组合式斜撑桩的施工用钻头的制作方法

1.本实用新型涉及基坑支护施工技术领域，具体讲是一种组合式斜撑桩的施工用钻头。

背景技术：

2.随着基坑工程的广泛应用和发展，采用压顶梁结合基坑内斜撑桩对基坑围护桩进行支撑的结构日益广泛地得到应用。斜撑桩被基坑底板分为两个部分，即基坑底板以上的空心斜支撑如倾斜的钢格构柱、钢管支撑或pc桩支撑，和基坑底板以下的组合式斜桩，组合式斜桩由中心的倾斜的内芯桩如钢格构柱、钢管桩或pc桩和包覆住内芯桩的高压旋喷桩构成。
3.如申请公布号为cn114562301a、名称为带斜撑桩的基坑支护体系的施工方法的发明专利申请，公开了一种以上所述斜撑桩的施工方法。其施工步骤大致如下：在待开挖的基坑地面上，一底座和一斜向导向架上安装有钻机和下压设备，以钢格构柱为例，将格构柱安装在下压设备上并将钻杆安装在动力头上，该钻杆上端与输浆管连通而底端为带喷嘴的钻头，该钻杆位于钢格构柱中心且底端的钻头下突于钢格构柱底端。分两阶段施工，第一阶段钻头下钻时，喷水或水泥土先行软化土体，与此同时启动下压设备如液压千斤顶下压钢格构柱从而在软土中同步跟进，直至到达基坑底面标高；第二阶段则是钻头经喷嘴旋喷高压水泥浆，而格构柱被继续下压同步跟进，直至钢格构柱底端到达底标高。所述的高压旋喷桩的喷浆压力为20-40mpa。再开挖基坑土方至基坑底板，再挖掉包覆在基坑底板以上钢格构柱外部的水泥土，而基坑底板以下则形成外高压旋喷桩、内格构柱作为内芯桩的组合式斜桩。
4.但以上施工用钻头仍有需要改进之处：要满足组合式斜桩的承载力和抗弯抗压等能力的需要，对基坑底板以下的旋喷桩的桩径有较高的要求，如该高压旋喷桩桩径要求达到800mm以上。但因需倾斜钻孔和旋喷钻杆及钻头倾斜进出钢格构柱的内孔等客观限制，使现有技术安装在倾斜式旋喷钻机上的钻头要达到扩大旋喷桩桩径的目的，只能靠增加高压泵等设备来提高喷口压力并增加水泥用量来实现。这样就会出现三个问题，一是对设备如管道的承压能力要求高，增加了设备成本和电力能源消耗等施工成本。二是压力过高容易出现设备如管道泄漏现象，而影响施工质量、施工效率甚至妨碍正常施工。三是水泥用量增加较多，材料成本大幅上升。

技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题是，提供一种能节约施工成本、不增加输浆管和喷口压力而能实现扩大旋喷桩桩径的组合式斜撑桩的施工用钻头。
6.本实用新型的技术解决方案是，提供一种组合式斜撑桩的施工用钻头，固定在高压旋喷钻杆下端，钻头底端有钻齿，钻杆上端与输浆管连通，钻头外壁上固定有一个防护和搅拌用的钢筋笼和至少一根横向喷射管，横向喷射管的内端与钻杆管腔连通，横向喷射管
的外端固定在钢筋笼上，钢筋笼的横截面为圆形，一横向喷口设在横向喷射管的外端且内陷于钢筋笼的外圆周面以内；钢筋笼的最大直径小于内芯桩的中心孔径。
7.采用以上结构后，本实用新型组合式斜撑桩的施工用钻头具有以下优点：
8.在斜撑桩的钻孔旋喷的实际施工过程中，尽管有两种情况下横向喷射管的喷口或称喷嘴处有发生钩挂或称勾挂的可能：一是钻至预定标高，钢格构柱或者钢管桩或者预制的pc桩不动，而起拔钻杆时，有与以上三者的内孔壁发生钩挂的可能；二是采用钢格构柱的情况下，钻孔喷浆时，若发现一个喷口堵塞，则上提钻杆一小段再下降复喷，这个复喷过程有与钢格构柱内孔壁发生钩挂的可能。但采用以上结构后，完全避免了以上所述的钩挂现象。
