道，所述水泥灌注通道设有N个出料通孔，且与铰接至钻杆上的搅拌叶片逐一对应，且在钻杆的长方向上相邻两个出料通孔中有一个出料通孔位于其对应搅拌叶片的前方，另一个则位于其对应搅拌叶片的后方，所述钻杆的侧面上设有逐一对应出料通孔，且与对应出料通孔相贯通的限位滑槽，在每个限位滑槽内均设有一个沿各自限位滑槽作往复运动，且与对应出料通孔的出料口重合时封闭该出料口的滑块，在每对滑块与其对应搅拌叶片之间均设有一个伸缩杆，且每个伸缩杆的外杆的一侧端部固定至对应搅拌叶片上，其另一侧端部设有一个通孔，内杆的一侧端部则形成一个球头，并延伸至外杆的通孔内，与外杆通过球头进行铰接，其另一侧端部则铰接至对应滑块上，每个搅拌叶片背向其对应的滑块转动时，其对应伸缩杆呈收缩状态，且滑块密封其对应的出料口。

2.根据权利要求1所述的一种单通道双向出料口水泥搅拌桩头，其特征在于：所述钻杆上邻近钻杆尖端位置为第一搅拌叶片组。

说明书

一种单通道双向出料口水泥搅拌桩头

技术领域

[0001] 本发明涉及一种水泥搅拌桩头，特别是一种单通道双向出料口水泥搅拌桩头。

背景技术

[0002] 水泥搅拌桩是指软基处理的一种有效形式，是一种将水泥作为固化剂的主剂，利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌，使水泥与土发生一系列物理化学反应，使软土硬结而提高地基强度。水泥搅拌桩按主要使用的施工做法分为单轴、双轴和三轴搅拌桩。

[0003] 现有水泥搅拌桩机主要包括桩机机身、驱动单元与水泥搅拌桩头三大部分。其中，水泥搅拌桩头又包括钻杆以及沿钻杆的轴向进行均匀分布的搅拌叶片，另外，钻杆中心为水泥灌注通道，其出口位于钻杆的侧面上。

[0004] 但是，考虑施工效率原因，目前大部分的水泥搅拌桩机在施工过程中，水泥喷入土体与搅拌桨叶切割、搅碎土体是同时进行的，容易出现未充分搅碎的土体与水泥浆直接固化的情况，影响桩基软土的最终硬结效果，进而影响桩基强度。另外，即使有小部分的水泥搅拌桩机在施工过程中通过控制前端泥浆泵的工作状态以实现搅拌桨叶先充分切割、搅碎土体，再水泥喷入土体，但因水泥喷入土体与搅拌桨叶切割、搅碎土体两者在时间点上完全错开，存在明显的时间差，进而会影响水泥搅拌桩机的施工效率，即单位时间内水泥搅拌桩的成桩率低。

[0005] 针对上述情况，便有了本发明创造。

发明内容

[0006] 本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种单通道双向出料口水泥搅拌桩头。

[0007] 为了实现上述目的，本发明所设计的一种单通道双向出料口水泥搅拌桩头，包括钻杆和搅拌叶片，其中，搅拌叶片均分为N个第一搅拌叶片组和N‑1个第二搅拌叶片组，N≥2，第一搅拌叶片组和第二搅拌叶片组在钻杆的长方向上进行间隔排布，每个第一搅拌叶片组均包括一个以上的搅拌叶片，且每个搅拌叶片自钻杆的侧面沿钻杆的径向向外延伸，且至少一个搅拌叶片的对应端部与钻杆相铰接，剩余的搅拌叶片则分别与钻杆相固定，每个第二搅拌叶片组同样包括一个以上的搅拌叶片，且每个搅拌叶片自钻杆的侧面沿钻杆的径向向外延伸，且所有搅拌叶片的对应端部均与钻杆相固定；

[0008] 所述钻杆的中心设有一个水泥灌注通道，所述水泥灌注通道设有N个出料通孔，且与铰接至钻杆上的搅拌叶片逐一对应，且在钻杆的长方向上相邻两个出料通孔中有一个出料通孔位于其对应搅拌叶片的前方，另一个则位于其对应搅拌叶片的后方，所述钻杆的侧面上设有逐一对应出料通孔，且与对应出料通孔相贯通的限位滑槽，在每个限位滑槽内均设有一个沿各自限位滑槽作往复运动，且与对应出料通孔的出料口重合时封闭该出料口的滑块，在每对滑块与其对应搅拌叶片之间均设有一个伸缩杆，且每个伸缩杆的外杆的一侧端部固定至对应搅拌叶片上，其另一侧端部设有一个通孔，内杆的一侧端部则形成一个球头，并延伸至外杆的通孔内，与外杆通过球头进行铰接，其另一侧端部则铰接至对应滑块上，每个搅拌叶片背向其对应的滑块转动时，其对应伸缩杆呈收缩状态，且滑块密封其对应的出料口。

