CN109736709B - 倒伞形扩大头钻机及变径钻孔灌注桩的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种倒伞形扩大头钻机，其包括滑动支架和安装在滑动支架上的螺旋钻杆，该螺旋钻杆包括螺旋杆和安装在底端的钻头部，该钻头部包括导向套、滑动杆、连杆和扩大头刀片，导向套的一端固定安装在螺旋杆的底端上；导向套外套在滑动杆上，滑动杆的一端伸出导向套形成钻头；扩大头刀片的一端铰接在导向套上，连杆的一端铰接在滑动杆上，连杆的另一端铰接在扩大头刀片上；滑动杆沿轴线方向移动时，扩大头刀片展开或收缩。该钻机具有高效、快捷的优势，可以一次性地完成钻孔、扩孔和浇注等工作，具有良好的操作性能。本申请还公开了利用上述倒伞形扩大头钻机进行变径钻孔灌注桩的施工方法。该施工方法具有高效、高精度施工的优点。

Description

倒伞形扩大头钻机及变径钻孔灌注桩的施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工领域，具体涉及一种倒伞形扩大头钻机及变径钻孔灌注桩的施工方法。

背景技术

目前，建筑物大多采用钢筋混凝土钻孔灌注桩，多为等截面直孔灌注桩。而桩基设计中大多又采用加大桩的直径和长度的方法来提高桩与土间的摩擦力，但是，该方法没有充分利用桩身强度，不但成本高，而且浪费材料。因此，采用扩底钻头类钻头在成孔过程中进行扩孔，将桩孔的底部适当扩大，增加桩承载力是建筑中常用的办法。扩底桩主要有钻孔扩底灌注桩、旋扩桩及挤扩灌注桩等。市场上现有扩孔的机械，主要有两类，一类钻头下端设有喷浆孔，喷浆孔利用高压喷浆使桩底部扩充空间，但是大部分地下土层地质条件复杂，尤其碰到岩石，使用喷浆无法达到扩孔的目的。另外一类是将钻头的钻尖加大，钻尖侧面利用钢索连接。通过对钢索施加拉力，利用下端钻尖进行扩孔，但是，因为地基的地质条件复杂和钢索存在一端的延伸性，经常发生钻尖无法打开的情况，使得扩孔无法实现，这给施工带来极大不便。

发明内容

为减少现有技术中的上述问题，本申请首先提出了一种倒伞形扩大头钻机，该钻机可在钻孔过程中一次性地进行扩孔，并可在混凝土浇注过程中起到搅拌作用。具体的技术方案为：

倒伞形扩大头钻机，其包括滑动支架和安装在滑动支架上的螺旋钻杆，该螺旋钻杆沿一轴线延伸，该螺旋钻杆包括螺旋杆和安装在该螺旋杆的底端的钻头部，该钻头部包括导向套、滑动杆、连杆和扩大头刀片，导向套的一端固定安装在螺旋杆的底端上；导向套外套在滑动杆上，滑动杆的一端朝远离螺旋杆的方向延伸并伸出导向套，在滑动杆的伸出导向套的一端的端部形成有钻头；

扩大头刀片的一端经第一铰接轴连接在滑动杆的伸出导向套的一端的外壁上，连杆的一端经第二铰接轴连接在导向套上，连杆的另一端经第三铰接轴连接在扩大头刀片上；在滑动杆上设置有突出部，该突出部由滑动杆的外周面向外突出而形成，导向套能够抵靠在该突出部上；在滑动杆的位于第一铰接轴与钻头之间的外壁上设置有第一螺旋刀片；

扩大头刀片具有第一工作位和第二工作位，当扩大头刀片处于第一工作位时，扩大头刀片处于收缩状态；当导向套抵靠在该突出部上时，扩大头刀片处于第二工作位；当滑动杆朝导向套内缩进时，扩大头刀片从第一工作位绕第一铰接轴转动到第二工作位；当扩大头刀片处于第二工作位时，扩大头刀片的旋转半径大于第一螺旋刀片的旋转半径、且大于螺旋杆的旋转半径；

在外力的作用下，滑动杆能够在轴向方向上沿导向套的内周面移动，使扩大头刀片在第一工作位与第二工作位之间转动，当扩大头刀片处于第一工作位时，在径向方向上，第三铰接轴相对于第一铰接轴更靠近螺旋钻杆的中轴线；