9.本实用新型组合式斜撑桩的施工用钻头，尤其适用于倾斜钻孔和旋喷钻杆带动钻头倾斜并往复进出钢格构柱、钢管桩或预制的pc桩的内孔。钢筋笼既对横向喷射管起到很好的固定和防护作用，又在高压旋喷水泥浆料的同时，搅拌、扰动和破碎土体，且更重要的是，在起拔回收钻杆或复喷过程中，能确保钻杆顺利升降而不钩挂。本施工用钻头的横向喷射管和钢筋笼所增加的材料成本相对现有技术增加的设备成本和材料成本而言，其比例很小，即大幅度节约了设备成本和水泥材料成本，且电力能源消耗的施工成本更是大幅度减少。由于不需要增加旋喷压力，所以不需增加高压泵等设备，也不需要为承受高压而采用高强度材料的输浆管和增加输浆管等的厚度，一方面是以上所述的施工成本的大幅度节约，另一方面，不增加喷口压力同样能实现扩大高压旋喷桩桩径的技术效果,且不会由于压力过高而出现设备如水泥浆料输浆管道泄漏的现象，有效地保证了施工的正常进行和较高的施工效率，使高压旋喷浆料均匀，保证旋喷桩施工质量，满足组合式斜桩的承载力和抗弯抗压等性能。
10.进一步地，外端设有横向喷口的横向喷射管为对称设在钻头两侧的两根，两根第一横向喷射管在同一直线上。采用以上结构后，能更好地满足某种土体结构的施工的需要,如在土质较硬的条件下,采用同一直线上的两根高压喷射管即两根第一横向喷射管,能集中冲刷和破碎土体,以提高施工效率。
11.进一步地，第一钢筋笼的轴向形状为纺锤形、圆形或椭圆形；第一钢筋笼的轴向中间为一第一圆环，第一圆环的直径为钢筋笼的最大直径；第一圆环内有多根沿圆周均匀分布的第一横向连接杆，每根第一横向连接杆的一端与钻头外壁固定，另一端与第一圆环内壁固定；第一圆环的两端壁上对称固定有多根第一钢筋的一端，每端的多根第一钢筋的另一端均固定在钻头外壁上，两端的多根第一钢筋均沿圆周均匀分布。采用以上结构后，提供一种适应两根第一横向喷射管在同一直线上的第一钢筋笼，第一钢筋笼的结构牢固和可靠，斜向反复穿过钢格构柱等内孔快速和顺畅，钻头的旋转更平衡、稳定和同心，进一步提高了钢筋笼的固定、防护和搅拌、扰动和破碎土体的技术效果。
12.进一步地，第一圆环上有对称设置的两个第一多边形通孔，两根第一横向喷射管的外端均为部分固定在第一多边形通孔内的第一多边形管，每根第一多边形管的第一外端壁在第一圆环的第一外圆周面以内，第一多边形管外端的中心孔为第一横向喷口。所述的固定如焊接。采用以上结构后，第一横向喷射管的喷口处的固定更牢固可靠，第一钢筋笼对第一横向喷射管及第一横向喷口的保护结构更合理，保护效果更好，且由于得到牢固可靠地支撑，第一横向喷口喷出的高压水泥浆更通畅和更集中，其喷射压力更大，旋喷效果更
好。
13.进一步地，外端设有横向喷口的横向喷射管为对称设置在钻头两侧的两根，两根第二横向喷射管不在同一直线上。采用以上结构后，能更好地满足某种土体结构的施工的需要,如在土质较软的条件下,采用不在同一直线上即上下错开的两根高压喷射管即两根第二横向喷射管,使同一时间所冲刷和破碎土体的体积更大,同样提高施工效率。
