專利名稱：一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)，特別是涉及一種適用于深基 礎(chǔ)和地下連續(xù)墻施工所需的多軸長螺旋咬合鉆機(jī)。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外與本技術(shù)相關(guān)的技術(shù)形式有四種第一種是長螺旋后插籠灌
注樁(又稱CFG樁)，第二種是全套管鉆孔鉆機(jī)(又稱磨樁機(jī))咬合樁技術(shù)， 第三種是水泥土攪拌墻插型鋼技術(shù)(又稱SMW工法)，第四種是多頭小直徑 長螺旋鉆進(jìn)成墻機(jī)的城墻方法(申請?zhí)?00610085598.4)。
長螺旋后插籠灌注樁技術(shù)是利用目前通行的單軸長螺旋鉆機(jī)鉆孔，鉆至 底部時(shí)利用空心鉆桿泵送混凝土，邊泵送邊提鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，形成一根素 砼樁，然后插入一個(gè)鋼筋籠成為一根鋼筋混凝土樁，用于建(構(gòu))筑物的深
基礎(chǔ)o
鉆孔咬合樁技術(shù)是用短螺旋鉆機(jī)先成Ai、 A2兩個(gè)鉆孔，在鉆孔中灌入超 緩混凝土成A、A2兩根素砼樁，混凝土凝固前用磨樁鉆機(jī)的全套管在A,、 A2樁之間向下切割，用沖抓錐抓出套管內(nèi)的土 (又稱BNT法)，成孔后下鋼 筋籠灌注混凝土，形成咬合在一起的排樁。
水泥土攪拌墻插型鋼技術(shù)是利用多軸鉆機(jī)(目前國內(nèi)外常用3根軸、4 根軸或5根軸)，在土層中向下旋轉(zhuǎn)攪拌，同時(shí)通過鉆桿向土中泵送水泥漿液， 將水泥漿液和土均勻的攪拌在一起，形成水泥土攪拌墻，然后向水泥土墻中 插入H型鋼，用于基坑支護(hù)與止水。
多頭小直徑長螺旋鉆進(jìn)成墻機(jī)的成墻方法(河海大學(xué)專利劉漢龍、馬曉輝，申請?zhí)?00610085598.4)是利用一排數(shù)根互相不咬合的長螺旋鉆頭，第 一次向地下鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度，然后提鉆并通過空心鉆桿泵送混凝土形成一排 數(shù)根互相不咬合的素砼樁，在第一次形成的數(shù)根素砼樁凝固前，第二次利用 原螺旋鉆桿對準(zhǔn)每兩根素砼樁之間的土體向下鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度，并提鉆泵送 混凝土形成與第一次成樁咬合在一起的咬合樁墻。
與本技術(shù)相比較，上述四種技術(shù)各有優(yōu)劣長螺旋后插籠灌注樁由于單 軸旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，其巨大的扭矩須靠打樁架來承受，而打樁架又不可能做得很大， 所以長螺旋鉆孔的孔徑和孔深始終受到打樁架的限制，目前僅能做到直徑lm， 深度30m;另外長螺旋鉆機(jī)一次僅能成一個(gè)鉆孔，效率低下，并且在作排樁 施工時(shí)長螺旋鉆機(jī)難以保證垂直度，不能完全咬合成排樁。
而BNT技術(shù)雖然可施工咬合樁，但是效率低下，需依賴超緩凝混凝土， 超緩凝混凝土價(jià)格昂貴，導(dǎo)致該技術(shù)的施工造價(jià)高昂，無推廣利用之價(jià)值。
水泥土攪拌墻插型鋼技術(shù)，雖然具有施工效率高成本低廉的優(yōu)勢，但是 其具有三個(gè)缺陷其一，所形成的水泥土攪拌墻強(qiáng)度很低，不能作為永久性 結(jié)構(gòu)體使用；其二，攪拌墻與型鋼的復(fù)合體為非剛性結(jié)構(gòu)，作為基坑支護(hù)時(shí)， 在基坑開挖的過程中變形較大，在鄰近重要建筑物和地下管線時(shí)， 一般難以 滿足變形控制的要求；其三，SMW鉆機(jī)幾根鉆桿上的攪拌葉片是不連續(xù)的， 即不是全長咬合的，所以在鉆進(jìn)過程中，不能完全排出鉆孔內(nèi)的土，而只能 把土和水泥漿攪拌在一起。
多頭小直徑長螺旋成墻機(jī)與本實(shí)用新型相比具有諸多缺陷
