CN117780250A - 一种沉管灌注扩底桩施工设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地下工程设备技术领域，具体是涉及一种沉管灌注扩底桩施工设备，包括升降旋挖管和可扩径钻头，可扩径钻头包括连接座、破土头、调节立臂和若干组破土臂，连接座上设有用于限制调节立臂下行的限位件，每组破土臂的中部均具有一个转动关节，升降旋挖管的下端内设有锁定机构和解锁机构，锁定机构用于限制调节立臂的上行，解锁机构用于解除锁定机构对调节立臂的限制，本装置的可扩径钻头不通过外置驱动进行扩张，而是通过与土壤的阻力进行扩张，随着升降旋挖管的不断伸入，破土头会因土壤的阻力而带动调节立臂上升，从而缩短破土头与连接座的间距，进而使得若干组破土臂进行扩张，以此提高可扩径钻头的扩张效果。

Description

一种沉管灌注扩底桩施工设备

技术领域

本发明涉及地下工程设备技术领域，具体是涉及一种沉管灌注扩底桩施工设备。

背景技术

沉管灌注桩是土木建筑工程中众多类型桩基础中的一种。是采用与桩的设计尺寸相适应的钢管（即套管），在端部套上桩尖后沉入土中后，在套管内吊放钢筋骨架，然后边浇筑混凝土边振动或锤击拔管，利用拔管时的振动捣实混凝土而形成所需要的灌注桩。这种施工方法适用于在有地下水、流沙、淤泥的情况，其中，扩底桩是底部直径大于上部桩身直径的灌注桩。其单桩承载力比桩身直径相同的直桩的承载力有较大提高。

现有的我国公开号为CN109056707A的中国专利公开了一种沉管灌注扩底桩施工设备，但是其专利还具有以下缺陷：

其一，由于整个破土装置需要伸入地下一定的深度，那么驱动破土装置旋转以及驱动破损杆旋转的电机需要一并伸入地下，电机伸入地下不仅会受到破土时碎土的撞击，并且电机需要连接电线，通往地面电源的电线可能会因破土时碎土的撞击而破损，同时还需根据当前灌注桩的深度来采购特定长度的电线，实际使用较为麻烦且不安全；

其二，扩孔板通过第二电机的驱动进行旋转扩张，由于扩孔板需要对地下深处的土壤进行旋挖，因此扩孔板必须为高强度的硬质板，也就是说扩孔板的重量较大，所以即便扩孔板不伸入地下，仅靠一个电机驱动两个扩孔板进行旋转扩张并不现实，需要带动两个扩孔板旋转的扭矩远远大于电机的扭矩，因此两个扩孔板在被驱动时的转速会非常的慢，同时扩张效果不明显，当扩孔板伸入地下时，扩孔板还会受到土壤的阻力，以此会进一步的削弱扩孔板的扩张效果以及转速，最终并不能实现对灌注腔进行扩底。

所以针对上述的问题有必要提供一种沉管灌注扩底桩施工设备来解决。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术问题，提供一种沉管灌注扩底桩施工设备。

为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案为：一种沉管灌注扩底桩施工设备，包括呈竖直设置的升降旋挖管和设于升降旋挖管下端的可扩径钻头，可扩径钻头用于向下破土并使土壤产生空腔，升降旋挖管用于对破土后形成的空腔进行旋挖并将碎土向上输送最终使地下形成一个柱状土腔，可扩径钻头包括连接座、破土头、调节立臂和若干组破土臂，连接座与升降旋挖管的下端相连，破土头位于连接座的正下方，调节立臂位于升降旋挖管的轴线上，调节立臂与连接座滑动相连，使得调节立臂能够升降，且连接座上设有用于限制调节立臂下行的限位件，调节立臂的下端与破土头固连，若干组破土臂设于连接座和破土头之间，每组破土臂的两端均分别与连接座和破土头相铰接，每组破土臂的中部均具有一个转动关节，若干个转动关节处于同一水平面上，且每个转动关节的旋转轨迹均为圆形，升降旋挖管的下端内设有锁定机构和解锁机构，锁定机构用于限制调节立臂的上行，使得若干组破土臂保持当前状态进行破土，解锁机构用于解除锁定机构对调节立臂的限制，使得破土头受力带动调节立臂上升，最终驱动若干组破土臂外扩对柱状土腔进行扩底。

