一种钻体的制作方法

本发明涉及桩基施工领域，尤其涉及一种进行桩基施工的钻体。

背景技术：

水泥土搅拌桩是用于加固饱和和软黏土地基的一种方法，它利用水泥作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处将软土和固化剂强制搅拌，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、水稳定性和一定强度的优质地基。

现有的桩机在进行水泥土搅拌桩施工作业时，采用在钻杆下端部设置喷浆口的形式在进钻时进行底部喷浆，钻杆反转退钻时水泥浆得不到搅拌导致搅拌不均匀，进而影响水泥土搅拌桩的整体结构强度。

针对上述问题，现有技术提供了一种可上下转换喷浆的水泥土搅拌桩装置，该水泥土搅拌桩装置包括钻杆，内置于钻杆且依次轴向联通的组合式进浆管，气控阀，钻杆的侧壁开设有分别连通进浆管的上喷浆口与下喷浆口；所述的气控阀通过充气和排气来控制上喷浆口、下喷浆口与组合式进浆管的切换导通。

上述的水泥土搅拌桩装置虽然能够实现下钻时钻杆底部喷浆，上提时钻杆上部喷浆，但是，上喷浆口、下喷浆口与组合式进浆管的切换导通需要扳动气控阀控制开关的方式以实现操作控制，因此，自动化程度欠佳。。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有钻杆存在缺乏自动控制上喷嘴和下喷嘴切换导通工作的问题。

为实现本发明的目的，本发明采用以下技术方案：

一种钻体，具有如下特征，包括：

空心传动轴；和

空心钻杆，其轴向外套装在所述空心传动轴上并随所述空心传动轴一体旋转；

其中，所述空心传动轴的轴向长度大于空心钻杆的轴向长度，所述空心传动轴沿轴向间隔开设有上出料口和下出料口；所述空心钻杆沿轴向间隔设置上喷嘴和下喷嘴；

所述空心钻杆可相对于所述空心传动轴轴向往复移动，当进钻时，所述下出料口和所述下喷嘴相导通；当退钻时，所述上出料口和所述上喷嘴相导通。

进一步的，上述的钻体中，还具有如下特征：所述上喷嘴和所述下喷嘴之间的间距为距离l1，所述上出料口和所述下出料口之间的间距为距离l2，所述上出料口的口径为直径d,且距离l2与直径d之和等于距离l1；

所述空心钻杆沿轴向开设有腰型孔，所述空心传动轴沿径向安装有贯穿所述腰型孔的挡杆，所述挡杆在所述腰型孔内的往复移动距离等于所述直径d。

进一步的，上述的钻体中，还具有如下特征：所述空心传动轴包括轴向对接的上轴段和下轴段，所述动力装置的输出轴与所述上轴段轴向连接；

所述空心钻杆轴向外套装在所述空心传动轴的下轴段，且上出料口和下出料口间隔开设于所述空心传动轴的下轴段；

所述，下轴段的外周壁具有至少一平直面，所述空心钻杆于顶部端面沿轴向开设匹配所述下轴段的仿形孔。

进一步的，上述的钻体中，还具有如下特征：还包括：内置于所述仿形孔内的弹性元件，所述弹性元件的两端分别抵接仿形孔的孔底和所述下轴段的下端部。

进一步的，上述的钻体中，还具有如下特征：所述空心钻杆的下端设置有切削部，所述切削部包含：

形成有切削刃的钻尖；和

至少一圈配置于所述空心钻杆外周面上且靠近所述钻尖的螺旋翼；

其中，所述螺旋翼于靠近钻尖的径向端面上形成连续状的切削刃；

或者，所述螺旋翼于靠近钻尖的径向端面上排列有多个可拆卸的铲齿。

进一步的，上述的钻体中，还具有如下特征：所述钻尖环绕中轴线配置有至少两条螺旋状切削刃，且各所述螺旋状切削刃环绕所述中心钻杆的中轴线间隔分布。

进一步的，上述的钻体中，还具有如下特征：所述空心钻杆的外周壁上间隔布置有若干搅拌叶片，且搅拌叶片绕空心钻杆中轴线的最大回转直径小于或等于所述空心钻杆的最大钻削直径。

