用于光伏升压站的地基处理的钻头和地基处理系统

摘要

本实用新型涉及了一种用于光伏升压站的地基处理的钻头和地基处理系统，其中用于光伏项目升压站的地基处理的钻头包括：内钻头，其包括内钻头本体和固定设置在内钻头本体上并沿内钻头本体的径向延伸的第一翼片；轴承，其固定式套设在内钻头上并位于第一翼片的上方；外钻头，其包括外钻头本体和第二翼片；外钻头本体固定式套设在轴承外，第二翼片固定设置在外钻头本体上并沿外钻头本体的径向延伸。第一翼片和第二翼片的宽度方向均与水平方向形成夹角。本实用新型的钻头能够克服现有技术中的钻头对混凝土的搅拌效果较差且容易磨损报废的缺陷，能够对混凝土进行更为充分的搅拌，且不易磨损，有助于缩短光伏项目升压站的地基处理的项目工期。

说明书

技术领域

本实用新型涉及光伏升压站技术领域，具体涉及一种用于光伏升压站的地基处理的钻头和地基处理系统。

背景技术

光伏发电作为清洁能源，可以减少环境污染，促进当地经济发展。光伏发电不仅是地区能源供应的有效补充，而且作为绿色电能，有利于缓解电力工业的环境保护压力，促进地区经济的持续发展，项目社会效益显著。目前，国内南方一部分光伏项目场址位于水面，水面升压站的建设需要综合考虑经济性、技术性、生态环境、社会效益等因素。

现有技术中，光伏升压站的地基处理方法一般采用换填法，采用这种方法处理地基的施工工期较长，购置运输新土的成本较大，且采购新土容易造成水土流失，换填产生的淤泥质弃土又容易造成环境污染。申请人创造性地使用水泥土搅拌桩法对光伏升压站的地基进行处理，大大缩短了施工工期，最大程度地保留了原土，减少了施工所需的新土量，有效减少了弃渣量，保护了环境。然而，如图2所示，传统适于使用感水泥土搅拌桩法的地基处理系统200’包括钻机201’和安装在钻机201’上的螺旋叶钻头100’，这样的钻头对混凝土的搅拌效果较差，且在加工过程中容易磨损报废，导致增大了施工过程的成本，且不利于加快施工进度和提升地基的承载力。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的钻头对混凝土的搅拌效果较差且容易磨损报废的缺陷，从而提供一种对混凝土的搅拌效果较好且不易磨损的用于光伏升压站的地基处理的钻头和地基处理系统。

为了解决上述问题，本实用新型第一方面提供了一种用于光伏升压站的地基处理的钻头，包括：内钻头，其包括内钻头本体和固定设置在内钻头本体上并沿内钻头本体的径向延伸的第一翼片；轴承，其固定式套设在内钻头上并位于第一翼片的上方；外钻头，其包括外钻头本体和第二翼片；外钻头本体固定式套设在轴承外，第二翼片固定设置在外钻头本体上并沿外钻头本体的径向延伸；第一翼片和第二翼片的宽度方向均与水平方向形成夹角。

进一步地，钻头用于淤泥质土地基中，夹角为90°；或，

钻头用于对砂石土地基中，夹角处于60°～90°的范围内；或，

钻头用于粘性土地基中，夹角处于65°～72°的范围内。

进一步地，内钻头共包括沿上下方向间隔开的两个第一翼片组，每个第一翼片组包括至少一个第一翼片，内钻头本体上形成有喷灰口，喷灰口位于两个第一翼片组之间并接近上方的第一翼片组。

