CN108915598B - 机钻端头扩孔的灌注桩专用钻头及其施工方法 - Google Patents

机钻端头扩孔的灌注桩专用钻头及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种机钻端头扩孔的灌注桩专用钻头及其施工方法，属于灌注桩技术领域，它包括钻杆连接的变径接头和多个刀架，刀架包括两个相互铰接的条形刀架，还包括调节件，调节件包括调节杆和滑动杆，调节杆的一端与条形刀架连接且连接点在与变径接头铰接的条形刀架上，调节杆外套在滑动杆上，外套杆沿其轴线方向开设有多个调节孔，滑动杆上设置有限位孔，调节孔与限位孔处穿设有用于限定调节件总长度的固定件。更改专用钻头钻孔直径时，操作人员将固定件固定在不同的调节孔，使调节件的总长发生改变即可改变所扩孔径的大小。

Description

机钻端头扩孔的灌注桩专用钻头及其施工方法
技术领域
本发明涉及灌注桩技术领域，尤其涉及一种机钻端头扩孔的灌注桩专用钻头及其施工方法。
背景技术
在以非基岩为持力层的地质情况下，上部载荷极大的高层、超高层的建筑工程为保证不超过地基承载力，一般采用加大桩径、增加桩身长度来提高单桩承载力；但是加大桩体直径会导致混凝土用量的大幅度增加，同时当桩体长度和直径之比过大时，桩体的承载力以及抗剪能力显著降低。
公告号为CN101130975A的中国专利公开了一种机钻端头超径扩孔的灌注桩专用钻头及其施工方法，采用钻机预先打孔，随后在钻机的钻杆上更换专用钻头进行扩孔，虽然能够使桩底直径形成直径为2~4倍桩身直径的近圆柱体或锥台体。但是其专用钻头在进行扩孔时，孔底壁施加在钻头上的力大小不可控，即使得条形刀架间夹角的大小不确定，使得扩孔后的孔径与预期有较大的差距，同时该专用钻头所扩孔的直径单一，不能适应不同环境下对扩孔直径的调节。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种机钻端头扩孔的灌注桩的专用钻头，具有可调节所需扩孔的直径的优点。
本发明的上述第一目的是通过以下技术方案得以实现的：
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种机钻端头扩孔的灌注桩专用钻头，包括与钻杆连接的变径接头和多个刀架，所述变径接头远离钻杆的侧壁上设置有内套杆与外套杆，所述外套杆套设在内套杆外，所述内套杆与外套杆间活动设置有导向杆，所述刀架的一端与变径接头设置内套杆的侧壁铰接，另一端与导向杆铰接且铰接点远离变径接头设置，所述刀架包括两个相互铰接的条形刀架，还包括调节件，所述调节件包括调节杆和滑动杆，所述调节杆的一端与条形刀架连接且连接点在与变径接头铰接的条形刀架上，所述调节杆外套在滑动杆上，所述外套杆沿其轴线方向开设有多个调节孔，所述滑动杆上设置有限位孔，所述调节孔与限位孔处穿设有用于限定调节件总长度的固定件；
所述外套杆沿其轴线方向开设有截面为倒T型的滑槽，所述滑动杆远离调节杆的一端设置在滑槽内且沿滑槽移动，所述滑动杆上设置有减少滑动杆与滑槽分离的防脱块。
实施上述技术方案，更改专用钻头所钻孔的直径时，操作人员将固定件固定在不同的调节孔时，调节件的总长发生改变，当专用钻头伸入孔内进行扩孔时，在离心力与孔底壁对导向杆的支撑力的作用下，两条形刀架间的夹角变小，当调节件伸长至最长长度时，两条形刀架间的夹角在调节件的拉力和专用钻头转动的离心力的作用下角度被固定，此时所扩孔的直径得到确定；调节件的设置使的专用钻头能够一定范围内进行孔径的扩孔，减少在需扩出不同直径的孔时更换不同专用钻头的现象发生，减少使用成本。
进一步，所述限位孔设置为腰形孔，且腰形孔平行于滑动杆的轴线设置。
实施上述技术方案，腰形孔的设置使的滑动杆相对于固定件能够小范围的移动，减少调节件卡住的现象。
进一步，所述滑动杆远离外套杆的一端设置有滚轮，所述滚轮沿滑槽滚动。
