CN110043187B - 长螺旋钻机的液压式变径扩孔钻头及灌注桩施工工法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种长螺旋钻机的液压式变径扩孔钻头及灌注桩施工工法，包括长螺旋钻机，所述长螺旋钻机上安装有可拆卸的上动力头能够使螺旋钻杆旋转，上动力头内部设有液压***，螺旋钻杆下端固定设有钻头***，钻头***设有第一腔体和第二腔体，第一腔体内安装有向外可移动带活塞的第一钻头，第二腔体内安装有向外可伸缩移动带活塞的第二钻头，螺旋钻杆内部设有灌注过道、第一孔道和第二孔道，所述上动力头下部设有可旋转的下动力头，下动力头下端设有可拆卸旋转的套管，套管包裹于钻头***外侧并能够使其在套管内上下移动。能够实现边拔套管边扩径，同时可以灌筑砼，施工功效高，经济效益好，可以有效提高桩端承载力及桩身侧阻力。
Description
技术领域
本发明涉及一种扩孔钻头及桩的施工工法，具体是一种长螺旋钻机的液压式变径扩孔钻头及灌注桩施工工法，属于建筑工程技术领域。
背景技术
现有建筑物逐渐向高层发展，其建筑物所承受的荷载越来越大，使得灌注桩成桩设备及其施工方法得到迅速的发展，并在基础工程中广泛应用，目前成桩桩身采用等截面或螺牙式，根据实践证明，在同等条件下螺牙式桩身桩侧阻力是等截面桩侧阻力提高的约2倍，相比之下，螺牙式桩身具有更高的经济价值和实用价值。在软土地区，由于高层或超高层建筑物荷载较大，对成桩质量要求较高，土体含水量高、孔隙比大、沉降大等特点，使灌注桩施工中常出现断桩、缩颈的质量问题，因此，采用全套管灌注桩的机械设备及施工方法，可以解决灌注桩施工过程中泥浆护壁产生的浪费以及环境污染问题，并在一定程度上解决了桩身质量问题，提高了灌注桩的承载力，缩短了施工时间。
一种灌注螺纹桩成桩工艺（专利号为9611960265）和半螺丝桩及其成桩工法（专利号03128265.2）均采用螺旋钻机预成孔方法，先将钻杆同步旋转钻进，然后同步反向旋转提钻，与此同时泵送混凝土形成螺纹桩或半螺丝桩的螺纹段，成桩方法为挤土成桩，易出现缩径、塌孔造成桩身质量问题，现有机械设备无法提供足够的动力条件以满足大直径螺纹成桩要求，因此成桩为螺纹桩或半螺纹桩，多为小直径或中等直径桩型。由于桩径的限制，导致单桩承载力偏低，无法提供足够的承载力，适用范围小。
一种分离驱动式套管螺旋钻机及其施工方法（专利号为200610138353.3），钻机采用内外侧双动力头驱动结构，外侧动力头可以与外套管一同向上提升至地面，且可以在套管的任意位置驱动旋转套管，稳定性高。由于是在套管内旋转螺旋钻杆及钻头钻进取土成桩，钢套管为圆柱形，此方法所形成的灌注桩与普通等截面灌注桩相比，其圆柱形等截面灌注桩桩周侧阻力较低，单桩承载力并没有提升，适合应用在软土地区土层中钻进，遇到坚硬土层及岩层时，成桩较为困难。提升套管过程中，由于套管外壁与周围土体没有形成咬合状态，自身设备动力限制，采用非旋转静拔管工艺很难将套管拔出，难以适用较粘或坚硬土层中拔管成桩，且无法满足大直径成桩工艺要求，经济效益差，适用范围有限。
一种步履式双回旋潜孔钻机（专利号为201210351079.3），提供一种干法取土成孔的步履式双回旋潜孔钻机，利用潜孔锤冲击成孔，下动力头连接套管旋转跟进，采用锤底高压气体将弃土、渣土等物体经螺旋钻杆排出套管外，能适应于各种地质及其它桩机难以完成的地层，工作效率高。由于成桩依然采用圆柱形钢套管，非旋转静拔管工艺并不能产生向上的扭矩提升套管，因此通常采用振动锤以及吊车振动拔管，施工工序繁琐，效率偏低，并且所形成的灌注桩与普通等截面灌注桩相比，其圆柱形等截面灌注桩桩周侧阻力较低，桩底面积仅等同于潜孔锤底部即套管底面积，底部无法进行再次扩孔，以进一步提高桩竖向承载力。
一种全套管振动挤扩灌注桩的施工方法（专利号为201410814937.2），利用振动锤将套管压入土中，在管内放入专用扩孔器进行振动扩孔，在遇到岩石层、卵石层等坚硬土层时，仅利用振动锤机振力很难将套管压入土层。采用机械或人工取土，且沉管与清土分为两步进行，施工繁琐，功效低，耗时过长。桩底持力地层为坚硬土层或岩石层采用振动扩孔很难形成桩底扩大头，并不能有效的进一步提高桩竖向承载力。