在滑动支架上安装有支撑架和限位架，支撑架和限位架能够沿滑动支架往复移动，支撑架和限位架沿滑动支架相邻设置；在支撑架上安装有用于驱动螺旋钻杆转动的驱动马达；在支撑架与限位架之间安装有间距调节装置，该间距调节装置能够使支撑架和限位架之间的距离扩大或缩少；

在滑动支架上设置有锁定部，在限位架上设置有能够与上述锁定部固定连接的锁扣，当锁扣固定连接在锁定部上时，限位架被固定在滑动支架上；

当钻头位置被限定、且限位架被固定在滑动支架上时，间距调节装置能够使支撑架相对于限位架沿轴线方向移动，从而带动螺旋杆和导向套相对于滑动杆移动，使扩大头刀片绕第一铰接轴在第一工作位与第二工作位之间转动。

工作时，在施工桩孔的直孔段时，扩大头刀片处于第一工作位，按照常规的施工方法即可进行桩孔的挖掘，当施工到桩孔的底部需要进行扩孔施工时，保持钻头抵靠在桩孔的底部，然后将锁扣固定连接在锁定部上，使限位架固定在滑动支架上，然后启动间距调节装置，使螺旋杆带动导向套向下移动，相对于导向套，滑动杆向导向套内收缩，在连杆的推动下，扩大头刀片向外转动直到第二工作位，松开锁扣与锁定部之间的连接，转动螺旋钻杆即可完成扩孔施工，形成扩大头部分的桩孔。为使扩大头刀片顺利地转动到设定位置，在启动间距调节装置前，可以先使螺旋钻杆略微反转，减少土体对扩大头刀片的限制，以减少扩大头刀片向外转动时的阻力。

现有技术中，利用钢索对钻尖位置进行调整，进行扩孔施工，由于钢索在拉伸过程中，会逐渐伸长，导致对钻尖位置的判断有一定的误差，影响施工的正常进行。而在本申请中，与扩大头刀片相连的部件均为刚性连接，使用过程所产生的误差极小，不会对扩大头刀片的位置造成误判，从而影响正常的施工。另外，由于在本申请中，单独设置了钻头部，根据不同的需要，可以部分更换钻头部，以进行更大直径的扩孔施工，在部分更换钻头部时，仅需要将扩大头刀片与导向套之间的连接断开即可进行更换；或者将钻头部进行整体更换。

利用该倒伞形扩大头钻机，在完成扩孔后，无需将螺旋钻杆吊出桩孔即可进行混凝土的浇注，在进行浇注前，首先将扩大头刀片进行收缩，在浇注的同时，将螺旋钻杆吊出桩孔。利用该倒伞形扩大头钻机还可以对部分桩孔进行检测，在对桩孔进行检测时，可以将螺旋钻杆伸入到桩孔中，利用扩大头刀片的开启度来检测桩孔的直径。

进一步，扩大头刀片包括刀体和安装在刀体上的刀齿，当扩大头刀片处于第一工作位时，至少在刀体的背离导向套的一侧安装有上述刀齿。进一步优选，当扩大头刀片处于第一工作位时，在刀体的背离导向套的一侧以及朝向导向套的一侧均安装有上述刀齿。首先保证刀体的背离导向套的一侧具有刀齿，以使扩大头刀片在展开及转动过程中能够较为顺利地土体进行切削。在朝向外套筒的一侧安装刀齿后，可以对部分大颗粒的土体进行粉碎，以便于将土体输出到地面，同时保证在进行扩底施工过程中，能够对下侧土体进行有效的切削。

进一步，在导向套与滑动杆之间设置有沿轴线方向延伸的导向件。利用该导向件，可以提高导向套与滑动杆之间相对移动的精准度，另外该导向件可以成为导向套与滑动杆之间的传力部件，增加导向套与滑动杆之间在周向上的连接，以减轻工作时连杆的转动扭矩，提高设备的使用寿命。

具体地，所述间距调节装置为液压千斤顶或机械千斤顶。

两种千斤顶均可根据具体的需要采用市售的标准件进行配制，也可进行定制或自制。采用液压千斤顶或机械千斤顶均可外接自控装置来进行操作或监控。

进一步，为避免外界的泥土或水体进入到外套筒和导杆之间的间隙，对设备造成腐蚀或者影响设备的灵活性，在导向套与滑动杆之间设置有密封装置，该密封装置将导向套与滑动杆之间的缝隙封闭。优选地，该密封装置包括呈环状的密封端盖，该密封端盖套设在滑动杆上、且密封连接在导向套的下端面上，在密封端盖与滑动杆之间安装有第一密封圈；或该密封装置为安装在导向套与滑动杆之间的第二密封圈。

