專(zhuān)利名稱(chēng)：多功能鉆機(jī)及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在土木建筑等工程中鉆削地層，構(gòu)筑地下基礎(chǔ)樁、對(duì)軟質(zhì)地基加固處理的多功能鉆機(jī)及其施工方法。
背景技術(shù)：
目前構(gòu)筑地下基礎(chǔ)樁，可使用如下幾種鉆機(jī)1、螺旋鉆機(jī)這種被公知的螺旋鉆機(jī)主要由支撐機(jī)，鉆機(jī)動(dòng)力頭，螺旋鉆桿構(gòu)成；在鉆機(jī)動(dòng)力頭的驅(qū)動(dòng)下螺旋鉆桿一邊旋轉(zhuǎn)，一邊沿支撐機(jī)的立柱向下運(yùn)動(dòng)，螺旋鉆桿下端的鉆頭鉆削地層，被鉆削松散的土砂由螺旋鉆桿外周的螺旋葉排至地面，形成樁孔，在樁孔中插入鋼筋籠并灌注混凝土，即可構(gòu)筑成地下基礎(chǔ)樁。
日本實(shí)用新型專(zhuān)利(實(shí)公平7-3269)還公開(kāi)了另一種螺旋鉆機(jī)，與上述螺旋鉆機(jī)的不同之處是，它的鉆機(jī)動(dòng)力頭是由一組特殊的行星齒輪構(gòu)成的，可以分別驅(qū)動(dòng)鉆頭和螺旋葉以不同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。
2、套筒螺旋鉆機(jī)(在日本被稱(chēng)為SMD鉆機(jī))主要由支撐機(jī)、鉆機(jī)動(dòng)力頭、外套筒和螺旋鉆桿構(gòu)成；在鉆機(jī)動(dòng)力頭的驅(qū)動(dòng)下，外套筒和螺旋鉆桿一邊旋轉(zhuǎn)，一邊沿支撐機(jī)立柱向下運(yùn)動(dòng)，鉆削地層，由螺旋鉆桿外周的螺旋葉排土，形成樁孔，在樁孔中插入鋼筋籠并灌注混凝土，即可構(gòu)筑成地下基礎(chǔ)樁。
3、分離驅(qū)動(dòng)套筒螺旋鉆機(jī)(在日本被稱(chēng)為SDA鉆機(jī))主要由支撐機(jī)、外側(cè)動(dòng)力頭，內(nèi)側(cè)動(dòng)力頭，外套筒和螺旋鉆桿構(gòu)成；在外側(cè)動(dòng)力頭和內(nèi)側(cè)動(dòng)力頭的分別驅(qū)動(dòng)下，外套筒和螺旋鉆桿一邊旋轉(zhuǎn)，一邊沿支撐機(jī)立柱向下運(yùn)動(dòng)，鉆削地層，由螺旋鉆桿外周的螺旋葉排土，形成樁孔，在樁孔中插入鋼筋籠并灌注混凝土，即可構(gòu)筑成地下基礎(chǔ)樁。
目前，對(duì)軟質(zhì)地基加固處理，可使用如下幾種鉆機(jī)1、單向旋轉(zhuǎn)深層攪拌鉆機(jī)(在日本被稱(chēng)為CDM工法機(jī))主要由支撐機(jī)、鉆機(jī)動(dòng)力頭、攪拌鉆桿構(gòu)成；在鉆機(jī)動(dòng)力頭的驅(qū)動(dòng)下，攪拌鉆桿一邊單向旋轉(zhuǎn)、一邊向下運(yùn)動(dòng)鉆削地層，并由鉆頭前端噴出水泥漿，攪拌鉆桿的攪拌葉把鉆削松散的土砂與水泥漿進(jìn)行強(qiáng)制混合攪拌，鉆削攪拌至設(shè)定深度后，提起鉆機(jī)動(dòng)力頭和攪拌鉆桿；重復(fù)上述步驟，并經(jīng)一定固化時(shí)間，即可完成大面積的水泥混合土的加固地基。上述鉆機(jī)可以是一根攪拌鉆桿，也可以是復(fù)數(shù)攪拌鉆桿。
2、雙向旋轉(zhuǎn)深層攪拌鉆機(jī)(在日本被稱(chēng)為ASC工法機(jī))主要由支撐機(jī)、鉆機(jī)動(dòng)力頭、攪拌桿和鉆桿構(gòu)成，在鉆機(jī)動(dòng)力頭的驅(qū)動(dòng)下，攪拌桿和鉆桿分別以不同轉(zhuǎn)速朝相反方向旋轉(zhuǎn)，并同時(shí)向下運(yùn)動(dòng)，鉆桿前端的鉆頭鉆削地層，并從鉆頭先端噴出水泥漿，用攪拌桿的攪拌葉把鉆削松散的土砂與水泥漿進(jìn)行強(qiáng)制混合攪拌，鉆削攪拌至設(shè)定深度后，提起鉆機(jī)動(dòng)力頭、攪拌桿和鉆桿；重復(fù)上述步驟，并經(jīng)一段時(shí)間固化，即可完成大面積的水泥混合土的加固地基。
