一种具有主动伸缩功能的深层搅拌钻具及使用方法与流程

1.本发明涉及搅拌施工领域，具体涉及一种具有主动伸缩功能的深层搅拌钻具。


背景技术：

2.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。水泥搅拌桩在施工时若碰到深度超过桅杆高度的深孔，一般采用加接钻杆的方式，操作繁琐。现有伸缩杆技术中，一些机锁式伸缩结构在水泥土搅拌桩施工领域受限，且机锁式一般为被动伸缩，靠搅拌钻头自重及机械锁止机构配合实现伸缩。吊车伸缩臂虽然为主动伸缩，但是该结构无法应用于搅拌钻头向下的搅拌钻施工。所以这些伸缩杆技术均无法直接应用于水泥搅拌桩内。
3.公开号为cn105604494a的中国专利公开了一种伸缩钻杆和带有伸缩钻杆的搅拌桩机，可以实现主动伸缩功能。但是外伸缩杆一层层环套在一起，这种多边形套节式伸缩结构不能很好的解决密封问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种具有主动伸缩功能的深层搅拌钻具，旨在解决现有技术中搅拌钻具无法主动伸缩和密封性差的技术问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明的一个技术方案是：一种具有主动伸缩功能的深层搅拌钻具，包括托架与钻杆，钻杆的一端转动连接在托架上，钻杆内套接有伸缩杆，伸缩杆背向托架的一端固接有搅拌钻头，伸缩杆内中轴线处套接芯杆，芯杆背向托架的一端固接于伸缩杆的底部，芯杆外部套接有驱动杆与丝杠，芯杆自上而下滑动时依次经过驱动杆、丝杠，驱动杆与丝杠同轴固定对接，驱动杆与丝杠之间采用螺栓连接，伸缩杆内壁固接有丝杠螺母，丝杠螺母与丝杠之间采用螺纹连接；还包括多层回转接头，多层回转接头包括外套、转动连接在外套内的内套以及转动连接在内套内的转轴，外套固接于托架，内套上部固接有用于驱动转轴转动的电机，内套下部固接有钻杆，转轴与驱动杆同轴固定对接；外套上设有进料口，搅拌钻头上设有出料口，进料口与出料口之间设有通道，通道依次经过外套、内套、转轴、驱动杆、芯杆和搅拌钻头。
6.其中，托架通过回转支承固定钻杆。
7.其中，钻杆为多边形钻杆，外侧连接用于驱动多边形钻杆转动的动力头。
8.其中，钻杆与伸缩杆之间靠近托架的一端设置有多边形驱动套，背向托架的一端设有环形密封件。
9.其中，丝杠螺母设有两个，其中一个丝杠螺母固接于伸缩杆的中部，另一个固接于伸缩杆靠近托架的一端部，至少一个丝杠螺母与丝杠之间采用螺纹连接。
10.其中，钻杆顶部内侧设置有上部限位装置，多边形驱动套向上移动碰触上部限位
装置时，电机停止工作。
11.其中，所述s2中搅拌下钻和s3中搅拌提钻过程，泵送固化材料浆液依次通过进料口、通道、出料口，进而将固化材料浆液掺入至土体中，固化材料浆液的流量为50l/min-500l/min。
12.其中，所述钻杆与伸缩杆之间、丝杠与伸缩杆之间形成的空腔内设置有润滑液，润滑液为非金属腐蚀性材料。
13.本发明的另一个技术方案是：一种使用方法，包括以下步骤；第一步,启动动力头，动力头驱动钻杆正转或者反转，钻杆带动伸缩杆旋转，安装在伸缩杆上的搅拌钻头开始工作；第二步，搅拌下钻，启动电机，电机通过转轴和驱动杆控制丝杠旋转，丝杠转动控制丝杠螺母向下运动，进而控制伸缩杆带动搅拌钻头向下运动，通过控制电机旋转速度，控制搅拌钻头向下运动的速度，直至多边形驱动套受环形密封件限位而停止电机，之后采用动力头驱动钻杆继续向下钻进，直至达到设定搅拌深度；第三步，搅拌提钻，采用动力头驱动钻杆继续向上提升，直至钻杆底部完全离开地面，之后启动电机，电机通过转轴和驱动杆控制丝杠旋转，丝杠转动控制丝杠螺母向上运动，进而控制伸缩杆带动搅拌钻头向上运动，通过控制电机旋转速度，控制搅拌钻头向上运动的速度，直至多边形驱动套向上移动碰触上部限位装置时而停止电机。
14.第四步，搅拌完成，关闭动力头，停止施工作业。
15.采用上述结构后，本发明的有益效果是：1.本发明伸缩段采用圆环形密封，有效解决钻杆在水泥浆液内的密封问题。
16.2.本发明的驱动形式利用丝杠主动旋转带动伸缩杆向下主动钻进，可以实现主动伸缩钻进施工。
17.3.本发明丝杠伸缩长度取决于丝杠织造长度，通过丝杠螺母接力，可以实现丝杠有限长度范围内达到超长伸缩距离的目的。
附图说明