[0009] 上述单通道双向出料口水泥搅拌桩头，其施工进程中在动力源（电机）的驱动作用下，邻近钻杆底部（尖端）的第二搅拌叶片组或第一搅拌叶片组及第二搅拌叶片组，此处将其称之为搅拌叶片组一，先钻进淤泥与淤泥质土、素填土、粉土、粘性土以及无流动地下水的松散砂土等土层，将搅拌叶片组一对应的土层充分切割、搅碎，此过程中泥浆泵不工作；待上述土层被充分切割、搅碎后，钻杆再继续钻进，此时后一组第一搅拌叶片组或第一搅拌叶片组及第二搅拌叶片组（原本位于土层上方），此处将其称之为搅拌叶片组二，钻入至已被搅拌叶片组一充分切割、搅碎的土层中继续搅拌，且通过控制钻杆转向，在土层的摩擦阻力作用下搅拌叶片组二对应的出料通孔被开启，在泥浆泵的液压力作用下，水泥浆与已充分切割、搅碎的土层搅拌混合，使水泥浆与土充分发生物理化学反应，同时在此过程中前述搅拌叶片组一也已经同步的将下层的土层进行了充分的切割、搅碎。以此重复前述步骤，且每新钻入一个第一搅拌叶片组，电机正反转切换一次（即原先顺时针方向旋转的，被切换为逆时针方向旋转）直至钻至桩底设计标高，此时钻杆不再钻进，并保持此位置进行双向间隔旋转，并伴随着向土体喷水泥浆，从而使得整段水泥搅拌桩体中的水泥浆与土得到充分的纵横向混合、搅拌，进而确保水泥与土充分接触发生物理化学反应，以更好的实现软土硬结而提高地基强度。

[0010] 同时，由前述描述内容可见，本水泥搅拌桩头在施工进程中对土层切割、搅碎与将水泥喷入土体的过程仍能够基本上保持同步，因此本水泥搅拌桩头在提升水泥搅拌桩成桩质量的同时，还能够兼顾成桩效率。

[0011] 优选的，上述技术方案中所述钻杆上邻近钻杆尖端位置为第一搅拌叶片组。

[0012] 本优选技术方案中邻近钻杆尖端（底部）设计为第一搅拌叶片组，考虑到第二搅拌叶片组未设置对应的出料通道，且桩底固化后不易探测，因此本优选技术方案提供一种水泥搅拌桩头在施工过程中可以最大程度上避免出现桩基底部未有效固化的情况，以此最大程度上提升水泥搅拌桩机的成桩质量。

[0013] 本发明得到的一种单通道双向出料口水泥搅拌桩头，其具备以下的技术优点：

[0014] 1）本发明结合至水泥搅拌桩机上使用后，能够提升水泥搅拌桩机的成桩质量，进而提升桩基的强度，同时又最大程度上不影响成桩效率，具有极佳的性价比，预计市场前景广阔；

[0015] 2）本发明水泥搅拌桩头的结构简单，使用稳定性好，故障率低。

附图说明

[0016] 图1是一种水泥搅拌桩头的结构示意图；

[0017] 图2是图1中第一搅拌叶片组的结构示意图（钻杆断面示意）；

[0018] 图3是A处的局部放大图；

[0019] 图4是图1中上第一搅拌叶片组钻入土层后的结构状态示意图（钻杆顺时针方向旋转）；

[0020] 图5是图1中上第一搅拌叶片组钻入土层后的结构状态示意图（钻杆逆时针方向旋转）；

[0021] 图6是图1中下第一搅拌叶片组钻入土层后的结构状态示意图（钻杆顺时针方向旋转）；

[0022] 图7是图1中下第一搅拌叶片组钻入土层后的结构状态示意图（钻杆逆时针方向旋转）；

[0023] 图8是另一种水泥搅拌桩头的结构示意图。

[0024] 图中：钻杆1、水泥灌注通道1‑1、出料通孔1‑2、限位滑槽1‑3、搅拌叶片2、滑块3、外杆4、通孔4‑1、内杆5、球头5‑1、第一搅拌叶片组10、第二搅拌叶片组20。