进一步的，上述的钻体中，还具有如下特征：每两根至五根搅拌叶片环绕空心钻杆的中轴线排列形成一径向搅拌叶片组，且各径向搅拌叶片组沿空心钻杆的中轴线间隔排列；

或者，各所述搅拌叶片绕所述钻杆的外周壁呈螺旋状排列。

进一步的，上述的钻体中，还具有如下特征：所述搅拌叶片相对于空心钻杆的横截面呈倾斜状布置。

进一步的，上述的钻体中，还具有如下特征,还包括：驱动所述空心传动轴旋转的动力装置；和

轴向套装在所述空心传动轴的上轴段且顶部支承所述动力装置的刚性外管；

所述动力装置的输出轴与所述上轴段轴向连接，所述刚性外管的底部与所述上轴段间由滑动套或轴承活动连接；

所述刚性外管的上端周面开设至少一个径向通道，且刚性外管的内周壁上开设连通所述径向通道的环形凹槽；

进一步的，上述的钻体中，还具有如下特征：所述空心传动轴开设连通自身轴心孔和所述环形凹槽的径向孔，

或者，所述输出轴具有连通所述空心传动轴中轴心孔的轴向孔，且所述输出轴开设有连通所述环形凹槽和所述轴向孔的径向孔；

或者，所述刚性外管与所述动力装置间由筒状物衔接，所述筒状物的内周壁开设有一环形槽，筒状物沿径向开设连通自身外周壁和所述环形槽的径向孔，贯穿所述筒状物的输出轴具有连通所述空心传动轴中轴心孔的轴向孔，且所述输出轴开设有连通所述环形槽和所述轴向孔的径向孔。

本发明提供的钻体结构，使得空心钻杆可相对于空心传动轴轴向往复移动，当进钻时，在被切削体的阻力作用下，空心钻杆相对于空心传动轴轴向上移使得上出料口和所述上喷嘴被隔离，且所述下出料口和所述下喷嘴相导通，此时下喷嘴能够向钻削区域喷射流体；当退钻时，在空心钻杆的自重作用下，空心钻杆相对于空心传动轴轴向下移使得下出料口和所述下喷嘴被隔离，且上出料口和上喷嘴相导通，此时下喷嘴能够向搅拌区域喷射流体。这样的结构设计，在钻体进钻或退钻时，无需人为切换导通方式即可实现对应所需的下喷嘴喷流体或上喷嘴喷流体，进而能够使钻体均匀搅拌以保证水泥土搅拌桩的整体结构强度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1是实施例一中钻体的立体图。

