CN103114805A - 一种钻扩孔两用钻具及施工方法 - Google Patents

Abstract

一种钻扩孔两用钻具及施工方法：在潜水钻机内部，通过制动器对控制轴的转动控制，使钻机向钻头的功率传输可产生分流：主传动用来驱动钻头钻孔，副传动用来驱动扩孔刀杆伸缩扩孔；钻具钻孔时，通过使钻机的控制轴处于非制动状态，即可进行常规钻孔；钻具扩孔时，通过使钻机控制轴处于制动状态即可进行扩孔；对电机轴与控制轴的转数检测和对电机轴与控制轴转动状态及对竖向钻进速度的联动控制，还可使扩孔刀杆的横向伸出扩孔与竖向钻孔按程序控制的合成扩孔切削运动方式进行扩孔，因此本钻机可用于软土地基中含有设定回转体扩孔型腔的多级扩孔桩的连续钻扩孔施工。

Description

一种钻扩孔两用钻具及施工方法

技术领域

 本发明涉及一种岩土工程中的桩孔成型机具及成型方法，特别是一种多级扩孔桩的钻扩孔钻具及其施工方法。

背景技术

普通钻孔灌注桩，其成桩过程是：先在地基土中通过钻孔形成圆柱形的桩孔型腔，在孔中下入钢筋笼后灌注混凝土，桩孔内的混凝土凝固后形成了钢筋混凝土灌注桩。

为了提高灌注桩的单桩承载力和桩身混凝土强度的利用率，人们发现可通过在桩身的局部扩大截面------即通过扩孔来实现此目标。针对桩身扩孔的问题，人们发明了多种扩孔桩的施工方法与机具，其典型工法如：ZL98102841.1和ZL99205417.6中所涉及的挤扩支盘桩施工方法，ZL200410037804.5中所涉及的旋挖钻钻扩孔施工方法；为了抗震，日本早已研究和推广应用扩孔灌注桩，并设计了多种机具和施工方法（见“旋挖钻斗钻扩底灌注桩”----沈保汉）。

上述两种扩孔方法，在解决扩孔灌注桩竖向钻孔与横向扩孔工艺难题的同时，使得多级扩孔桩得以实际推广应用，并在应用中取得了良好的效果。上述两种方法虽采用的机具和扩孔方式不同，其不足之处在于：

对于扩孔灌注桩的钻扩孔，上述两种专利方法均采用先用一台钻机钻成等径竖直孔后，再用扩孔机在钻成孔内设定部位进行扩孔的双钻机两步成孔模式，因而工序繁杂，效率较低。采用旋挖斗扩孔方法适用于大桩粗桩，其粗大的桩身和高昂的制桩成本，在我国现阶段还难于普遍采用。相比而言，挤扩支盘法则多用于小直径桩，且其扩孔成本要低得多，因此在我国有了较多应用。但是这种扩孔方法受地层中土的地质力学性能影响较大，在较硬土层中挤压扩孔会因挤不动而使扩孔失败；在软土中挤压扩孔会因产生缩径甚至塌孔等缺陷，而降低扩孔桩应有的承载力一致性。

为解决上述专利和技术中出现的问题，发明人提出过专利申请01100563.7，并在专利01100563.7中提出一种《可测控的差动式钻扩孔两用钻机》，此专利方法已可解决钻扩孔施工一体的技术问题。为简化上述专利所述钻扩孔两用钻机的结构并使其钻扩孔施工操作易于程序化控制，申请人在专利申请01100563.7的基础上，对钻具结构作了进一步改进，并提出钻扩孔两用钻具在程序控制下进行多级扩孔桩连续钻扩孔的施工方法。

发明内容

本发明的目的是：提供一种钻扩孔一体的两用钻具及其适宜程序控制的钻扩孔施工方法，用于提高扩孔灌注桩的钻扩孔效率；采用点切削的扩孔切削方式来降低扩孔切削力对孔壁土体的扰动：采用检测与可程序控制的扩孔方式来提高扩孔质量和钻头对不同土层扩孔的适用性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种钻扩孔两用钻具，由钻扩孔两用钻机及其连接在其上部的空心钻杆、动力电缆和测控电缆和连接在其下部的钻扩孔两用钻头组成，所述钻扩孔两用钻机由潜水电机与连在其下部的行星减速器和钻机轴及输出法兰组成，所述钻扩孔两用钻头由钻头横梁和横梁上法兰及固接在其下部的钻尖组成，其特征在于：