具体实施方式

[0025] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应该属于本发明保护的范围。

[0026] 如图1和图2所示，作为本发明的一种实施方式，本实施例中提供的一种单通道双向出料口水泥搅拌桩头，包括钻杆1和搅拌叶片2，其中，搅拌叶片2均分为两个第一搅拌叶片组10和一个第二搅拌叶片组20，第一搅拌叶片组10和第二搅拌叶片组20在钻杆1的长方向上进行间隔排布，且第二搅拌叶片组20位于一对第一搅拌叶片组10之间，每个第一搅拌叶片组10和第二搅拌叶片组20均包括三个搅拌叶片2，且每个搅拌叶片2自钻杆1的侧面沿钻杆1的径向向外延伸，其中每个第一搅拌叶片组10中的一个搅拌叶片2的对应端部与钻杆1相铰接，剩余的搅拌叶片2则分别与钻杆1相固定。

[0027] 如图1‑3所示，所述钻杆1的中心设有一个水泥灌注通道1‑1，所述水泥灌注通道1‑1设有两个出料通孔1‑2，且与铰接至钻杆1上的搅拌叶片2逐一对应，且其中一个出料通孔
1‑2位于其对应搅拌叶片2的前方（图1中的左侧），另一个则位于其对应搅拌叶片2的后方（图1中的右侧），所述钻杆1的侧面上设有逐一对应出料通孔1‑2，且与对应出料通孔1‑2相贯通的限位滑槽1‑3，在每个限位滑槽1‑3内均设有一个沿各自限位滑槽1‑3作往复运动，且与对应出料通孔1‑2的出料口重合时封闭该出料口的滑块3，在每对滑块3与其对应搅拌叶片2之间均设有一个伸缩杆（图中未进行标注），且每个伸缩杆的外杆4的一侧端部固定至对应搅拌叶片2上，其另一侧端部设有一个通孔4‑1，内杆5的一侧端部则形成一个球头5‑1，并延伸至外杆4的通孔4‑1内，与外杆4通过球头5‑1进行铰接，其另一侧端部则铰接至对应滑块3上。

[0028] 本水泥搅拌桩头在实际施工过程中，在每个滑块3对应的搅拌叶片2背向其转动时，其对应伸缩杆呈收缩状态，并在伸缩杆的推力作用下，驱使滑块3始终密封其对应的出料口，如图4和图7所示；

[0029] 反之，在每个滑块3对应的搅拌叶片2朝向其转动时，其对应的伸缩杆呈伸长状态，并在伸缩杆的拉力作用下滑块3滑动至滑槽的另一侧，此时原本由滑块3密封的出料口开启，如图5和图6所示。

[0030] 本实施例中一种单通道双向出料口水泥搅拌桩头，其施工进程中在动力源（电机）的驱动作用下，邻近钻杆1底部（尖端）的第一搅拌叶片组10及第二搅拌叶片组20，此处将其称之为搅拌叶片组一，先钻进淤泥与淤泥质土、素填土、粉土、粘性土以及无流动地下水的松散砂土等土层，将搅拌叶片组一对应的土层充分切割、搅碎，此过程中泥浆泵不工作或控制钻杆1沿图7中逆时针方向转动，此处我们选定钻杆1沿图7中逆时针方向转动，此时搅拌叶片组一中的第一搅拌叶片组10（即图7中的下第一搅拌叶片组10）因土体的摩擦阻力作用该第一搅拌叶片组10对应的出料通孔1‑2被封闭；