进一步的，升降旋挖管包括竖管和螺旋叶片，竖管的上下两端均为开口结构，螺旋叶片沿竖管的轴向逐圈固定于竖管的外壁上，竖管的下端同轴固定设有柱状端壳，柱状端壳的上端为与竖管相连通的开口结构，柱状端壳的下端成型有圆形盖板，连接座固定设于圆形盖板上，圆形盖板的中心开设有供调节立臂穿入柱状端壳内的通槽，锁定机构和解锁机构均设于柱状端壳内。

进一步的，锁定机构包括升降圆盘和两组沿升降圆盘的圆周方向均匀分布的弹性锁定件，升降圆盘同轴设于柱状端壳内，且升降圆盘固定设于调节立臂的顶端，每组弹性锁定件均包括滑块、一号挡板、两个限位柱和两个弹簧，升降圆盘的顶部开设有条形滑槽，条形滑槽的长度方向与升降圆盘的径向一致，两个滑块均滑动于条形滑槽，每个滑块均位于升降圆盘的外缘处，一号挡板呈竖直固定设于滑块顶部，两个限位柱呈对称状态，每个限位柱的轴向均与条形滑槽的长度方向平行，且每个限位柱均垂直于一号挡板，每个限位柱均通过呈竖直的二号挡板与升降圆盘的顶部固连，且每个限位柱均靠近升降圆盘的圆心，每个限位柱朝向升降圆盘外缘的一端均穿过一号挡板，每个限位柱穿过一号挡板的一端旋设有限位螺母，两个弹簧分别套设于两个限位柱上，且每个弹簧的两端分别与一号挡板和二号挡板相抵触，其中，每个滑块的一端均通过对应的两个弹簧的弹力与柱状端壳的内壁相抵触，柱状端壳的内壁上成型有两个分别位于两个滑块正上方的限位块。

进一步的，解锁机构包括驱动盘、牵拉轴、一号牵引绳、两个二号牵引绳和两个导向轮，驱动盘同轴设于柱状端壳内且位于升降圆盘的正上方，升降圆盘的顶部固定设有两根沿驱动盘的圆周方向均匀分布的导滑立柱，驱动盘的外壁上成型有两个分别套设于两个导滑立柱上的滑套，驱动盘的上同轴嵌设有轴承，牵拉轴呈竖直与轴承的内圈固连，一号牵引绳呈竖直且其下端与牵拉轴固连，一号牵引绳的上端从竖管的顶部穿出，驱动盘通过两个二号牵引绳分别对两个滑块进行牵拉，其中，两个导向轮均转动设于升降圆盘的顶部，每个导向轮的轴向呈水平，每个二号牵引绳的一端均呈水平与对应的一号挡板固连，每个二号牵引绳的另一端均从下绕过对应的导向轮后竖直向上与驱动盘的底部固连。

进一步的，连接座包括连接盘和中心方管，连接盘与圆形盖板的底部同轴相固连，中心方管呈竖直穿过连接盘的圆心，且中心方管与连接盘固连，中心方管下端的每个侧壁上均成型有一组连接端，每组连接端均包括两个沿中心方管对应侧壁的宽度方向间隔分布的支板，每个支板均垂直于中心方管对应的侧壁，每组破土臂的上端均铰接于对应的两个支板之间，调节立臂滑动设于中心方管内。

进一步的，中心方管的其中两个呈对称状态的内壁上均成型有一个T形插条，T形插条的长度方向与中心方管的方向平行，调节立臂的横截面为方形，调节立臂的两侧均成型有一个供T形插条插入的T形插槽，限位件包括两个限位板，两个限位板呈对称状态固定设于调节立臂的上端，每个限位板均呈水平，每个限位板均向下与柱状端壳的内底壁相抵触。

进一步的，破土头包括圆形下压板和圆柱头，圆形下压板与连接盘共轴线，圆柱头呈竖直同轴成型于圆形下压板的底部，圆柱头的下端渐缩呈锥状，每组破土臂的下端均铰接于圆形下压板顶部的外缘处，调节立臂的下端与圆形下压板顶部的圆心处固连。