 a．在潜水电机轴、行星式减速器的太阳轮轴和钻机轴中心开设的中心通孔内设有一根通长的控制轴，所述控制轴上端设有一电磁制动器，其下端伸入至钻扩孔两用钻头内；

b．所述钻扩孔两用钻头有一水平设置的钻头横梁，所述钻头横梁的中心竖直装有一根上端与控制轴键连接下端为锥齿轮的钻头中心轴，所述钻头横梁横断面为H型，其上翼缘中心开有纵向通孔，所述通孔中对称设有两根水平安装的锥齿轮轴，所述钻头横梁的腹板两侧各设有一根水平安装且外伸段带有齿爪刀的扩孔刀杆，两根扩孔刀杆内各有一根与之内螺纹相啮合的螺杆，所述钻头横梁下设置有与其固定连接的钻尖；

c．潜水电机内上端电磁制动器旁设有两组可对潜水电机轴和控制轴的转数进行检测的转数检测器。

所述电磁制动器由动磁轭与静磁轭组成，所述动磁轭用花键套接在控制轴的上部，所述静磁轭固定在潜水电机端盖底面。

所述钻尖由钻头圈、钻头铤杆和齿爪翼板构成。

所述测控电缆包括检测信号缆和制动控制缆，所述检测信号缆连接转数检测器，所述制动控制缆连接动磁轭。

所述锥齿轮轴的轴孔中线与钻扩孔两用钻具的轴线正交。

采用所述的钻扩孔两用钻具进行多级扩孔桩施工方法，其特征在于如下步骤：

步骤一，进行桩位定位、安放护筒等钻孔前的准备工作；

步骤二，在扩孔刀杆完全缩回钻扩孔两用钻头内及电磁制动器断电脱开后，潜水电机启动正向运转，钻扩孔两用钻机开始钻孔作业，潜水电机通过行星减速器及钻机轴将动力传给钻尖进行钻孔；与此同时，检测信号缆导通，转数检测器开始对潜水电机轴和控制轴进行转数检测；

步骤三，当钻孔深度达到首级扩孔台的下沿时，继续向下钻进不小于1倍孔径的深度后提钻，在扩孔刀杆上沿提升至与扩孔台上沿平齐时，停止提钻准备扩孔；

步骤四，扩孔时，检测信号缆和制动控制缆同时导通：检测信号缆的电源导通，转数检测器对潜水电机轴和控制轴进行转数检测；连接动磁轭的制动控制缆的电源导通，电磁制动器的动磁轭与静磁轭得电吸合制动，控制轴及钻头中心轴被制动而转速为零，中心轴下端锥齿轮通过驱动锥齿轮轴和螺杆转动来推动扩孔刀杆伸出扩孔；扩孔时根据设定的扩孔形状，采用扩孔刀杆的水平伸出切削与钻扩孔两用钻头竖直向下钻孔切削联动的合成运动切削方法进行扩孔，或采用钻扩孔两用钻头上的扩孔刀杆水平方向单独步进伸出切削与扩孔刀杆随钻扩孔两用钻头单独步进竖直向下切削的步进顺序切削方法进行扩孔作业，直至达到设定的扩孔形状；

步骤五，扩孔完成后，电磁制动器得电使控制轴制动，扩孔刀杆在潜水电机反向运转中缩进钻头横梁内后，电磁制动器断电脱开，潜水电机恢复正向运转，钻尖向下继续钻孔；

步骤六，当钻孔为多级扩孔时，重复步骤二、步骤三、步骤四和步骤五中的钻扩孔作业过程，如此循环往复，直到完成整个桩孔的钻扩孔作业；

步骤七，最后一级的扩孔作业完成后，继续向下钻800mm～1500mm深的收渣孔；

步骤八，换浆清孔后，将钻扩孔两用钻具提出孔外，向钻孔内下放钢筋笼与灌灰导管；

步骤九，通过灌灰导管向成型的桩孔内灌注混凝土，最终形成多级扩孔桩。

所述步骤四中的扩孔形状为正圆锥台、阶梯状圆锥台或圆柱台。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

