钻孔灌注桩扩孔工具技术研究

1、应用背景旋挖钻孔灌注桩，是指由旋挖钻机施工的桩型。旋挖钻机通过底部带有活门的筒式钻头回转破碎泥土，并直接将泥土装入钻斗内，然后再由钻机提升装置和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土，这样循环往复，不断地取土卸土，直至目标深度。护筒埋设是旋挖钻孔灌注桩施工中的必经步骤，护筒一般为钢板，用于定位并保护灌注桩孔口，防止地面石块掉入孔内及孔口坍塌，护筒外径比灌注桩桩径大。现有应用中，需先由旋挖钻机进行护筒孔的旋挖或者采用静压的方式将护筒预埋，然后再更换为灌注桩孔直径大小的钻头，进行灌注桩孔的旋挖，每钻一个灌注桩孔需要更换一个钻头，成本高、效率低。2、工具组成钻孔灌注桩钻具，包括用于钻孔并用于将泥土运出孔外的筒式钻头，筒式钻头侧壁上设有排水孔，其特征在于：还包括贯穿排水孔并伸出筒式钻头侧壁外用于扩孔的扩孔杆，扩孔杆穿过筒式钻头的轴线，扩孔杆上设有用于将扩孔杆在垂直于筒式钻头轴线方向固定在筒式钻头上的定位杆。钻孔灌注桩钻具，其特征在于：排水孔位于与筒式钻头轴线方向垂直的平面上。钻孔灌注桩钻具，其特征在于：定位杆包括第一定位杆和第二定位杆，第一定位杆和第二定位杆位于排水孔的两端外侧，第一定位杆和第二定位杆将扩孔杆夹持固定在筒式钻头上。钻孔灌注桩钻具，其特征在于：第一定位杆包括用于和扩孔杆固定连接的固定部以及用于防止扩孔杆沿扩孔杆轴向移动的定位部。钻孔灌注桩钻具，其特征在于：定位部第一端固定在固定部上并与筒式钻头外壁抵接，定位部的第二端远离筒式钻头。钻孔灌注桩钻具，其特征在于：第二定位杆包括用于避免扩孔杆从排水孔脱出的限位杆以及固定在扩孔杆上用于安装限位杆的限位基座。钻孔灌注桩钻具，其特征在于。（1）限位杆为螺纹杆，限位基座为螺母。（2）扩孔杆两端与筒式钻头轴线的距离相同。（3）筒式钻头外壁上与定位杆接触位置设有用于防磨的防磨垫。（4）扩孔杆为废弃钢筋。3、应用简述本工具提供的钻孔灌注桩钻具，与现有技术相比，在现有的旋挖钻机筒式钻头上设置扩孔杆,不更换钻头即可实现灌注桩孔和护筒孔的一次挖掘。扩孔杆贯穿筒式钻头侧壁上的排水孔，架设在筒式钻头上，扩孔杆通过定位杆固定在筒式钻头上，使得扩孔杆在垂直于筒式钻头轴线的方向上无法移动，且扩孔杆穿过筒式钻头的轴线，扩孔杆跟随筒式钻头一起旋转，通过设置扩孔杆的长度使得扩孔杆可以挖掘出与筒式钻头同心的护筒孔。本工具中钻孔灌注桩钻具，可以不更换钻头实现灌注桩孔和护筒孔的一次挖掘，且可以通过调整扩孔杆尺寸适用于不同规格的护筒孔的挖掘，大幅提高了施工操作的工作效率，且成本低廉，操作方便。4、使用步骤说明及详细操作描述为了使本工具所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更清楚，以下结合附图及实施例，对本工具进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本工具，并不用于限定本工具。当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，他可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上需要理解，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅为了便于描述本工具和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本工具的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本工具的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。现对本工具提供的钻孔灌注桩钻具进行说明（图1）。旋挖钻机通过筒式钻头回转破碎泥土，并直接将泥土装入钻头内，然后再由钻机提升装置和伸缩钻杆将钻头提出孔外卸土，进行灌注桩桩孔的挖掘。本实施例中，A向为筒式钻头轴线方向，同样也是灌注桩孔和护筒孔轴线方向，钻孔灌注桩钻具包括用于钻孔并将泥土运出孔外的筒式钻头1，筒式钻头1的外径尺寸为灌注桩桩孔的直径尺寸，筒式钻头1侧壁上设有用于排水的排水孔101，排水孔101一般设置在筒式钻头侧壁上端，还包括用于扩孔的扩孔杆2，扩孔杆2穿过排水孔101，架设在筒式钻头1上，扩孔杆2同时穿过筒式钻头1的轴线，扩孔杆2的两端伸出筒式钻头1的侧壁外，扩孔杆2远离筒式钻头1轴线端与筒式钻头1轴线沿垂直A向的距离比护筒的半径大2mm。扩孔杆2上设有定位杆，定位杆固定在扩孔杆2上，当扩孔杆2穿过排水孔101放置在筒式钻头1上时，定位杆与筒式钻头1接触并固定，防止扩孔杆2在垂直于筒式钻头轴线方向上移动。