专利号为201710486248.7公开了一种全套管螺旋钻机的改良结构及全套管螺纹灌注桩施工方法，在套管外壁设有一定厚度和高度的螺旋构件，采用双动力头使套管旋转钻进或提升时形成螺丝式桩孔，从而咬合桩孔周围土体，并形成具有一定厚度及深度的螺纹空间（桩径800mm-3000mm），与套管相同的圆柱形等截面灌注桩相比，对于大直径桩径螺纹式套管在钻进或提升过程中周围土体阻力较大，对设备的动力要求较高，尤其在较硬土层，卵石、砾石层或需要进入岩层时，会存在大直径石块卡入套管螺纹螺距内，造成套管钻进或提升困难。此外，成孔后向套管内灌注混凝土至预定高度，再次将螺旋钻杆放入套管内，以旋转提升套管，由于套管外壁受到周围土体阻力，内壁受到混凝土压力，进一步增加套管拔出难度，且施工繁琐、功效低。
现有全套管旋转成桩设备及方法克服了灌注桩施工过程中多项技术难题，具有较高的经济效益，为了提高单桩承载力，目前所形成的大直径灌注桩桩身由等截面直线型发展成螺牙式灌注桩，但大多数都采用套管成桩的施工方法，由于螺牙咬合周围土体使得旋转拔管较为困难，对设备动力要求高，无法在桩底坚硬土层或岩层中有效的进行二次扩孔，以通过增大桩底面积来提高灌注桩端阻力，达到进一步提升灌注桩竖向承载力。鉴于此，为了能满足高层或超高层建筑物对桩基承载力的需求，亟待寻求一种承载力更高，经济效益可观，并且环保节能的灌注桩。
发明内容
本发明的目的在于提供一种长螺旋钻机的液压式变径扩孔钻头及灌注桩施工工法，从而解决现有技术中存在的上述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种长螺旋钻机的液压式变径扩孔钻头，包括长螺旋钻机，所述长螺旋钻机上安装有可拆卸的上动力头能够使螺旋钻杆旋转，上动力头内部设有液压***，螺旋钻杆下端固定设有钻头***，钻头***设有第一腔体和第二腔体，第一腔体内安装有向外可移动带活塞的第一钻头，第二腔体内安装有向外可伸缩移动带活塞的第二钻头，螺旋钻杆内部设有灌注过道、第一孔道和第二孔道，所述上动力头下部设有可旋转的下动力头，下动力头下端设有可拆卸旋转的套管，套管包裹于钻头***外侧并能够使其在套管内上下移动。
进一步地，所述上动力头内部设有液压***。
进一步地，所述螺旋钻杆下端固定设有钻头***，其中螺旋钻杆下端与钻头***接触部位采用凸起变径的方式固定连接。
进一步地，所述钻头***设有第一腔体和第二腔体，以螺旋钻杆为中心均采用“一”字型水平对称布置，其中第二腔体还可以设为“V”或“Λ”字型，所述第一腔体内设有第一水平通道、第一油缸内腔和第一油缸外腔，第二腔体内设有第二水平通道、第二油缸内腔和第二油缸外腔，所述第一水平通道和所述第二水平通道呈圆孔型且环绕在所述螺旋钻杆边缘。
进一步地，所述第一腔体中的第一油缸外腔内安装有向外可移动带活塞的第一钻头，第二腔体中的第二油缸外腔内安装有向外可伸缩移动带活塞的第二钻头，并且第二油缸外腔内设有可伸缩的高强弹簧并套设在所述第二钻头表面，其中，所述活塞与第一油缸外腔和第二油缸外腔内壁表面紧密连接，所述第一油缸外腔内和第二油缸外腔内均设有橡胶O型圈。
进一步地，所述第一钻头与第二钻头前端均呈锥形，中间及后端呈等截面圆柱形且后端固定在活塞中心处，其中第一钻头比第二钻头的长度略短，第二钻头伸出第二油缸外腔的长度不少于10cm。
进一步地，所述下动力头下端设有可拆卸旋转的套管，所述套管下端设有多个与第一钻头相吻合的卡槽，所述卡槽呈对称布置。
进一步地，所述螺旋钻杆内部设有灌注过道、第一孔道和第二孔道,所述灌注过道设在螺旋钻杆中心位置，所述第一孔道和第二孔道贯通且呈对称形式布置在灌注过道两侧，其中，第一孔道内设有可拆卸的油压管路，第二孔道与所述第一腔体和第二腔体连通。
一种长螺旋钻机的液压式变径扩孔钻头及灌注桩施工工法，其特征在于，包括以下步骤：