上述構(gòu)筑地下基礎(chǔ)樁的鉆機(jī)技術(shù)存在如下缺點(diǎn)1、螺旋鉆機(jī)1)在鉆孔時(shí)為了獲得較大的切削力，一般采用低轉(zhuǎn)速大扭矩驅(qū)動(dòng)鉆頭鉆削地層；而為了順暢和高效率的排土，一般需要螺旋鉆桿的螺旋葉有較高的轉(zhuǎn)速；但由于這種螺旋鉆機(jī)的螺旋鉆桿的鉆頭和螺旋葉為同軸的一體結(jié)構(gòu)，鉆削和排土無(wú)法同時(shí)選擇兩種轉(zhuǎn)速，無(wú)法同時(shí)實(shí)現(xiàn)高效率的鉆削和排土。
2)由于螺旋鉆桿剛度有限，鉆孔較深時(shí)，會(huì)產(chǎn)生樁孔偏斜的現(xiàn)象；并且不適用于卵、礫石層及巖基地層鉆進(jìn)。
3)當(dāng)在砂石或較松散地層鉆孔時(shí)，容易出現(xiàn)孔壁坍塌現(xiàn)象，在這種情況下，一般需要將孔中灌滿(mǎn)泥漿護(hù)壁，并需要對(duì)泥漿比重、灌注、排放進(jìn)行嚴(yán)格的管理，否則會(huì)造成環(huán)境污染。
4)采用上述泥漿護(hù)壁方法，將造成施工過(guò)程的復(fù)雜化需從泥漿底部灌注混凝土將泥漿置換出樁孔，并容易出現(xiàn)樁身斷面缺損的質(zhì)量問(wèn)題。
5)日本實(shí)用新型專(zhuān)利(實(shí)公平7-3269)公開(kāi)的螺旋鉆機(jī)，雖然可以分別驅(qū)動(dòng)鉆頭低速旋轉(zhuǎn)和螺旋葉高速旋轉(zhuǎn)，但其鉆頭與螺旋葉轉(zhuǎn)速的相對(duì)比例是固定的，仍然存在不能按具體施工條件將鉆頭和螺旋葉都分別調(diào)整到最佳轉(zhuǎn)速的缺點(diǎn)，存在容易出現(xiàn)孔壁坍塌、需用泥漿護(hù)壁、造成環(huán)境污染的問(wèn)題，并由于灌注混凝土的工藝復(fù)雜，會(huì)出現(xiàn)樁身斷面缺損的質(zhì)量問(wèn)題。
2、套筒螺旋鉆機(jī)(SMD、SDA鉆機(jī))由于在螺旋鉆桿之外增設(shè)了外套管，可以解決鉆孔時(shí)孔壁坍塌的問(wèn)題，但仍然存在螺旋鉆桿的鉆削和排土無(wú)法同時(shí)選擇不同的最佳轉(zhuǎn)速的缺點(diǎn)。
特別是SDA鉆機(jī)由外側(cè)動(dòng)力頭和內(nèi)側(cè)動(dòng)力頭構(gòu)成的分離驅(qū)動(dòng)的鉆機(jī)動(dòng)力頭，存在整機(jī)重量大，造價(jià)高，穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)。
前述對(duì)軟質(zhì)地基加固處理的鉆機(jī)技術(shù)存在如下缺點(diǎn)1、單向旋轉(zhuǎn)深層攪拌鉆機(jī)(CDM工法機(jī))
1)在鉆削地層時(shí)為了獲得較大的切削力，希望低轉(zhuǎn)速大扭矩驅(qū)動(dòng)鉆頭鉆削地層，而為了把注入的水泥漿與被鉆削松散的土砂高效率的充分?jǐn)嚢杌旌希Ｍ麛嚢枞~能以較高速度旋轉(zhuǎn)，但由于攪拌桿的鉆頭和攪拌葉為同軸的一體結(jié)構(gòu)，鉆削和攪拌無(wú)法同時(shí)選擇兩種轉(zhuǎn)速，無(wú)法同時(shí)實(shí)現(xiàn)高效率的鉆削和攪拌，鉆進(jìn)速度較低。
2)由于攪拌桿單向旋轉(zhuǎn)，遇到粘性土層時(shí)，粘土?xí)饾u粘結(jié)在攪拌葉上形成粘土坨，與攪拌葉共轉(zhuǎn)，而無(wú)法起到水泥漿與土砂充分?jǐn)嚢杌旌系淖饔?，造成質(zhì)量問(wèn)題。
2、雙向旋轉(zhuǎn)深層攪拌鉆機(jī)(ASC工法機(jī))該機(jī)雖然可分別驅(qū)動(dòng)鉆頭低速旋轉(zhuǎn)，攪拌桿高速旋轉(zhuǎn)，但由于攪拌桿上的兩組攪拌葉仍然是向同一方向旋轉(zhuǎn)，仍然存在粘性土與攪拌葉粘結(jié)成坨，產(chǎn)生共轉(zhuǎn)的問(wèn)題。