进一步的，每组破土臂均包括一号连杆和二号连杆，一号连杆的上端铰接于对应的两个支板之间，二号连杆的下端铰接于圆形下压板的顶部，一号连杆的下端均与二号连杆的上端相铰接，一号连杆和二号连杆背离调节立臂的一侧上均成型有若干个碎土尖端，若干个碎土尖端沿一号连杆和二号连杆的长度方向均匀分布，其中，一号连杆与二号连杆的铰接端即为每组破土臂中部的转动关节。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

其一，本装置的可扩径钻头通过升降旋挖管进行驱动旋转，实际使用时，升降旋挖管连带可扩径钻头一并伸入地下，升降旋挖管的驱动通过外置于地面上的电机进行驱动，因此不会出现电机伸入地下而造成的安全隐患；

其二，本装置的可扩径钻头不通过外置驱动进行扩张，而是通过与土壤的阻力进行扩张，也就是说当解锁机构对调节立臂进行解锁后，随着升降旋挖管的不断伸入，破土头会因土壤的阻力而带动调节立臂上升，从而缩短破土头与连接座的间距，进而使得若干组破土臂进行扩张，以此提高本装置的可扩径钻头的扩张效果；

其三，升降旋挖管在对土壤进行旋挖时，碎土会顺着螺旋叶片向上排出，以此防止当升降旋挖管抽出时，大量的碎土将已经扩形出的腔体覆盖。

附图说明

图1是实施例的立体结构示意图；

图2是实施例的柱状端壳的立体结构示意图；

图3是实施例的可扩径钻头的立体结构示意图；

图4是实施例的连接座与调节立臂的立体结构分解图；

图5是实施例的可扩径钻头和柱状端壳的俯视图；

图6是图5沿A-A线的剖视图；

图7是图6中A1所指的局部放大示意图；

图8是图5沿B-B线的剖视图；

图9是图8中A2所指的局部放大示意图；

图10是实施例的锁定机构和解锁机构的立体结构示意图。

图中标号为：1、升降旋挖管；2、可扩径钻头；3、连接座；4、破土头；5、调节立臂；6、破土臂；7、转动关节；8、竖管；9、螺旋叶片；10、柱状端壳；11、圆形盖板；12、通槽；13、升降圆盘；14、滑块；15、一号挡板；16、限位柱；17、弹簧；18、条形滑槽；19、二号挡板；20、限位螺母；21、限位块；22、驱动盘；23、牵拉轴；24、一号牵引绳；25、二号牵引绳；26、导向轮；27、导滑立柱；28、滑套；29、轴承；30、连接盘；31、中心方管；32、支板；33、T形插条；34、T形插槽；35、限位板；36、圆形下压板；37、圆柱头；38、一号连杆；39、二号连杆；40、碎土尖端。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

参考图1至图10所示的一种沉管灌注扩底桩施工设备，包括呈竖直设置的升降旋挖管1和设于升降旋挖管1下端的可扩径钻头2，可扩径钻头2用于向下破土并使土壤产生空腔，升降旋挖管1用于对破土后形成的空腔进行旋挖并将碎土向上输送最终使地下形成一个柱状土腔，可扩径钻头2包括连接座3、破土头4、调节立臂5和若干组破土臂6，连接座3与升降旋挖管1的下端相连，破土头4位于连接座3的正下方，调节立臂5位于升降旋挖管1的轴线上，调节立臂5与连接座3滑动相连，使得调节立臂5能够升降，且连接座3上设有用于限制调节立臂5下行的限位件，调节立臂5的下端与破土头4固连，若干组破土臂6设于连接座3和破土头4之间，每组破土臂6的两端均分别与连接座3和破土头4相铰接，每组破土臂6的中部均具有一个转动关节7，若干个转动关节7处于同一水平面上，且每个转动关节7的旋转轨迹均为圆形，升降旋挖管1的下端内设有锁定机构和解锁机构，锁定机构用于限制调节立臂5的上行，使得若干组破土臂6保持当前状态进行破土，解锁机构用于解除锁定机构对调节立臂5的限制，使得破土头4受力带动调节立臂5上升，最终驱动若干组破土臂6外扩对柱状土腔进行扩底。

升降旋挖管1的上端与旋挖机的输出端固连，其中，旋挖机为现有技术，并未在图中示出，旋挖机的输出端包括升降台（未在图中示出）和驱动电机（未在图中示出），驱动电机固定设于升降台上，升降台用于带动升降旋挖管1升降，驱动电机用于驱动升降旋挖管1转动；