其一、多頭小直徑長螺旋成墻機(jī)，每相鄰兩根鉆桿之間的中心距離小于 螺旋鉆桿直徑的二倍，而大于其直徑的一倍半，即每相鄰的兩根鉆桿之間是不能咬合的，第一次鉆進(jìn)所形成的素樁只有待第二次在兩樁之間復(fù)鉆時(shí)才可能咬合，其在成墻原理上還是傳統(tǒng)意義上先成A樁再成B樁的二次咬合樁墻， 與本實(shí)用新型的全時(shí)全長咬合一次形成咬合樁墻的原理相比，差距甚大。其二、由于多頭小直徑長螺旋成墻機(jī)需二次鉆進(jìn)才能形成咬合樁墻，則 必須保證第二次鉆進(jìn)至原樁身深度前，第一次所成之樁不能凝固，即第一次 成樁所用之混凝土必須為緩凝或超緩凝的，其材料成本較高。其三、由于多頭小直徑長螺旋成墻機(jī)需二次鉆進(jìn)形成咬合樁墻，則兩次 鉆進(jìn)時(shí)的垂直度很難保證一致，即第一次與第二次所成樁之間的咬合較難保 證。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)，特別是提供一種適 用于深基礎(chǔ)和地下連續(xù)墻施工所需的多軸長螺旋咬合鉆機(jī)。本實(shí)用新型解決 了現(xiàn)有技術(shù)樁與樁之間不能完全咬合的問題，彌補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)施工效率低的 不足。本實(shí)用新型的一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)，包括箱體、動力機(jī)、空心鉆桿、 龍頭和砼輸送管，箱體中配置有連接動力機(jī)輸出軸的動力齒輪和連接傳動軸 的傳動齒輪，動力齒輪和傳動齒輪相互嚙合，砼輸送管通過龍頭與傳動軸上 端連接，傳動軸下端與空心鉆桿上端用法蘭連接，所述的鉆機(jī)至少包含兩根 空心鉆桿，相鄰鉆桿的傳動齒輪相互嚙合，所述的空心鉆桿是長螺旋空心鉆 桿，相鄰的長螺旋空心鉆桿相互嚙合。作為優(yōu)選的技術(shù)方案-其中，如上所述的一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)，每一個(gè)傳動齒輪在直徑上 對稱分布兩個(gè)連接動力機(jī)的動力齒輪，動力機(jī)3可用液壓馬達(dá)或電動減速機(jī)。 如上所述的一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)，所述的長螺旋空心鉆桿數(shù)量為2 8根。如上所述的一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)，所述的長螺旋空心鉆桿數(shù)量為4根。如上所述的一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)，所述的所有長螺旋空心鉆桿排列 在一條直線上。如上所述的一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)，所述的所有長螺旋空心鉆桿的直 徑相等，在每根鉆桿外壁上全長設(shè)置相同外徑、相同螺距的連續(xù)螺旋葉片， 相鄰長螺旋空心鉆桿的連續(xù)螺旋葉片旋向相反，鉆桿前端設(shè)置一活門式單向 閥。如上所述的一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)，所述的相鄰的長螺旋空心鉆桿的 中心距為兩鉆桿螺旋葉片半徑之和的4/5 2/3。如上所述的一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)，所述的連接傳動軸的傳動齒輪的 模數(shù)相同，齒數(shù)相等，相鄰傳動齒輪的旋向相反。本實(shí)用新型的一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)，利用多軸長螺旋全時(shí)全長咬合 鉆機(jī)一次鉆成多個(gè)鉆孔，提鉆時(shí)用多臺砼輸送泵向孔內(nèi)泵送細(xì)石砼成多根素 砼樁，在砼凝固前用振動機(jī)向素砼樁內(nèi)插入鋼筋籠，形成連續(xù)咬合樁墻，既 可擋土又可止水。本實(shí)用新型的一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)由動力頭和長螺旋 鉆桿組成，動力頭由多根傳動軸1 (有二根以上如二根、三根、四根或更多根)， 每根傳動軸1頂端在動力箱內(nèi)連接有一個(gè)大的傳動齒輪2，幾個(gè)傳動齒輪2的 齒數(shù)和模數(shù)是相同的，并且嚙合在一起。傳動齒輪2的動力來自動力機(jī)3，動 力機(jī)3可用液壓馬達(dá)或電動減速機(jī)。動力機(jī)3通過動力齒輪4與傳動齒輪2 嚙合，動力齒輪4的模數(shù)與傳動齒輪2相同，但齒數(shù)較少，可進(jìn)一步降低轉(zhuǎn) 速，增加扭矩。