上述構(gòu)筑地下基礎(chǔ)樁和對(duì)軟質(zhì)地基加固處理的兩類(lèi)鉆機(jī)還存在功能單一、使用有局限性的缺點(diǎn)雖然從單向或雙向旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)原理上看，這兩類(lèi)鉆機(jī)似乎相同的，但由于施工目的不同，絕對(duì)轉(zhuǎn)速值相差很多，例如構(gòu)筑地下基礎(chǔ)樁的各種鉆機(jī)轉(zhuǎn)速范圍在3～40min-1，而對(duì)軟質(zhì)地基加固處理的鉆機(jī)轉(zhuǎn)速范圍在20～80min-1。而即使是同一類(lèi)鉆機(jī)，由于施工條件(如地層條件、孔徑大小)不同，所需要的轉(zhuǎn)速也不同。因此，按照現(xiàn)有技術(shù)，構(gòu)筑地下基礎(chǔ)樁或?qū)涃|(zhì)地基加固處理，需分別選用不同的鉆機(jī)，使投資增大、設(shè)備利用率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種即能構(gòu)筑地下基礎(chǔ)樁，又能對(duì)軟質(zhì)地基加固處理的一機(jī)多用途的多功能鉆機(jī)及其施工方法；用這種多功能鉆機(jī)可以在低速大扭矩鉆削地層的同時(shí)，高速高效率地排土或攪拌；而且樁孔無(wú)需泥漿護(hù)壁、無(wú)環(huán)境污染，適用于多種地層施工。
本發(fā)明的目的是由下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種多功能鉆機(jī)主要包括支撐機(jī)、鉆機(jī)動(dòng)力頭和鉆具。
上述支撐機(jī)主要由可在地面上走行的底座，設(shè)置在底座上的立柱、卷?yè)P(yáng)機(jī)組、操作室和牽引鋼絲繩構(gòu)成。
上述鉆機(jī)動(dòng)力頭主要由可移動(dòng)的機(jī)架，設(shè)置于機(jī)架之上并含有原動(dòng)機(jī)、減速機(jī)和出力軸的驅(qū)動(dòng)裝置構(gòu)成；鉆機(jī)動(dòng)力頭通過(guò)牽引鋼絲繩懸掛于支撐機(jī)的立柱上，并可以上下移動(dòng)。
上述鉆具與鉆機(jī)動(dòng)力頭的出力軸相互聯(lián)接。
其特征在于所述鉆機(jī)動(dòng)力頭的出力軸是由中心出力軸、中間出力軸和外周出力軸構(gòu)成的三重出力軸；可以分別由1臺(tái)以上原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)減速機(jī)減速，按同一軸心，分別以相同或不同轉(zhuǎn)速，朝相同或相反方向旋轉(zhuǎn)。
所述的鉆具是可以根據(jù)使用需要，由鉆具部件進(jìn)行任意搭配組合而構(gòu)成的一種組合鉆具，鉆具部件主要包括由空心鉆桿、切削刀盤(pán)、聯(lián)軸器和噴射口構(gòu)成的鉆頭，由空心軸、螺旋葉和聯(lián)軸器構(gòu)成的螺旋桿，由空心軸、攪拌葉和聯(lián)軸器構(gòu)成的攪拌桿，由套筒、切削刀頭、聯(lián)軸器和排土口構(gòu)成的外周鉆筒。上述鉆具部件，可以分別單獨(dú)使用，也可以相互搭配組合使用。
使用上述多功能鉆機(jī)構(gòu)筑地下基礎(chǔ)樁的施工方法，具有以下步驟多功能鉆機(jī)走行到施工位置，將所需鉆具，即鉆頭、螺旋桿、外周鉆筒，分別與鉆機(jī)動(dòng)力頭的三重出力軸的中心出力軸、中間出力軸、外周出力軸聯(lián)接；啟動(dòng)鉆機(jī)動(dòng)力頭的各個(gè)原動(dòng)機(jī)，使鉆頭按10～20min-1的低轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，使螺旋桿按20～40min-1的高轉(zhuǎn)速并與鉆頭同方向旋轉(zhuǎn)，使外周鉆筒按2～20min-1超低轉(zhuǎn)速并與鉆頭反方向旋轉(zhuǎn)；鉆機(jī)動(dòng)力頭向下移動(dòng)，鉆頭和外周鉆筒隨之旋轉(zhuǎn)鉆削地層，螺旋桿向上排土；鉆削至預(yù)定深度后停止鉆具旋轉(zhuǎn)，將外周鉆筒與聯(lián)軸器分離，鉆頭和螺旋桿隨鉆機(jī)動(dòng)力頭向上提升后，多功能鉆機(jī)向一旁移動(dòng)一適當(dāng)距離；向留在地下的外周鉆筒中放入鋼筋籠并灌注混凝土后，多功能鉆機(jī)移動(dòng)回原位置，使用支撐機(jī)立柱上的輔助吊鉤將外周鉆筒吊上地面，并與聯(lián)軸器聯(lián)接，地下鋼筋混凝土經(jīng)一段時(shí)間固化后，即成為地下基礎(chǔ)樁。