实施上述技术方案，滚轮的设置减少了滑动杆与滑槽间的摩擦力，减少滑动杆卡住的现象发生。
进一步，固定件包括螺栓与螺母，螺栓的一端穿过限位孔与调节孔并与螺母螺纹连接。
实施上述技术方案，转动螺母即可固定滑动杆与调节杆间的相对位置，固定过程简单方便。
进一步，所述导向杆内与变径接头内均设置有水通道，且导向杆与变径接头的水通道连通设置，每个所述条形刀架上均开设有与水通道连通的喷孔，所述喷孔设置在条形刀架远离导向杆的侧壁上。
实施上述技术方案，喷孔的设置使得从喷孔内喷出的水能够对条形刀架进行冷却，减少条形刀架损坏的可能性。
进一步，所述条形刀架包括刀条与刀头，所述喷孔与刀头均设置在刀条上，且喷孔与刀条在同一水平线上。
实施上述技术方案，喷孔喷水时对扩挖的孔壁进行冲击，在水压的作用下孔壁的紧密结构部分破坏，使得刀头在扩挖时更加方便。
本发明的第二目的在于提供一种机钻端头扩孔的灌注桩的施工方法，具有可调节所需扩孔的直径的优点。
一种机钻端头扩孔的灌注桩的施工方法，按以下步骤进行：
a）采用桩位对点器对所需钻孔的位置进行确定；
b）采用常规桩机钻施工至预定扩孔深度；
c）更换专用钻头，并调节专用钻头加工扩孔时的直径；
d）使用专用钻头进行扩孔；
e）浇筑混凝土形成灌注桩。
实施上述技术方案，施工时，操作人员对场地进行规划，确定大致所需打孔位置，随后操作人员使用桩位对点器进行打孔位置的确定，操作人员使用普通机钻进行打孔，当打孔至指定深度后操作人员驱动普通机钻使普通机钻的钻杆离开所打孔内，此时将钻杆上的普通钻头进行更换；随后操作人员向钻杆上安装专用钻头，并调整专用钻头所需钻孔的直径，使专用钻头伸入孔中进行扩孔；扩孔完成后，操作人员将专用钻头从孔中取出并对孔中注入混凝土泥浆，等待混凝土泥浆凝固后完成施工；专用钻头所加工的孔的直径可调节使得该专用钻头能够适应不同孔径的要求，减少使用不同钻头对不同孔径的孔的加工，减少成本的消耗。
进一步，所述步骤a之前进行施工场地的整平；
所述步骤a和步骤b之间还有埋设护筒的步骤：桩位对点器确定钻孔点后，使护筒以钻孔点为圆形心，对护筒远离地面的侧壁进行加压，使护筒埋入约50cm；
所述步骤b和步骤c间还有开挖泥浆池的步骤；将泥浆池挖设在护筒附近，在泥浆池内设置过滤装置并使过滤装置将泥浆池分为已过滤腔和未过滤腔，已过滤腔通过管道与专用钻头连通，未过滤腔与护筒连通；
所述步骤e中，浇筑混凝土后，将护筒进行取出。
实施上述技术方案，护筒的设置对砖头进行打孔的位置进行定位，同时减少地面的石块落入孔内；施工场地的整平使得护筒放置在地面时处于竖直状态，减少护筒的偏斜现象；在使用普通机钻进行挖孔时采用湿成孔法，泥浆池的设置使得从孔中排出的水存储在泥浆池内待使用；进入泥浆池内的水被初步过滤后运送至普通机钻内进行再次使用减少水资源的浪费。
综上所述，本发明对比于现有技术的有益效果为：
一、专用钻头所加工的孔的直径可调节使得该专用钻头能够适应不同孔径的要求，减少使用不同钻头对不同孔径的孔的加工，减少成本的消耗;
二、条形刀架上喷孔的设置使得从喷孔内喷出的水能够对条形刀架进行冷却，减少条形刀架损坏的可能性。
附图说明
图1是本发明实施例一的专用钻头的结构示意图；
图2是图1中的A部放大图；
图3是本发明实施例一的专用钻头的剖面结构示意图。
附图标记：1、变径接头；11、内套杆；12、外套杆；121、滑槽；2、刀架；21、条形刀架；211、刀条；212、刀头；213、喷孔；3、导向杆；4、调节件；41、调节杆；411、调节孔；42、滑动杆；421、限位孔；422、防脱块；423、滚轮；43、固定件；5、水通道。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明实施例的技术方案进行描述。
实施例一：