本装置使用前，锁定机构会将调节立臂5进行锁定，此时的调节立臂5无法升降，以此破土头4与连接座3之间的距离呈固定状态，破土头4在接触土壤时不会受力上升，那么若干组破土臂6会保持当前的状态；

本装置使用时，通过旋挖机带动升降旋挖管1旋转并下降，此过程中，位于升降旋挖管1下端的可扩径钻头2会跟随升降旋挖管1一并旋转并先接触地面，当可扩径钻头2与地面接触时，可扩径钻头2会对地面进行破土并使土壤产生空腔，随后升降旋挖管1会进入空腔内，此时通过升降旋挖管1会对空腔进行旋挖，且旋挖时产生的碎土会随着升降旋挖管1的转动向上排出，最终通过升降旋挖管1将空腔挖成用于灌注水泥的柱状土腔，当可扩径钻头2向下钻入一定的距离后，解锁机构会解除锁定机构对调节立臂5的限制，以此调节立臂5能够自由上升，那么当升降旋挖管1继续下降时，与土壤抵触的破土头4会受力上升，此时破土头4与连接座3之间的距离逐渐缩小，以此若干组破土臂6会被同步驱动向外扩，此后每个转动关节7的旋转轨迹会逐渐变大，最终实现对柱体土腔进行扩底。

为了展现升降旋挖管1的具体结构，设置了如下特征：

升降旋挖管1包括竖管8和螺旋叶片9，竖管8的上下两端均为开口结构，螺旋叶片9沿竖管8的轴向逐圈固定于竖管8的外壁上，竖管8的下端同轴固定设有柱状端壳10，柱状端壳10的上端为与竖管8相连通的开口结构，柱状端壳10的下端成型有圆形盖板11，连接座3固定设于圆形盖板11上，圆形盖板11的中心开设有供调节立臂5穿入柱状端壳10内的通槽12，锁定机构和解锁机构均设于柱状端壳10内。

在旋挖时，设于竖管8外的螺旋叶片9会通过转动对破土后的空腔进行旋挖，且在旋挖的过程中，碎土会被螺旋叶片9带动向上运输，以此防止碎土留存于空腔内而对柱状土腔成型产生影响，柱状端壳10与竖管8可拆卸设置，以此便于向柱状端壳10内安装锁定机构和解锁机构。

为了展现锁定机构的具体结构，设置了如下特征：

锁定机构包括升降圆盘13和两组沿升降圆盘13的圆周方向均匀分布的弹性锁定件，升降圆盘13同轴设于柱状端壳10内，且升降圆盘13固定设于调节立臂5的顶端，每组弹性锁定件均包括滑块14、一号挡板15、两个限位柱16和两个弹簧17，升降圆盘13的顶部开设有条形滑槽18，条形滑槽18的长度方向与升降圆盘13的径向一致，两个滑块14均滑动于条形滑槽18，每个滑块14均位于升降圆盘13的外缘处，一号挡板15呈竖直固定设于滑块14顶部，两个限位柱16呈对称状态，每个限位柱16的轴向均与条形滑槽18的长度方向平行，且每个限位柱16均垂直于一号挡板15，每个限位柱16均通过呈竖直的二号挡板19与升降圆盘13的顶部固连，且每个限位柱16均靠近升降圆盘13的圆心，每个限位柱16朝向升降圆盘13外缘的一端均穿过一号挡板15，每个限位柱16穿过一号挡板15的一端旋设有限位螺母20，两个弹簧17分别套设于两个限位柱16上，且每个弹簧17的两端分别与一号挡板15和二号挡板19相抵触，其中，每个滑块14的一端均通过对应的两个弹簧17的弹力与柱状端壳10的内壁相抵触，柱状端壳10的内壁上成型有两个分别位于两个滑块14正上方的限位块21。

初始状态下，调节立臂5通过自重下降至每个限位板35均与柱状端壳10的内底壁相抵触，与此同时，每个弹簧17均完全释放弹力，并以此带动滑块14沿升降圆盘13的径向朝外位移，最终每个滑块14的一端均与柱状端壳10的内壁相抵触，且每个滑块14均位于限位块21的下端，此时调节立臂5被分别被限位块21和限位板35限制上下行，解锁机构通过同步带动两个滑块14相向位移来解除锁定机构对调节立臂5的限制，以此当破土头4接触土壤时，调节立臂5能够上升并最终实现若干组破土臂6的外扩。

