一種適用于超大直徑旋挖樁施工的截齒筒鉆的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種旋挖成孔灌注粧施工技術(shù)，特別是一種適用于超大直徑旋挖粧施工的截齒筒鉆。
【背景技術(shù)】
[0002]旋挖鉆機是一種適合建筑基礎(chǔ)工程中成孔作業(yè)的施工機械，主要適于砂土、粘性土、粉質(zhì)土等土層施工，旋挖鉆孔技術(shù)因其成粧質(zhì)量好、效率高及污染小等優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于灌注粧施工中。旋挖鉆頭可分螺旋鉆頭與筒鉆鉆頭，而筒鉆又可分取芯與不取芯兩類，均在鉆頭底部安裝截齒以破壞巖層。對于硬度大，深度大及施工困難的基巖地層，可使用螺旋鉆頭與取芯筒鉆開挖取土，但對于超大直徑灌注粧施工難度卻很大。而采用不取芯筒鉆首先開挖自由臨邊，再破壞筒內(nèi)巖層，并通過撈砂斗清除巖渣，成為解決上述巖層粧孔施工的有效方式。而目前的不取芯筒鉆技術(shù)中，截齒只布置于筒鉆底部，只能環(huán)切周邊，為后續(xù)施工提供破壞自由面，而且也無法對孔內(nèi)巖層進行破壞，效率不高。
[0003]目前市場上的取芯筒鉆式的旋挖鉆機，如三一重工SR460、中國南車TR550、徐工XR460D等的最大開挖孔徑雖均超過3m，但該類筒鉆的截齒布置是針對全斷面開挖，而不取芯筒鉆針對筒底附近，受力集中，效果更加。在粧基施工過程中，常規(guī)的粧徑通常不超過3m，目前尚無適用于粧徑3m以上的不取芯筒鉆的報告。
[0004]另一方面，常用筒鉆的截齒沿筒底全同陣列布置于筒鉆底部，或隨意布置。全同陣列布置時，所有齒尖同時接觸巖層，且與巖面接觸的徑向位置相同，對臨邊附近巖石破壞效果不佳，且浪費截齒，而隨意布置可能導(dǎo)致平面內(nèi)只有某些截齒起作用，縮短截齒壽命。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的在于:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種適用于超大直徑旋挖粧施工且能提高旋挖效率的截齒筒鉆，該筒鉆不僅能有效破壞筒底周邊巖層，還能破壞筒內(nèi)外圍巖層。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案為:
[0007]一種適用于超大直徑旋挖粧施工的截齒筒鉆，包括鉆筒，所述鉆筒底部沿筒壁圓周設(shè)置有筒底截齒，所述鉆筒內(nèi)設(shè)置有加強鋼板，所述加強鋼板上設(shè)置有筒內(nèi)截齒。
[0008]作為優(yōu)選，所述筒底截齒包括截齒中心線偏向鉆筒外的外齒、截齒中心線偏向鉆筒內(nèi)的內(nèi)齒和無偏向的中齒，并且，在水平面上，所述外齒、內(nèi)齒的中心線與截面圓上該點的切線形成銳角的切入角，在豎直面上，所有截齒中心線與截面圓上該點的切線形成銳角的前傾角；所述截齒沿鉆筒圓周方向等間距布置，且所述外齒、中齒和內(nèi)齒三個為一組均布設(shè)置在鉆筒底部。
[0009]將筒底截齒設(shè)置不同的切入角，在施工時，無偏向的中齒最先與巖面接觸并破壞附近的巖面，隨后內(nèi)齒與外齒相繼接觸巖層，這樣設(shè)置使得筒底截齒對巖面的破壞區(qū)域更大，截齒筒鉆下鉆時更容易往下挖；外齒、中齒和內(nèi)齒三個為一組地均布設(shè)置，使鉆筒圓周上與巖面接觸均勻，整個截齒筒鉆旋挖施工時運轉(zhuǎn)更平穩(wěn)。
[0010]作為優(yōu)選，所述外齒和內(nèi)齒的切入角為15°至25°，中齒的切入角為0°，所有筒底截齒的前傾角均為45°至60°，且筒底截齒之間的間距為50cm-70cm。