1）长螺旋钻机在预定的桩基位置就位，调试，并将下动力头上的套管与上动力头的螺旋钻杆对准桩位，钻头对中，启动上动力头驱动所述螺旋钻杆按其螺旋叶片方向旋转，利用钻头***上的钻齿钻进，同时启动下动力头驱动所述套管与所述螺旋钻杆同方向旋转跟进，并且所述螺旋钻杆上的螺旋叶片将所述钻头***向上导出的土体与岩渣排出所述套管外；
2）待螺旋钻杆钻进至预定的持力层深度，并将所述套管内土体与岩渣清除干净后，关闭下动力头和上动力头，停止旋转所述套管和所述螺旋钻杆；
3）启动液压***，油压通过油压管路作用于活塞并使其移动，所述钻头***第一腔体伸出第一钻头卡入套管设置的卡槽中，同时第二腔体伸出第二钻头钻进周围土层中；
4）启动上动力头驱动所述螺旋钻杆使钻头***上的第二钻头进行桩端扩孔，形成桩底扩大端，同时启动下动力头驱动套管与所述螺旋钻杆上的第一钻头保持跟进，然后启动砼泵，灌注超流态砼；
5）关闭液压***，所述钻头***上的第二腔体缩回第二钻头，第一钻头仍保持伸出状态固定套管，启动上动力头和下动力头驱动螺旋钻杆和套管，提升所述钻头***；
6）提升钻头***至预定的桩身位置，加载油压，钻头***上的第二腔体伸出第二钻头，启动上动力头驱动所述螺旋钻杆使第二钻头对桩身进行多级间隔扩径，同时灌注超流态砼，砼在自身重力下迅速填充第二钻头旋转形成的扩径空间，最后形成多级环形凸起的砼桩；
7）待超流态砼灌注完毕后，***钢筋笼，成桩。
进一步地，若成桩为砂土、粉质土、卵石层等地层造成长螺旋钻机自身难以清除孔底沉渣，待螺旋钻杆钻进至预定的持力层深度，可通过分离所述下动力头与所述套管、所述上动力头与所述螺旋钻杆的连接，提出螺旋钻杆，借助辅助取土设备再次将套管内沉渣清理干净，然后将所述下动力头与所述套管、所述上动力头与所述螺旋钻杆分别连接，启动液压***，所述钻头***上的第二腔体伸出第二钻头对桩端及桩身扩径，同时灌注超流态砼，桩身形成多级环形凸起的砼桩，待所述第二钻头扩孔完毕后，关闭液压***，然后关闭砼泵，停止灌注超流态砼，将接入套管完全提出地面且管内砼完全流净后，拆除套管。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种长螺旋钻机的液压式变径扩孔钻头，钻头***采用第一腔体和第二腔体绕螺旋钻杆呈对称布置，通过上动力头上的液压***为第一腔体和第二腔体提供油压，使第一腔体内的第一钻头伸出固定套管，第二腔体内的第二钻头伸出钻进周围土层，通过启动上动力头驱动螺旋钻杆使第二钻头旋转，第一钻头通过卡槽带动套管，同时也启动下动力头驱动套管旋转跟进，进行旋转扩径，桩身形成多级间隔环形凸起，利用砼泵经螺旋钻杆灌注过道灌注超流态砼，在旋转提升套管时，形成具有一定厚度及深度的环形凸起空间并被砼及时填充，桩身形成凸起并咬合桩孔周围土体，增大桩身的侧阻力，还可以调整第二腔体内的第二钻头伸出钻进周围土层的角度，使桩身形成倒刺型或顺刺型环形凸起，以进一步提高桩身的抗拔或抗压能力，同时采用套管全过程护壁，可以有效避免成桩过程中塌孔、缩颈的现象的发生。在施工中根据土层不同，根据第二钻头的厚度及提钻速度可以确保在各种地质环境下施工灌注桩形成不同多级间隔的环形凸起形态以满足大直径灌注桩的设计要求，也可以根据需要在桩端进行二次扩孔，做成大直径灌注桩的桩端扩大头形式。由于套管为等截面圆柱形，提升套管时可以降低套管外壁与周围土体的阻力，能够实现边拔管边扩径，同时灌注砼，施工功效高，经济效益好，可以有效大幅度提高桩端承载力及桩身侧阻力,还可以依据地层情况，采用无套管灌注桩成桩工艺，进一步提高施工功效。
附图说明
下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，以更好的理解本发明实施例中的技术方案，应当说明，以下附图仅示出了本发明中的某些实例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明长螺旋钻机结构示意图。
图2为本发明钻头***结构剖面示意图。
图3为本发明钻头***螺旋钻杆A-A剖面示意图。
图4为本发明钻头***第一腔体B-B剖面示意图。