    一、扩孔刀杆水平伸出扩孔，因其两点支撑的受力形式使扩孔钻头的尺寸大为缩小以及支座受力简单合理，使得扩孔刀杆的运动灵活可靠。扩孔时扩孔刀杆的齿爪刃对孔壁的点切削方式，因切削力对孔壁的扰动大幅减小，使得采用本钻具进行扩孔的孔壁更加稳定。

    二、采用本钻具进行钻扩孔施工，钻具的钻孔或扩孔仅与电磁制动器的控制状态有关，扩孔刀杆运动方向仅与电机转向有关，扩孔刀杆伸缩行程与电机转数成比例，这种确定的状态相关性和运动相关性，使得对钻具钻孔或扩孔的过程监测和控制变得简便易行。

三、本发明在专利申请01100563.7的基础上，取消了电磁离合器，通过上述改进，使得潜水电机向钻扩孔两用钻头功率分流的控制更为简单明了，仅通过对电机转向和制动器的控制就可实现主传动钻孔和主副传动联合扩孔的功能；利用钻具所具有的测控功能可对不同硬度土层的扩孔过程进行监测和对扩孔切削的调节控制，使本钻具对于不同土质中的钻扩孔施工具有广泛的适用性。

四、由于扩孔刀杆伸缩速度的确定性，在与对钻具竖向提引的速度控制相结合后，即可构成钻具竖直向下钻孔的进尺速度与扩孔刀杆水平伸缩运动速度的合成运动控制；这种对于刀杆扩孔的合成运动控制，和本钻具扩孔切削爪刃具备伸缩运动可控的合成运动切削功能，使本钻具可用于桩身设有任意回转体型腔的多级扩孔桩的钻扩孔施工。                          

因此，本发明可广泛应用于扩孔灌注桩的施工。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

附图1是钻扩孔两用钻具结构示意图；

附图2为所示钻扩孔两用钻具剖视图；

附图3是图2中D处电磁制动器的局部视图；

附图4是图2中A-A剖视图；

附图5是图4中C向视图；

附图6是图4中B-B剖视图；

附图7是连续钻扩孔施工的施工流程示意图；

附图8是正圆锥台合成运动扩孔切削施工步骤图；

附图9是阶梯状圆锥台顺序步进扩孔切削施工步骤图；

附图10是圆柱台顺序步进扩孔切削施工步骤图。

附图标记：1－空心钻杆、2－钻扩孔两用钻机、3－钻扩孔两用钻头、4－动力电缆、5－静磁轭、6－潜水电机端盖、7－动磁轭、8－潜水电机、9－行星减速器、10－法兰、11－锥齿轮轴、12－扩孔刀杆、13－钻头圈、14－钻头铤杆、15－齿爪翼板、16－钻头横梁、17－螺杆、18－钻头中心轴、19－钻机轴、20－控制轴、21－转数检测器、22－测控电缆、23－钢筋笼、24－灌灰导管、25－检测信号缆、26－制动控制缆。

具体实施方式

实施例参见图1、图2 和图3所示，一种钻扩孔两用钻具，由空心钻杆1和动力电缆4和测控电缆22与钻扩孔两用钻机2、钻扩孔两用钻头3自上而下连接组成，所述钻扩孔两用钻机2由潜水电机8和行星减速器9和钻机轴19及法兰10自上而下连接而成，所述钻扩孔两用钻头3由法兰10、钻头横梁16和下部的钻尖自上而下固接组成，钻机轴19与钻扩孔两用钻头3通过法兰10连接，其特征在于： 

a．在潜水电机轴、行星式减速器的太阳轮轴和钻扩孔两用钻机轴中心开设的中心通孔内设有一根通长的控制轴20，所述控制轴20上端设有一电磁制动器，其下端伸入至钻扩孔两用钻头内；

b．所述钻扩孔两用钻头3上部，有一水平设置的钻头横梁16，所述钻头横梁16的中心竖直装有一根下端为锥齿轮的钻头中心轴18，所述钻头横梁16横截面为H型，其上翼缘中心开有纵向通孔，所述通孔中有两根水平设置的锥齿轮轴11，所述钻头横梁16的腹板两侧有水平设置的两根外伸段带有齿爪刀的扩孔刀杆12，两根扩孔刀杆12内各有一根与之内螺纹相啮合的螺杆17，所述钻头横梁16下设置有与其固定连接的钻尖；