14.进一步地，第二钢筋笼的轴向形状为纺锤形、圆形或椭圆形；钢筋笼的轴向中间为两个第二圆环，两个第二圆环的相互之间经多根纵向连接杆连接，多根纵向连接杆沿圆周均匀布置；两个第二圆环的直径相等且均为钢筋笼的最大直径；两个第二圆环内均有多根沿圆周均匀分布的第二横向连接杆，每根第二横向连接杆的一端与钻头外壁固定，另一端与第二圆环的内壁固定；两个第二圆环的外端壁上对称固定有多根第二钢筋的一端，每个第二圆环外端壁上的多根第二钢筋的另一端均固定在钻头外壁上，两端的多根第二钢筋均沿圆周均匀分布，采用以上结构后，提供一种适应两根第二横向喷射管不在同一直线上及上下错开的第二钢筋笼，第二钢筋笼的结构牢固和可靠，斜向反复穿过钢格构柱等内孔快速和顺畅，钻头的旋转更平衡、稳定和同心，进一步提高了钢筋笼的固定、防护和搅拌、扰动和破碎土体的技术效果。
15.进一步地，两个第二圆环上各有一个第二多边形通孔，两根第二横向喷射管的外端均为部分固定在各自第二多边形通孔内的第二多边形管，每根第二多边形管的第二外端壁在各自的第二圆环的第二外圆周面以内，第二多边形管外端的中心孔为第二横向喷口。采用以上结构后，第二横向喷射管的喷口处的固定更牢固可靠，钢筋笼对第二横向喷射管及第二横向喷口的保护结构更合理，保护效果更好，且由于得到牢固可靠地支撑，第二横向喷口喷出的高压水泥浆更通畅和更集中，其喷射压力更大，旋喷效果更好。
16.进一步地，纺锤形钢筋笼的多根连接杆和钢筋均为直型圆钢，且同一平面上的多根钢筋或连接杆的长度和重量均相等，以旋转时平衡稳定同心。采用以上结构后，钻头的旋转更平衡、稳定和同心，进一步提高了钢筋笼的固定、防护和搅拌、扰动和破碎土体的技术效果。
附图说明
17.图1是安装有带本实用新型钻头的旋喷钻杆的钻机及液压装置的结构示意图(示出钻头上的钢筋笼的一种具体实施例)。
18.图2是图1中钢筋笼的放大结构示意图(角度有变化并省略一端的钻杆和另一端的钻头)。
19.图3是图2中a的放大结构示意图。
20.图4是固定在旋喷钻杆下端的本实用新型钻头中的钢筋笼的另一种具体实施例。
21.图5是图4中的钢筋笼的放大结构示意图一(省略一端的钻杆和另一端的钻头)。
22.图6是图4中的钢筋笼的放大结构示意图二(角度有变化并省略一端的钻杆和另一端的钻头)。
23.图7是图4中的钢筋笼的放大结构示意图三(角度有变化并省略一端的钻杆和另一端的钻头)。
24.图8是图7中b的放大结构示意图。
25.图中所示：1、斜向导向架，2、钻机，3、钢格构柱，4、钻头，5、钻齿，6、第一钢筋笼，7、钻杆，8、底座，9、第一横向喷射管，10、第一钢筋，11、第一多边形管，12、第一横向连接杆，13、第一圆环，14、第一外圆周面，15、第一横向喷口，16、第一多边形通孔，17、第一外端壁，18、第二钢筋笼，19、第二圆环，20、第二横向连接杆，21、纵向连接杆，22、第二钢筋，23、第二横向喷射管，24、第二多边形管，25、第二外圆周面，26、第二外端壁，27、第二多边形通孔，28、第二横向喷口。
具体实施方式
26.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要声明的是，对于这些具体实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型的各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