图5为本发明钻头***变径钻杆C-C剖面示意图。
图6为本发明钻头***第二腔体D-D剖面示意图。
图7为本发明长螺旋钻机套管结构示意图。
图8为本发明长螺旋钻机套管与钻头***第一腔体固定连接示意图。
图9为本发明水平凸起变径扩孔砼桩示意图。
图10为本发明顺刺型变径扩孔砼桩示意图。
图11为本发明倒刺型变径扩孔砼桩示意图。
图12为本发明长螺旋钻机及超流态砼泵辅助设备组合施工工法示意图。
图13为本发明长螺旋钻机变径扩孔施工灌注桩的施工流程图。
图中，各符号的含义如下：
1-长螺旋钻机，2-螺旋钻杆，21-螺旋叶片，22-灌注过道，23-第一孔道，24-第二孔道，25-变径钻杆，3-钻头***，31-第一腔体，31a-第一水平通道，31b-第一油缸内腔，31c-第一油缸外腔，32-第二腔体，32a-第二水平通道，32b-第二油缸内腔，32c-第二油缸外腔，33-钻齿，34-连通孔，4-套管，41-卡槽，5-上动力头，6-液压***，7-下动力头，8-油压管路，81-油管密封圈，9-第一钻头，10-第二钻头，11-高强弹簧，12-活塞，13-橡胶O型圈，14-砼桩，14a-环形凸起，15-桩底扩大端。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案作清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实例，而不是全部的实例。在本发明实施例所描述的附图以及展示出的组件可以以各种不同的方式来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“第一”、“第二”、“内”、“外”、“中心”、“边缘” 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，或者是该发明使用时惯常摆放的方位或位置关系，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组件必须具有特定的方位或位置、以特定的方位或位置构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，术语“安装”、“连接”、“设有”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电焊连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件之间内部的连通。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发明中的具体含义。
如图1至图8所示，本发明实施例提供的一种长螺旋钻机的液压式变径扩孔钻头，包括长螺旋钻机1，所述长螺旋钻机1上安装有可拆卸的上动力头5能够使螺旋钻杆2旋转，上动力头5内部设有液压***6，螺旋钻杆2下端固定设有钻头***3，钻头***3设有第一腔体31和第二腔体32，第一腔体31内安装有向外可移动带活塞12的第一钻头9，第二腔体32内安装有向外可伸缩移动带活塞12的第二钻头10，螺旋钻杆2内部设有灌注过道22、第一孔道23和第二孔道24，所述上动力头5下部设有可旋转的下动力头7，下动力头7下端设有可拆卸旋转的套管4，套管4包裹于钻头***3外侧并能够使其在套管4内上下移动。
在本发明的一个具体实施例中，所述上动力头5内部设有液压***6，液压***6分出两条油压管路8，油压管路8可通过密封管件分段连接。
在本发明的一个具体实施例中，所述螺旋钻杆2下端固定设有钻头***3，其中螺旋钻杆2下端与钻头***3接触部位采用凸起变径的方式固定连接，凸起变径进一步提高了钻头***3的刚度和整体稳定性。