图2是实施例一中钻体的正视图。

图3是实施例一中下轴段的结构示意图。

图4是实施例一中空心钻杆的轴向剖视图。

图5是实施例一中钻体的轴向剖视图。

图6是图5中字母a对应部分的放大图。

图7是图5中字母b对应部分的放大图。

图8是实施例二中空心钻杆与下轴段的装配示意图。

图9是实施例三中钻体于刚性外管顶部位置的内部结构示意图。

图10是实施例四中钻体于刚性外管顶部位置的内部结构示意图。

附图中：

100、钻体；

1、空心传动轴；11、上轴段；12、下轴段；121、上出料口；122、下出料口；123、平直面；124、挡杆；13、轴心孔；14、径向孔；15、轴毂；

2、动力装置；21、输出轴；211、轴向孔；212、径向孔；

3、空心钻杆；31、上喷嘴；32、下喷嘴；33、仿形孔；34、切削部；341、钻尖；342、螺旋翼；343、切削刃；344、铲齿；35、搅拌叶片；36、腰型孔；

4、弹性元件；

5、刚性外管；51、径向通道；52、环形凹槽；

6、密封体；

7、弧形罩；71、斜楔面；72、紧固件；

8、滑动套；

9、筒状物；91、环形槽；92、径向孔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

<实施例一>

如图1、图2以及图5所示，本实施例提供的钻体100用于水泥土搅拌桩情形下的桩基础施工，该钻体100包括：空心传动轴1、动力装置2、空心钻杆3以及刚性外管5。

如图1和图2所示，空心钻杆3的下端设置有切削部34，切削部34包含钻尖341和至少一圈螺旋翼342，具体的，钻尖341形成有切削刃343，螺旋翼342配置于空心钻杆3外周面上且靠近钻尖341；螺旋翼342与空心钻杆3焊接固定。螺旋翼342于靠近钻尖341的径向端面上排列有多个可拆卸的铲齿344。当然，本发明提供的钻体100中，螺旋翼342于靠近钻尖341的径向端面上形成连续状的切削刃。

如图1和图2所示，作为优选的技术方案，本实施例中，钻尖341环绕中轴线配置有至少两条螺旋角为5°～85°的螺旋状切削刃343，且各螺旋状切削刃343环绕中心钻杆的中轴线间隔分布。空心钻杆3的杆体和钻尖341焊接固定，或者，空心钻杆3和钻尖341由图中未显示的紧固件旋接固定，或者，空心钻杆3和钻尖341轴向旋接固定。

如图1和图2所示，空心钻杆3的外周壁上间隔布置有若干搅拌叶片35，搅拌叶片35由空心钻杆3的外周壁径向向外延伸而出。当然，刚性外管5同样也可均布有图中未显示的若干搅拌叶片35。且搅拌叶片35绕空心钻杆3中轴线的最大回转直径小于或等于空心钻杆3的最大钻削直径，这样能够保证搅拌叶片35充分均匀搅拌已被切削破碎的物体或固液混合物。

如图2所示，作为优选的技术方案，每两根至五根搅拌叶片35环绕空心钻杆3的中轴线排列形成一径向搅拌叶片组，且各径向搅拌叶片组沿空心钻杆3的中轴线间隔排列。在多根此种类似结构的钻体100组合成整体进行桩基础施工时，这样的结构设计能够避免钻体100间相互干涉。

如图1和图2所示，为了减小钻体100在进钻或退钻时的轴向移动阻力，搅拌叶片35相对于空心钻杆3的横截面呈倾斜状布置。详细的说，搅拌叶片35的长度方向垂直于空心钻杆3的轴向，且搅拌叶片35的叶面倾斜于空心钻杆3的中轴线。

当然，本发明提供的钻体100中，对于单根运作的钻体100，或者是由多根类似结构的钻体100组合成整体进行桩基础施工的组合钻，当各钻体100间的间距足够大和/或相互间的转速、转向一直时，各搅拌叶片35还可以是绕空心钻杆3的外周壁呈螺旋状排列。

如图3至图5所示，空心传动轴1的轴向长度大于空心钻杆3的轴向长度，空心传动轴1包括上轴段11和下轴段12，空心传动轴1沿轴向间隔开设有上出料口121和下出料口122，优选的，出料口121和下出料口122间隔开设于空心传动轴1的下轴段12；空心钻杆3沿轴向间隔设置上喷嘴31和下喷嘴32。当进钻时，空心传动轴1相对于空心钻杆3轴向下移使得下出料口122和下喷嘴32相导通，而上出料口121和上喷嘴31被隔离；当退钻时，空心传动轴1相对于空心钻杆3轴向上移使得上出料口121和上喷嘴31相导通，而下出料口122和下喷嘴32被隔离。

如图3至图5所示，具体的，动力装置2用于驱动空心传动轴1旋转，上轴段11与下轴段12由轴毂15轴向对接并一体同步旋转。如图动力装置2的输出轴21与上轴段11由轴毂轴向连接。且空心钻杆3可相对于空心传动轴1轴向往复移动。