为了展现解锁机构的具体结构，设置了如下特征：

解锁机构包括驱动盘22、牵拉轴23、一号牵引绳24、两个二号牵引绳25和两个导向轮26，驱动盘22同轴设于柱状端壳10内且位于升降圆盘13的正上方，升降圆盘13的顶部固定设有两根沿驱动盘22的圆周方向均匀分布的导滑立柱27，驱动盘22的外壁上成型有两个分别套设于两个导滑立柱27上的滑套28，驱动盘22的上同轴嵌设有轴承29，牵拉轴23呈竖直与轴承29的内圈固连，一号牵引绳24呈竖直且其下端与牵拉轴23固连，一号牵引绳24的上端从竖管8的顶部穿出，驱动盘22通过两个二号牵引绳25分别对两个滑块14进行牵拉，其中，两个导向轮26均转动设于升降圆盘13的顶部，每个导向轮26的轴向呈水平，每个二号牵引绳25的一端均呈水平与对应的一号挡板15固连，每个二号牵引绳25的另一端均从下绕过对应的导向轮26后竖直向上与驱动盘22的底部固连。

一号牵引绳24从竖管8顶部穿出的一端通过外设的收卷机（未在图中示出）进行收卷和放卷，收卷机和升降旋挖管1一并与旋挖机的升降台固连，当升降旋挖管1对土壤进行旋挖时，收卷机对一号牵引绳24进行微微收卷，使得一号牵引绳24呈绷直的状态即可，此时调节立臂5通过锁定机构呈锁定状态，从而升降圆盘13跟随调节立臂5一并旋转，进而设于升降圆盘13上的两个导滑立柱27也会转动，以此通过两个导滑立柱27的转动带动驱动盘22旋转，那么通过轴承29的作用，牵拉轴23相对驱动盘22呈静止状态，以此一号牵引绳24会保持当前竖直的状态不变，当需要解锁机构对调节立臂5进行解锁时，通过收卷机对一号牵引绳24进行持续收卷，此时一号牵引绳24会对带动驱动盘22上升，那么驱动盘22会带动两个二号牵引绳25分别对两个滑块14进行牵拉，此过程中，两个滑块14会相向位移，每个一号挡板15均会压缩对应的两个弹簧17，使得每个弹簧17产生一个用于滑块14复位的弹力，当两个滑块14位移至与对应的限位块21错位时，调节立臂5被解除上行限制，此时调节立臂5会因破土头4所受的阻力向上位移，当调节立臂5带动升降圆盘13上升时，收卷机还会持续对一号牵引绳24进行收卷，以此防止上升的升降圆盘13与驱动盘22发生碰撞，那么当若干组破土臂6对柱状土腔进行扩底后，升降旋挖管1会逐步从柱状土腔内抽出，此过程中，调节立臂5会通过自重下降，此时通过收卷机对一号牵引绳24进行收卷使两个滑块14保持回缩状态越过两个限位块21，此后当调节立臂5停止下行时，通过收卷机对二号牵引绳25进行放卷，以此两个滑块14均会通过两个弹簧17的弹力向外伸出，每个滑块14均再次与柱状端壳10的内壁相抵触，且此时每个滑块14位于对应限位块21的下方，最终调节立臂5会再次被限制上行。

为了展现连接座3的具体结构，设置了如下特征：

连接座3包括连接盘30和中心方管31，连接盘30与圆形盖板11的底部同轴相固连，中心方管31呈竖直穿过连接盘30的圆心，且中心方管31与连接盘30固连，中心方管31下端的每个侧壁上均成型有一组连接端，每组连接端均包括两个沿中心方管31对应侧壁的宽度方向间隔分布的支板32，每个支板32均垂直于中心方管31对应的侧壁，每组破土臂6的上端均铰接于对应的两个支板32之间，调节立臂5滑动设于中心方管31内。

连接盘30可通过螺栓与圆形盖板11的底部固连，当连接盘30安装于圆形盖板11的底部后中心方管31的上端与圆形盖板11的底部相抵触，调节立臂5的上端通过中心方管31向上穿过通槽12并伸入柱状端壳10内。

