[发明专利]一种用于大直径搅拌桩施工钻具的搅拌叶片结构

说明书

本发明涉及一种用于大直径搅拌桩施工钻具的搅拌叶片结构，包括钻头中心杆，钻头中心杆的径向上设有至少一组搅拌叶片单元，且每组搅拌叶片单元均沿钻头中心杆的轴向布置；搅拌叶片单元包括沿钻头中心杆轴向并呈上下分布的搅拌叶片组件；搅拌叶片组件包括搅拌翼板和导流板，导流板设置在搅拌翼板的上板面和/或下板面上，搅拌翼板固定在钻头中心杆上，且搅拌翼板至少设有两块并围绕钻头中心杆的径向呈等间距分布；本发明通过结构对土层的强制导流扰动，能够增加桩身水平方向上的反复切割搅拌效果，有效地提高搅拌桩桩身质量和施工工效、降低固化剂用量等特点，同时具有自身弯矩、力矩平衡等特点。

技术领域

本发明属于地下施工机械设备技术领域，尤其涉及一种用于大直径搅拌桩施工钻具的搅拌叶片结构。

背景技术

作为地基处理工程技术领域中的一种主要工法，深层搅拌桩技术，已于上世纪60年代起广泛应用于工程建筑领域，包括土木工程、建筑工程、铁路工程、公路工程、水利工程、市政工程及港口工程等领域。深层搅拌桩工程技术采用单轴或多轴搅拌钻机将水泥等固化剂输入地下，通过与软硬土体进行搅拌混合，使固化剂与土体之间产生一系列的物理与化学反应，生成强度高，水稳定性好，防渗性能强的桩体、墙体、块体。从而有效解决了复合地基承载力、搅拌桩承载力、劲芯复合桩承载力、SMW工法桩承载力、隔水墙抗渗力以及污染土、有毒物质填埋场的封隔墙与封隔层等实际工程问题。

由于深层搅拌桩工程技术具有钻机装备简单、施工高效、成本低廉等优点，已经在土木建筑领域广泛应用。但是，目前在设计搅拌桩施工钻具时，都是在钻头中心杆上或者在搅拌叶片某位置设置喷浆口进行喷浆(粉)，喷出的固化剂则会在中心杆周围或是在某一圆环路径上聚集，无法将固化剂散布到整个桩身截面，即使通过普通搅拌叶片的搅拌也很难通过达到搅拌均匀的目标，通常会出现固化剂在部分区域聚集，最终造成桩身部分位置固化土强度过高同时其余大部分区域强度过低、固化土整体强度低于设计值等严重的工程质量问题，并时常引发严重的工程安全问题。特别在工程需要采用大直径大深度的搅拌桩施工时，采用常规搅拌叶片设计的搅拌钻具施工时，会使得工程质量与工程安全风险尤为突显。目前的土木建筑市场急需解决上述工程技术难题，现有的一些常规解决办法主要有：1、采用四搅两喷或多搅多喷工艺增加搅拌时长，一定程度上均匀性得到改善，但是施工工效降低；2、增加钻头中心杆或钻杆上搅拌叶片的数量，一定程度上均匀性得到改善，但是将大大增加了对搅拌桩机动力头扭矩要求以及其他的机械结构强度的要求，因此该问题在业内没有得到根本性解决。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种用于大直径搅拌桩施工钻具的搅拌叶片结构，来实现固化剂与土体的充分拌和，大大提高了搅拌均匀的效果，最终实现搅拌桩桩身强度差异大幅缩小以及整体强度大幅提高。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，这种用于大直径搅拌桩施工钻具的搅拌叶片结构包括钻头中心杆，所述钻头中心杆的径向上设有至少一组搅拌叶片单元，且每组搅拌叶片单元均沿所述钻头中心杆的轴向布置；所述搅拌叶片单元包括沿所述钻头中心杆轴向并呈上下分布的搅拌叶片组件；所述搅拌叶片组件包括搅拌翼板和导流板，所述导流板设置在所述搅拌翼板的上板面和/或下板面上，所述搅拌翼板固定在所述钻头中心杆上，且所述搅拌翼板至少设有两块并围绕所述钻头中心杆的径向呈等间距分布。

本发明的有益效果为：与现有技术相比，通过采用此种结构，无论是何种搅拌钻头以及何种搅拌工艺，如单轴单向搅拌桩、单轴双向搅拌桩、双轴单向搅拌桩、双轴双向搅拌桩、多轴搅拌桩等等，在施工过程中通过搅拌翼板在桩身竖向方向上的切削作用以及通过导流板在桩身横向上的强制扰动作用，喷出的固化剂浆液或粉末以及土体能够在竖向和横向上发生较大位移，进而实现固化剂与土体的充分拌和，大大提高了搅拌均匀的效果，最终实现搅拌桩桩身强度差异大幅缩小以及整体强度大幅提高，利用此结构可以使搅拌桩的施工直径达到3000mm。