使用上述多功能鉆機(jī)對(duì)軟質(zhì)地基加固處理的施工方法，具有如下步驟多功能鉆機(jī)走行到施工位置，將所需鉆具，即鉆頭、攪拌桿I，攪拌桿II分別與鉆機(jī)動(dòng)力頭的三重出力軸的中心出力軸、中間出力軸、外周出力軸聯(lián)接；啟動(dòng)鉆機(jī)動(dòng)力頭的各個(gè)原動(dòng)機(jī)，使鉆頭按10～30min-1的低轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，使攪拌桿I按30～80min-1的高轉(zhuǎn)速并與鉆頭反方向旋轉(zhuǎn)，使攪拌桿II按30～80min-1的高轉(zhuǎn)速并與攪拌桿I反方向旋轉(zhuǎn)，鉆機(jī)動(dòng)力頭向下移動(dòng)，鉆頭隨之鉆削地層并從先端噴射口噴注水泥漿，攪拌桿I和攪拌桿II將鉆削松散的土砂與水泥漿進(jìn)行強(qiáng)制混合攪拌，形成水泥混合土的加固體，鉆削攪拌至設(shè)定深度后，停止水泥漿噴注，向上提升鉆機(jī)動(dòng)力頭及鉆頭、攪拌桿I和攪拌桿II，多功能鉆機(jī)移動(dòng)一個(gè)工作位置，繼續(xù)上述過(guò)程的向下移動(dòng)鉆削、噴注水泥漿、攪拌和向上提升；重復(fù)上述步驟，即可形成一定區(qū)域的水泥混合土的加固體，經(jīng)一段時(shí)間固化之后，成為具有一定承載力的堅(jiān)固地基。
本發(fā)明的多功能鉆機(jī)及其施工方法，有如下積極效果及優(yōu)點(diǎn)1、按照本發(fā)明，鉆機(jī)動(dòng)力頭的三重出力軸，可以分別帶動(dòng)相應(yīng)的鉆具部件，按最佳組合設(shè)定轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向，施工效率高，工程質(zhì)量好。
例如在構(gòu)筑地下基礎(chǔ)樁時(shí)，鉆頭和外周鉆筒可以低速大扭矩、相反方向旋轉(zhuǎn)鉆削地層，螺旋桿可以高速、高效率排土；同時(shí)外周鉆筒還可以保護(hù)孔壁不坍塌，施工工藝簡(jiǎn)單，無(wú)環(huán)境污染；由于是組合鉆具，整體剛度強(qiáng)，鉆孔成樁不會(huì)偏斜，垂直精度高；不僅適用于一般地層和松散地層施工，也適用于卵、礫石層及巖基地層鉆進(jìn)。
又例如對(duì)軟質(zhì)地基加固處理時(shí)，鉆頭可以低速大扭矩鉆削地層，雙重?cái)嚢钘U可以高速和相反方向旋轉(zhuǎn)，攪拌混合效果好，又能有效防止粘土成坨的共轉(zhuǎn)現(xiàn)象發(fā)生，使質(zhì)量穩(wěn)定可靠，施工效率高。
2、按照本發(fā)明，三重出力軸可以驅(qū)動(dòng)一組鉆具部件，按不同方向鉆削、排土或攪拌，扭矩方向相反，產(chǎn)生的反力方向也相反，并有相互抵消的作用，使整體鉆機(jī)在工作時(shí)受力狀態(tài)平衡穩(wěn)定，是實(shí)現(xiàn)小型輕量化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。
3、按照本發(fā)明，鉆機(jī)動(dòng)力頭的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，為一體結(jié)構(gòu)，體積小、重量輕，即可降低制造成本，又使整機(jī)移動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性和安定度提高。
4、按照本發(fā)明，針對(duì)不同的施工目的和需要，可以靈活地組合配匹相應(yīng)的鉆具部件和設(shè)定相應(yīng)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)行多樣化的施工，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多功能、多用途，可減少設(shè)備投資、提高設(shè)備的利用率和使用價(jià)值。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1多功能鉆機(jī)A的主視圖。
