一种可更换L型扩臂的扩径钻头和钻扩桩施工方法

摘要

本发明属于灌注桩施工技术领域，具体涉及一种可更换L型扩臂的扩径钻头和钻扩桩施工方法，扩径钻头包括支撑盘、滑动杆和滑动套；所述滑动套和支撑盘的凸起部之间对称安装有一对L型扩臂；所述L型扩臂包括上扩臂和下扩臂,所述上扩臂的下端与下扩臂的上端铰接；所述上扩臂的上端铰接在滑动套外周；所述下扩臂下端铰接在凸起部外周；相比现有技术，(1)本发明的可更换L型扩臂的扩径钻头结构简单；(2)只需更换旋挖钻机的扩径钻头，就可以实现不同的扩径要求，便于大面积推广；(3)借助旋挖钻机钻杆强大的扭矩和钻压力，可实现切削扩径，扩径可由钻杆下行距离来直接监控扩径尺寸、效果可靠、扩径形状规则。

说明书

技术领域

本发明属于灌注桩施工技术领域，具体涉及一种可更换L型扩臂的扩径钻头和钻扩桩施工方法。

背景技术

目前工程上灌注桩扩底有三大类—沉管夯扩桩、挤扩桩和钻扩桩。沉管夯扩桩和挤扩桩这类扩底方式都有一个共同特点，就是在比较硬和密实的持力层中靠液压硬挤的方式，扩大头的尺寸能否达到设计要求的扩底直径不确定，也没有可靠的量检测手段和工具。另外需要配备一整套专用设备,如辅助吊车、挤扩装置、液压泵站等，工序较多、操作繁琐。

钻扩桩这类钻扩桩都是借助回转钻机来实现的，都有钻具结构复杂、更换扩底钻头麻烦，工效低等缺点。虽然各种扩径方式和装备不同，但基桩扩径后对于提高桩的承载力、减小基桩沉降量的效果是明显的，特别是对于摩擦类型桩基来说更是有意义。

CN201821996036.X实用新型专利提供一种用于回转钻机方桩一次性成孔的扩孔器。所述扩孔器包括传动主轴、齿轮箱和方桩磨孔器，所述齿轮箱为方形齿轮箱，传动主轴与齿轮箱通过齿轮传动连接在一起，所述方桩磨孔器是由四个大小相同的莱诺三角形状的方桩磨孔板组成，四个方桩磨孔板等距分布在齿轮箱下方，每个方桩磨孔板分别通过副轴与齿轮箱连接，且四个方桩磨孔板的中心距离传动主轴的中心距离相等；在传动主轴和齿轮箱的带动下，四个方桩磨孔板同时沿着副轴做偏心运动，并在运动过程中形成四个正方形的轨迹线。用于回转钻机方桩一次性成孔的扩孔器就存在结构复杂、更换扩孔器麻烦的缺点。

发明内容

本发明针对上述的问题，提供了一种可更换L型扩臂的扩径钻头。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种可更换L型扩臂的扩径钻头，包括支撑盘、滑动杆和滑动套；

所述支撑盘中心转动连接有凸起部， 所述滑动杆竖直固定连接在凸起部的上端面中心；

所述滑动套的内腔与滑动杆滑动连接，且所述滑动套上端设有钻头连接部，所述滑动套通过钻头连接部安装在钻杆下端；

所述滑动套和支撑盘的凸起部之间对称安装有一对L型扩臂；所述L型扩臂包括上扩臂和下扩臂,所述上扩臂的下端与下扩臂的上端铰接；所述上扩臂的上端铰接在滑动套外周；所述下扩臂下端铰接在凸起部外周。

作为优选，所述滑动套外周固设有安装部一，所述上扩臂的上端与安装部一铰接；所述支撑盘的凸起部外周固设有安装部二,所述下扩臂的下端与安装部二铰接。

作为优选，所述支撑盘包括安装在中心的回转支承,所述回转支承外圈与支撑盘主体固定连接；所述凸起部安装在回转支承内圈的上表面。

作为优选，所述上扩臂上端和下端分别开设有铰接孔一和铰接孔二；所述下扩臂的上端和下端分别开设有铰接孔三和铰接孔四。

作为优选，所述安装部一开设有铰接孔五；所述安装部二开设有铰接孔六；

利用销轴一依次穿过对齐的安装部一的铰接孔五与所述上扩臂的铰接孔一，实现安装部一和上扩臂的铰接；

利用销轴二依次穿过对齐的所述上扩臂的铰接孔二与下扩臂的铰接孔三，实现上扩臂和下扩臂的铰接；

利用销轴三依次穿过对齐的安装部二的铰接孔六与所述下扩臂的铰接孔四，实现安装部二和下扩臂的铰接。

一种钻扩桩施工方法，包括以下步骤：

利用旋挖钻机钻直桩孔至扩径深度后，旋挖钻机换装上述的可更换L型扩臂的扩径钻头，将扩径钻头下入直桩孔内扩径位置后，驱动钻杆下压使扩径钻头的一对L型扩臂对称张开，同时驱动钻杆旋转, L型扩臂切削孔壁，支撑盘的主体在扩径时不旋转，为扩径钻头提供支撑反力；支撑盘中心的凸起部随钻杆旋转。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