具体地，当密封装置包括环状的密封端盖时，连杆的一端经第二铰接轴连接在该密封端盖上。将密封端盖作为连杆的连接部件，以便于设备的维护，同时也便于扩大头刀片的更换，当需要更换扩大头刀片时，将密封端盖拆离导向套后，就可将包括滑动杆、连杆和扩大头刀片在内的部件作为一个整体从螺旋钻杆上拆离，然后将连接有其它扩大头刀片的密封端盖安装在导向套上即可，利用密封端盖可以加快扩大头刀片的更换速度，提高工作效率。

进一步，在导向套的外侧面上设置有第二螺旋刀片。该第二螺旋刀片主要用于向外输送土方，兼具对桩孔内壁进行修正的功能。

进一步，当扩大头刀片处于第二工作位时，第一铰接轴朝向第三铰接轴的射线朝钻头方向倾斜延伸，该射线与轴线之间的夹角为60-85°。使扩大头刀片倾斜向下，在向下进行扩孔施工时，可以使扩大头刀片承受更大的压力，有利于提高扩大头刀片的使用寿命。

其次，本申请还提出了一种钻孔灌注桩的施工方法，其采用上述的任意一种倒伞形扩大头钻机，该施工方法包括如下步骤：

(1)将倒伞形扩大头钻机的滑动支架安装到设定位置，使扩大头刀片处于第一工作位，启动驱动马达，使螺旋钻杆正转并沿设定方向钻出主桩孔；

(2)保持螺旋钻杆的高度位置，将锁扣固定连接在锁定部上，使限位架固定在滑动支架上，然后使螺旋钻杆反转，启动间距调节装置，使支撑架带动螺旋杆和导向套朝钻头方向移动，滑动杆向导向套内缩进，使扩大头刀片由第一工作位转动到第二工作位，再使螺旋钻杆正转，完成扩大头桩孔的挖掘；主桩孔和扩大头桩孔形成桩孔；

(3)向上提升螺旋钻杆，在桩孔周围土体的阻碍下，扩大头刀片向上朝第一工作位方向转动，同步浇注混凝土，在完成混凝土浇注的同时，将螺旋钻杆吊出桩孔；

(4)在混凝土完成初凝前，向桩孔内插入钢筋笼，形成钻孔灌注桩。

该施工方法可以较为准确地完成扩孔施工，按设计要求形成扩大头桩孔。在施工过程中，完成内径不变的主桩孔的施工后，即可启动扩大头刀片进行扩孔工作。在进行扩孔前，仅需要暂停螺旋钻杆的转动，使螺旋钻杆反转，启动间距调节装置，使扩大头刀片向外转动，利用间距调节装置在高度方向的变化量，即可判断扩大头刀片的转动角度，从而获得扩大头到的切削半径，当扩大头刀片转动到设定的角度时，即停止伸缩机构的运行并锁定。在使螺旋钻杆正转，进行扩孔施工。利用螺旋杆与导向套之间的刚性连接以及连杆与扩大头刀片之间的刚性连接，保证了扩大头刀片在转动过程中的误差可以限制在较小的偏差范围内，可以高精度地完成扩孔施工。

附图说明

图1是倒伞形扩大头钻机的一种实施例的结构示意图。

图2是图1的左视图。

图3是钻头的放大剖视图，图中的扩大头刀片处于收缩位。

图4是钻头的外形图。

图5是钻头的另一放大剖视图，图中的扩大头刀片处于展开位。

图6是图4中A-A向的视图。

图7是钻孔灌注桩的施工流程图。

具体实施方式

在本申请中，表示方向的底端、底部、下端面、顶端或顶部均为该倒伞形扩大头钻机处于直立状态时的描述。

实施例1

在本实施例中，对倒伞形扩大头钻机具作进一步的说明。

请参阅图1和图2，为倒伞形扩大头钻机的一具体实施例，其包括滑动支架70和安装在滑动支架70上的螺旋钻杆60，该螺旋钻杆60具有一中轴线200，该中轴线200平行于一轴线N，该滑动支架70包括导向架71和安装在导向架71上的导轨72。