當(dāng)動力齒輪4帶動傳動齒輪2轉(zhuǎn)動時(shí)，由于幾個(gè)傳動齒輪2 是相互嚙合的，因而每相鄰的兩個(gè)傳動齒輪2的轉(zhuǎn)動方向是相反的，即每兩根相鄰的傳動軸1輸出的扭矩是相反的。幾根傳動軸1所承受的來自鉆桿的 反扭矩方向相反、大小相等可以自動平衡，即整個(gè)動力頭箱體所承受的反扭 矩是平衡的，不需要打樁架來平衡鉆桿傳遞的巨大的扭矩，因而可以一次成多根大深度大直徑素砼樁(稱為一幅)。在傳動軸1的下端通過法蘭盤7連接 有長螺旋鉆桿5，長螺旋鉆桿5全長布滿螺旋葉片6，螺旋葉片6的外徑D大 于動力頭傳動齒輪2的外徑d，則大于的部分(D-d)即為長螺旋鉆桿5咬合 在一起的部分。為了保證螺旋葉片6能咬合到一起，每相鄰的兩根長螺旋鉆 桿5上的螺旋葉片6的螺旋方向是相反的，即一根軸的螺旋葉片6旋向是順 時(shí)針，則相鄰的一根軸螺旋葉片6的旋向是逆時(shí)針的，以保證所有相鄰的長 螺旋鉆桿5全時(shí)全長咬合。在長螺旋鉆桿5的下端裝有鉆頭8，鉆頭8上鑲鉗 有合金刀口，以利于切割破碎土體，鉆孔時(shí)鉆頭8切削下來的土體隨螺旋葉 片6旋轉(zhuǎn)上升排出孔口。為了在成孔后向孔內(nèi)泵送混凝土，長螺旋鉆桿5是空心的，且在任一斷 面上的直徑均大于100mm。鉆頭8的尖部是活門式單向開口的，即向下鉆孔 時(shí)為了保證土不進(jìn)入鉆桿內(nèi)堵塞，活門關(guān)閉；當(dāng)鉆桿向上提鉆泵送混凝土?xí)r， 活門打開，保證暢通。在一幅素砼樁施工結(jié)束后，拔出鉆桿，立即將預(yù)先制 作好的鋼筋籠用振動器插入素砼樁內(nèi)形成鋼筋混凝土樁。如果僅用作止水帷 幕，亦可不插入鋼翁籠。在上幅樁凝固前，立即施工下一幅樁并與上幅樁咬 合，咬合的幅度為D-d，形成連續(xù)咬合樁墻。本技術(shù)可施工的樁徑可達(dá)0.4 2.0m，咬合幅度D-d為1/5D 1/3D，且不小于100mm，不大于600mm。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型的一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)， 一次施工多根素砼樁，既保證樁與樁之間可以完全咬合，又可以極大的提高施工效率。動力頭采取了同步 反向旋轉(zhuǎn)技術(shù)，可以將扭矩自身平衡，無需打樁架來承受反扭矩，打樁架僅 供提拔鉆桿之用，可以發(fā)展大直徑大深度的咬合樁，用于更深的基坑支護(hù)及 堤壩止水帷幕，且所形成的鋼筋混凝土咬合樁墻可作為地下建筑永久性結(jié)構(gòu)的一部分加以使用。本技術(shù)可施工樁徑0.4m 2.0m，孔深10m 50m。本實(shí)用新型的一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)，適用于深基坑支護(hù)的擋土及止 水；適用于地下建筑物的基坑支護(hù)與地下室外墻的二墻合一結(jié)構(gòu)，可作為永 久性結(jié)構(gòu)的一部分；適用于河堤及水壩的止水帷幕；適用于沉井或沉箱等獨(dú) 立基礎(chǔ)的外殼。

圖1是本實(shí)用新型一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖圖2是本實(shí)用新型一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)的箱體縱剖面示意圖圖3是本實(shí)用新型一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)的箱體橫剖面示意圖圖4是本實(shí)用新型一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)的鉆機(jī)就位工況示意圖圖5是本實(shí)用新型一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)的鉆至設(shè)計(jì)深度工況示意圖圖6是本實(shí)用新型一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)的提鉆泵送混凝土工況示意圖其中l(wèi)是傳動軸2是傳動齒輪3是動力機(jī) 4是動力齒輪 5是鉆桿6螺旋葉片7是法蘭 8是鉆頭 9是箱體10是砼輸送管11是龍頭具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。