一种用于现浇劲芯复合桩的双管路钻头技术领域
本发明涉及一种用于现浇劲芯复合桩的双管路钻头，属于岩土工程地基处理施工机械领域。
背景技术
水泥土搅拌桩施工成本低、施工工艺简单，但其承载力较低、工后沉降大，因此其应用受到较大程度的限制。目前国内为解决这一问题，发明了加芯组合桩或复合桩，而根据芯桩材料不同，又有多种类型的加芯组合桩或复合桩，但提出概念较多、能用于实践的机械设备却寥寥无几；成本合理、软土地基加固效果好、适用性广而又施工工艺简单的机械设备更是凤毛麟角，各种加芯组合桩或复合桩并未得到广泛使用。
专利申请号为201510098526中所公开的超高承载力劲性复合桩的施工方法，其配套使用的机械设备为专利申请号为201220315185中所公开的变压多重喷管搅拌桩机，其钻头内设置多根输料管，可以将粉、水、浆料同时通过不同输料管输送，完成不同强度的水泥土外围搅拌桩，再在外围桩中施工打入内芯桩，实现超高承载力劲性复合桩的施工。这种钻头虽然实现了水泥土外围桩的施工，但进行芯桩施工时必须加设打桩装置，增大了设备成本，施工工艺复杂；水泥土外围桩与芯桩分开施工，难以保证二者桩心一致，成桩质量偏低；该方法及设备所用芯桩为打入式，对芯桩强度要求很高，大部分芯桩强度在复合桩内并未得到充分有效利用，芯桩材料造价很高，在施工机械之外又增加了施工材料成本。
发明内容
针对现有施工技术及施工机械存在的问题，本发明的目的是提供一种用于现浇劲芯复合桩的双管路钻头，可直接安装于普通水泥土搅拌桩机上，外接水泥浆及混凝土泵送装置进行使用，可完成外围桩为水泥土搅拌桩，芯桩为现浇混凝土芯桩的现浇劲芯复合桩成桩，并实现一次成型。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于现浇劲芯复合桩的双管路钻头，其特征在于：包括开合叶片、芯桩成型护筒、空心钻管、水泥浆管路、混凝土管路；所述开合叶片设置在钻头底端，且与空心钻管底部铰接，开合叶片上设置有磁铁；所述空心钻管内设置有双管路，即水泥浆管路和混凝土管路，空心钻管外侧设置有三对切削叶片，空心钻管底部设置有水泥浆喷嘴，且位于护筒上方；水泥浆管路上端外接水泥浆泵送装置，下端与水泥浆喷嘴连通；混凝土管路为空心钻管的空心部位，上端外接混凝土泵送装置，下端与开合叶片连通；所述护筒外侧设置有一对切削叶片，护筒上设置有滑动槽，空心钻管对应部位设置有定位销。
作为优化，所述开合叶片可设置为四片，数量亦可合理调整，且通过螺栓与空心钻管底部可转动连接；
作为优化，所述开合叶片上设置有磁铁，磁铁可为永磁铁或电磁铁，永磁铁通过压灌混凝土泵压和人工实现叶片的开合，电磁铁通过控制电流变化控制开合叶片的开合；
作为优化，所述空心钻管外侧切削叶片可设置为三对，数量亦可合理调整，叶片长度从上至下依次递减，便于钻进土体，同时实现对土体的多次切削和充分搅拌。切削叶片与钻杆的垂直平面成一定的角度，所成角度不超过40°；切削叶片加工成微下凸的弧形。
成功实现了现浇劲芯复合桩一次成型，简化了施工工艺，缩短了工期；成功实现了单钻头同时完成水泥土外围搅拌桩和现浇混凝土芯桩，无需重复对准桩位，确保二者的同轴度，保证了成桩质量。
相对于现有技术，本发明具有如下优点：
1、一种用于现浇劲芯复合桩的双管路钻头可安装于普通水泥土搅拌桩机上，外接水泥浆及混凝土泵送装置进行使用，适用性强，无需定制桩机，节约了成本。
2、本发明所述的钻头首次实现了现浇劲芯复合桩一次成型，简化了工艺，缩短了工期。
3、本发明所述的钻头成功实现了单钻头同时完成水泥土外围搅拌桩和现浇混凝土芯桩，无需重复对准桩位，确保二者的同轴度，保证了成桩质量。
附图说明
图1a是一种用于现浇劲芯复合桩的双管路钻头在提钻状态下的三维侧视图；图1b是一种用于现浇劲芯复合桩的双管路钻头在下钻状态下的三维侧视图。
图2a是一种用于现浇劲芯复合桩的双管路钻头在提钻状态下的正视示意图；图2b是一种用于现浇劲芯复合桩的双管路钻头在下钻状态下的正视示意图。