为了展现调节立臂5与连接座3如何进行滑动连接以及限位件的具体结构，设置了如下特征：

中心方管31的其中两个呈对称状态的内壁上均成型有一个T形插条33，T形插条33的长度方向与中心方管31的方向平行，调节立臂5的横截面为方形，调节立臂5的两侧均成型有一个供T形插条33插入的T形插槽34，限位件包括两个限位板35，两个限位板35呈对称状态固定设于调节立臂5的上端，每个限位板35均呈水平，每个限位板35均向下与柱状端壳10的内底壁相抵触。

通过T形插条33与T形插槽34的配合来确保调节立臂5只能够沿竖直方向进行升降，且在破土头4未接触土壤时，破土头4与调节立臂5会因自重自动向下位移，此时设于调节立臂5上端的两个限位板35均会与柱状端壳10的内底壁相抵触，以此通过两个限位板35来限制调节立臂5的下降行程，与此同时通过锁定机构来限制调节立臂5的上升行程，最终调节立臂5会保持固定状态，破土头4与连接座3的间距不会改变，每组破土臂6均会保持如图1所示的状态进行破土工作。

为了展现破土头4的具体结构，设置了如下特征：

破土头4包括圆形下压板36和圆柱头37，圆形下压板36与连接盘30共轴线，圆柱头37呈竖直同轴成型于圆形下压板36的底部，圆柱头37的下端渐缩呈锥状，每组破土臂6的下端均铰接于圆形下压板36顶部的外缘处，调节立臂5的下端与圆形下压板36顶部的圆心处固连。

圆柱头37用于先行穿过土层，圆形下压板36起到连接破土臂6的作用，一旦当圆柱头37与土壤接触后，圆柱头37会受到向上的阻力，因此圆柱头37会具有一个向上的运动趋势，但是此时由于锁定机构限制了调节立臂5的上行行程，当前圆柱头37并不会因土壤的阻力而进行上升，当升降旋挖管1伸入地下一定距离后，解锁机构会解除锁定机构对调节立臂5的限制，此时随着升降旋挖管1的继续下降，圆柱头37会因土壤的阻力而带动调节立臂5一并上升，以此圆形下压板36会逐渐靠近连接座3，若干组破土臂6会逐渐扩张，最终实现对柱状土腔进行扩底。

为了展现每组破土臂6的具体结构，设置了如下特征：

每组破土臂6均包括一号连杆38和二号连杆39，一号连杆38的上端铰接于对应的两个支板32之间，二号连杆39的下端铰接于圆形下压板36的顶部，一号连杆38的下端均与二号连杆39的上端相铰接，一号连杆38和二号连杆39背离调节立臂5的一侧上均成型有若干个碎土尖端40，若干个碎土尖端40沿一号连杆38和二号连杆39的长度方向均匀分布，其中，一号连杆38与二号连杆39的铰接端即为每组破土臂6中部的转动关节7。

当调节立臂5解锁后，圆柱头37会因土壤的阻力而带动调节立臂5一并上升，此过程中，圆形下压板36会带动二号连杆39的下端向上位移，二号连杆39的上端会带动一号连杆38的下端上抬，以此一号连杆38和二号连杆39组成的破土臂6会外扩，若干个旋转关节的连续旋转轨迹会逐步增大，最终实现对柱形土腔进行扩底的效果，在经过扩底后，柱形土腔底部的横截面呈梯形。

工作原理：

升降旋挖管1的上端与旋挖机的输出端固连，其中，旋挖机为现有技术，并未在图中示出，旋挖机的输出端包括升降台（未在图中示出）和驱动电机（未在图中示出），驱动电机固定设于升降台上，升降台用于带动升降旋挖管1升降，驱动电机用于驱动升降旋挖管1转动；

本装置使用前，锁定机构会将调节立臂5进行锁定，此时的调节立臂5无法升降，以此破土头4与连接座3之间的距离呈固定状态，破土头4在接触土壤时不会受力上升，那么若干组破土臂6会保持当前的状态；