如圖l、 2和3所示，是本實(shí)用新型的一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)，是一種適用于深基礎(chǔ)和地下連續(xù)墻施工所需的多軸長螺旋咬合鉆機(jī)，包括箱體9、動 力機(jī)3、空心鉆桿5、龍頭11和砼輸送管10，箱體9中配置有連接動力機(jī)3 輸出軸的動力齒輪4和連接傳動軸1的傳動齒輪2，動力齒輪4和傳動齒輪2 相互嚙合，砼輸送管10通過龍頭11與傳動軸1上端連接，傳動軸1下端與 空心鉆桿5上端用法蘭7連接，所述的鉆機(jī)至少包含兩根空心鉆桿5，相鄰鉆 桿5的傳動齒輪2相互嚙合，所述的空心鉆桿5是長螺旋空心鉆桿，相鄰的 長螺旋空心鉆桿5相互嚙合。其中，每一個(gè)傳動齒輪2在直徑上對稱分布兩個(gè)連接動力機(jī)3的動力齒 輪4，動力機(jī)3可用液壓馬達(dá)或電動減速機(jī)。所述的長螺旋空心鉆桿5數(shù)量為2 8根；所述的長螺旋空心鉆桿5數(shù)量為4根；所述的所有長螺旋空心鉆桿5排列在一條直線上。如上所述的一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)，所述的所有長螺旋空心鉆桿5的 直徑相等，在每根鉆桿5外壁上全長設(shè)置相同外徑、相同螺距的連續(xù)螺旋葉 片6，相鄰長螺旋空心鉆桿5的連續(xù)螺旋葉片6旋向相反，鉆桿5前端設(shè)置一 活門式單向閥。如上所述的一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)，所述的相鄰的長螺旋空心鉆桿5 的中心距為兩鉆桿螺旋葉片半徑之和的4/5 2/3;所述的連接傳動軸1的傳動 齒輪2的模數(shù)相同，齒數(shù)相等，相鄰傳動齒輪2的旋向相反。本實(shí)用新型的一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)，利用多軸長螺旋全時(shí)全長咬合 鉆機(jī)一次鉆成多個(gè)鉆孔，提鉆時(shí)用多臺砼輸送泵向孔內(nèi)泵送細(xì)石砼成多根素 砼樁，在砼凝固前用振動機(jī)向素砼樁內(nèi)插入鋼筋籠，形成連續(xù)咬合樁墻，既 可擋土又可止水。本實(shí)用新型的一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)由動力頭和長螺旋 鉆桿組成，動力頭由多根傳動軸1 (有二根以上如二根、三根、四根或更多根)， 每根傳動軸1頂端在動力箱內(nèi)連接有一個(gè)大的傳動齒輪2，幾個(gè)傳動齒輪2的 齒數(shù)和模數(shù)是相同的，并且嚙合在一起。傳動齒輪2的動力來自動力機(jī)3，動力機(jī)3可用液壓馬達(dá)或電動減速機(jī)。動力機(jī)3通過動力齒輪4與傳動齒輪2 嚙合，動力齒輪4的模數(shù)與傳動齒輪2相同，但齒數(shù)較少，可進(jìn)一步降低轉(zhuǎn) 速，增加扭矩。當(dāng)動力齒輪4帶動傳動齒輪2轉(zhuǎn)動時(shí)，由于幾個(gè)傳動齒輪2 是相互嚙合的，因而每相鄰的兩個(gè)傳動齒輪2的轉(zhuǎn)動方向是相反的，即每兩 根相鄰的傳動軸1輸出的扭矩是相反的。幾根傳動軸1所承受的來自鉆桿的 反扭矩方向相反、大小相等可以自動平衡，即整個(gè)動力頭箱體所承受的反扭 矩是平衡的，不需要打樁架來平衡鉆桿傳遞的巨大的扭矩，因而可以一次成 多根大深度大直徑素砼樁(稱為一幅)。在傳動軸1的下端通過法蘭7連接有 長螺旋鉆桿5，長螺旋鉆桿5全長布滿螺旋葉片6，螺旋葉片6的外徑D大于 動力頭傳動齒輪2的外徑d，則大于的部分(D-d)即為長螺旋鉆桿5咬合在 一起的部分。為了保證螺旋葉片6能咬合到一起，每相鄰的兩根長螺旋鉆桿5 上的螺旋葉片6的螺旋方向是相反的，即一根軸的螺旋葉片6旋向是順時(shí)針， 則相鄰的一根軸螺旋葉片6的旋向是逆時(shí)針的，以保證所有相鄰的長螺旋鉆 桿5全時(shí)全長咬合。在長螺旋鉆桿5的下端裝有鉆頭8，鉆頭8上鑲鉗有合金 刀口，以利于切割破碎土體，鉆孔時(shí)鉆頭8切削下來的土體隨螺旋葉片6旋 轉(zhuǎn)上升排出孔口。為了在成孔后向孔內(nèi)泵送混凝土，長螺旋鉆桿5是空心的，且在任一斷 面上的直徑均大于100mm。鉆頭8的尖部是活門式單向開口的，即向下鉆孔 時(shí)為了保證土不進(jìn)入鉆桿內(nèi)堵塞，活門關(guān)閉；當(dāng)鉆桿向上提鉆泵送混凝土?xí)r， 活門打開，保證暢通。在一幅素砼樁施工結(jié)束后，拔出鉆桿，立即將預(yù)先制 作好的鋼筋籠用振動器插入素砼樁內(nèi)形成鋼筋混凝土樁。如果僅用作止水帷 幕，亦可不插入鋼筋籠。