如图1、2所示，一种机钻端头扩孔的灌注桩专用的专用钻头，包括与钻杆连接的变径接头1和多个刀架2，本实施例中刀架2设置为4个。变径接头1远离钻杆的侧壁上设置有内套杆11与外套杆12，外套杆12套设在内套管外，内套杆11与外套杆12之间活动设置导向杆3，导向杆3在内套杆11与外套杆12之间的一端的端部连接有弹簧，弹簧的另一端与变径接头1连接。
如图1、2所示，刀架2的一端与变径接头1设置内套杆11的侧壁铰接，另一端与导向杆3铰接且铰接点远离变径接头1设置，刀架2包括两个相互铰接的条形刀架212，还包括调节件4，调节件4包括调节杆41和滑动杆42，调节杆41的一端与条形刀架212连接且连接点在与变径接头1铰接的条形刀架212上，调节杆41外套在滑动杆42上，外套杆12沿其轴线方向开设有多个调节孔411，本实施例中调节孔411开设为4个，外套杆12上每个调节孔411周围均标记有专用钻头所挖孔的直径。滑动杆42上设置为腰形孔的限位孔421，调节孔411与限位孔421处穿设有用于限定调节件4总长度的固定件43。本实施例中固定件43设置为一端穿过限位孔421与调节孔411的螺栓和与螺栓螺纹链接的螺母，在其他实施例中固定件43还可设置为插销。
如图1、2所示，外套杆12沿其轴线方向开设有截面为倒T型的滑槽121，滑动杆42远离调节杆41的一端设置有滚轮423且滚轮423在滑槽121内且沿滑槽121移动，滑动杆42上设置有减少滑动杆42与滑槽121分离的防脱块422。
调节调节间的过程:操作人员移动滑动杆42使滑动杆42上的限位孔421对准所需的调节孔411，此时使螺栓穿过调节孔411与限位孔421，并转动螺母固定当前调节杆41与螺栓间的相对位置，此时完成调节。调节件4的设置使的专用钻头一定范围内孔径的扩孔，减少在需扩出不同直径的孔时更换不同专用钻头的现象发生，减少使用成本。
专用钻头工作的过程：专用钻头转动，在离心力与孔底壁对导向杆3的支撑力的作用下，两条形刀架212间的夹角变小，此时滚轮423沿滑槽121方向移动，当滚轮423移动至滑槽121末端且调节件4伸长至最长长度时，调节件4不再移动，两条形刀架212间的夹角在调节件4的拉力和专用钻头转动的离心力的作用下角度被固定，此时所扩孔的直径得到确定。
如图1、3所示，所述导向杆3内与变径接头1内均设置有水通道5，且导向杆3与变径接头1的水通道5连通设置。所述条形刀架212包括刀条211与刀头212，刀条211远离导向杆3的侧壁上均设置有喷孔213与刀头212，喷孔213与刀条211在同一水平线上且喷孔213与水通道5连通。
专用钻头在工作时，输送至水通道5的水从喷孔213处喷出，并对扩挖的孔壁进行冲击，在水压的作用下孔壁的紧密结构部分破坏，使得刀头212在扩挖时更加方便。
专用钻头在工作时，刀头212与泥土进行摩擦，使得刀头212的温度升高，从喷孔213喷出的水对刀头212进行冷却，减少刀头212损坏的几率。
实施例二：
一种机钻端头扩孔的灌注桩的施工方法，按以下步骤进行：
a）操作人员使用推土机对场地进行初步整平，随后操作人员根据施工图纸进行灌注桩的定位，定位完成后使用桩位对点器对护筒的位置进行确定。
b）将护筒的侧壁与桩位对点器的侧壁抵接此时所需打孔的点在护筒的圆心处，在护筒远离地面的侧壁施加压力，使护筒的一端陷入地下50cm，此时护筒应竖直设置，当护筒位置发生偏差时应及时纠偏；当护筒安装完成后将桩位对点器进行拆卸，随后采用常规桩机钻使用湿作业法在预定点处进行钻孔，并施工至预定扩孔深度。
c)在使用普通机钻进行钻孔的同时在护筒附近人工开挖泥浆池，在泥浆池中部位置设置过滤装置，使泥浆池分为未过滤腔和已过滤腔，在本实施例中未过滤腔靠近护筒设置，并将所钻孔内已漫至护筒内液面高于地面的液体导入至未过滤腔中，未过滤腔中的液体经过滤装置过滤后进入已过滤腔中进行暂存，并经管道由抽水泵抽送至普通机钻内进行循环利用。