进一步地，内钻头的底端形成有钻尖。

进一步地，第一翼片为多个，多个相邻的第一翼片等圆心角设置；和/ 或，

第二翼片为多个，多个第二翼片等圆心角设置。

进一步地，相邻的第一翼片组之间的距离为l1，20cm≤l1≤30cm；

相邻的第二翼片之间的距离为l2，20cm≤l2≤30cm。

进一步地，内钻头本体包括内钻杆和与内钻杆同轴设置并一体式地形成在内钻杆上的芯管，第一翼片设置在芯管上；和/或，

外钻头本体包括外钻杆和与外钻杆同轴设置并一体式地形成在外钻杆上的套管，第二翼片设置在套管上。

进一步地，钻头还包括套设在内钻头上并适于封堵内钻头与外钻头之间的间隙的密封结构。

进一步地，钻头还包括套设在内钻头上并适于封堵内钻头本体与外钻头本体之间的间隙的密封结构。

本实用新型第二方面涉及了一种地基处理系统，包括钻机和本实用新型第一方面的用于光伏项目升压站的地基处理的钻头。

本实用新型具有以下优点：

1、由上述技术方案可知，本实用新型的用于光伏项目升压站的地基处理的钻头主要包括内钻头、轴承和外钻头。内钻头和外钻头能够在钻机的驱动下进行双向旋转，当内钻头和外钻头的旋转方向不同时，钻头能够对混凝土进行更加充分的搅拌，有助于提升成桩的质量，并提升加工后的地基的承载力。在本实施例中，内钻杆上设置有第一翼片，外钻杆上设置有第二翼片，翼片与混凝土的摩擦面积较小，不易因摩擦而发生故障，能够降低钻头的更换频率，有助于缩短光伏项目升压站的地基处理的项目工期。第一翼片和第二翼片的宽度方向均与水平方向形成夹角，这样设置的第一翼片和第二翼片能够最有效地克服原状土的抗剪强度，使得土体与水泥充分搅拌，有利于形成均匀强度的增强体。由上述技术方案可知，本实用新型的钻头能够克服现有技术中的钻头对混凝土的搅拌效果较差且容易磨损报废的缺陷，其能够对混凝土进行更为充分的搅拌，且不易磨损，能够降低钻头的更换频率，有助于缩短光伏项目升压站的地基处理的项目工期。

此外，本实用新型用于光伏项目升压站的地基处理的钻头的结构简单，制造容易，使用安全可靠，便于实施推广应用。

2、本实用新型第二方面的地基处理系统包括钻机和本实用新型第一方面所涉及的用于光伏项目升压站的地基处理的钻头。本实用新型第二方面的地基处理系统使用了本实用新型第一方面的钻头，因此具有本实用新型第一方面的钻头的有益效果，即能够克服现有技术中的钻头对混凝土的搅拌效果较差且容易磨损报废的缺陷，其能够对混凝土进行更为充分的搅拌，且不易磨损，能够降低钻头的更换频率，有助于缩短光伏项目升压站的地基处理的项目工期。此外，使用水泥土搅拌桩法对光伏升压站的地基进行处理能够最大限度地利用原土，减少水土流失等环境问题；施工时无振动、无噪声和无污染，减少对周围环境的影响；同时可以大量减少土方工程量和钢筋工程量，具有可观的经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本实用新型实施例1的用于光伏升压站的地基处理的钻头；

图2示出了现有技术中的地基处理系统；

图3示出了本实用新型实施例2的地基处理系统。

附图标记说明：

100、用于光伏项目升压站的地基处理的钻头；1、内钻头；11、内钻头本体；12、第一翼片；2、外钻头；21、外钻头本体；22、第二翼片；3、钻尖；

200、地基处理系统；201、钻机；

200’、地基处理系统；201’、钻机；100’、螺旋叶钻头。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同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结合。

图1示出了本实用新型实施例1的用于光伏升压站的地基处理的钻头。如图1所示，本实施例涉及了一种用于光伏升压站的地基处理的钻头100，包括内钻头1、轴承和外钻头2。其中，内钻头1包括内钻头本体11和固定设置在内钻头本体11上并沿内钻头本体11的径向延伸的第一翼片12。轴承固定式套设在内钻头1上并位于第一翼片12的上方。外钻头2包括外钻头本体21和第二翼片22。外钻头本体21固定式套设在轴承外。第二翼片22固定设置在外钻头本体21上并沿外钻头本体21的径向延伸。第一翼片12和第二翼片22的宽度方向均与水平方向形成夹角。根据土力学原理，有利于钻头工作，使得土体均匀搅拌。

由上述技术方案可知，本实施例的用于光伏项目升压站的地基处理的钻头100主要包括内钻头1、轴承和外钻头2。内钻头1和外钻头2能够在钻机201的驱动下进行双向旋转，当内钻头1和外钻头2的旋转方向不同时，钻头能够对混凝土进行更加充分的搅拌，有助于提升成桩的质量，并提升加工后的地基的承载力。在本实施例中，内钻头本体11上设置有第一翼片12，外钻头本体21上设置有第二翼片22，翼片与混凝土的摩擦面积较小，不易因摩擦而发生故障，能够降低钻头的更换频率，有助于缩短光伏项目升压站的地基处理的项目工期。由于第一翼片12和第二翼片22的宽度方向被设置成均与水平方向形成夹角，这样设置的第一翼片12和第二翼片22能够最有效地克服原状土的抗剪强度，使得土体与水泥充分搅拌，有利于形成均匀强度的增强体。由上述技术方案可知，本实施例的钻头100 能够克服现有技术中的钻头对混凝土的搅拌效果较差且容易磨损报废的缺陷，其能够对混凝土进行更为充分的搅拌，且不易磨损，能够降低钻头的更换频率，有助于缩短光伏项目升压站的地基处理的项目工期。此外，本实施例用于光伏项目升压站的地基处理的钻头100的结构简单，制造容易，使用安全可靠，便于实施推广应用。