定位杆可以焊接在筒式钻头1上，也可以通过结构卡接在筒式钻头1上。当筒式钻头1旋转时，扩孔杆2跟随筒式钻头1一起旋转，且沿垂直于筒式钻头轴线的方向无法移动，扩孔杆2不会在离心力作用下移动，扩孔杆2的端部对泥土进行切削，获得目标尺寸的护筒孔。本工具提供的钻孔灌注桩钻具，与现有技术相比，在现有的旋挖钻机筒式钻头上设置扩孔杆，扩孔杆穿过筒式钻头侧壁上的排水孔，架设在筒式钻头上，扩孔杆通过定位杆固定在筒式钻头上，使得扩孔杆在垂直于筒式钻头轴线的方向上无法移动，且扩孔杆穿过筒式钻头的轴线，扩孔杆跟随筒式钻头一起旋转，通过设置扩孔杆的长度使得扩孔杆可以挖掘出与筒式钻头同心的护筒孔。本工具中钻孔灌注桩钻具，可以不更换钻头实现灌注桩孔和护筒孔的一次挖掘，且可以通过调整扩孔杆尺寸适用于不同规格的护筒孔的挖掘，大幅提高了施工操作的工作效率，且成本低廉，操作方便。作为本工具提供的钻孔灌注桩钻具的一种具体实施方式，排水孔101位于与筒式钻头1轴线方向A垂直的平面上，排水孔101为多个，其中两个排水孔101圆心的连线穿过筒式钻头1的轴线。实际应用中，筒式钻头1垂直布置，排水孔101有2个，水平对称布置，扩孔杆2通过排水101后，水平布置，则扩孔杆在扩孔的时候，仅承受水平方向上的挤压力。作为本工具提供的钻孔灌注桩钻具的一种具体实施方式，定位杆包括第一定位杆3和第二定位杆4，第一定位杆3和第二定位杆4布置排水孔2的外侧，第一定位杆3和第二定位杆4将扩孔杆2夹持固定在筒式钻头1上。扩孔杆2架设在筒式钻头1上时，在重力的作用下，扩孔杆2位于排水孔101的底部，第一定位杆3和第二定位杆4将扩孔杆2沿扩孔杆2轴向固定，在扩孔杆2进行扩孔挖掘时，可以分别承受来自对称侧的挤压力。作为本工具提供的钻孔灌注桩钻具的一种具体实施方式，第一定位杆3包括固定部301和用于防止扩孔杆2沿扩孔杆轴向移动的定位部302，固定部301用于将第一定位杆3固定在扩孔杆2上，固定部301与扩孔杆2面接触，沿扩孔杆轴向方向焊接在扩孔杆2上，连接稳定可靠，定位部302同时焊接在固定部301上和扩孔杆2上，定位部302与固定部301构成一个“L”型。第一定位杆3的定位部302的焊接端与筒式钻头1外壁抵接，定位部302距离筒式钻头轴线的距离为筒式钻头半径，定位部302另一端向外倾斜，远离筒式钻头1，方便将扩孔杆2架设在筒式钻头1上。作为本工具提供的钻孔灌注桩钻具的一种具体实施方式，扩孔杆2水平布置，第一定位杆3垂直向下位的筒式钻头1的外壁两侧，扩孔杆2穿过排水孔101架设在筒式钻头1，由于重力原因，第一定位杆3位于扩孔2下方，沿筒式钻头轴线方向A，即竖直方向，扩孔杆2顶端距离第一定位杆3底端的距离小于排水孔101的直径，则可以将固定有第一定位杆3的扩孔杆2从排水孔101中取出。实际应用中，可以根据护筒外径的尺寸设计多组扩孔杆2，并将第一定位杆3提前固定在扩孔杆2上，构成扩孔组件，扩孔时，仅需要更换即扩孔组件即可实现不同尺寸护筒孔的挖掘，大幅提高了工作效率。图1和图2，作为本工具提供的钻孔灌注桩钻具的一种具体实施方式，第二定位杆4包括限位杆401和固定在扩孔杆2上的限位基座402，限位杆401用于避免扩孔杆2从排水孔101脱出，限位基座402用于固定限位杆401。作为本工具提供的钻孔灌注桩钻具的一种具体实施方式，限位杆401为螺纹杆，限位基座402为螺母。螺母焊接在扩孔杆2上，螺母轴线与筒式钻头1轴线平行，且螺纹杆旋入螺母后与筒式钻头1外壁接触。螺纹杆的长度大于排水孔101的直径。实际应用中，固定有第一定位杆3的扩孔杆端穿过排水孔101，第一定位杆3到达排水孔101外侧，第二定位杆4为排水孔101的另一侧，将螺纹杆旋入合适位置，使得螺纹杆的两端在竖直方向上超出排水孔101，螺纹杆和第一定位杆3的定位部302将筒式钻头1沿扩孔杆2轴向固定，且螺纹杆可以防止扩孔杆2从排水孔101中脱出。本工具提供的钻孔灌注桩钻具的一种具体实施方式，排水孔101有多个，在同一平面上至少有两个排水孔101，两个排水孔101圆心的连线穿过筒式钻头1的轴线，保障扩孔杆2放入后穿过筒式钻头1的轴向。同时沿着钻头轴线方向A向上，设有多排排水孔101，排水孔101的尺寸可以不同，适用于不同工况。作为本工具提供的钻孔灌注桩钻具的一种具体实施方式，扩孔杆2两端与筒式钻头1轴线的距离相同，扩孔杆2对称布置在筒式钻头1上，扩孔杆2的杆长比目标护筒外径尺寸大4 mm。作为本工具提供的钻孔灌注桩钻具的一种具体实施方式，筒式钻头1外壁上与定位杆接触位置设有用于防磨的防磨垫5，防磨垫5有多个，可随时进行更换，减少扩孔杆2挤压筒式钻头1对筒式钻头1造成的损害。作为本工具提供的钻孔灌注桩钻具的一种具体实施方式，扩孔杆2和第一定位杆3均采用废弃的钢筋焊接而成，扩孔杆2可以由一根钢筋组成也可以由多根长度相同的钢筋并行