如图3至图5所示，空心钻杆3轴向外套装在空心传动轴1上并随空心传动轴1一体旋转。具体的，空心钻杆3轴向套装在空心传动轴1的下轴段12。下轴段12的外周壁具有至少一平直面123，空心钻杆3于顶部端面沿轴向开设匹配下轴段12的仿形孔33，这样的结构设计，能够防止空心钻杆3相对于空心传动轴1周向转动。

如图3至图5所示，本实施例中，上喷嘴31和下喷嘴32之间的间距为直线距离l1，上出料口121和下出料口122之间的间距为直线距离l2，上出料口121的口径为直径d,为了保证进钻时下出料口122和下喷嘴32完全导通，退钻时上出料口121和上喷嘴31完全导通，直线距离l2与直径d之和等于直线距离l1。

如图5和图6所示，为了防止钻体1退钻时空心钻杆3和空心传动轴1轴向脱离，空心钻杆3沿轴向开设有腰型孔36，下轴段12沿径向安装有贯穿腰型孔36的挡杆124，挡杆124跟随空心钻杆3相对于空心传动轴1轴向往复移动，即由挡杆124和腰型孔36组合成防脱离装置。但需要保证的是，挡杆124在腰型孔36内的往复移动距离等于上出料口121的直径d，这样的尺寸设计能够保证当钻体进钻时，下出料口122和下喷嘴32完全导通；退钻时，上出料口121和上喷嘴31完全导通。

如图5和图6所示，为了防止桩基础施工时破碎体进入腰型孔36内影响挡杆124往复移动的行程，挡杆124还可以安装贴近空心钻杆3外周壁的弧形罩7，弧形罩7跟随挡杆124同步移动，且无论挡杆124位于腰型孔36的哪一端，弧形罩7均能有效遮盖腰型孔36。当然，弧形罩7和挡杆124之间优选由紧固件72可拆卸连接，这样的结构设计，即使有部分微小破碎体进入腰型孔36，也能定期拆卸弧形罩7后进行清理维护。

如图5和图6所示，更为优选的，在钻体100的轴向上，弧形罩7的两端部设计成斜楔面71，即弧形罩7的两端部具有由斜楔面71形成的刃体，这样的结构设计能够在弧形罩7往复移动的同时铲除附着在空心钻杆3外周壁上的破碎体或带粘性体的固液混合物。

如图2、图5以及图7所示，本实施例中，刚性外管5轴向套装在空心传动轴1的上轴段11且顶部支承动力装置2，刚性外管5的底部与上轴段11间由滑动套8活动连接，使得上轴段11能够相对于刚性外管5自由旋转。具体的，刚性外管5与动力装置2间由筒状物9衔接，筒状物9的内周壁开设有一环形槽91，筒状物9沿径向开设连通自身外周壁和环形槽91的径向孔92，贯穿筒状物9的输出轴21具有连通空心传动轴1中轴心孔13的轴向孔211，且输出轴21开设有连通环形槽91和轴向孔211的径向孔212。

如图2、图5以及图7所示，动力装置2的输出轴21与筒状物9之间具有微小的径向活动间隙以保证输出轴21能够相对于筒状物9自由旋转，为了防止流体(气体或水泥浆)进入导致干涉动力装置2的正常运行和空心传动轴1相对于刚性外管5的活动自由度，筒状物9在环形槽91的轴向两侧分别嵌设有密封体6。密封体6可以是单个，或多个，并且，且各密封体6的材质、结构可以不同。

如图2、图5以及图7所示，上述结构情形下，当钻体100进钻时，流体(气体或水泥浆)依次经由径向孔92、环形槽91、径向孔212、轴向孔211、轴心孔13以及下出料口122后输送至下喷嘴32排出钻体100；当钻体100退钻时，流体(气体或水泥浆)依次经由径向孔92、环形槽91、径向孔212、轴向孔211、轴心孔13以及上出料口121后输送至上喷嘴31排出钻体100。