该螺旋钻杆60包括螺旋杆66和安装在该螺旋杆的底端的钻头部100，螺旋杆66具有中心杆64和呈螺旋状环绕在中心杆64上的螺旋叶片65。在本实施例中，中心杆64为空心杆。

请参阅图3-图6该钻头部100包括导向套11、滑动杆21、连杆37和扩大头刀片30，导向套11的一端经法兰14固定安装在螺旋杆的底端上。导向套11外套在滑动杆21上，滑动杆21的一端朝远离螺旋杆66的方向延伸并伸出导向套11，在滑动杆21的伸出导向套的一端的端部形成有钻头24；在导向套11与滑动杆21之间设置有导向件，在外力作用下，沿该导向件，导向套11和滑动杆21之间能够沿轴线方向产生相对移动，且该导向件能够阻止导向套与滑动杆之间产生相对转动。

在本实施例中，在导向套的内壁上开设有第一键槽53，在滑动杆的外壁上开设有第二键槽54，在第一键槽53和第二键槽54之间安装有长条形的键51，为便于安装，用沉头螺栓52将键51固定在滑动杆上。其中第一键槽53贯穿导向套11的两个端面，可以理解，在其它实施例中，第一键槽53可以仅贯穿导向套11的一端的端面。上述的第一键槽、第二键槽和键共同构成导向件。

对于导向件，在其它实施例中，还可以采用其它方式，例如可以仅在导向套的内侧面和滑动杆的外侧面两者之一上开设键槽，在两者中的另一个上固定设置能够插入到键槽中的凸条。

为避免或减少土体和水体进入到导向套11与滑动杆21之间的缝隙中，在导向套与滑动杆之间设置有密封装置40，该密封装置将导向套与滑动杆之间的缝隙封闭。具体在该实施例中，该密封装置40包括呈环状的密封端盖41，该密封端盖41套设在滑动杆21上，且密封连接在导向套11的下端面上，该密封端盖41采用连接螺栓42紧固在导向套11上。在密封端盖41与滑动杆21之间安装有第一密封圈43。可以理解，在其它实施例中，可直接在导向套的内侧面与滑动杆的外侧面之间设置第二密封圈。第一密封圈与第二密封圈均可以为O型橡胶密封圈。

扩大头刀片30的一端经第一铰接轴34连接在滑动杆的伸出导向套的一端的外壁上，连杆37的一端经第二铰接轴26连接在密封端盖41外壁上，连杆37的另一端经第三铰接轴33连接在扩大头刀片上。可以理解，在其它实施例中，连杆37的一端可以经第二铰接轴26连接在导向套上。即连杆的一端经第二铰接轴直接或间接地连接在导向套上。

在滑动杆上设置有突出部36，该突出部36由滑动杆的外周面向外突出而形成，在突出部36的朝向导向套11的一端具有一抵靠面361，密封端盖41能够抵靠在该抵靠面361上。当不设置密封端盖时，导向套11直接抵靠在该抵靠面上。

本实施例中，在突出部36的外壁上设置有凸耳12，第一铰接轴34设置在该凸耳12上，以便于扩大头刀片30能够顺利的向上折叠。可以理解，在其它实施例中，凸耳还可以设置在突出部36与钻头之间的滑动杆上。

第三铰接轴33设置在扩大头刀片的中间部。

在滑动杆的位于突出部36与钻头之间的外壁上设置有第一螺旋刀片23。即在滑动杆的位于第一铰接轴34与钻头之间的外壁上设置有第一螺旋刀片23。

扩大头刀片30具有第一工作位和第二工作位，当扩大头刀片处于第一工作位时，扩大头刀片处于收缩状态；当导向套抵靠在该突出部上时，扩大头刀片处于第二工作位，当滑动杆朝导向套内缩进时，扩大头刀片从第一工作位绕第一铰接轴转动到第二工作位；当扩大头刀片处于第二工作位时，扩大头刀片的旋转半径大于第一螺旋刀片23的旋转半径、且大于螺旋杆的旋转半径。在图3显示的状态中，扩大头刀片处于第一工作位。在图4显示的状态中，扩大头刀片处于第二工作位。