相比现有技术，(1)本发明的可更换L型扩臂的扩径钻头结构简单；滑动套和支撑盘的凸起部之间对称安装有一对L型扩臂；L型扩臂包括上扩臂和下扩臂,上扩臂的下端与下扩臂的上端铰接；上扩臂的上端铰接在滑动套外周；下扩臂下端铰接在凸起部外周；

(2)利用可更换L型扩臂的扩径钻头进行钻扩桩施工，借助旋挖钻机钻杆强大的扭矩和钻压力，可实现切削扩径，扩径可由钻杆下行距离来直接监控扩径尺寸、效果可靠、扩径形状规则。扩径后桩端面积是原桩断面的多倍，在桩端底部留有等径的桩尾，方便桩底后注浆管的安装，增强了后注浆效果，桩端承载力提高明显；

(3)利用可更换L型扩臂的扩径钻头进行钻扩桩施工，使纯摩擦桩变为端承摩擦桩或摩擦端承桩，可大大提高基桩的承载力或减小桩长、降低施工难度和工程造价；

(4)利用可更换L型扩臂的扩径钻头进行钻扩桩施工，旋挖扩径不用辅助设备，机具简单、易于操控，可靠性高，扩径速度快、工效高。从换扩径钻头、扩底、到清孔底约40分钟。只需更换旋挖钻机的扩径钻头，就可以实现不同的扩径要求，便于大面积推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，图1为可更换L型扩臂的扩径钻头示意图一；

图2为可更换L型扩臂的扩径钻头示意图二；

图3为下入直桩孔时的可更换L型扩臂的扩径钻头状态示意图；

图4为扩径时的可更换L型扩臂的扩径钻头状态示意图；

图5为可更换L型扩臂的扩径钻头的上扩臂示意图；

图6为可更换L型扩臂的扩径钻头的滑动杆和支撑盘示意图；

图7为安装有可更换L型扩臂的扩径钻头的旋挖钻机示意图；

图8为扩底灌注桩施工流程图。

附图标记说明：

1—钻杆，2—上扩臂， 3—安装部一， 4—下扩臂， 5—销轴二， 6—滑动套，7—滑动杆；

8—支撑盘，81—回转支承；

9—安装部二，10—凸起部。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。

实施例1

下面结合附图1-8对本发明作进一步的描述，如附图1和2所示的可更换L型扩臂的扩径钻头，包括支撑盘8、滑动杆7和滑动套6。

如图2和6所示，支撑盘8中心转动连接有凸起部10， 滑动杆7竖直固定连接在凸起部10的上端面中心。

如图3和4所示，滑动套6的内腔与滑动杆7滑动连接，且滑动套6上端设有钻头连接部，滑动套6通过钻头连接部安装在钻杆1下端。

如图1-4所示，滑动套6和支撑盘8的凸起部10之间对称安装有一对L型扩臂；L型扩臂包括上扩臂2和下扩臂4,上扩臂2的下端与下扩臂4的上端铰接；上扩臂2的上端铰接在滑动套6外周；下扩臂4下端铰接在凸起部10外周。

如图2所示，滑动套6外周固设有安装部一3，上扩臂2的上端与安装部一3铰接。

如图2和3所示，支撑盘8的凸起部10外周固设有安装部二9,下扩臂4的下端与安装部二9铰接。

如图6所示，支撑盘8包括安装在中心的回转支承81,回转支承81外圈与支撑盘8主体固定连接；凸起部10安装在回转支承81内圈的上表面。

如图5所示，上扩臂2上端和下端分别开设有铰接孔一和铰接孔二；下扩臂4的上端和下端分别开设有铰接孔三和铰接孔四。

安装部一3开设有铰接孔五；安装部二9开设有铰接孔六。

利用销轴一依次穿过对齐的安装部一3的铰接孔五与上扩臂2的铰接孔一，实现安装部一3和上扩臂2的铰接。

如图3所示，利用销轴二5依次穿过对齐的上扩臂2的铰接孔二与下扩臂4的铰接孔三，实现上扩臂2和下扩臂4的铰接。

利用销轴三依次穿过对齐的安装部二9的铰接孔六与下扩臂4的铰接孔四，实现安装部二9和下扩臂4的铰接。

一种钻扩桩施工方法，包括以下步骤：

如图7所示，利用旋挖钻机钻直桩孔至扩径深度后，旋挖钻机换装可更换L型扩臂的扩径钻头，将扩径钻头下入直桩孔内扩径位置后，驱动钻杆1下压使扩径钻头的一对L型扩臂对称张开，同时驱动钻杆1旋转, L型扩臂切削孔壁，支撑盘8的主体在扩径时不旋转，为扩径钻头提供支撑反力；支撑盘8中心的凸起部10随钻杆1旋转。