圖2是圖1所示多功能鉆機(jī)A的側(cè)視圖。
圖3是圖1所示多功能鉆機(jī)A的鉆機(jī)動(dòng)力頭C的主視圖。
圖4是圖3所示鉆機(jī)動(dòng)力頭C的側(cè)視圖。
圖5是圖3所示鉆機(jī)動(dòng)力頭C的驅(qū)動(dòng)裝置7的K-K剖面圖。
圖6是圖5所示驅(qū)動(dòng)裝置7的L-L剖面圖。
圖7是圖1所示多功能鉆機(jī)A的鉆機(jī)動(dòng)力頭C和組合鉆具Da聯(lián)接的結(jié)構(gòu)圖。
圖8是圖1所示多功能鉆機(jī)A的鉆機(jī)動(dòng)力頭C和組合鉆具Db聯(lián)接的結(jié)構(gòu)圖。
圖9a、圖9b、圖9c、圖9d、圖9e和圖9f是本發(fā)明的實(shí)施例2使用多功能鉆機(jī)A構(gòu)筑地下基礎(chǔ)樁的施工方法步驟的示意圖。
圖10a、圖10b、圖10c、圖10d、圖10e和圖10f是本發(fā)明的實(shí)施例3使用多功能鉆機(jī)A對(duì)軟質(zhì)地基加固處理的施工方法步驟的示意圖。
圖11是本發(fā)明的實(shí)施例4多軸鉆機(jī)動(dòng)力頭E的結(jié)構(gòu)圖。
圖12是本發(fā)明的一種四軸組合鉆具Dc的結(jié)構(gòu)圖。
圖13是圖12所示四軸組合鉆具Dc的N-N向視圖。
圖14是使用多功能鉆機(jī)A打設(shè)預(yù)制樁(水泥管或鋼管)的施工方法步驟的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例1多功能鉆機(jī)A參照?qǐng)D1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7和圖8。
一種多功能鉆機(jī)A，主要包括支撐機(jī)B、鉆機(jī)動(dòng)力頭C和鉆具D。
上述支撐機(jī)B主要由可在地面GL上走行的底座1，設(shè)置在底座1上垂直于地面GL的立柱2，卷?yè)P(yáng)機(jī)組3，操作室4和鋼絲繩5構(gòu)成；所述立柱2上還設(shè)有導(dǎo)向滑軌2a、頂部滑輪組2b、輔助吊鉤2c、支撐桿2d、支承套2e；所述卷?yè)P(yáng)機(jī)組3可驅(qū)動(dòng)牽引鋼絲繩5和輔助吊鉤2c。
上述鉆機(jī)動(dòng)力頭C主要由機(jī)架6和置于機(jī)架6上的驅(qū)動(dòng)裝置7構(gòu)成；所述機(jī)架6上還設(shè)置有導(dǎo)向滑槽6a和滑輪組6b，機(jī)架6借助旋繞在滑輪組6b上的鋼絲繩5懸掛于頂部滑輪組2b之下，并借助導(dǎo)向滑槽6a嵌在立柱2的導(dǎo)向滑軌2a上，在卷?yè)P(yáng)機(jī)3驅(qū)動(dòng)的鋼絲繩5的牽引下，機(jī)架6可沿立柱2上下移動(dòng)；所述驅(qū)動(dòng)裝置7主要由固定在機(jī)架6上的箱體8、原動(dòng)機(jī)9a、9b和9c、設(shè)置于箱體8上的行星減速機(jī)10a、10b和10c，安裝在行星減速機(jī)10a、10b和10c的出力軸上的主動(dòng)齒輪11a、11b和11c，從動(dòng)齒輪12a、12b和12c、可導(dǎo)入液體的旋轉(zhuǎn)接頭15以及出力軸16構(gòu)成；所述出力軸16是由借助軸承13a和13b支持的空心可旋轉(zhuǎn)的中心出力軸16a，借助軸承13b支持的可旋轉(zhuǎn)的中間出力軸16b，借助軸承13b和13c支持的可旋轉(zhuǎn)的外周出力軸16c構(gòu)成的三重出力軸；齒輪12a安裝在中心出力軸16a上并與齒輪11a嚙合，齒輪12b安裝在中間出力軸16b上并與齒輪11b嚙合，齒輪12c安裝在外周出力軸16c上并與齒輪11c嚙合；在原動(dòng)機(jī)9a、9b和9c的分別驅(qū)動(dòng)下，通過(guò)行星減速機(jī)10a、10b和10c減速，經(jīng)齒輪11a、11b和11c與齒輪12a、12b和12c嚙合傳遞動(dòng)力，使三重出力軸16的中心出力軸16a、中間出力軸16b和外周出力軸16c按同一軸心，分別以選定轉(zhuǎn)速和方向旋轉(zhuǎn)。