27.如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8所示。
28.现有技术采用压顶梁结合基坑内斜支撑对基坑围护桩进行支撑的结构中的斜撑桩被基坑底板分为两个部分，即基坑底板以上的空心斜支撑如倾斜的钢格构柱3、钢管支撑或pc桩支撑，和基坑底板以下的组合式斜桩，组合式斜桩由中心的倾斜的内芯桩如钢格构柱3、钢管桩或pc桩和包覆住内芯桩的高压旋喷桩构成。高压旋喷桩桩径如800mm。其施工设备如一底座8和一斜向导向架1上安装有钻机2和下压设备如液压千斤顶(钢管支撑、pc桩支撑和液压千斤顶图中均未示出)。
29.本实用新型为组合式斜撑桩的施工用钻头，固定在高压旋喷钻杆7下端，可理解为钻头4与钻杆7为一体结构，钻头4底端有钻齿5，钻杆7上端与输浆管连通，水泥浆料池设在地面上，高压输送泵的进料口连通水泥浆料池，高压输送泵的出料口经输浆管连通钻杆7顶端的钻杆管腔或称输浆通道的入口、再经钻杆管腔连通至喷口或称高压喷口。所述的高压一般指压力为20-40mpa(高压水泥浆料输浆管、高压输送泵和水泥浆料池等图中未示出)。以上为现有技术。
30.本实用新型组合式斜撑桩的施工用钻头的发明点在于：
31.钻头4外壁上固定如焊接有一个防护和搅拌用的钢筋笼和至少一根横向喷射管，横向喷射管的内端与钻杆管腔连通，横向喷射管的外端固定在钢筋笼上，钢筋笼的横截面为圆形，一横向喷口设在横向喷射管的外端且内陷于钢筋笼的外圆周面以内。钢筋笼的最大直径小于内芯桩的中心孔径。
32.即钢筋笼的最大直径小于钢格构柱3的中心孔孔径，或者小于钢管桩的中心孔孔径，或者小于pc桩中心孔的孔径。
33.图1、图2、图3所示为横向喷射管和钢筋笼的一种具体实施例。
34.外端设有横向喷口的横向喷射管为对称设在钻头4两侧的两根，两根第一横向喷射管9在同一直线上。
35.第一钢筋笼6的轴向形状为纺锤形，从立体的角度看第一钢筋笼6为大致的纺锤形体。第一钢筋笼6的轴向中间为一第一圆环13，第一圆环13的直径为第一钢筋笼6的最大直径。第一圆环13内有多根沿圆周均匀分布的第一横向连接杆12，每根第一横向连接杆12的一端与钻头4外壁固定，另一端与第一圆环13内壁固定。第一圆环13的两端壁上对称固定有
多根第一钢筋6的一端，每端的多根第一钢筋的另一端均固定在钻头4外壁上，两端的多根第一钢筋6均沿圆周均匀分布。
36.第一圆环13上有对称设置的两个第一多边形通孔16，两根第一横向喷射管9的外端均为部分固定在第一多边形通孔16内的第一多边形管11，每根第一多边形管11的第一外端壁17在第一圆环13的第一外圆周面14以内，第一多边形管11外端的中心孔为第一横向喷口15。所述的第一多边通孔16如正六边形通孔，所述的第一多边形管11如正六边形管。
37.纺锤形钢筋笼的多根连接杆和钢筋均为直型圆钢，且同一平面上的多根钢筋或连接杆的长度和重量均相等，以旋转时平衡稳定同心。如第一钢筋笼6即第一纺锤形钢筋笼的多根第一横向连接杆12和多根第一钢筋10均为直型圆钢，且同一平面上的多根第一钢筋10如第一圆环13上端的多根第一钢筋10的长度和重量均相等，第一圆环13下端的多根第一钢筋10的长度和重量均相等，或多根第一横向连接杆12的长度和重量均相等，加之以上所述均沿圆周均匀布置，以使旋转时平衡、稳定和同心。