图3a是一种用于现浇劲芯复合桩的双管路钻头在提钻状态下的俯视示意图；图3b是一种用于现浇劲芯复合桩的双管路钻头在下钻状态下的俯视示意图。
图中：1—开合叶片，2—磁铁，3—螺栓，4—芯桩成型护筒，5—定位销，6—滑动槽，7—切削叶片，8—切削叶片二，9—切削叶片三，10—切削叶片四，11—空心钻管，12—水泥浆喷嘴，13—水泥浆管路，14—混凝土管路。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图对本发明作进一步详细说明：
一种用于现浇劲芯复合桩的双管路钻头，包括开合叶片1、芯桩成型护筒4、空心钻管11、水泥浆管路13、混凝土管路14；
所述开合叶片1设置在钻头底端，建议可设置为四片，且通过螺栓3与空心钻管11底部可转动连接；开合叶片1边缘设置有磁铁2，磁铁2的N极与S极依据同性相斥、异性相吸原理在四片开合叶片1上合理设置，确保各开合叶片1处于相吸状态，磁铁可为永磁铁或电磁铁；
所述空心钻管11内设置有双管路，即水泥浆管路13和混凝土管路14，空心钻管11外侧设置有三对切削叶片8～10用于钻进切削土体，空心钻管11底部设置有水泥浆喷嘴12，且位于护筒4上方；
所述水泥浆管路13上端外接水泥浆泵送装置，用以输送水泥浆，下端与水泥浆喷嘴12连通，水泥浆从水泥浆喷嘴12中喷出；
所述混凝土管路14为空心钻管11的空心部位，上端外接混凝土泵送装置，用以输送混凝土，下端与开合叶片1连通，当开合叶片1打开时，混凝土通过开合叶片1压入芯桩孔内；
所述护筒4外侧设置有一对切削叶片7，护筒4上设置有滑动槽6，空心钻管11对应部位设置有定位销5，当钻头顺时针旋转下钻时，土对切削叶片7有逆时针向作用力，在土体力作用下，切削叶片7带动护筒4通过滑动槽6沿定位销5向上移动至卡位，露出闭合状态下的开合叶片1，用于更好的钻进土体和形成芯桩桩孔；当钻头上提逆时针旋转时，土对切削叶片7有顺时针向作用力，在土体力作用下，切削叶片7带动护筒4通过滑动槽6沿定位销5向下移动至卡位，护筒下端外伸，空筒部分围护住开合叶片1，形成伸出一定长度的空心圆管，用以在钻杆提升过程中辅助芯桩成孔，避免压灌混凝土无规则挤入周边土体空洞，确保芯桩成桩质量。
本发明的一种用于现浇劲芯复合桩的双管路钻头，可安装于普通水泥土搅拌桩机上，通过外接水泥浆及混凝土泵送装置进行使用；选择合适场地并对准桩位，由水泥土搅拌桩机提供动力，钻头向下顺时针钻进，此时土对切削叶片7有逆时针向作用力，在土体力作用下，切削叶片7带动护筒4沿滑动槽6向上移动至定位销5卡住，露出闭合状态下的开合叶片1，用于更好的钻进土体和形成芯桩桩孔；当钻头向上提钻时，逆时针旋转钻头，此时土对切削叶片7有顺时针向作用力，在土体力作用下，切削叶片7带动护筒4沿滑动槽6向下移动至定位销5卡住，围护住开合叶片1，形成伸出一定长度的空心圆管，用以辅助芯桩成孔，避免压灌混凝土注入周边搅拌桩空洞中，确保芯桩成桩桩径。当向下钻进和向上提钻过程中，均可根据加固设计随时开启外接水泥浆泵站，将水泥浆泵入水泥浆管路13中，并通过水泥浆喷嘴12喷出，水泥浆与土体搅合，直至完成水泥土外围搅拌桩成桩。水泥土搅拌桩下钻搅拌和喷浆次数根据加固设计确定，可多次重复直至按要求完成搅拌桩施工。在最后一次钻至设计深度后提升钻杆时，同时开启外接混凝土泵站，将混凝土泵入混凝土管路14中。此时开合叶片1在混凝土泵送压力或由电流控制电磁铁作用下打开，混凝土压入芯桩孔中；继续提升钻头，直至设计桩顶标高，实现现浇混凝土芯桩的成型，同时完成现浇劲芯复合桩的成桩施工。
一种用于现浇劲芯复合桩的双管路钻头，可安装于普通水泥土搅拌桩机上，外接水泥浆及混凝土泵送装置进行使用，适用性强，无需定制桩机，节约了成本；成功实现了现浇劲芯复合桩一次成型，简化了施工工艺，缩短了工期；成功实现了单钻头同时完成水泥土外围桩和现浇混凝土芯桩，无需重复对准桩位，确保二者的同轴度，保证了成桩质量。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。