上述鉆具D，是可以根據(jù)使用需要，選用適當(dāng)鉆具部件進(jìn)行任意搭配而構(gòu)成的一種組合鉆具；鉆具部件主要包括鉆頭20、螺旋桿21、外周鉆筒22、鉆頭23、攪拌桿24、25；所述鉆頭20主要由空心鉆桿20a、切削刀盤(pán)20b、聯(lián)軸器20c和噴射口20d構(gòu)成；所述螺旋桿21主要由空心軸21a、螺旋葉21b和聯(lián)軸器21c構(gòu)成；所述外周鉆筒22主要由套筒22a、切削刀頭22b、聯(lián)軸器22c和排土口22d構(gòu)成；所述鉆頭23主要由空心鉆桿23a、切削刀盤(pán)23b、聯(lián)軸器23c和噴射口23d構(gòu)成；所述攪拌桿24、25主要由空心軸24a、25a攪拌葉24b、25b和聯(lián)軸器24c、25c構(gòu)成。
一組鉆具Da由鉆頭20、螺旋桿21和外周鉆筒22構(gòu)成，借助聯(lián)軸器20c、21c和22c分別與三重出力軸16的中心出力軸16a、中間出力軸16b和外周出力軸16c聯(lián)接，在三重出力軸16的驅(qū)動(dòng)下，可按同一軸心，分別以選定的轉(zhuǎn)速和方向旋轉(zhuǎn)；借助旋轉(zhuǎn)接頭15，可經(jīng)空心的中心出力軸16a向空心鉆桿20a內(nèi)導(dǎo)入液體，由鉆頭20前端的噴射口20d噴出。
一組鉆具Db由鉆頭23、攪拌桿24、25構(gòu)成，借助聯(lián)軸器23c、24c和25c分別與三重出力軸16的中心出力軸16a、中間出力軸16b和外周出力軸16c聯(lián)接，并在三重出力軸16的驅(qū)動(dòng)下，可按同一軸心，分別以選定的轉(zhuǎn)速和方向旋轉(zhuǎn)；借助旋轉(zhuǎn)接頭15，可經(jīng)空心的中心出力軸16a向空心鉆桿23a內(nèi)導(dǎo)入液體，由鉆頭23前端的噴射口23d噴出。
實(shí)施例2使用多功能鉆機(jī)A構(gòu)筑地下基礎(chǔ)樁的施工方法。
參照?qǐng)D9a、圖9b、圖9c、圖9d、圖9e和圖9f。
多功能鉆機(jī)A走行到施工位置，將一組鉆具Da的鉆頭20，螺旋桿21和外周鉆筒22分別與鉆機(jī)動(dòng)力頭C的三重出力軸16的中心出力軸16a、中間出力軸16b和外周出力軸16c聯(lián)接，啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置7，使鉆頭20在轉(zhuǎn)速n1＝10～20min-1的范圍內(nèi)低速大扭矩旋轉(zhuǎn)，使螺旋桿21在轉(zhuǎn)速n2＝20～40min-1的范圍內(nèi)與鉆頭20同方向高速旋轉(zhuǎn)，使外周鉆筒22在轉(zhuǎn)速n3＝2～20min-1的范圍內(nèi)與鉆頭20反方向低速大扭矩旋轉(zhuǎn)，具體轉(zhuǎn)速值，根據(jù)地層條件和鉆孔直徑設(shè)定；啟動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)3，通過(guò)鋼絲繩5的牽引及鉆機(jī)動(dòng)力頭C的重力作用，鉆機(jī)動(dòng)力頭C沿立柱2向下移動(dòng)，鉆頭20和外周鉆筒22隨之向下鉆削地層，被鉆削的土砂由螺旋桿21向上方輸送，并通過(guò)排土口22d排出；在鉆進(jìn)過(guò)程中，根據(jù)地層硬度變化可隨時(shí)調(diào)整鉆具Da的轉(zhuǎn)速，鉆削至預(yù)定深度后，停止鉆機(jī)動(dòng)力頭C的向下移動(dòng)，待鉆孔內(nèi)的土砂完全排出后，停止驅(qū)動(dòng)裝置7和鉆具Da的旋轉(zhuǎn)，將外周鉆筒22與聯(lián)軸器22c分離，鉆頭20和螺旋桿21隨鉆機(jī)動(dòng)力頭C向上提升到立柱2的頂端；多功能鉆機(jī)A向一旁移動(dòng)一適當(dāng)距離；向留在地下的外周鉆筒22中放入鋼筋籠27，并灌注混凝土28；多功能鉆機(jī)A移動(dòng)回原位置，使用立柱2上的輔助吊鉤2c將外周鉆筒22吊上地面，并與聯(lián)軸器22c聯(lián)接，多功能鉆機(jī)A可走行到下一個(gè)施工位置。地下灌注的鋼筋混凝土圓柱體，經(jīng)一段時(shí)間固化后，即成為地下基礎(chǔ)樁。