38.与以上第一种具体实施例相比，钢筋笼的轴向形状还可为圆形或椭圆形，轴向形状或称轴向视图。从立体的角度看为大致的圆形体或椭圆形体。其结构均与第一纺锤形钢筋笼基本相同，不同之处在于，多根连接杆仍为直型圆钢，但球形体钢筋笼和椭圆形体钢筋笼的多根钢筋均为弧型圆钢。
39.图4、图5、图6、图7、图8所示为横向喷射管和钢筋笼的另一种具体实施例。
40.外端设有横向喷口的横向喷射管为对称设置在钻头4两侧的两根，两根第二横向喷射管23不在同一直线上即上下交错布置。
41.第二钢筋笼18的轴向形状为纺锤形，轴向形状或称轴向视图。从立体的角度看为大致的纺锤形体。第二钢筋笼18的轴向中间为两个第二圆环19，两个第二圆环19的相互之间经多根纵向连接杆21连接，多根纵向连接杆21沿圆周均匀布置。两个第二圆环19的直径相等且均为第二钢筋笼18的最大直径。两个第二圆环19内均有多根沿圆周均匀分布的第二横向连接杆20，每根第二横向连接杆20的一端与钻头4外壁固定，另一端与第二圆环19的内壁固定。两个第二圆环19的外端壁上对称固定有多根第二钢筋22的一端，每个第二圆环19外端壁上的多根第二钢筋22的另一端均固定在钻头4外壁上，两端的多根第二钢筋22均沿圆周均匀分布。
42.两个第二圆环19上各有一个第二多边形通孔27，两根第二横向喷射管23的外端均为部分固定在各自第二多边形通孔27内的第二多边形管24，每根第二多边形管24的第二外端壁26在各自的第二圆环19的第二外圆周面25以内，第二多边形管24外端的中心孔为第二横向喷口28。所述的第二多边通孔27如正六边形通孔，所述的第二多边形管24如正六边形管。
43.纺锤形钢筋笼的多根连接杆和钢筋均为直型圆钢，且同一平面上的多根钢筋或连接杆的长度和重量均相等，以旋转时平衡稳定同心。如第二钢筋笼18即第二纺锤形笼的多根第二横向连接杆20和多根第二钢筋22均为直型圆钢，且同一平面上的多根第二钢筋22如第二圆环19上端的多根第二钢筋22的长度和重量均相等，第二圆环19下端的多根第二钢筋22的长度和重量均相等，或多根纵向连接杆21的长度和重量均相等，多根第二横向连接杆20的长度和重量均相等，加之以上所述均沿圆周均匀布置，以旋转时平衡稳定同心。
44.与以上第二种具体实施例相比，钢筋笼的轴向形状还可为圆形或椭圆形，轴向形
状或称轴向视图。从立体的角度看为大致的圆形体或椭圆形体。其结构均与第二纺锤形钢筋笼基本相同，不同之处在于，多根连接杆仍为直型圆钢，但球形体钢筋笼和椭圆体钢筋笼的多根钢筋均为弧型圆钢。
45.不难理解，本倾斜式高压旋喷钻杆及钻头同样能应用于垂直式高压旋喷钻杆及钻头。同样不难理解，附图只是示意性的，如附图有与文字描述不一致的地方，以文字描述为准。