在本实施例中，当扩大头刀片30位于第二工作位时，第一铰接轴34朝向第三铰接轴33的射线38朝钻头方向倾斜延伸，该射线38与轴线200之间的夹角α为75°。可以理解，在其它实施例中，的夹角α还可以为60°、65°、70°、85°等角度，或60-85°之间的其它任意角度。

在外力的作用下，滑动杆能够沿轴线方向相对于导向套移动，使扩大头刀片沿径向展开或收缩，当扩大头刀片处于第一工作位时，在径向方向上，第三铰接轴33相对于第一铰接轴34更靠近螺旋钻杆的中轴线200。使第三铰接轴33与第一铰接轴34之间能够形成死点，避免施工时，在土体的作用下，扩大头刀片向外展开，干扰施工的正常进行。

当滑动杆21朝导向套11内缩进时，扩大头刀片30从第一工作位绕第一铰接轴转动到第二工作位。在扩大头刀片从第一工作位转动到第二工作位的过程中，滑动杆21保持位置不动，导向套11朝钻头24方向移动，从而形成滑动杆朝导向套缩进的现象。

在滑动支架上安装有支撑架76和限位架75，具体在本实施例中，支撑架和限位架均安装在导轨72上，为便于移动，在支撑架上安装有滚轮73，该滚轮73卡持在导轨的卡槽中，使支撑架能够沿导轨移动。

支撑架76和限位架75沿滑动支架相邻设置，当滑动支架竖直设立时，限位架75位于支撑架76的上侧，在支撑架76上安装有用于驱动螺旋钻杆60转动的驱动马达62，该驱动马达62的输出轴经变速箱61连接在中心杆64的顶端。

为避免限位架75与支撑架76之间产生相对转动，在限位架75与支撑架76之间安装有一锁合装置74，在本实施例中，具体为插销，插销的插座板741和固定环742分别安装限位架75与支撑架76的侧壁上，插杆743穿过插座板741和固定环742后，将限位架75与支撑架76连接起来。

在支撑架76与限位架75之间安装有间距调节装置，该间距调节装置能够使支撑架和限位架之间的距离扩大或缩少。具体在本实施例中，间距调节装置采用液压千斤顶63。可以理解，液压千斤顶还可以替换为机械千斤顶。液压千斤顶和机械千斤顶既可以采用目前市场上的标准件，也可进行定制，或采用类似的装置，例如机械千斤顶可以采用啮合在一起的螺杆和螺母。

采用啮合在一起的螺杆和螺母作为间距调节装置时，可以将螺杆固定在支撑架与限位架两者之一上，将螺母活动抵靠在支撑架与限位架两者之另一上，转动螺母，即可调整支撑架与限位架两者之间的距离。当然也可将螺母固定，将螺杆活动设置。

可以理解，在其它实施例中，限位架75可以位于支撑架76的下侧。

在滑动支架上设置有锁定部，在限位架上设置有能够与上述锁定部固定连接的锁扣，当锁扣固定连接在锁定部上时，限位架被固定在滑动支架上。具体在本实施例中，锁定部为设置在导轨72的底部的两个限制孔77，锁扣为两个穿过限位架75后插入到限制孔77内的销钉771，在限位架75上设置有供销钉771穿过的孔。

在本实施例中，支撑架76设置在限位架75的下侧，当钻头位置被限定、且限位架被固定在滑动支架上时，启动液压千斤顶63，使千斤顶的活塞伸长，则支撑架带动螺旋杆和导向套朝钻头24方向移动，使扩大头刀片绕第一铰接轴从第一工作位向第二工作位转动。可以理解，在将支撑架76设置在限位架75的上侧时，当钻头位置被限定、且限位架被固定在滑动支架上时，启动液压千斤顶，使千斤顶的活塞缩短，就会使扩大头刀片绕第一铰接轴从第一工作位向第二工作位转动。

间距调节装置能够使支撑架相对于限位架沿轴线方向移动，从而带动螺旋杆和导向套相对于滑动杆移动，使扩大头刀片绕第一铰接轴在第一工作位与第二工作位之间转动。

在本实施例中，扩大头刀片30包括刀体31和安装在刀体31上的刀齿32，刀体31呈沿轴线方向延伸的板状；刀齿32安装在刀体的外缘。为便于对土体的切削，在刀体的外缘的相对的两侧均安装有刀齿32。刀体31大致呈长条状，当扩大头刀片30处于第一工作位时，刀齿分别位于刀体的朝向导向套的一侧以及背离导向套的一侧，刀齿大致沿径向方向延伸。可以理解，在其它实施例中，当扩大头刀片30处于第一工作位时，刀齿可以仅设置在刀体的背离导向套的一侧。即当扩大头刀片处于第一工作位时，至少在刀体的背离导向套的一侧安装有上述刀齿。