在本发明的一个具体实施例中，所述钻头***3设有第一腔体31和第二腔体32，以螺旋钻杆2为中心均采用“一”字型水平对称布置，所述第一腔体31内设有第一水平通道31a、第一油缸内腔31b和第一油缸外腔31c，第二腔体32内设有第二水平通道32a、第二油缸内腔32b和第二油缸外腔32c，所述第一水平通道31a和所述第二水平通道32a呈圆孔型且环绕在所述螺旋钻杆2边缘。其中，第一油缸内腔31b和第一油缸外腔31c、第二油缸内腔32b和第二油缸外腔32c均通过连通孔34形成贯通的腔体，第一腔体31与第二腔体32之间同样采用扩大的变径钻杆25连接。
在本发明的一个具体实施例中，所述第一腔体31中的第一油缸外腔31c内安装有向外可移动带活塞12的第一钻头9，第二腔体32中的第二油缸外腔32c内安装有向外可伸缩移动带活塞12的第二钻头10，并且第二油缸外腔32c内设有可伸缩的高强弹簧11并套设在所述第二钻头10表面，其中，所述活塞12与第一油缸外腔31c和第二油缸外腔32c内壁表面紧密连接，所述第一油缸外腔内31c和第二油缸外腔32c内均设有橡胶O型圈13,橡胶O型圈13可以清除钻头表面的弃土或岩渣。确保活塞12连同第一钻头9和第二钻头10，能够在第一油缸外腔31c和第二油缸外腔32c内自由活动且无漏油现象发生。
在本发明的一个具体实施例中，所述第一钻头9与第二钻头10前端均呈锥形，中间及后端呈等截面圆柱形且后端固定在活塞12中心处，其中第一钻头9比第二钻头10的长度略短，第二钻头10伸出第二油缸外腔32c的长度不少于10cm，钻头端部做成锥形利于挤压***周围土体，根据第二钻头10的伸出长度及提钻速度可改变环形凸起14a的径向宽度和高度，以增加环形凸起14a空间填充砼的刚度和整体稳定性。
在本发明的一个具体实施例中，所述下动力头7下端设有可拆卸旋转的套管4，所述套管4下端设有多个与第一钻头9相吻合的卡槽41，所述卡槽41呈对称布置。
在本发明的一个具体实施例中，所述螺旋钻杆2内部设有灌注过道22、第一孔道23和第二孔道24,所述灌注过道22设在螺旋钻杆2中心位置，所述第一孔道23和第二孔道24贯通且呈对称形式布置在灌注过道22两侧，其中，第一孔道23内设有可拆卸的油压管路8，第二孔道24与所述第一腔体31和第二腔体32连通且连通接口处设有油管密封圈81。
一种长螺旋钻机的液压式变径扩孔钻头及灌注桩施工工法，如图12、图13所示，包括以下步骤：
1）长螺旋钻机1在预定的桩基位置就位，调试，并将下动力头7上的套管4与上动力头5的螺旋钻杆2对准桩位，钻头对中，启动上动力头5驱动所述螺旋钻杆2按其螺旋叶片21方向旋转，利用钻头***3上的钻齿33钻进，同时启动下动力头7驱动所述套管4与所述螺旋钻杆2同方向旋转跟进，并且所述螺旋钻杆2上的螺旋叶片21将所述钻头***3向上导出的土体与岩渣排出所述套管4外；
2）待螺旋钻杆2钻进至预定的持力层深度，并将所述套管4内土体与岩渣清除干净后，关闭下动力头7和上动力头5，停止旋转所述套管4和所述螺旋钻杆2；
3）启动液压***6，油压通过油压管路8作用于活塞12并使其移动，所述钻头***3第一腔体31伸出第一钻头9卡入套管4设置的卡槽41中，同时第二腔体32伸出第二钻头10钻进周围土层中；
4）启动上动力头5驱动所述螺旋钻杆2使钻头***3上的第二钻头10进行桩端扩孔，形成桩底扩大端15，同时启动下动力头7驱动套管4与所述螺旋钻杆2上的第一钻头9保持跟进，然后启动砼泵，灌注超流态砼；
5）关闭液压***6，所述钻头***3上的第二腔体32缩回第二钻头10，第一钻头9仍保持伸出状态固定套管4，启动上动力头5和下动力头7驱动螺旋钻杆2和套管4，提升所述钻头***3；
6）提升钻头***3至预定的桩身位置，加载油压，钻头***3上的第二腔体32伸出第二钻头10，启动上动力头5驱动所述螺旋钻杆2使第二钻头10对桩身进行多级间隔扩径，同时灌注超流态砼，砼在自身重力下迅速填充第二钻头10旋转形成的扩径空间，最后形成多级环形凸起14a的砼桩14；
7）待超流态砼灌注完毕后，***钢筋笼，成桩。