[0011 ] 作為優(yōu)選，所述鉆筒頂部還連接有帶缺口的頂部鋼板，所述頂部鋼板的缺口設(shè)置在靠近鉆筒壁處。通過頂部鋼板的缺口，在截齒筒鉆向下旋挖時，部分巖渣可通過頂部鋼板的缺口漏入筒鉆以上，使得截齒筒鉆單次下鉆深度增大，減小了旋挖次數(shù)，提高工作效率。
[0012]作為優(yōu)選，所述加強鋼板呈十字形布置于頂部鋼板下底面，其中一組加強鋼板穿過頂部鋼板缺口面的中心線。對鉆筒上部進行加強，增加頂部鋼板與旋挖鉆機連接的強度，減少因連接部件強度不夠造成施工故障。
[0013]作為優(yōu)選，所述筒內(nèi)截齒設(shè)置在加強鋼板上靠近鉆筒壁側(cè)，且在靠近鉆筒中心四周的加強鋼板上也設(shè)置有截齒。獨特設(shè)計的筒內(nèi)截齒，使該截齒筒鉆不僅能破壞鉆筒筒底周邊巖層，還能在得到邊界自由面后，通過筒內(nèi)截齒破壞筒內(nèi)外圍巖層，可將巖層盡量粉碎，并可通過頂部鋼板上的缺口上漏部分巖渣，使得截齒筒鉆可下挖的深度更深，減少提起筒鉆清理巖渣的次數(shù)，提高旋挖效率。
[0014]作為優(yōu)選，所述頂部鋼板上頂面焊接有法蘭，所述法蘭設(shè)置在頂部鋼板的板面中心處。法蘭用來與旋挖鉆機連接。
[0015]作為優(yōu)選，所述鉆筒下端設(shè)有加強段，下端的筒壁比上端厚。在施工時，鉆筒下部由于直接與巖層接觸，會受到很大的阻力，設(shè)置加強段起到加強的作用，使鉆筒的使用壽命更長。
[0016]該截齒筒鉆的使用方法為，首先通過法蘭將截齒筒鉆安裝在旋挖鉆機的機頭上，利用旋挖鉆機帶動截齒筒鉆旋轉(zhuǎn)開鉆，筒底截齒最先與巖面接觸并破壞附近巖面，截齒筒鉆不斷下挖，直至筒內(nèi)截齒接觸筒內(nèi)巖面，直到難以掘進時，上提截齒筒鉆，換用撈砂斗撈出巖渣，然后再繼續(xù)放下截齒筒鉆開挖。
[0017]在使用過程中，所述旋挖鉆機的轉(zhuǎn)動采用動靜耦合的加載方式，先是靜壓使巖面受截齒壓力，再通過突然施加的動態(tài)脈沖快速破壞巖層。
[0018]在使用過程中，施工前通過“梅花型成孔”或“逐級擴孔成孔”的緊前工序在巖面創(chuàng)造內(nèi)部臨邊的自由面。
[0019]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本實用新型的有益效果是:
[0020]1、通過在鉆筒底部和鉆筒內(nèi)部設(shè)置的截齒，并合理布置筒底截齒的切入角、前傾角及截齒間距，施工時筒底截齒與巖層的接觸有序、可對巖面的破壞區(qū)域更大，結(jié)合筒內(nèi)截齒的作用，使該截齒筒鉆不僅能破壞鉆筒筒底周邊巖層，還能在得到邊界自由面后，通過筒內(nèi)截齒破壞筒內(nèi)外圍巖層，可將巖層盡量粉碎，使得截齒筒鉆可下挖的深度更深，減少提起筒鉆清理巖渣的次數(shù)，提高旋挖效率。
[0021]2、在鉆筒的頂部設(shè)置的帶缺口的頂部鋼板，能通過頂部鋼板的缺口，在截齒筒鉆向下旋挖時，部分巖渣可通過頂部鋼板的缺口漏入筒鉆以上，使得截齒筒鉆單次下鉆深度增大，減小了旋挖次數(shù)，提高工作效率。
【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型的適用于超大直徑旋挖粧施工的截齒筒鉆的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為本實用新型的截齒筒鉆的仰視圖。