[0031] 待上述土层被充分切割、搅碎后，钻杆1再继续钻进，直至钻至桩底设计标高，此时后一组第一搅拌叶片组10（原本位于土层上方），此处将其称之为搅拌叶片组二，钻入至已被搅拌叶片组一充分切割、搅碎的土层中继续搅拌，因此时钻杆1仍按逆时针方向转动，如图5所示，在土层的摩擦阻力作用下搅拌叶片组二（即图5中的上第一搅拌叶片组10）对应的出料通孔1‑2被开启，在泥浆泵的液压力作用下，水泥浆与已充分切割、搅碎的土层搅拌混合，使水泥浆与土充分发生物理化学反应，同时在此过程中前述搅拌叶片组一也已经同步的将下方的土层进行了充分的切割、搅碎。此时钻杆1不再钻进，并保持此位置进行双向间隔旋转，并伴随着向土体喷水泥浆（如图4和6所示，在钻杆1顺时针方向转动时，搅拌叶片组一中的第一搅拌叶片组10（下第一搅拌叶片组10）对应的出料通孔1‑2开启，而搅拌叶片组二中的第一搅拌叶片组10（上第一搅拌叶片组10）对应的出料通孔1‑2则封闭；反之，如图5和图7所示，搅拌叶片组一中的第一搅拌叶片组10对应的出料通孔1‑2封闭，而搅拌叶片组二中的第一搅拌叶片组10对应的出料通孔1‑2则开启），从而使得整段水泥搅拌桩体中的水泥浆与土得到充分的纵横向混合、搅拌，进而确保水泥与土充分接触发生物理化学反应，以更好的实现软土硬结而提高地基强度。

[0032] 同时，由前述描述内容可见，上述水泥搅拌桩头在施工进程中对土层切割、搅碎与将水泥喷入土体的过程仍能够基本上保持同步（除了邻近钻杆1尖端的第一搅拌叶片组10及第二搅拌叶片组20的钻进及初次对土体的搅碎过程），因此本水泥搅拌桩头在提升水泥搅拌桩成桩质量的同时，还能够兼顾成桩效率。

[0033] 作为本发明的另一种实施方式，如图8所示，本实施例中搅拌叶片2均分为三个第一搅拌叶片组10和三个第二搅拌叶片组20，第一搅拌叶片组10和第二搅拌叶片组20在钻杆1的长方向上进行间隔排布，且邻近钻杆1底部为第一搅拌叶片组10。

[0034] 本实施例一种单通道双向出料口水泥搅拌桩头，其施工进程中在动力源（电机）的驱动作用下，邻近钻杆1底部（尖端）的第一搅拌叶片组10及第二搅拌叶片组20，此处将其称之为搅拌叶片组一，先按逆时针方向钻进淤泥与淤泥质土、素填土、粉土、粘性土以及无流动地下水的松散砂土等土层，将搅拌叶片组一对应的土层充分切割、搅碎，此过程中泥浆泵不工作，且搅拌叶片组一中第一搅拌叶片组10（图7中的下第一搅拌叶片组10）对应的出料通孔1‑2封闭，如图7所示；待上述土层被充分切割、搅碎后，钻杆1再按逆时针方向继续钻进，此时后一组第一搅拌叶片组10及第二搅拌叶片组20（原本位于土层上方），此处将其称之为搅拌叶片组二，钻入至已被搅拌叶片组一充分切割、搅碎的土层中继续搅拌，在土层的摩擦阻力作用下搅拌叶片组二中第一搅拌叶片组10（图5中的上第一搅拌叶片组10）对应的出料通孔1‑2被开启，如图5所示，在泥浆泵的液压力作用下，水泥浆与已充分切割、搅碎的土层搅拌混合，使水泥浆与土充分发生物理化学反应，同时在此过程中前述搅拌叶片组一也已经同步的将下方的土层进行了充分的切割、搅碎。以此重复前述步骤，且每新钻入一个第一搅拌叶片组10，电机正反转切换一次（即原先顺时针方向旋转的，被切换为逆时针方向旋转）直至钻至桩底设计标高，此时钻杆1不再钻进，并保持此位置进行双向间隔旋转，并伴随着向土体喷水泥浆，从而使得整段水泥搅拌桩体中的水泥浆与土得到充分的混合、搅拌，进而确保水泥与土充分接触发生物理化学反应，以更好的实现软土硬结而提高地基强度。

[0035] 本实施方案中邻近钻杆1尖端（底部）设计为第一搅拌叶片组10，在钻杆1钻至桩底设计标高，并进行双向间隔旋转过程中钻杆1底部的第一搅拌叶片组10会间断式的向土体喷入水泥浆，考虑到第二搅拌叶片组20未设置对应的出料通道，且桩底固化后不易探测，因此本实施方案提供一种水泥搅拌桩头在施工过程中可以最大程度上避免出现桩基底部未有效固化的情况，以此最大程度上提升水泥搅拌桩机的成桩质量。

[0036] 本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均应该落在本发明的保护范围之内。