在本发明的一个具体实施例中，若成桩为砂土、粉质土、卵石层等地层造成长螺旋钻机1自身难以清除孔底沉渣，待螺旋钻杆2钻进至预定的持力层深度，可通过分离所述下动力头7与所述套管4、所述上动力头5与所述螺旋钻杆2的连接，提出螺旋钻杆2，借助辅助取土设备再次将套管4内沉渣清理干净，然后将所述下动力头7与所述套管4、所述上动力头5与所述螺旋钻杆2分别连接，启动液压***6，所述钻头***3上的第二腔体32伸出第二钻头10对桩端及桩身扩径，同时灌注超流态砼，桩身形成多级环形凸起14a的砼桩14，待所述第二钻头10扩孔完毕后，关闭液压***6，然后关闭砼泵，停止灌注超流态砼，将接入套管4完全提出地面且管内砼完全流净后，拆除套管4。
下面结合具体实施例对本发明进行进一步说明。
液压式变径扩孔桩端及桩身二次扩孔施工工法：1）启动液压***6，油压通过油压管路8作用于活塞12并使其移动，所述钻头***3第一腔体31伸出第一钻头9卡入套管4设置的卡槽41中，同时第二腔体32伸出第二钻头10钻进周围土层中；2）启动上动力头5驱动所述螺旋钻杆2使钻头***3上的第二钻头10进行桩端二次扩孔，同时启动下动力头7驱动套管4与所述螺旋钻杆2上的第一钻头9保持跟进，然后启动砼泵，灌注超流态砼；3）待桩端二次扩孔完毕后，关闭液压***6，所述钻头***3上的第二腔体32缩回第二钻头10，第一钻头9仍保持伸出状态固定套管4，启动上动力头5和下动力头7驱动螺旋钻杆2和套管4，提升所述钻头***3；4）待提升钻头***3至预定的桩身位置，加载油压，钻头***3上的第二腔体32伸出第二钻头10，启动上动力头5驱动所述螺旋钻杆2使第二钻头10对桩身进行多级间隔扩径，同时灌注超流态砼，形成多级环形凸起14a的砼桩14。
如图9所示，钻头***3设有第一腔体31和第二腔体32，以螺旋钻杆2为中心均采用“一”字型水平对称布置，第一腔体31中的第一油缸外腔31c内安装有向外可移动带活塞12的第一钻头9，第二腔体32中的第二油缸外腔32c内安装有向外可伸缩移动带活塞12的第二钻头10，并且第二油缸外腔32c内设有可伸缩的高强弹簧11并套设在所述第二钻头10表面，桩端采用连续缓慢提升钻头***3对桩孔孔壁进行旋转剪切，进一步扩大桩孔，形成底部直径等同于第二钻头10水平伸出长度所形成的圆柱形扩大部分。桩身采用预定间隔距离，通过第二腔体32中的第二油缸外腔32c内的第二钻头10交替伸缩，使桩身最后形成水平凸起变径扩孔砼桩14。
如图10所示，钻头***3设有第一腔体31和第二腔体32，以螺旋钻杆2为中心均，第一腔体31采用“一”字型对称水平布置，第二腔体32采用“Λ”字型且与水平线呈一定角度对称布置，第一腔体31中的第一油缸外腔31c内安装有向外可移动带活塞12的第一钻头9，第二腔体32中的第二油缸外腔32c内安装有向外可伸缩移动带活塞12的第二钻头10，且伸出方向与水平线均呈一定角度，其中第二油缸外腔32c内设有可伸缩的高强弹簧11并套设在所述第二钻头10表面，桩端采用连续缓慢提升钻头***3对桩孔孔壁进行旋转剪切，进一步扩大桩孔，形成底部直径等同于第二钻头10伸出水平投影长度所形成的圆柱形扩大部分。桩身采用预定间隔距离，通过第二腔体32中的第二油缸外腔32c内的第二钻头10交替伸缩，使桩身最后形成顺刺型变径扩孔砼桩14，以提高桩身的抗压承载力。
如图11所示，钻头***3设有第一腔体31和第二腔体32，以螺旋钻杆2为中心均，第一腔体31采用“一”字型对称水平布置，第二腔体32采用“V”字型且与水平线呈一定角度对称布置，第一腔体31中的第一油缸外腔31c内安装有向外可移动带活塞12的第一钻头9，第二腔体32中的第二油缸外腔32c内安装有向外可伸缩移动带活塞12的第二钻头10，且伸出方向与水平线均呈一定角度，其中第二油缸外腔32c内设有可伸缩的高强弹簧11并套设在所述第二钻头10表面，桩端采用连续缓慢提升钻头***3对桩孔孔壁进行旋转剪切，进一步扩大桩孔，形成底部直径等同于第二钻头10伸出水平投影长度所形成的圆柱形扩大部分。桩身采用预定间隔距离，通过第二腔体32中的第二油缸外腔32c内的第二钻头10交替伸缩，使桩身最后形成倒刺型变径扩孔砼桩14，以提高桩身的抗拔承载力。