c．潜水电机8内上端电磁制动器旁设有两组可对潜水电机轴和控制轴20的转数进行检测的转数检测器21。

所述钻尖由钻头圈13、钻头铤杆14和齿爪翼板15构成。

所述测控电缆22包括检测信号缆25和制动控制缆26，所述检测信号缆25连接转数检测器21，所述制动控制缆26连接动磁轭7。

所述电磁制动器的结构参见图3，由动磁轭7与静磁轭5组成，所述动磁轭7用花键套接在控制轴20的上部，所述静磁轭5固定在潜水电机端盖6底面。其工作过程为：控制电流通过电刷在旋转动磁轭7的滑环上滑动接触导通，动磁轭7因得电与静磁轭5吸合使控制轴20制动，利用控制轴20制动驱动锥齿轮轴11的自转来驱动扩孔刀杆12的伸缩运动；动磁轭7失电制动器脱开，控制轴20在随钻头公转的锥齿轮轴11驱动下与钻尖同速转动。电磁制动器旁的两组转数检测器21通过对潜水电机轴8和控制轴20钻扩孔过程中的转向和转数进行检测，以便于对扩孔刀杆12的伸缩过程进行程序控制。

参照图4，钻头横梁16的通孔中对称布置有两根几何尺寸相同的锥齿轮轴11，所述锥齿轮轴11的轴孔中线与钻扩孔两用钻具的轴线正交；在锥齿轮轴轴孔下方两侧分别各设有一根几何尺寸相同的扩孔刀杆12，扩孔刀杆12的轴线与锥齿轮轴11的轴线平行。

参照图5、图6，为使钻头横梁16有足够的强度，又便于扩孔刀杆12的伸缩运动，还使钻头具有足够的过流面积排除钻渣，钻头横梁16断面采用H型结构，扩孔刀杆12卧在钻头横梁腹板两侧的凹槽内，与钻头圈13相连的钻头横梁端铁座上一侧设有一个扩孔刀杆12的伸缩通口，另一侧设有螺杆17转动的齿轮箱。

所述钻扩孔两用钻具的工作过程为：钻扩孔两用钻机2钻孔时，扩孔刀杆12处于完全缩回的初始状态。此时，动力电导通并通过动力电缆4传给潜水电   机8，潜水电机8得电正向旋转，经行星减速器9减速增矩后，行星减速器9的动力输出通过与其键连接的钻机轴19及法兰10驱动钻扩孔两用钻头3进行钻孔作业。此时测控电缆22中的信号电缆导通，转数检测器21工作，所测得的转数信号通过测控电缆22传到地面的控制室，用于监视钻孔过程；同时，测控电缆22中的制动控制缆26断电，使电磁制动器的动磁轭7与静磁轭5处于脱开状态，控制轴20和与其键连接的电磁制动器的动磁轭7及钻头中心轴18，受钻头横梁16中停止自转的锥齿轮轴11的轴端锥齿轮驱动，随钻扩孔两用钻头3同速公转。

钻扩孔两用钻机2扩孔时，动力电导通并通过动力电缆4传给潜水电机8，潜水电机8得电正向运转，此时测控电缆22中的制动控制缆26和检测信号缆25同时得电导通：测控电缆22中的信号电缆25得电导通，转数检测器21工作，所测得的转数信号通过测控电缆22传到地面的控制箱，用于监控钻孔过程；制动控制缆26得电导通，电磁制动器的动磁轭7与固定在电机端盖6上的静磁轭5得电吸合制动，控制轴20及钻头中心轴18因制动而转速为零，使钻头横梁16通孔中两根锥齿轮轴11的轴端锥齿轮因与钻头中心轴18下端锥齿轮的啮合产生自转；锥齿轮轴11的转动通过齿轮副驱动扩孔刀杆12内的螺杆17转动，螺杆17上的外螺纹与扩孔刀杆12孔中内螺纹的啮合传动推动扩孔刀杆12作直线伸出运动。在上述传动中，电磁制动器得电吸合制动时，潜水电机8的正向转动使扩孔刀杆12伸出扩孔，潜水电机8的反向转动拉动扩孔刀杆12缩回，当电磁制动器失电脱开时，扩孔刀杆12停止伸缩运动，此时，扩孔刀杆12伸出段的齿爪可与钻扩孔两用钻头3上钻尖的钻头圈13、齿爪翼板15、钻头铤杆14的爪齿一同向下钻孔。由于钻扩孔两用钻机2中行星减速器9的传动比与钻头中心轴18驱动扩孔刀杆12运动的传动比均为定值，因此扩孔刀杆12的直线伸缩运动速度为定值。