[0024]圖3為本實用新型的截齒筒鉆的截齒結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖中標記:1-鉆筒，2_頂部鋼板，3_加強鋼板，4_加強槽鋼，5_筒底截齒，6_筒內(nèi)截齒，7-法蘭，8-加強段，其中，3-1為I號加強鋼板，3-2為2號加強鋼板，3_3為3號加強鋼板；5_1為外齒，5-2為內(nèi)齒，5-3為中齒。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖，對本實用新型作詳細的說明。
[0027]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0028]實施例1
[0029]本實施例中，該截齒筒鉆的鉆筒筒徑為3m，壁厚為50mm，配套使用的旋挖鉆機為SR420II旋挖鉆機。
[0030]如圖1所示，一種適用于超大直徑旋挖粧施工的截齒筒鉆，包括鉆筒1，所述鉆筒I底部沿筒壁圓周設(shè)置有筒底截齒5，所述鉆筒I內(nèi)設(shè)置有加強鋼板3，所述加強鋼板3上設(shè)置有筒內(nèi)截齒6。
[0031]如圖3所示，所述筒底截齒5包括截齒中心線偏向鉆筒外的外齒5-1、截齒中心線偏向鉆筒內(nèi)的內(nèi)齒5-2和無偏向的中齒5-3，并且，在水平面上，所述外齒、內(nèi)齒的中心線與截面圓上該點的切線形成銳角的切入角，在豎直面上，所有截齒中心線與截面圓上該點的切線形成銳角的前傾角；所述截齒沿鉆筒圓周方向等間距布置，且所述外齒5-1、中齒5-3和內(nèi)齒5-2三個為一組均布設(shè)置在鉆筒I上。
[0032]在本實施例中，將筒底截齒5設(shè)置不同的切入角，在施工時，無偏向的中齒5-3最先與巖面接觸并破壞附近的巖面，隨后內(nèi)齒5-2與外齒5-1相繼接觸巖層，這樣設(shè)置使得筒底截齒5對巖面的破壞區(qū)域更大，截齒筒鉆下鉆時更容易往下挖；外齒、中齒和內(nèi)齒三個為一組地均布設(shè)置，使鉆筒I下部圓周上與巖面接觸均勻，整個截齒筒鉆旋挖施工時運轉(zhuǎn)更平穩(wěn)。
[0033]在本實施例中，所述外齒和內(nèi)齒的切入角設(shè)置為20°，中齒的切入角為0°，所有筒底截齒5的前傾角均為45°，且筒底截齒5之間的間距設(shè)為50cm。
[0034]如圖2所示，所述鉆筒I頂部還連接有帶缺口的頂部鋼板2，所述頂部鋼板2的缺口設(shè)置在靠近鉆筒壁處。本實施例中，缺口設(shè)置為兩個大小相同的形狀，對稱設(shè)置在頂部鋼板2的中心兩側(cè)，通過頂部鋼板2的缺口，在截齒筒鉆向下旋挖時，部分巖渣可通過頂部鋼板2的缺口漏入該截齒筒鉆以上，使得截齒筒鉆單次下鉆深度增大，減小了旋挖次數(shù)，提高工作效率。
[0035]如圖2所示，所述加強鋼板3呈十字形布置，且加強鋼板3與頂部鋼板2下底面連接，其中一組加強鋼板3與頂部鋼板2缺口面的中心線平行。對鉆筒I上部進行加強，增加頂部鋼板2及與旋挖鉆機連接的強度，可減少因連接部件強度不夠造成施工故障。
[0036]本實施例中，頂部鋼板2的缺口面積占圓筒截面積的1/3~1/2，將頂部鋼板2焊接于鉆筒I上部，加強鋼板3板寬均為10cm，豎立放置，加強鋼板3十字交叉設(shè)置，其中一個方向設(shè)置兩塊間距40~60cm的I號加強鋼板3-1，兩端與筒壁相接；另一個方向的兩塊平行鋼板被I號加強鋼板分割成6部分且與I號鋼板垂直，在I號加強鋼板以內(nèi)設(shè)置間距10~20cm的2號加強鋼板3-2，以外設(shè)置間距40~60cm的3號加強鋼板3_3，3號加強鋼板之間設(shè)置與其平行的32號加強槽鋼4，數(shù)量2塊，所述加強槽鋼4兩端分別與I號加強鋼板和鉆筒I
筒壁連接。
[0037]如圖2所示，所述筒內(nèi)截齒6設(shè)置在加強鋼板3