實(shí)施例3使用多功能鉆機(jī)A對(duì)軟質(zhì)地基加固處理的施工方法。
參照?qǐng)D10a、圖10b、圖10c、圖10d、圖10e和圖10f。
多功能鉆機(jī)A走行到施工位置，將一組鉆具Db的鉆頭23、攪拌桿24和攪拌桿25分別與鉆機(jī)動(dòng)力頭C的三重出力軸16的中心出力軸16a、中間出力軸16b和外周出力軸16c聯(lián)接，啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置7，使鉆頭23在轉(zhuǎn)速n4＝10～30min-1的范圍內(nèi)低速大扭矩地旋轉(zhuǎn)，使攪拌桿24在轉(zhuǎn)速n5＝30～80min-1的范圍內(nèi)與鉆頭23反方向高速旋轉(zhuǎn)，使攪拌桿25在轉(zhuǎn)速n6＝30～80min-1的范圍內(nèi)與攪拌桿24反方向高速旋轉(zhuǎn)，具體轉(zhuǎn)速值，根據(jù)地層條件和鉆孔直孔徑設(shè)定，啟動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)3，通過(guò)鋼絲繩5的牽引及鉆機(jī)動(dòng)力頭C的重力作用，鉆機(jī)動(dòng)力頭C沿立柱2向下移動(dòng)，鉆頭23、攪拌桿24和攪拌桿25隨之向下進(jìn)入地中，鉆頭23鉆削地層，并從鉆頭23先端噴注水泥漿29，攪拌桿24和攪拌桿25將鉆削松散的土砂與水泥漿29進(jìn)行強(qiáng)制混合攪拌，形成水泥混合土的加固體30；在鉆削攪拌的過(guò)程中，根據(jù)地層硬度和土質(zhì)的變化，可隨時(shí)調(diào)整鉆頭23、攪拌桿24和攪拌桿25的轉(zhuǎn)速；鉆削攪拌至預(yù)定深度后，停止噴注水泥漿29，將鉆頭23、攪拌桿24和攪拌桿25隨鉆機(jī)動(dòng)力頭C向上提升到立柱2的頂端，停止驅(qū)動(dòng)裝置7及鉆具Db的旋轉(zhuǎn)，一個(gè)單元的加固處理完成；多功能鉆機(jī)A移動(dòng)位置，重復(fù)上述步驟，進(jìn)行下一個(gè)單元的施工，并使每個(gè)單元的加固體30相互連接，直至完成預(yù)定區(qū)域的加固處理施工，連成一片的水泥混合土的加固體30，經(jīng)一段時(shí)間固化之后，即成為具有一定承載力的堅(jiān)固地基。
實(shí)施例4多軸鉆機(jī)動(dòng)力頭E。
參照?qǐng)D11。
多軸鉆機(jī)動(dòng)力頭E是由本發(fā)明實(shí)施例1中的鉆機(jī)動(dòng)力頭C演變而來(lái)的；將兩個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置7聯(lián)接組合，并固定于機(jī)架31之上，就構(gòu)成了具有兩個(gè)三重出力軸16的多軸鉆機(jī)動(dòng)力頭E，它可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩組鉆具D。
結(jié)合上述實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但通過(guò)對(duì)鉆機(jī)動(dòng)力頭或鉆具部件的結(jié)構(gòu)和組合方式作一些適當(dāng)?shù)母淖儯瑢?duì)施工步驟的細(xì)節(jié)作一些適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，就可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)，派生出各種不同的鉆機(jī)及其相應(yīng)的施工方法。
例如圖12和圖13所示的是一種四軸組合鉆具Dc，使用它對(duì)軟質(zhì)地基加固處理，具有更高的施工效率。