采用上述钻扩孔两用钻具进行多级扩孔桩连续钻扩孔的施工方法，实施步骤参见图7， 

步骤一，进行桩位定位、安放护筒等钻孔前的准备工作；

步骤二，将扩孔刀杆12完全缩回钻扩孔两用钻头3内时，钻扩孔两用钻机2启动开始钻孔作业，钻孔时，关闭与动磁轭7连接的制动控制缆26的电源，动磁轭7与静磁轭5脱开，潜水电机8通过行星减速器9及钻机轴19将动力传给钻尖进行钻孔；

步骤三，当钻孔深度达到首级扩孔部位的深度，继续向下钻进不小于1倍孔径深度后提钻，当提钻至扩孔刀杆上沿与扩孔锥台上沿平齐时，停止提钻准备扩孔； 

步骤四，扩孔时，检测信号缆和制动控制缆同时导通：检测信号缆的电源导通，转数检测器对潜水电机轴和控制轴进行转数检测；连接动磁轭的制动控制缆的电源导通，电磁制动器得电，动磁轭7与静磁轭5吸合制动，控制轴20及钻头中心轴18的转速为零，利用锥齿轮轴11与钻头中心轴18下端锥齿轮的啮合产生的正向自转，驱动螺杆17转动，所述螺杆17通过与扩孔刀杆12内螺纹的啮合传动，推动扩孔刀杆12伸出扩孔；此时，采用扩孔刀杆12水平伸出切削可与钻扩孔两用钻头3的竖直向下钻孔切削形成合成运动切削方法，或采用钻扩孔两用钻头上的扩孔刀杆12水平方向单独步进伸出切削与钻尖单独步进竖直向下切削的步进顺序切削方法进行扩孔作业，直至达到设计的扩孔形状；

步骤五，扩孔完成后，潜水电机8得电反转，电磁制动器得电使动磁轭7与静磁轭5吸合制动，利用受制动的控制轴20及钻头中心轴18的转速为零来驱动锥齿轮轴11反向自转，锥齿轮轴11的自转通过驱动齿轮副及螺杆17反向转动来拉动扩孔刀杆12向钻头横梁16内收缩，扩孔刀杆12缩回到钻头横梁16内后，钻尖向下继续钻孔；

步骤六，当钻孔深度达到下一级扩孔部位的深度时，重复步骤四中的扩孔作业的过程，如此循环往复，直到完成最后一级的扩孔作业；

步骤七，最后一级的扩孔作业完成后，继续向下钻800mm～1500mm孔深的收渣孔；

步骤八，换浆清孔后，将钻扩孔两用钻具提起，并下放钢筋笼23与灌灰导管24；

步骤九，通过灌灰导管24向成型的桩孔内灌注混凝土，最终形成多级扩孔桩。

步骤四中所述的扩孔形状为正圆锥台、阶梯状圆锥台或圆柱台。所述正圆锥台指侧壁为光滑斜面的圆锥台，所述阶梯状圆锥台指侧壁斜面有阶梯状变化的圆锥台。

扩孔方法的实施例一参见图8，为形成正圆锥台的扩孔形状的施工流程，其扩孔过程为：在钻扩孔两用钻机2扩孔时，首先确定扩孔圆锥台半锥角余切值，并根据机械传动比的计算原理，通过扩孔刀杆伸出扩孔行程确定对应的电机转数n_r；按照相似原理，当扩孔刀杆12以确定速度横向伸出扩孔切削时，提引空心钻杆1和钻扩孔两用钻机2的卷扬机的钢丝绳以扩孔刀杆12伸出速度与锥台半锥角余切值乘积的倍率速度同步下放，使扩孔刀杆12在伸出扩孔的同时与钻尖以相同的速度同步向下钻孔，在转速检测器21测得电机转数为n_r圈时，电磁制动器脱开，扩孔刀杆停止伸出，扩孔结束；钻扩孔两用钻机2按此合成运动方法进行扩孔切削，形成的扩孔型腔即为设定的扩孔圆锥台型腔，其锥度即为设定锥台型腔的锥度；如需加强混凝土锥台强度，可继续下钻△h深，当钻头钻达△h后，扩孔完成。扩孔完成后，潜水电机8反向转动，电磁制动器得电吸合制动，驱动刀杆缩回；当转速检测器21测得潜水电机8反向转数为－n_r圈时，扩孔刀杆12完成缩回行程，此时电磁制动器失电脱开，扩孔结束，钻扩孔两用钻机2继续向下钻孔。