以上所述实施例是本发明的优选实施方式，仅仅用来便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明，并非对本发明作任何形式上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，本发明还可以有各种形式的更改和变化。这些更改和变化均应包含在本创作的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种长螺旋钻机的液压式变径扩孔钻头，其特征在于，包括长螺旋钻机， 所述长螺旋钻机上安装有可拆卸的上动力头能够使螺旋钻杆旋转，上动力头内部设有液压***，螺旋钻杆下端固定设有钻头***，钻头***设有第一腔体和第二腔体，第一腔体内安装有向外可移动带活塞的第一钻头，第二腔体内安装有向外可伸缩移动带活塞的第二钻头，螺旋钻杆内部设有灌注过道、第一孔道和第二孔道，所述上动力头下部设有可旋转的下动力头，下动力头下端设有可拆卸旋转的套管，套管包裹于钻头***外侧并能够使其在套管内上下移动。
2.根据权利要求1所述的一种长螺旋钻机的液压式变径扩孔钻头，其特征在于，所述螺旋钻杆下端固定设有钻头***，其中螺旋钻杆下端与钻头***接触部位采用凸起变径的方式固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种长螺旋钻机的液压式变径扩孔钻头，其特征在于，所述钻头***设有第一腔体和第二腔体，以螺旋钻杆为中心均采用“一”字型水平对称布置，其中第二腔体设为“V”或“Λ”字型，所述第一腔体内设有第一水平通道、第一油缸内腔和第一油缸外腔，第二腔体内设有第二水平通道、第二油缸内腔和第二油缸外腔，所述第一水平通道和所述第二水平通道呈圆孔型且环绕在所述螺旋钻杆边缘；所述第一腔体中的第一油缸外腔内安装有向外可移动带活塞的第一钻头，第二腔体中的第二油缸外腔内安装有向外可伸缩移动带活塞的第二钻头，并且第二油缸外腔内设有可伸缩的高强弹簧并套设在所述第二钻头表面，所述活塞与第一油缸外腔和第二油缸外腔内壁表面紧密连接，所述第一油缸外腔内和第二油缸外腔内均设有橡胶O型圈。
4.根据权利要求3所述的一种长螺旋钻机的液压式变径扩孔钻头，其特征在于，所述第一钻头与第二钻头前端均呈锥形，中间及后端呈等截面圆柱形且后端固定在活塞中心处，其中第一钻头比第二钻头的长度略短，第二钻头伸出第二油缸外腔的长度不少于10cm。
5.根据权利要求1所述的一种长螺旋钻机的液压式变径扩孔钻头，其特征在于，所述下动力头下端设有可拆卸旋转的套管，所述套管下端设有多个与第一钻头相吻合的卡槽，所述卡槽呈对称布置。
6.根据权利要求5所述的一种长螺旋钻机的液压式变径扩孔钻头，其特征在于，所述螺旋钻杆内部设有灌注过道、第一孔道和第二孔道,所述灌注过道设在螺旋钻杆中心位置，所述第一孔道和第二孔道贯通且呈对称形式布置在灌注过道两侧，其中，第一孔道内设有可拆卸的油压管路，第二孔道与所述第一腔体和第二腔体连通。
7.根据权利要求6所述的一种长螺旋钻机的液压式变径扩孔钻头的灌注桩施工工法，其特征在于，包括以下步骤：
1）长螺旋钻机在预定的桩基位置就位，调试，并将下动力头上的套管与上动力头的螺旋钻杆对准桩位，钻头对中，启动上动力头驱动所述螺旋钻杆按其螺旋叶片方向旋转，利用钻头***上的钻齿钻进，同时启动下动力头驱动所述套管与所述螺旋钻杆同方向旋转跟进，并且所述螺旋钻杆上的螺旋叶片将所述钻头***向上导出的土体与岩渣排出所述套管外；
2）待螺旋钻杆钻进至预定的持力层深度，并将所述套管内土体与岩渣清除干净后，关闭下动力头和上动力头，停止旋转所述套管和所述螺旋钻杆；
3）启动液压***，油压通过油压管路作用于活塞并使其移动，所述钻头***第一腔体伸出第一钻头卡入套管设置的卡槽中，同时第二腔体伸出第二钻头钻进周围土层中；
4）启动上动力头驱动所述螺旋钻杆使钻头***上的第二钻头进行桩端扩孔，形成桩底扩大端，同时启动下动力头驱动套管与所述螺旋钻杆上的第一钻头保持跟进，然后启动砼泵，灌注超流态砼；
5）关闭液压***，所述钻头***上的第二腔体缩回第二钻头，第一钻头仍保持伸出状态固定套管，启动上动力头和下动力头驱动螺旋钻杆和套管，提升所述钻头***；