当常规机钻施工至预定扩孔深度后，停止钻孔，等待更换专用钻头；操作人员调节专用钻头能够加工的孔的直径后安装在钻杆上。专用钻头所加工的孔的直径可调节使得该专用钻头能够适应不同孔径的要求，减少使用不同钻头对不同孔径的孔的加工，减少成本的消耗。
d）操作人员将专用钻头进行安装，并进行钻孔。
e）扩孔完成后操作人员将专用钻头进行取出，对孔中注入混凝土泥浆，等待混凝土泥浆凝固，混凝土凝固后操作人员将护筒进行拆卸。

Claims (6)

1.一种机钻端头扩孔的灌注桩专用钻头，包括与钻杆连接的变径接头(1)和多个刀架(2)，所述变径接头(1)远离钻杆的侧壁上设置有内套杆(11)与外套杆(12)，所述外套杆(12)套设在内套杆(11)外，所述内套杆(11)与外套杆(12)间活动设置有导向杆(3)，所述刀架(2)的一端与变径接头(1)设置内套杆(11)的侧壁铰接，另一端与导向杆(3)铰接且铰接点远离变径接头(1)设置，所述刀架(2)包括两个相互铰接的条形刀架(21)，其特征在于，还包括调节件(4)，所述调节件(4)包括调节杆(41)和滑动杆(42)，所述调节杆(41)的一端与条形刀架(21)连接且连接点在与变径接头(1)铰接的条形刀架(21)上，所述调节杆(41)外套在滑动杆(42)上，所述外套杆(12)沿其轴线方向开设有多个调节孔(411)，所述滑动杆(42)上设置有限位孔(421)，所述调节孔(411)与限位孔(421)处穿设有用于限定调节件(4)总长度的固定件(43)；
所述外套杆(12)沿其轴线方向开设有截面为倒T型的滑槽(121)，所述滑动杆(42)远离调节杆(41)的一端设置在滑槽(121)内且沿滑槽(121)移动，所述滑动杆(42)上设置有减少滑动杆(42)与滑槽(121)分离的防脱块(422)；
所述限位孔(421)设置为腰形孔，且腰形孔平行于滑动杆(42)的轴线设置；
所述滑动杆(42)远离外套杆(12)的一端设置有滚轮(423)，所述滚轮(423)沿滑槽(121)滚动。
2.根据权利要求1所述机钻端头扩孔的灌注桩专用钻头，其特征在于，固定件(43)包括螺栓与螺母，螺栓的一端穿过限位孔(421)与调节孔(411)并与螺母螺纹连接。
3.根据权利要求1所述机钻端头扩孔的灌注桩专用钻头，其特征在于，所述导向杆(3)内与变径接头(1)内均设置有水通道(5)，且导向杆(3)与变径接头(1)的水通道(5)连通设置，每个所述条形刀架(21)上均开设有与水通道(5)连通的喷孔(213)，所述喷孔(213)设置在条形刀架(21)远离导向杆(3)的侧壁上。
4.根据权利要求3所述机钻端头扩孔的灌注桩专用钻头，其特征在于，所述条形刀架(21)包括刀条(211)与刀头(212)，所述喷孔(213)与刀头(212)均设置在刀条(211)上，且喷孔(213)与刀条(211)在同一水平线上。
5.一种机钻端头扩孔的灌注桩的施工方法，其特征在于，按以下步骤进行：
a）采用桩位对点器对所需钻孔的位置进行确定；
b）采用常规桩机钻施工至预定扩孔深度；
c）更换如权利要求1所述的机钻端头扩孔的灌注桩专用钻头，并调节钻头加工扩孔时的直径；
d）使用所述的机钻端头扩孔的灌注桩专用钻头进行扩孔；
e）浇筑混凝土形成灌注桩。
6.根据权利要求5所述的机钻端头扩孔的灌注桩的施工方法，其特征在于，所述步骤a之前进行施工场地的整平；
所述步骤a和步骤b之间还有埋设护筒的步骤：桩位对点器确定钻孔点后，使护筒以钻孔点为圆形心，对护筒远离地面的侧壁进行加压，使护筒埋入约50cm；
所述步骤b和步骤c间还有开挖泥浆池的步骤；将泥浆池挖设在护筒附近，在泥浆池内设置过滤装置并使过滤装置将泥浆池分为已过滤腔和未过滤腔，已过滤腔通过管道与专用钻头连通，未过滤腔与护筒连通；
所述步骤e中，浇筑混凝土后，将护筒进行取出。
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