又例如圖14所示的是，使用多功能鉆機(jī)A打設(shè)預(yù)制樁(水泥管或鋼管等)的施工方法步驟的示意圖；利用這種施工方法，可以無(wú)振動(dòng)、無(wú)噪音、高效率地打設(shè)預(yù)制樁。
權(quán)利要求
1.一種多功能鉆機(jī)包括支撐機(jī)、鉆機(jī)動(dòng)力頭和鉆具；所述支撐機(jī)主要由可在地面上走行的底座、立柱、卷?yè)P(yáng)機(jī)組、操作室和牽引鋼絲繩構(gòu)成；鉆機(jī)動(dòng)力頭主要由可移動(dòng)的機(jī)架、設(shè)置于機(jī)架之上并含有原動(dòng)機(jī)、減速機(jī)和出力軸的驅(qū)動(dòng)裝置構(gòu)成；鉆具與鉆機(jī)動(dòng)力頭的出力軸相聯(lián)接；其特征在于所述鉆機(jī)動(dòng)力頭的出力軸，除可以是單一出力軸或雙重出力軸之外，還可以是由中心出力軸、中間出力軸和外周出力軸構(gòu)成的三重出力軸。
2.按照權(quán)利要求1所述的多功能鉆機(jī)，其特征在于所述三重出力軸的中心出力軸、中間出力軸和外周出力軸可以分別由1臺(tái)以上原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)減速機(jī)減速，按同一軸心，分別以相同或不同的轉(zhuǎn)速，朝相同或相反方向旋轉(zhuǎn)。
3.按照權(quán)利要求1所述的多功能鉆機(jī)，其特征在于所述三重出力軸的轉(zhuǎn)速范圍是，中心出力軸的轉(zhuǎn)速為10～30min-1，中間出力軸的轉(zhuǎn)速為20～80min-1，外周出力軸的轉(zhuǎn)速為2～80min-1。
4.按照權(quán)利要求1所述的多功能鉆機(jī)，其特征在于所述的鉆具是可以根據(jù)使用需要，選用適當(dāng)鉆具部件、進(jìn)行任意搭配組合而構(gòu)成的一種組合鉆具，鉆具部件主要有鉆頭、螺旋桿、攪拌桿、外周鉆筒；鉆具部件可以分別與三重出力軸的中心出力軸、中間出力軸和外周出力軸相聯(lián)接。
5.使用權(quán)利要求1所述的多功能鉆機(jī)的施工方法，其特征在于該施工方法具有如下步驟多功能鉆機(jī)走行到施工位置，將組合鉆具的鉆具部件分別與三重出力軸的中心出力軸、中間出力軸和外周出力軸相聯(lián)接，啟動(dòng)鉆機(jī)動(dòng)力頭的驅(qū)動(dòng)裝置，使組合鉆具按選定轉(zhuǎn)速及方向旋轉(zhuǎn)，并隨鉆機(jī)動(dòng)力頭下降而鉆削地層，根據(jù)施工條件及地層變化，在鉆進(jìn)的過(guò)程中可隨時(shí)分別調(diào)整鉆具部件的轉(zhuǎn)速，使之處于最佳狀態(tài)，鉆進(jìn)到預(yù)定深度后，按選定方式，同時(shí)或分別提升鉆具至地面，并停止鉆具旋轉(zhuǎn)，移動(dòng)多功能鉆機(jī)到下一個(gè)施工位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在土木建筑等工程中鉆削地層，構(gòu)筑地下基礎(chǔ)樁、對(duì)軟質(zhì)地基加固處理的多功能鉆機(jī)及其施工方法；該多功能鉆機(jī)主要包括可在地面上走行的支撐機(jī)，含有機(jī)架、驅(qū)動(dòng)裝置、出力軸的鉆機(jī)動(dòng)力頭和鉆具；其特征在于所述鉆機(jī)動(dòng)力頭的出力軸是由中心出力軸、中間出力軸和外周出力軸構(gòu)成的三重出力軸，各出力軸按同一軸心、可分別以相同或不同轉(zhuǎn)速、朝相同或相反方向旋轉(zhuǎn)；所述的鉆具是可以根據(jù)使用需要，選用適當(dāng)鉆具部件、進(jìn)行任意搭配組合而構(gòu)成的一種組合鉆具。
文檔編號(hào)E21B7/02GK1458383SQ03137579
公開(kāi)日2003年11月26日 申請(qǐng)日期2003年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月18日
發(fā)明者錢(qián)奐云 申請(qǐng)人:錢(qián)奐云