为便于及时将切削下来的土体输出桩孔，在导向套的外侧面上设置有第二螺旋刀片13。该第二螺旋刀片主要用于向外输送土体。

在滑动支架70的下端安装有钻杆支架78，螺旋钻杆60活动自如地穿过该钻杆支架，该钻杆支架用于对螺旋钻杆进行限制和导向。在滑动支架70的顶部转动自如地安装有导向轮79，钻杆吊绳的一端固定的螺旋钻杆的顶部，钻杆吊绳的另一端绕过该导向轮后向下延伸，通过该钻杆吊绳可以将螺旋钻杆吊离钻孔或桩孔，在附图中未显示钻杆吊绳。

实施例2

在该实施例中，对钻孔灌注桩的施工方法作进一步的说明。在该实施例中，采用实施例1中的倒伞形扩大头钻机，在本实施例中，与实施例1相同的附图标记表示相同的技术特征。

该施工方法包括如下步骤：

(1)请参阅图7中的步骤(a)和(b)，将倒伞形扩大头钻机的滑动支架安装到设定位置，使扩大头刀片30处于第一工作位，启动驱动马达，使螺旋钻杆60正转并沿设定方向钻出主桩孔91；

(2)请参阅图7中的步骤(c)，保持螺旋钻杆60的高度位置，将锁扣固定连接在锁定部上，使限位架固定在滑动支架上，然后使螺旋钻杆反转，螺旋钻杆在原深度转动，不向下切土，启动间距调节装置，使支撑架带动螺旋杆和导向套朝钻头方向移动，滑动杆向导向套内缩进，使扩大头刀片30由第一工作位朝第二工作位方向转动，当扩大头刀片30转动到设定位置后，再使螺旋钻杆60正转，完成扩大头桩孔92的挖掘；主桩孔和扩大头桩孔形成桩孔；

(3)请参阅图7中的步骤(d)和(e)，向上提升螺旋钻杆60，在桩孔周围土体的阻碍下，扩大头刀片30向下朝第一工作位方向转动，同步浇注混凝土93，在完成混凝土浇注的同时，将螺旋钻杆吊出桩孔；

(4)请参阅图7中的步骤(f)，在混凝土完成初凝前，向桩孔内插入钢筋笼94，形成钻孔灌注桩。

利用实施例1中的倒伞形扩大头钻机还可以进行多个扩大头桩孔的施工，当完成一个扩大头桩孔的施工后，暂停螺旋钻杆的转动，使间距调节装置返回初始位置，向上提升螺旋钻杆，在桩孔周围土体的限制下，扩大头刀片朝第一工作位转动，当扩大头刀片完全处于主桩孔内时，扩大头刀片返回到第一工作位；然后再次使螺旋钻杆正转，并向下进行土方的挖掘，将桩孔向下延伸，在达到设定位置时，再次进行扩大头桩孔的施工，由此重复操作上述步骤，即可完成多个扩大头桩孔的施工。

Claims (10)

1.倒伞形扩大头钻机，其包括滑动支架和安装在滑动支架上的螺旋钻杆，该螺旋钻杆沿一轴线延伸，该倒伞形扩大头钻机的特征在于，该螺旋钻杆包括螺旋杆和安装在该螺旋杆的底端的钻头部，该钻头部包括导向套、滑动杆、连杆和扩大头刀片，导向套的一端固定安装在螺旋杆的底端上；导向套外套在滑动杆上，滑动杆的一端朝远离螺旋杆的方向延伸并伸出导向套，在滑动杆的伸出导向套的一端的端部形成有钻头；

扩大头刀片的一端经第一铰接轴连接在滑动杆的伸出导向套的一端的外壁上，连杆的一端经第二铰接轴连接在导向套上，连杆的另一端经第三铰接轴连接在扩大头刀片上；在滑动杆上设置有突出部，该突出部由滑动杆的外周面向外突出而形成，导向套能够抵靠在该突出部上；在滑动杆的位于第一铰接轴与钻头之间的外壁上设置有第一螺旋刀片；