钻头100可选为使用在淤泥质土地基、砂石土地基和粘性土地基中。当钻头使用在淤泥质土地基中时，夹角优选为90°。当钻头用于砂石土地基中时，夹角优选为处于60°～90°的范围内。当钻头用于粘性土地基中时，夹角处于65°～72°的范围内。在土的抗剪强度理论中，库伦公式：τf＝c+ σtanψ。式中，τf为土的抗剪强度。σ为剪切破坏面上的法向压应力；c 为土的粘聚力；ψ为土的内摩擦角。本领域技术人员能够依据不同类型土的摩擦角，计算出克服土体的最大剪力。从而对第一翼片12和第二翼片22 与水平方向夹角进行设计，从而使钻头100能够最有效地克服原状土的抗剪强度，使得土体与水泥充分搅拌，有利于形成均匀强度的增强体。

在本实施例中，内钻头1上优选为共包括沿上下方向间隔开的两个第一翼片组，每个第一翼片组包括至少一个第一翼片12，内钻头本体11上形成有喷灰口。通过输料管道和内钻头1的内部连接，能够将原料源源不断的输入到内钻头本体11内，喷灰口能够将水泥粉喷出，第一翼片12和第二翼片22能够将水泥粉搅拌均匀，从而钻出均匀的水泥土搅拌桩。

喷灰口的位置优选为位于两个第一翼片组之间并接近上方的第一翼片组。这样设置能够保证钻头刚刚入地旋转时喷灰口就能够进行喷灰，且能够使喷灰口位于外钻头2的下方，保证喷灰口与外钻头2具有足够的间隔，避免喷出的浆液进入到内钻头1与外钻头2之间导致钻头磨损，同时确保喷灰口喷出的水泥灰在下落后能够被第二翼片组进行充分的搅拌。优选地，在本实施例中，内钻头1的底端形成有钻尖3。钻尖3用于加快钻头的钻进速度，降低钻头在钻进过程中遇到的阻力。

在本实施例中，第一翼片12为多个，多个相邻的第一翼片12等圆心角设置。多个第一翼片12能够对混凝土进行更加充分的搅拌。第二翼片22 为多个，多个第二翼片22等圆心角设置。多个第二翼片22能够地混凝土进行更加充分的搅拌。相邻的第一翼片组之间的距离和相邻的第二翼片组之间的距离可根据地基的实际进行设置，例如在本实施例中，相邻的第一翼片组之间的距离为l1，20cm≤l1≤30cm。相邻的第二翼片22之间的距离为l2，20cm≤l2≤30cm。

内钻头本体11包括内钻杆和与内钻杆同轴设置的芯管，外钻头本体21 包括外钻杆和与外钻杆同轴设置的套管。内钻杆和与内钻杆可选为可拆卸连接，优选地，在本实施例中，芯管一体式地形成在内钻杆上，能够使钻头100的装配更加简单，且有助于提升内钻头本体11的结构强度。第一翼片12设置在芯管上。套管一体式地形成在外钻杆上，能够使钻头100的装配更加简单，且有助于提升内钻头本体11的结构强度。

在本实施例中，钻头100优选为还包括套设在内钻头本体11上并适于封堵内钻头本体11与外钻头本体21之间的间隙的密封结构。密封结构能够避免钻进过程中泥粉进入到内钻头本体11和外钻头本体21之间，有助于延长钻头100的使用寿命，降低钻头100的维修频次，节约钻头的维修成本，密封结构优选但不限于为黄油盘根。

实施例2

实施例2涉及了一种地基处理系统200，如图3所示，本实施例的地基处理系统200包括钻机201和实施例1所涉及的用于光伏项目升压站的地基处理的钻头100。其中，钻头100的内钻头1与钻机201的动力头的输出内轴相连，由钻机201的动力机构驱动。外钻头2与钻机201的动力头的输出外轴相连，由钻机201的动力机构驱动。实施例2的地基处理系统200 使用了实施例1的钻头，因此具有实施例1的钻头的有益效果，即能够克服现有技术中的钻头对混凝土的搅拌效果较差且容易磨损报废的缺陷，其能够对混凝土进行更为充分的搅拌，且不易磨损，能够降低钻头的更换频率，有助于缩短光伏项目升压站的地基处理的项目工期。此外，使用水泥土搅拌桩法对光伏升压站的地基进行处理能够最大限度地利用原土，减少水土流失等环境问题；施工时无振动、无噪声和无污染，减少对周围环境的影响；同时可以大量减少土方工程量和钢筋工程量，具有可观的经济效益。