18.图1是本发明一种具有主动伸缩功能的深层搅拌钻具实施例一的剖视图；图2是本发明一种具有主动伸缩功能的深层搅拌钻具实施例二的剖视图；图3是本发明实施例二主动伸缩工作时的流体流向示意图；图4是本发明实施例二主动伸缩到最大长度时的剖视图；图5是图1中a处放大图；图中，1-托架，2-钻杆，3-伸缩杆，4-多边形驱动套，5-动力头，6-环形密封件，7-多层回转接头，70-外套，71-内套，72-转轴，8-电机，9-驱动杆，10-丝杠，11-芯杆，12-丝杠螺母，120-第一丝杠螺母，121-第二丝杠螺母，13-搅拌钻头,14-进料口，15-出料口。
具体实施方式
19.下面结合附图，对本发明进行详细描述。
20.实施例一：
一种具有主动伸缩功能的深层搅拌钻具，包括托架1与钻杆2，钻杆2的一端转动连接在托架1上，钻杆2内套接有伸缩杆3，伸缩杆3可进行轴向移动，伸缩杆3背向托架1的一端固接有搅拌钻头13，伸缩杆3内中轴线处套接芯杆11，芯杆11背向托架1的一端固接于伸缩杆3的底部，芯杆11外部套接有驱动杆9与丝杠10，芯杆11自上而下滑动时依次经过驱动杆9、丝杠10，驱动杆9与丝杠10同轴固定对接，驱动杆9与丝杠10之间采用螺栓连接，伸缩杆3内壁固接有丝杠螺母12，丝杠螺母12与丝杠10之间采用螺纹连接；还包括多层回转接头7，多层回转接头7包括外套70、转动连接在外套70内的内套71以及转动连接在内套71内的转轴72，外套70固接于托架1，内套71上部固接有用于驱动转轴72转动的电机8，内套71下部固接有钻杆2，转轴72与驱动杆9同轴固定对接，通过以上连接，电机8可以驱动丝杠10旋转；外套70上设有进料口14，搅拌钻头13上设有出料口15，进料口14与出料口15之间设有通道，通道依次经过外套70、内套71、转轴72、驱动杆9、芯杆11和搅拌钻头13，可以持续向钻头输送流体。
21.优选地，托架1通过回转支承固定钻杆2，使钻杆2的转动更加平滑。
22.优选地，外侧连接用于驱动多边形钻杆2转动的动力头5，用于驱动钻杆2正转或反转，钻杆2为多边形钻杆，更加方便动力头5驱动。
23.优选地，钻杆2与伸缩杆3之间靠近托架1的一端设置有多边形驱动套4，多边形驱动套4能够更好地固定伸缩杆3，避免伸缩杆3与钻杆2出现相对转动，背向托架1的一端设有环形密封件6，环形密封件6可以对伸缩杆3进行密封，当伸缩杆3受丝杠10驱动向下移动，丝杠螺母12移动至丝杠10底部时，多边形驱动套4收到环形密封件6限位，丝杠10停止运动。
24.实施例二：如图2至图5共同所示，本实施例与实施例一的不同之处在于，丝杠螺母12设有第一丝杠螺母120与第二丝杠螺母121两个。其中，第二丝杠螺母121固接于伸缩杆3的中部，第一丝杠螺母120固接于伸缩杆3靠近托架1的一端部，至少一个丝杠螺母12与丝杠10之间采用螺纹连接。伸缩杆3受丝杠10驱动向下移动，当第二丝杠螺母121在即将脱开丝杠10底端时，第一丝杠螺母120会同时啮合到丝杠10的顶端，这样丝杠10可以继续驱动伸缩杆3向下移动直至多边形驱动套4受环形密封件6限位而停止。由于丝杠10伸缩长度取决于丝杠10织造长度，通过丝杠螺母12接力，可以实现丝杠10有限长度范围内达到超长伸缩距离的目的。
25.优选地，钻杆2顶部内侧设置有上部限位装置，多边形驱动套4向上移动碰触上部限位装置时，电机8停止工作。
26.优选地，所述s2中搅拌下钻和s3中搅拌提钻过程，泵送固化材料浆液依次通过进料口14、通道、出料口15，进而将固化材料浆液掺入至土体中，固化材料浆液的流量为50l/min-500l/min。
27.优选地，所述钻杆2与伸缩杆3之间、丝杠10与伸缩杆3之间形成的空腔内设置有润滑液，润滑液为非金属腐蚀性材料。
28.一种使用方法，包括以下步骤：第一步,启动动力头5，动力头驱动钻杆2正转或者反转，钻杆2带动伸缩杆3旋转，安装在伸缩杆3上的搅拌钻头13开始工作；第二步，搅拌下钻，启动电机，电机通过转轴和驱动杆控制丝杠旋转，丝杠转动控
制丝杠螺母向下运动，进而控制伸缩杆带动搅拌钻头向下运动，通过控制电机旋转速度，控制搅拌钻头向下运动的速度，直至多边形驱动套受环形密封件限位而停止电机，之后采用动力头驱动钻杆继续向下钻进，直至达到设定搅拌深度；第三步，搅拌提钻，采用动力头驱动钻杆继续向上提升，直至钻杆底部完全离开地面，之后启动电机，电机通过转轴和驱动杆控制丝杠旋转，丝杠转动控制丝杠螺母向上运动，进而控制伸缩杆带动搅拌钻头向上运动，通过控制电机旋转速度，控制搅拌钻头向上运动的速度，直至多边形驱动套向上移动碰触上部限位装置时而停止电机。
29.第四步，搅拌完成，关闭动力头，停止施工作业。
30.当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。