扩大头刀片具有第一工作位和第二工作位，当扩大头刀片处于第一工作位时，扩大头刀片处于收缩状态；当导向套抵靠在该突出部上时，扩大头刀片处于第二工作位；当滑动杆朝导向套内缩进时，扩大头刀片从第一工作位绕第一铰接轴转动到第二工作位；当扩大头刀片处于第二工作位时，扩大头刀片的旋转半径大于第一螺旋刀片的旋转半径、且大于螺旋杆的旋转半径；

在外力的作用下，滑动杆能够在轴向方向上沿导向套的内周面移动，使扩大头刀片在第一工作位与第二工作位之间转动，当扩大头刀片处于第一工作位时，在径向方向上，第三铰接轴相对于第一铰接轴更靠近螺旋钻杆的中轴线；

在滑动支架上安装有支撑架和限位架，支撑架和限位架能够沿滑动支架往复移动，支撑架和限位架沿滑动支架相邻设置；在支撑架上安装有用于驱动螺旋钻杆转动的驱动马达；在支撑架与限位架之间安装有间距调节装置，该间距调节装置能够使支撑架和限位架之间的距离扩大或缩少；

在滑动支架上设置有锁定部，在限位架上设置有能够与上述锁定部固定连接的锁扣，当锁扣固定连接在锁定部上时，限位架被固定在滑动支架上；

当钻头位置被限定、且限位架被固定在滑动支架上时，间距调节装置能够使支撑架相对于限位架沿轴线方向移动，从而带动螺旋杆和导向套相对于滑动杆移动，使扩大头刀片绕第一铰接轴在第一工作位与第二工作位之间转动。

2.根据权利要求1所述的倒伞形扩大头钻机，其特征在于，扩大头刀片包括刀体和安装在刀体上的刀齿，当扩大头刀片处于第一工作位时，至少在刀体的背离导向套的一侧安装有上述刀齿。

3.根据权利要求1所述的倒伞形扩大头钻机，其特征在于，

在导向套与滑动杆之间设置有沿轴线方向延伸的导向件。

4.根据权利要求1所述的倒伞形扩大头钻机，其特征在于，所述间距调节装置为液压千斤顶或机械千斤顶。

5.根据权利要求1所述的倒伞形扩大头钻机，其特征在于，在导向套与滑动杆之间设置有密封装置，该密封装置将导向套与滑动杆之间的缝隙封闭。

6.根据权利要求5所述的倒伞形扩大头钻机，其特征在于，该密封装置包括呈环状的密封端盖，该密封端盖套设在滑动杆上、且密封连接在导向套的下端面上，在密封端盖与滑动杆之间安装有第一密封圈；或该密封装置为安装在导向套与滑动杆之间的第二密封圈。

7.根据权利要求6所述的倒伞形扩大头钻机，其特征在于，当密封装置包括环状的密封端盖时，连杆的一端经第二铰接轴连接在该密封端盖上。

8.根据权利要求1所述的倒伞形扩大头钻机，其特征在于，在导向套的外侧面上设置有第二螺旋刀片。

9.根据权利要求1所述的倒伞形扩大头钻机，其特征在于，当扩大头刀片处于第二工作位时，第一铰接轴朝向第三铰接轴的射线朝钻头方向倾斜延伸，该射线与轴线之间的夹角为60-85°。

10.一种变径钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的倒伞形扩大头钻机，该施工方法包括如下步骤：

(1)将倒伞形扩大头钻机的滑动支架安装到设定位置，使扩大头刀片处于第一工作位，启动驱动马达，使螺旋钻杆正转并沿设定方向钻出主桩孔；

(2)保持螺旋钻杆的高度位置，将锁扣固定连接在锁定部上，使限位架固定在滑动支架上，然后使螺旋钻杆反转，启动间距调节装置，使支撑架带动螺旋杆和导向套朝钻头方向移动，滑动杆向导向套内缩进，使扩大头刀片由第一工作位转动到第二工作位，再使螺旋钻杆正转，完成扩大头桩孔的挖掘；主桩孔和扩大头桩孔形成桩孔；

(3)向上提升螺旋钻杆，在桩孔周围土体的阻碍下，扩大头刀片向上朝第一工作位方向转动，同步浇注混凝土，在完成混凝土浇注的同时，将螺旋钻杆吊出桩孔；

(4)在混凝土完成初凝前，向桩孔内插入钢筋笼，形成钻孔灌注桩。