钻孔桩的整个施工流程如图8所示。上述钻扩桩施工方法适用于处理黏土、粉质黏土、粉土、砂土、碎石土和软岩等地基施工，特别适用于黄河冲积土层的摩擦桩施工。扩径部位有胶结碎石层时，应通过试验确定其适用性和技术参数；上述钻扩桩施工方法不适用于硬岩中扩径。此外上述钻扩桩施工方法可用于工业与民用高层建筑及交通桥梁等桩基础施工。上述钻扩桩施工适用于将桩径600mm-1000mm扩径至1200mm-2000mm。

钻孔桩的整个施工流程说明：

①施工准备：旋挖钻机调整定位，根据设计的施工图和坐标网点测量放出施工轴线并确定桩号，依据基准点测量各桩号地面高程。

②旋挖成孔检孔深及沉渣：采用(泥浆护壁)旋挖钻进方法成孔。钻杆对准孔位，调整机体水平和钻杆垂直度，钻机要垫平座稳。钻进过程中为防止塌孔采用泥浆护壁，黏土泥浆容重一般为11kN/m

③换装扩径钻头：桩孔旋涡到距离桩端400mm时进行换装扩径，扩径前在地面检查扩大头是否正常开扩，扩径直径是否达到设计要求及托盘是否合格。

④旋压扩径：钻孔终孔时应测量钻杆入土长度，扩径深度应符合设计要求。钻孔至扩径深度后，换装扩径钻头、下到孔内。驱动钻杆下压使扩径钻头的扩臂外张，同时驱动钻杆旋转切削土壁。观测钻杆垂直行程达到预设尺寸后继续旋压3-5圈。将钻头提出孔外。如果在桩底扩径，需换装清底筒钻，进行清底作业。一般情况应至少清底两次。

⑤换装捞渣筒钻清底：扩径结束后扩大头提出来换装进行最后一步旋挖到设计低标高。

⑥安装钢筋笼和导管。

⑦浇注桩身混凝土。

操作要点：(1)扩径钻头使用前应检查各部连接件的状态，各杆件应转动灵活无卡顿现象。应量测扩径钻头全扩张后的最大行程量。

(2)下钻前应保证桩孔直径和桩长及泥浆指标符合设计要求。孔壁如有坍塌现象，应及时处理及清孔。扩径位置(进入持力层的深度)必须符合设计要求。

(3)扩径钻头下到孔底后，首先利用旋挖钻杆的自重和加压油缸的合力对孔底施加一定压力，压实孔底虚土，扩径前应在钻杆上标识高度。

(4)钻扩进尺时应适当掌握钻杆转速和压力，避免猛钻猛压。同时观测钻杆相对进尺，当钻杆进尺达到预设值后，再继续下压钻进10cm，(因在较大的钻压下，孔底土层有可能产生一定的沉降量，在观测钻杆行程时应适当增加尺寸行程)迫使钻头处于全张状态。防止在旋扩过程中因孔底土层发生沉陷而导致扩径尺寸不足。

(5)完成扩径操作提钻时，最初应缓慢上拔钻杆，待操作司机感觉扩径钻臂完全收回后，再按正常速度提升钻杆。

(6)当扩径钻臂收回受阻时不可强行提拔，有可能是石块挤在钻臂之间，可采用甩动钻杆的方式将障碍排除。

(7)换装清底筒钻清除扩底的钻渣。应至少清底两次以上，确保孔底不存在大块钻渣。在孔底位置通过提降钻斗形成的泥浆涡流可使扩底直径斜面上的钻渣滑落到孔底，有利于清底。

(8)清底后应按有关规范要求，对孔底沉渣厚度和泥浆指标进行检测。检测合格后立即下设钢筋笼和导管。混凝土的浇注可按一般泥浆护壁钻孔灌注桩的要求执行。混凝土浇注完成后应核对灌注量和充盈系数是否正常，推算扩大头的成型状态。 所采用商品混凝土应满足设计要求。

以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其他领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，仍属于本发明技术方案的保护范围。