如图2所示，本实施例中，作为优选的事实方案，在钻体100进钻时，经由下喷嘴32排出钻体100的流体为水泥浆；在钻体100退钻时，经由上喷嘴31排出钻体100的流体均为气体(如压缩空气)。当然，在使用本发明提供的钻体100时，钻体100进钻或退钻过程中，经由上喷嘴31或下喷嘴32排出钻体100的流体均为水泥浆。

<实施例二>

本实施例中，与实施例一相同的部分，给予相同的附图标记，并省略相同的文字说明。

如图8所示，相对于实施例一，本实施例提供的钻体100还有这样的区别结构设计：本实施例提供的钻体100还包括弹性元件4，具体的，弹性元件4内置于仿形孔33内，且弹性元件4的两端分别抵接仿形孔33的孔底和下轴段12的下端部，为了保证弹性元件4有效工作，弹性元件4的弹性变形幅度等于或大于上出料口121的直径d。当钻体100进钻时，空心传动轴1下压弹性元件4使其轴向缩短，在此情形下，下出料口122和下喷嘴32相导通。

相对于实施例一，弹性元件4的作用在于：在钻体100退钻时，弹性元件4所承受的轴向挤压力消除后自身轴向延长，进而弹性元件4的两端部分别抵推仿形孔33的孔底和下轴段12的下端部，有助于空心钻杆3相对于空心转动轴轴向下移，满足上出料口121和上喷嘴31相导通的条件。本实施例中，弹性元件4优选为压簧，当然，本发明提供的钻体100中，弹性元件4还可以是由聚氨酯等具有弹性性能材料制成的可伸缩的弹性圈。

<实施例三>

本实施例中，与实施例一相同的部分，给予相同的附图标记，并省略相同的文字说明。

如图9所示，相对于实施例一，本实施例提供的钻体100还有这样的区别结构设计：刚性外管5的上端周面开设至少一个径向通道51，且刚性外管5的内周壁上开设连通径向通道51的环形凹槽52，空心传动轴1开设连通自身轴心孔13和环形凹槽52的径向孔14。

此种结构设计下，当钻体100进钻时，流体(气体或水泥浆)依次经由径向通道51、环形凹槽52、径向孔14、轴心孔13以及下出料口122后输送至下喷嘴32排出钻体100；当钻体100退钻时，流体(气体或水泥浆)依次经由径向通道51、环形凹槽52、径向孔14、轴心孔13以及上出料口121后输送至上喷嘴31排出钻体100。

相对于实施例一，本实施例提供的钻体100省略了筒状物9，能够使得钻体100结构更紧凑。

<实施例四>

本实施例中，与实施例一相同的部分，给予相同的附图标记，并省略相同的文字说明。

如图10所示，相对于实施例一，本实施例提供的钻体100还有这样的区别结构设计：刚性外管5的上端周面开设至少一个径向通道51，且刚性外管5的内周壁上开设连通径向通道51的环形凹槽52，输出轴21具有连通空心传动轴1中轴心孔13的轴向孔211，且输出轴21开设有连通环形凹槽52和轴向孔211的径向孔212。

此种结构设计下，当钻体100进钻时，流体(气体或水泥浆)依次经由径向通道51、环形凹槽52、径向孔212、轴向孔211、轴心孔13以及下出料口122后输送至下喷嘴32排出钻体100；当钻体100退钻时，流体(气体或水泥浆)依次经由径向通道51、环形凹槽52、径向孔212、轴向孔211、轴心孔13以及上出料口121后输送至上喷嘴31排出钻体100。

相对于实施例一，本实施例提供的钻体100省略了筒状物9，能够使得钻体100结构更紧凑。

以上结合具体实施方式描述了本发明的技术原理，但需要说明的是，上述的这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的具体限制。基于此处的解释，本领域的技术人员在不付出创造性劳动即可联想到本发明的其他具体实施方式或等同替换，都将落入本发明的保护范围。