46.以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种组合式斜撑桩的施工用钻头，固定在高压旋喷钻杆下端，包括钻头,钻头底端有钻齿，钻杆上端与输浆管连通，其特征在于：钻头外壁上固定有一个防护和搅拌用的钢筋笼和至少一根横向喷射管，横向喷射管的内端与钻杆管腔连通，横向喷射管的外端固定在钢筋笼上，钢筋笼的横截面为圆形，一横向喷口设在横向喷射管的外端且内陷于钢筋笼的外圆周面以内；钢筋笼的最大直径小于内芯桩的中心孔径。2.根据权利要求1所述的组合式斜撑桩的施工用钻头，其特征在于：外端设有横向喷口的横向喷射管为对称设在钻头两侧的两根，两根第一横向喷射管在同一直线上。3.根据权利要求2所述的组合式斜撑桩的施工用钻头，其特征在于：第一钢筋笼的轴向形状为纺锤形、圆形或椭圆形；第一钢筋笼的轴向中间为一第一圆环，第一圆环的直径为第一钢筋笼的最大直径；第一圆环内有多根沿圆周均匀分布的第一横向连接杆，每根第一横向连接杆的一端与钻头外壁固定，另一端与第一圆环内壁固定；第一圆环的两端壁上对称固定有多根第一钢筋的一端，每端的多根第一钢筋的另一端均固定在钻头外壁上，两端的多根第一钢筋均沿圆周均匀分布。4.根据权利要求3所述的组合式斜撑桩的施工用钻头，其特征在于：第一圆环上有对称设置的两个第一多边形通孔，两根第一横向喷射管的外端均为部分固定在第一多边形通孔内的第一多边形管，每根第一多边形管的第一外端壁在第一圆环的第一外圆周面以内，第一多边形管外端的中心孔为第一横向喷口。5.根据权利要求1所述的组合式斜撑桩的施工用钻头，其特征在于：外端设有横向喷口的横向喷射管为对称设置在钻头两侧的两根，两根第二横向喷射管不在同一直线上。6.根据权利要求5所述的组合式斜撑桩的施工用钻头，其特征在于：第二钢筋笼的轴向形状为纺锤形、圆形或椭圆形；第二钢筋笼的轴向中间为两个第二圆环，两个第二圆环的相互之间经多根纵向连接杆连接，多根纵向连接杆沿圆周均匀布置；两个第二圆环的直径相等且均为第二钢筋笼的最大直径；两个第二圆环内均有多根沿圆周均匀分布的第二横向连接杆，每根第二横向连接杆的一端与钻头外壁固定，另一端与第二圆环的内壁固定；两个第二圆环的外端壁上对称固定有多根第二钢筋的一端，每个第二圆环外端壁上的多根第二钢筋的另一端均固定在钻头外壁上，两端的多根第二钢筋均沿圆周均匀分布。7.根据权利要求6所述的组合式斜撑桩的施工用钻头，其特征在于：两个第二圆环上各有一个第二多边形通孔，两根第二横向喷射管的外端均为部分固定在各自第二多边形通孔内的第二多边形管，每根第二多边形管的第二外端壁在各自的第二圆环的第二外圆周面以内，第二多边形管外端的中心孔为第二横向喷口。8.根据权利要求3或6所述的组合式斜撑桩的施工用钻头，其特征在于：纺锤形钢筋笼的多根连接杆和钢筋均为直型圆钢，且同一平面上的多根钢筋或连接杆的长度和重量均相等，以旋转时平衡稳定同心。

技术总结

本实用新型公开了一种组合式斜撑桩的施工用钻头，固定在高压旋喷钻杆下端，钻头底端有钻齿，钻杆上端与输浆管连通，钻头外壁上固定有一个防护和搅拌用的钢筋笼和至少一根横向喷射管，横向喷射管的内端与钻杆管腔连通，横向喷射管的外端固定在钢筋笼上，钢筋笼的横截面为圆形，钢筋笼的轴向形状为纺锤形、圆形或椭圆形；一横向喷口设在横向喷射管的外端且内陷于钢筋笼的外圆周面以内；钢筋笼的最大直径小于内芯桩的中心孔径；外端设有横向喷口的横向喷射管为对称设在钻头两侧的两根，两根第一横向喷射管在同一直线上。本钻头能节约施工成本、不增加喷口压力而能实现扩大旋喷桩桩径。径。径。