扩孔方法的实施例二参见图9，为降低钻机扩孔时的功率消耗，扩孔形式采用阶梯状圆锥台，根据扩孔型腔设定的锥台尺寸，可按图示分层切削的顺序步进方法进行扩孔作业。在分层时，分层的层数n应为整数，每层扩孔的层高△h应不大于扩孔刀杆12的高度，并使△h与每层扩孔刀杆12伸出长度△r的比值与锥台半锥角的余切相等。上述扩孔参数△r和△h确定后，可据此确定扩孔刀杆12伸出△r对应的潜水电机8转数△n_r和扩孔刀杆12伸出扩孔的行程的步数n。分层扩孔时，钻扩孔两用钻机2停止竖直向下钻孔，电磁制动器的动磁轭7与静磁轭5吸合制动，扩孔刀杆12伸出△r扩孔；当转速检测器21测得潜水电机8转过△n_r圈时，电磁制动器立即失电脱开，扩孔刀杆12停止伸出，并与钻头3一同向下钻孔；当钻至△h时钻扩孔两用钻机2停止向下运动，电磁制动器制动，扩孔刀杆12再次伸出△r扩孔‥……如此循环往复，直至扩孔刀杆横向伸出行程为n△r和竖直向下扩孔行程为n△h时，阶梯状圆锥台的扩孔完成，此时电磁制动器失电脱开，扩孔刀杆12停止横向运动。如需加强混凝土锥台强度，可继续下钻△h深，当钻头钻达△h后，扩孔完成。扩孔完成后，潜水电机8反向转动，电磁制动器得电制动并驱动扩孔刀杆12缩回；当转速检测器21测得潜水电机8反向转数为－n△n_r圈时，扩孔刀杆12完成缩回行程，此时电磁制动器失电脱开，扩孔结束，钻扩孔两用钻机2继续向下钻孔。

扩孔方法实施例三参照图10，为降低混凝土消耗，在土质较好且不易塌孔地层扩孔时，可采用圆柱台型顺序步进方法扩孔。扩孔前首先根据扩孔刀杆的伸缩行程△r确定对应的电机转数n_r和扩孔刀杆12下钻行程△h。当钻机钻至扩孔深度后提钻△h并停止向下钻进；此时电磁制动器得电制动，扩孔刀杆12开始横向伸出扩孔；当转速检测器21测得电机的扩孔转数达到n_r时，电磁制动器失电脱开，扩孔刀杆12停止伸出，并且随钻尖向下钻孔，钻至设定扩孔深度△h后，电磁制动器得电制动，电机反转驱动扩孔刀杆12缩回；当电机反转的转数达到－n_r时，扩孔刀杆12完成缩回行程，此时电磁制动器失电脱开，扩孔结束，钻扩孔两用钻机2可继续向下钻孔。

Claims (5)

1.一种钻扩孔两用钻具，由空心钻杆（1）、动力电缆（4）、测控电缆（22）、钻扩孔两用钻机（2）和钻扩孔两用钻头（3）自上而下连接组成，所述钻扩孔两用钻机（2）由潜水电机（8）、行星减速器（9）、钻机轴（19）及法兰（10）自上而下连接而成，所述钻扩孔两用钻头（3）由法兰（10）、钻头横梁（16）和下部的钻尖自上而下固接组成，钻机轴（19）与钻扩孔两用钻头（3）通过法兰（10）连接，其特征在于：

a．在潜水电机轴、行星式减速器（9）的太阳轮轴和钻机轴（19）中心开设的中心通孔内设有一根通长的控制轴（20），所述控制轴（20）上端设有一电磁制动器，其下端伸入至钻扩孔两用钻头内；