6）提升钻头***至预定的桩身位置，加载油压，钻头***上的第二腔体伸出第二钻头，启动上动力头驱动所述螺旋钻杆使第二钻头对桩身进行多级间隔扩径，同时灌注超流态砼，砼在自身重力下迅速填充第二钻头旋转形成的扩径空间，最后形成多级环形凸起的砼桩；
7）待超流态砼灌注完毕后，***钢筋笼，成桩。
8.根据权利要求7所述的一种长螺旋钻机的液压式变径扩孔钻头的灌注桩施工工法，其特征在于，若成桩为砂土、粉质土或卵石层地层造成长螺旋钻机自身难以清除孔底沉渣，待螺旋钻杆钻进至预定的持力层深度，可通过分离所述下动力头与所述套管、所述上动力头与所述螺旋钻杆的连接，提出螺旋钻杆，借助辅助取土设备再次将套管内沉渣清理干净，然后将所述下动力头与所述套管、所述上动力头与所述螺旋钻杆分别连接，启动液压***，所述钻头***上的第二腔体伸出第二钻头对桩端及桩身扩径，同时灌注超流态砼，桩身形成多级环形凸起的砼桩，待所述第二钻头扩孔完毕后，关闭液压***，然后关闭砼泵，停止灌注超流态砼，将接入套管完全提出地面且管内砼完全流净后，拆除套管。
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Families Citing this family (9)
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1080686A (zh) * | 1992-07-01 | 1994-01-12 | 能源部电力建设研究所 | 灌注桩扩孔压头及扩孔方法 |
| JPH11336457A (ja) * | 1998-05-22 | 1999-12-07 | Takenaka Komuten Co Ltd | リブ付き場所打ちコンクリート杭の拡径掘削方法及び拡径掘削機 |
| JP2004346586A (ja) * | 2003-05-22 | 2004-12-09 | Geotop Corp | 拡大翼付き掘削装置 |
| CN1880585A (zh) * | 2005-06-16 | 2006-12-20 | 曹兴明 | 螺旋钻杆中心泵注超流态砼螺纹桩施工方法及其螺纹制作装置 |
| CN102877466A (zh) * | 2012-09-12 | 2013-01-16 | 江苏兴鹏基础工程有限公司 | 一种旋扩灌注桩及其施工方法 |
| WO2015058555A1 (zh) * | 2013-10-27 | 2015-04-30 | 海南卓典高科技开发有限公司 | 复式挤扩桩成桩工法及复式挤扩成桩设备 |
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1080686A (zh) * | 1992-07-01 | 1994-01-12 | 能源部电力建设研究所 | 灌注桩扩孔压头及扩孔方法 |
| JPH11336457A (ja) * | 1998-05-22 | 1999-12-07 | Takenaka Komuten Co Ltd | リブ付き場所打ちコンクリート杭の拡径掘削方法及び拡径掘削機 |
| JP2004346586A (ja) * | 2003-05-22 | 2004-12-09 | Geotop Corp | 拡大翼付き掘削装置 |
| CN1880585A (zh) * | 2005-06-16 | 2006-12-20 | 曹兴明 | 螺旋钻杆中心泵注超流态砼螺纹桩施工方法及其螺纹制作装置 |
| CN102877466A (zh) * | 2012-09-12 | 2013-01-16 | 江苏兴鹏基础工程有限公司 | 一种旋扩灌注桩及其施工方法 |
| WO2015058555A1 (zh) * | 2013-10-27 | 2015-04-30 | 海南卓典高科技开发有限公司 | 复式挤扩桩成桩工法及复式挤扩成桩设备 |
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