[0001] 本发明涉及粉喷桩的搅拌钻具技术领域，尤其涉及一种引流聚焦混料结构的多层互剪搅拌钻具及施工方法。

[0002] 在岩土工程的地基处理领域，当地层含水率较高时，粉喷桩技术优于浆喷桩技术。近年来，随着国家经济建设的发展需要，对地基处理的搅拌桩桩长和桩径的要求持续增大，这就引发了传统的技术装备和施工方法不适应现代化建设发展需要的问题。

[0003] 在施工过程中，常常会出现粉喷搅拌桩施工喷料不均，桩身搅拌不匀，管路堵塞等问题，致使成桩质量差，达不到工程建设要求，而且，由于常常出现送料管路堵塞而延误工期，严重影响了粉喷桩技术的发展和应用。针对这些问题，本发明提出了具体的改进措施和技术解决方案。

[0033] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

[0034] 如图1和图2所示，一种引流聚焦混料结构的多层互剪搅拌钻具，包括内搅拌组件、外搅拌组件、气流管2、粉流管10和钻头22；外搅拌组件转动连接在内搅拌组件外周壁上(处于B区)；内搅拌组件内设置有送料通道1；气流管2和粉流管10并列设置在送料通道1内；气流管2是独立的输送气流的通道；粉流管10是独立的输送固气的二相流通道。钻头22连接在内搅拌组件的底部，钻头22内设置有聚焦腔221；聚焦腔221与送料通道1的底部连通，钻头22的左右两侧分别设置有与聚焦腔221连通的近端喷嘴25和远端喷嘴26(处于D区)；聚焦腔
221的底部设置有聚焦件27(处于C区)；聚焦件27采用硬质合金或陶瓷材料制成；进一步确保了聚焦件27的结构强度和使用寿命。聚焦件27的顶面设置有开口向上的聚焦凹面271；聚焦凹面271的聚焦点(处于C区)位于近端喷嘴25和远端喷嘴26(处于D区)的水平线下方。该钻具通过双管设计能够将气体流和固气二相流独立且同时进行输送，可有效减少管路堵塞；并且通过钻头22内的凹面聚焦结构，可使气流管2喷出的气体流和粉流管10喷出的固气二相流在冲向聚焦件27的聚焦凹面271后产生反射，反射的两股流体通过焦点聚焦混合，聚焦混料气化使粉体固化剂产生二次气化，提高了混料的均匀性，提升搅拌桩桩身均匀性，达到粉喷桩施工搅拌的均匀性和桩身强度的连续性，进而提高了粉喷搅拌桩的成桩质量和成桩工效。钻头22与内搅拌组件底部之间设置有引流接头23，引流接头23采用硬质合金或陶瓷材料制成。进一步确保了引流接头23的结构强度和使用寿命。引流接头23位于聚焦腔221内；引流接头23上设置有与气流管2连通的第一引流通道231，引流接头23上设置有与粉流管10连通的第二引流通道232；且第一引流通道231的下端和第二引流通道232的下端均呈扩口状结构。通过引流接头23以双管引流设计可有效减少管路堵塞，同时通过扩口状结构设计对粉流通道喷射出的固气二相流提供了附加动力，增加了喷射半径，进一步减少了喷嘴堵塞的风险。

[0035] 如图所示，近端喷嘴25设置在钻头22的一侧壁上，远端喷嘴26通过喷嘴导管设置在钻头22与近端喷嘴25相对的侧壁上，且近端喷嘴25和远端喷嘴26水平对齐设置。通过同时设置近端喷嘴25和远端喷嘴26，能够使远端喷嘴26满足大直径喷粉桩的施工需要，解决了近端喷嘴25喷射半径有限的难题，进一步提升了喷射范围。近端喷嘴25和远端喷嘴26采用硬质合金材料制成。进一步确保了喷嘴的结构强度和使用寿命。

[0036] 如图所示，内搅拌组件包括内搅拌轴上接头6、内搅拌轴11和内搅拌翼19，内搅拌轴上接头6设置在内搅拌轴11上部，内搅拌翼19固定套设在内搅拌轴11下部的外周壁上；内搅拌轴11下端为六方轴结构，钻头22上端为六方套结构，内搅拌轴11与钻头22相插接配合，并通过销轴21锁接在一起。通过内搅拌组件中的结构便于更好的与钻头22固定锁紧，便于进一步提升钻头22掘进效果，同时也能确保内搅拌翼19进行搅拌的稳定性。