b．所述钻扩孔两用钻头（3）有一水平设置的钻头横梁（16），所述钻头横梁（16）的中心竖直装有一根上端与控制轴（20）键连接且下端为锥齿轮的钻头中心轴（18），所述钻头横梁（16）的横断面为H型，其上翼缘中心开有纵向通孔，所述通孔中对称设有两根水平安装的锥齿轮轴（11），所述钻头横梁（16）的腹板两侧各设有一根水平安装且外伸段带有齿爪刀的扩孔刀杆（12），两根扩孔刀杆（12）内各有一根与之内螺纹相啮合的螺杆（17），所述钻头横梁（16）下设置有与其固定连接的钻尖；

c． 潜水电机（8）内部上端电磁制动器旁设有两组可对潜水电机轴和控制轴（20）的转数进行检测的转数检测器（21）。

2.根据权利要求1所述的钻扩孔两用钻具，其特征在于：所述电磁制动器由动磁轭（7）与静磁轭（5）组成，所述动磁轭（7）用花键套接在控制轴（20）的上部，所述静磁轭（5）固定在潜水电机端盖（6）底面。

3.根据权利要求1所述的钻扩孔两用钻具，其特征在于：所述测控电缆（22）包括检测信号缆（25）和制动控制缆（26），所述检测信号缆（25）连接转数检测器（21），所述制动控制缆（26）连接动磁轭（7）。

4.采用权利要求1至3任意一项所述的钻扩孔两用钻具进行多级扩孔桩连续钻扩孔的施工方法，其特征在于如下步骤：

步骤一，进行桩位定位、安放护筒等钻孔前的准备工作；

步骤二，在扩孔刀杆（12）完全缩回钻扩孔两用钻头（3）内、及电磁制动器断电脱开后，潜水电机（8）启动正向运转，钻扩孔两用钻机（2）开始钻孔作业，潜水电机（8）通过行星减速器（9）及钻机轴（19）将动力传给钻尖进行钻孔；与此同时，检测信号缆（25）导通，转数检测器（21）开始对潜水电机（8）轴和控制轴（20）进行转数检测；

步骤三，当钻孔深度达到首级扩孔台的下沿时，继续向下钻进不小于1倍孔径的深度后提钻，当扩孔刀杆上沿与扩孔台上沿平齐时，停止提钻准备扩孔；

步骤四，扩孔时，检测信号缆（25）和制动控制缆（26）同时导通：检测信号缆（25）的电源导通，转数检测器（21）对潜水电机轴和控制轴（20）进行转数检测；制动控制缆（26）的电源导通，电磁制动器的动磁轭（7）与静磁轭（5）得电吸合制动，控制轴（20）及钻头中心轴（18）制动转速为零，中心轴（18）下端锥齿轮通过驱动锥齿轮轴（11）和螺杆（17）转动来推动扩孔刀杆（12）伸出扩孔；扩孔时根据设定的扩孔形状，采用扩孔刀杆（12）的水平伸出切削与钻扩孔两用钻头（3）竖直向下钻孔切削联动的合成运动切削方法进行扩孔，或采用钻扩孔两用钻头（3）上的扩孔刀杆（12）水平方向单独步进伸出切削与扩孔刀杆（12）随钻扩孔两用钻头（3）单独步进竖直向下切削的步进顺序切削方法进行扩孔作业，直至达到设定的扩孔形状；

步骤五，扩孔完成后，电磁制动器得电使控制轴（20）制动，扩孔刀杆（12）在潜水电机（8）反向运转中缩进钻头横梁（16）内后，电磁制动器断电脱开，潜水电机（8）恢复正转运转，钻尖向下继续钻孔；

步骤六，当钻孔为多级扩孔时，重复步骤二、步骤三、步骤四和步骤五中的钻扩孔作业过程，如此循环往复，直到完成整个桩孔的钻扩孔作业；

步骤七，最后一级的扩孔作业完成后，继续向下钻800mm～1500mm孔深的收渣孔；

步骤八，换浆清孔后，将钻扩孔两用钻具提起，并下放钢筋笼（23）与灌灰导管（24）；

步骤九，通过灌灰导管（24）向成型的桩孔内灌注混凝土，最终形成多级扩孔桩。

5.根据权利要求4所述的多级扩孔桩连续钻扩孔施工方法，其特征在于：所述步骤四中的扩孔形状为正圆锥台、阶梯状圆锥台或圆柱台。

Images