本装置使用时，通过旋挖机带动升降旋挖管1旋转并下降，此过程中，位于升降旋挖管1下端的可扩径钻头2会跟随升降旋挖管1一并旋转并先接触地面，当可扩径钻头2与地面接触时，可扩径钻头2会对地面进行破土并使土壤产生空腔，随后升降旋挖管1会进入空腔内，此时通过升降旋挖管1会对空腔进行旋挖，且旋挖时产生的碎土会随着升降旋挖管1的转动向上排出，最终通过升降旋挖管1将空腔挖成用于灌注水泥的柱状土腔，当可扩径钻头2向下钻入一定的距离后，解锁机构会解除锁定机构对调节立臂5的限制，以此调节立臂5能够自由上升，那么当升降旋挖管1继续下降时，与土壤抵触的破土头4会受力上升，此时破土头4与连接座3之间的距离逐渐缩小，以此若干组破土臂6会被同步驱动向外扩，此后每个转动关节7的旋转轨迹会逐渐变大，最终实现对柱体土腔进行扩底。

以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种沉管灌注扩底桩施工设备，其特征在于，包括呈竖直设置的升降旋挖管（1）和设于升降旋挖管（1）下端的可扩径钻头（2），可扩径钻头（2）用于向下破土并使土壤产生空腔，升降旋挖管（1）用于对破土后形成的空腔进行旋挖并将碎土向上输送最终使地下形成一个柱状土腔，可扩径钻头（2）包括连接座（3）、破土头（4）、调节立臂（5）和若干组破土臂（6），连接座（3）与升降旋挖管（1）的下端相连，破土头（4）位于连接座（3）的正下方，调节立臂（5）位于升降旋挖管（1）的轴线上，调节立臂（5）与连接座（3）滑动相连，使得调节立臂（5）能够升降，且连接座（3）上设有用于限制调节立臂（5）下行的限位件，调节立臂（5）的下端与破土头（4）固连，若干组破土臂（6）设于连接座（3）和破土头（4）之间，每组破土臂（6）的两端均分别与连接座（3）和破土头（4）相铰接，每组破土臂（6）的中部均具有一个转动关节（7），若干个转动关节（7）处于同一水平面上，且每个转动关节（7）的旋转轨迹均为圆形，升降旋挖管（1）的下端内设有锁定机构和解锁机构，锁定机构用于限制调节立臂（5）的上行，使得若干组破土臂（6）保持当前状态进行破土，解锁机构用于解除锁定机构对调节立臂（5）的限制，使得破土头（4）受力带动调节立臂（5）上升，最终驱动若干组破土臂（6）外扩对柱状土腔进行扩底。

2.根据权利要求1所述的一种沉管灌注扩底桩施工设备，其特征在于，升降旋挖管（1）包括竖管（8）和螺旋叶片（9），竖管（8）的上下两端均为开口结构，螺旋叶片（9）沿竖管（8）的轴向逐圈固定于竖管（8）的外壁上，竖管（8）的下端同轴固定设有柱状端壳（10），柱状端壳（10）的上端为与竖管（8）相连通的开口结构，柱状端壳（10）的下端成型有圆形盖板（11），连接座（3）固定设于圆形盖板（11）上，圆形盖板（11）的中心开设有供调节立臂（5）穿入柱状端壳（10）内的通槽（12），锁定机构和解锁机构均设于柱状端壳（10）内。

3.根据权利要求2所述的一种沉管灌注扩底桩施工设备，其特征在于，锁定机构包括升降圆盘（13）和两组沿升降圆盘（13）的圆周方向均匀分布的弹性锁定件，升降圆盘（13）同轴设于柱状端壳（10）内，且升降圆盘（13）固定设于调节立臂（5）的顶端，每组弹性锁定件均包括滑块（14）、一号挡板（15）、两个限位柱（16）和两个弹簧（17），升降圆盘（13）的顶部开设有条形滑槽（18），条形滑槽（18）的长度方向与升降圆盘（13）的径向一致，两个滑块（14）均滑动于条形滑槽（18），每个滑块（14）均位于升降圆盘（13）的外缘处，一号挡板（15）呈竖直固定设于滑块（14）顶部，两个限位柱（16）呈对称状态，每个限位柱（16）的轴向均与条形滑槽（18）的长度方向平行，且每个限位柱（16）均垂直于一号挡板（15），每个限位柱（16）均通过呈竖直的二号挡板（19）与升降圆盘（13）的顶部固连，且每个限位柱（16）均靠近升降圆盘（13）的圆心，每个限位柱（16）朝向升降圆盘（13）外缘的一端均穿过一号挡板（15），每个限位柱（16）穿过一号挡板（15）的一端旋设有限位螺母（20），两个弹簧（17）分别套设于两个限位柱（16）上，且每个弹簧（17）的两端分别与一号挡板（15）和二号挡板（19）相抵触，其中，每个滑块（14）的一端均通过对应的两个弹簧（17）的弹力与柱状端壳（10）的内壁相抵触，柱状端壳（10）的内壁上成型有两个分别位于两个滑块（14）正上方的限位块（21）。