[0037] 如图所示，外搅拌组件包括外管上接头3、外管轴肩套4、外框架17、外框搅拌翼18和滑套20，外管上接头3和外管轴肩套4转动套设在内搅拌轴11上，且外管上接头3固定连接在外管轴肩套4上方，外管轴肩套4内腔与内搅拌轴11之间设置有调心滚子轴承12，调心滚子轴承12的下部通过轴承坐环14顶住；轴承坐环14与下方的滑套20均被内搅拌轴11上的限位台阶限位，外框架17内侧与外框搅拌翼18固定连接，外框架17上端通过螺栓16与外管轴肩套4连接，外框架17下端通过螺栓16与下端滑套20连接，外框搅拌翼18设置在外框架17内侧，并与内搅拌翼19错位设置且转动时互不干涉。通过外搅拌组件与内搅拌组件相配合可实施多层互剪搅拌，进一步提升搅拌均匀性、搅拌效率和搅拌质量。

[0038] 如图所示，钻头22的外周壁上设置有钻头搅拌翼24；钻头22前端镶嵌有切削齿28；钻头22的顶尖部中心设置有定位顶锥29。通过切削齿28增加钻掘能力和钻掘效果，通过定位顶锥29可最先钻入地层，起到限位作用，即可减小钻头22回转振动，又可有效提高施工搅拌桩的垂直度。

[0039] 一种引流聚焦混料结构的多层互剪搅拌钻具的施工方法，应用上述的引流聚焦混料结构的多层互剪搅拌钻具，包括以下步骤：

[0040] S1:将多层互剪搅拌钻具的顶部与双通道水龙头旋转连接，并悬挂于多层互剪搅拌桩钻机的主桅杆前部；

[0041] S2:将双通道水龙头的固气输送管道与粉流管10固定连接，并将双通道水龙头的高压空气输送管道与气流管2固定连接(处于B区)；

[0042] S3:启动多层互剪搅拌桩钻机，驱动多层互剪搅拌钻具进行钻进及双向旋转搅拌，同时，通过粉流管10的固气通道与气流管2的气路通道将固气混料和高压空气输送到钻头22底部(处于C区)；

[0043] S4:固气混料在高压空气的喷吹作用下，利用钻头22内侧下部的聚焦件27上聚焦凹面271的作用(C区)，将固气混料和高压空气汇集在聚焦腔221内，通过近端喷嘴25和远端喷嘴26，将固气混料喷射到粉喷搅拌桩中，直至钻尖达到搅拌桩的桩底设计标高；

[0044] S5:继续驱动多层互剪搅拌钻具进行钻具提升及双向旋转搅拌，同时，根据设计要求实施或停止实施通过近端喷嘴25和远端喷嘴26(处于D区)将固气混料喷射到搅拌桩中，直至钻尖提升至搅拌桩设计顶面标高以上0.5m处；

[0045] S6:结束本粉喷搅拌桩施工，并将施工钻机移动至下一根搅拌桩的桩位，并重复上述S3至S5的施工步骤。

[0046] 综上所述，本发明的优点是钻具通过气流管2和粉流管10是各自独立的通道，并列安设在内搅拌轴11的内部，引流接头23中的第一引流通道231的下端喷出的气体对粉流通道中的介质具有引流作用，可有效减少管路堵塞，同时对第二引流通道232喷出的固气二相流提供了附加动力，可减少喷嘴堵塞的风险。钻头22内的凹面聚焦机构，可使气流通道喷出的气体流和粉流通道喷出的固气二相流在冲向聚焦件27上的聚焦凹面271后产生反射，反射的两股流体通过焦点聚焦混合，使粉体固化剂产生二次气化，提高了混料的均匀性。钻头22尖端的定位顶锥29，可最先钻入地层，起到限位作用，即可减小钻头22回转振动，又可有效提高施工搅拌桩的垂直度。内、外搅拌组件反向回转，可提高搅拌桩施工的搅拌均匀性、搅拌效率和搅拌质量。

[0047] 虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。