在上幅樁凝固前，立即施工下一幅樁并與上幅樁咬 合，咬合的幅度為D-d，形成連續(xù)咬合樁墻。本技術(shù)可施工的樁徑可達(dá)0.4 2.0m，咬合幅度D-d為1/5D 1/3D，且不小于100mm，不大于600mm。圖4、 5和6分別是應(yīng)用本實(shí)用新型的一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)的鉆機(jī)就 位、鉆至設(shè)計(jì)深度和提鉆泵送混凝土三個(gè)施工工況示意圖。經(jīng)試驗(yàn)證明，本實(shí)用新型的一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)確實(shí)解決了現(xiàn)有技 術(shù)樁與樁之間不能完全咬合的問題，彌補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)施工效率低的不足。
權(quán)利要求1.一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)，包括箱體、動力機(jī)、空心鉆桿、龍頭和砼輸送管，箱體中配置有連接動力機(jī)輸出軸的動力齒輪和連接傳動軸的傳動齒輪，動力齒輪和傳動齒輪相互嚙合，砼輸送管通過龍頭與傳動軸上端連接，傳動軸下端與空心鉆桿上端用法蘭連接，其特征是所述的鉆機(jī)至少包含兩根空心鉆桿，相鄰鉆桿的傳動齒輪相互嚙合，所述的空心鉆桿是長螺旋空心鉆桿，相鄰的長螺旋空心鉆桿相互嚙合。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)，其特征在于，每一個(gè)傳動 齒輪在直徑上對稱分布兩個(gè)連接動力機(jī)的動力齒輪。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)，其特征在于，所述的長螺 旋空心鉆桿數(shù)量為2 8根。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)，其特征在于，所述的長螺 旋空心鉆桿數(shù)量為4根。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)，其特征在于，所述的所有 長螺旋空心鉆桿排列在一條直線上。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)，其特征在于，所述的所有 長螺旋空心鉆桿的直徑相等，在每根鉆桿外壁上全長設(shè)置相同外徑、相同 螺距的連續(xù)螺旋葉片，相鄰長螺旋空心鉆桿的連續(xù)螺旋葉片旋向相反，鉆 桿前端設(shè)置一活門式單向閥。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)，其特征在于，所述的相鄰 的長螺旋空心鉆桿的中心距為兩鉆桿螺旋葉片半徑之和的4/5 2/3。
8. 如權(quán)利要求1所述的一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)，其特征在于，所述的連接 傳動軸的傳動齒輪的模數(shù)相同，齒數(shù)相等，相鄰傳動齒輪的旋向相反。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種多軸長螺旋咬合鉆機(jī)，特別是涉及一種適用于深基礎(chǔ)和地下連續(xù)墻施工所需的多軸長螺旋咬合鉆機(jī)，包括箱體、動力機(jī)、空心鉆桿、龍頭和砼輸送管，箱體中配置有連接動力機(jī)輸出軸的動力齒輪和連接傳動軸的傳動齒輪，動力齒輪和傳動齒輪相互嚙合，砼輸送管通過龍頭與傳動軸上端連接，傳動軸下端與空心鉆桿上端用法蘭連接，所述的鉆機(jī)至少包含兩根空心鉆桿，相鄰鉆桿的傳動齒輪相互嚙合，所述的空心鉆桿是長螺旋空心鉆桿，相鄰的長螺旋空心鉆桿相互嚙合。本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)樁與樁之間不能完全咬合的問題，彌補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)施工效率低的不足。
文檔編號E21B17/22GK201391223SQ20092006954
公開日2010年1月27日 申請日期2009年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日
發(fā)明者勇 萬, 萬項(xiàng)莉 申請人:勇 萬