4.根据权利要求3所述的一种沉管灌注扩底桩施工设备，其特征在于，解锁机构包括驱动盘（22）、牵拉轴（23）、一号牵引绳（24）、两个二号牵引绳（25）和两个导向轮（26），驱动盘（22）同轴设于柱状端壳（10）内且位于升降圆盘（13）的正上方，升降圆盘（13）的顶部固定设有两根沿驱动盘（22）的圆周方向均匀分布的导滑立柱（27），驱动盘（22）的外壁上成型有两个分别套设于两个导滑立柱（27）上的滑套（28），驱动盘（22）的上同轴嵌设有轴承（29），牵拉轴（23）呈竖直与轴承（29）的内圈固连，一号牵引绳（24）呈竖直且其下端与牵拉轴（23）固连，一号牵引绳（24）的上端从竖管（8）的顶部穿出，驱动盘（22）通过两个二号牵引绳（25）分别对两个滑块（14）进行牵拉，其中，两个导向轮（26）均转动设于升降圆盘（13）的顶部，每个导向轮（26）的轴向呈水平，每个二号牵引绳（25）的一端均呈水平与对应的一号挡板（15）固连，每个二号牵引绳（25）的另一端均从下绕过对应的导向轮（26）后竖直向上与驱动盘（22）的底部固连。

5.根据权利要求2所述的一种沉管灌注扩底桩施工设备，其特征在于，连接座（3）包括连接盘（30）和中心方管（31），连接盘（30）与圆形盖板（11）的底部同轴相固连，中心方管（31）呈竖直穿过连接盘（30）的圆心，且中心方管（31）与连接盘（30）固连，中心方管（31）下端的每个侧壁上均成型有一组连接端，每组连接端均包括两个沿中心方管（31）对应侧壁的宽度方向间隔分布的支板（32），每个支板（32）均垂直于中心方管（31）对应的侧壁，每组破土臂（6）的上端均铰接于对应的两个支板（32）之间，调节立臂（5）滑动设于中心方管（31）内。

6.根据权利要求5所述的一种沉管灌注扩底桩施工设备，其特征在于，中心方管（31）的其中两个呈对称状态的内壁上均成型有一个T形插条（33），T形插条（33）的长度方向与中心方管（31）的方向平行，调节立臂（5）的横截面为方形，调节立臂（5）的两侧均成型有一个供T形插条（33）插入的T形插槽（34），限位件包括两个限位板（35），两个限位板（35）呈对称状态固定设于调节立臂（5）的上端，每个限位板（35）均呈水平，每个限位板（35）均向下与柱状端壳（10）的内底壁相抵触。

7.根据权利要求5所述的一种沉管灌注扩底桩施工设备，其特征在于，破土头（4）包括圆形下压板（36）和圆柱头（37），圆形下压板（36）与连接盘（30）共轴线，圆柱头（37）呈竖直同轴成型于圆形下压板（36）的底部，圆柱头（37）的下端渐缩呈锥状，每组破土臂（6）的下端均铰接于圆形下压板（36）顶部的外缘处，调节立臂（5）的下端与圆形下压板（36）顶部的圆心处固连。

8.根据权利要求7所述的一种沉管灌注扩底桩施工设备，其特征在于，每组破土臂（6）均包括一号连杆（38）和二号连杆（39），一号连杆（38）的上端铰接于对应的两个支板（32）之间，二号连杆（39）的下端铰接于圆形下压板（36）的顶部，一号连杆（38）的下端均与二号连杆（39）的上端相铰接，一号连杆（38）和二号连杆（39）背离调节立臂（5）的一侧上均成型有若干个碎土尖端（40），若干个碎土尖端（40）沿一号连杆（38）和二号连杆（39）的长度方向均匀分布，其中，一号连杆（38）与二号连杆（39）的铰接端即为每组破土臂（6）中部的转动关节（7）。