接下来介绍本实用新型的地基处理系统200的使用方法：

1、由于光伏升压站区域整体位于水塘，施工前应对水塘水抽排水后，对上部的欠固结的淤泥采用非冻胀性素填土、黏性土换填处理，应分层回填夯实，每边超出处理范围约1m，并进行填土地基承载力检测。

2、换填后优选为采用桩径为500mm的水泥土搅拌桩进行地基处理，选定合理的桩端持力层，例如以粉质粘土夹粉土作为桩端持力层，处理深度优选为7.0m。

3、水泥土搅拌桩施工前，应根据设计进行工艺性试桩，试桩的数量大于等于3。应对工艺试桩的质量进行检验，确定施工参数。搅拌头翼片的枚数、宽度、与搅拌轴的垂直夹角、搅拌头的回转数、提升速度应相互匹配，当使用干法搅拌时，干法搅拌时钻头每转一圈的提升(或下沉)量宜为10～ 15mm，确保加固深度范围内土体的任何一点均能经过20次以上的搅拌。

4、搅拌桩施工时，停浆(灰)面应高于桩顶设计标高500mm。此项技术可以最大限度地利用了原土，减少水土流失等环境问题；施工时无振动、无噪声和无污染，减少对周围环境的影响；同时可以大量减少土方工程量和钢筋工程量，具有可观的经济效益。在开挖基坑时，应将桩顶以上土层及桩顶施工质量较差的桩段采用人工挖除。

5、施工中，应保持搅拌桩机底盘的水平和导向架的竖直，搅拌桩的垂直允许偏差和桩位允许偏差应满足规范相关规定；成桩直径和桩长不得小于设计值。

使用实施例2的水泥土搅拌桩法处理地基的计算要点如下：

1、地基承载力要求：

回填土压实系数不低于0.93，承载力特征值不低于70kpa；

单桩承载力特征值不低于95kN；

复合地基承载力特征值不小于90kPa；

2、桩参数：

布桩形式：矩形；

X向间距：1.20m，Y向间距：1.20m；

桩长：7.00m，桩径d：500mm；

桩间土承载力发挥系数：0.40；

桩端土承载力折减系数：0.50；

单桩承载力折减系数：1.00；

桩身强度折减系数：0.20；

桩身水泥土抗压强度：fcu＝2.50MPa；

增强体的水泥掺量约为15％～20％，具体以现场试验为准。

3、控制标高:

换填底面绝对标高：淤泥土底部；

换填顶面绝对标高：一般选取最高洪水位；

褥垫层厚度：300mm；

褥垫层采用中砂+粗砂，夯填度0.9。

例如，

上述参数为经过大量试验获得的最佳范围，当使用本实施例的地基处理系统200并采用上述参数时，相比于现有技术中采用换填法处理得到的地基，使用本实施例的地基处理系统200并采用水泥土搅拌桩法处理的地基具有如下优势：

在质量性能方面：

原淤泥质土的地基承载力为45kpa。

使用本方案的地基处理系统200处理后，地基地基承载力为90kpa，提升100％；

在效率方面：

采用传统的换填法的工期约为60天；

采用水泥土搅拌桩法的工期约为20天，缩短了40天，效率提升67％；

在工程量及成本方面：

采用传统的换填法需要拦水围堰30000方，抽水22338方，土石方开挖18815方，土石方回填26341方，级配碎石回填1861方，地基处理桩5000 米，工程造价约为350万。

本实施例的地基处理系统200，处理面积3763平米，处理深度7米，水泥搅拌桩共2818根，工程造价约为300万，节省14.3％。

在环保效果方面：

(1)新土量分析

采用传统的换填法：新土需求26341方。

采用水泥土搅拌桩法，新土需求7500方，减少新土71.5％。

在光伏升压站的地基处理中使用水泥土搅拌桩法减少了新土需求。保护了原地貌形态、土壤结构、地表植物和蓄水能力，有效保护了水土流失。

(2)弃渣量分析

采用传统的换填法：弃渣量18815方。

采用水泥土搅拌桩法，弃渣量7526方，减少弃渣60％。

因此，本实施例的地基处理系统200大大减少了弃渣，并对弃渣进行覆盖防护，有效保护了环境。

综上所述，本实施例的用于光伏升压站的地基处理的钻头和地基处理系统200能够克服现有技术中的钻头对混凝土的搅拌效果较差且容易磨损报废的缺陷，其能够对混凝土进行更为充分的搅拌，且不易磨损，能够降低钻头的更换频率，有助于缩短光伏项目升压站的地基处理的项目工期。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。