[發明專利]一種鉆擴孔兩用鉆具及施工方法

有效

• 申請號: 201310086763.8
• 申請日: 2013-03-19
• 公開（公告）號: CN103114805A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 楊旭;閻里鵬;楊政
• 申請（專利權）人: 天津開發區三友新科技開發有限公司
• 主分類號: E21B4/04
• 分類號: E21B4/04;E21B10/32;E21B44/00
• 代理公司: 北京中建聯合知識產權代理事務所 11004
• 代理人: 唐曉麗

技術領域

?本發明涉及一種巖土工程中的樁孔成型機具及成型方法，特別是一種多級擴孔樁的鉆擴孔鉆具及其施工方法。

背景技術

普通鉆孔灌注樁，其成樁過程是：先在地基土中通過鉆孔形成圓柱形的樁孔型腔，在孔中下入鋼筋籠后灌注混凝土，樁孔內的混凝土凝固后形成了鋼筋混凝土灌注樁。

為了提高灌注樁的單樁承載力和樁身混凝土強度的利用率，人們發現可通過在樁身的局部擴大截面------即通過擴孔來實現此目標。針對樁身擴孔的問題，人們發明了多種擴孔樁的施工方法與機具，其典型工法如：ZL98102841.1和ZL99205417.6中所涉及的擠擴支盤樁施工方法，ZL200410037804.5中所涉及的旋挖鉆鉆擴孔施工方法；為了抗震，日本早已研究和推廣應用擴孔灌注樁，并設計了多種機具和施工方法（見“旋挖鉆斗鉆擴底灌注樁”----沈保漢）。

上述兩種擴孔方法，在解決擴孔灌注樁豎向鉆孔與橫向擴孔工藝難題的同時，使得多級擴孔樁得以實際推廣應用，并在應用中取得了良好的效果。上述兩種方法雖采用的機具和擴孔方式不同，其不足之處在于：

對于擴孔灌注樁的鉆擴孔，上述兩種專利方法均采用先用一臺鉆機鉆成等徑豎直孔后，再用擴孔機在鉆成孔內設定部位進行擴孔的雙鉆機兩步成孔模式，因而工序繁雜，效率較低。采用旋挖斗擴孔方法適用于大樁粗樁，其粗大的樁身和高昂的制樁成本，在我國現階段還難于普遍采用。相比而言，擠擴支盤法則多用于小直徑樁，且其擴孔成本要低得多，因此在我國有了較多應用。但是這種擴孔方法受地層中土的地質力學性能影響較大，在較硬土層中擠壓擴孔會因擠不動而使擴孔失敗；在軟土中擠壓擴孔會因產生縮徑甚至塌孔等缺陷，而降低擴孔樁應有的承載力一致性。

為解決上述專利和技術中出現的問題，發明人提出過專利申請01100563.7，并在專利01100563.7中提出一種《可測控的差動式鉆擴孔兩用鉆機》，此專利方法已可解決鉆擴孔施工一體的技術問題。為簡化上述專利所述鉆擴孔兩用鉆機的結構并使其鉆擴孔施工操作易于程序化控制，申請人在專利申請01100563.7的基礎上，對鉆具結構作了進一步改進，并提出鉆擴孔兩用鉆具在程序控制下進行多級擴孔樁連續鉆擴孔的施工方法。

發明內容

本發明的目的是：提供一種鉆擴孔一體的兩用鉆具及其適宜程序控制的鉆擴孔施工方法，用于提高擴孔灌注樁的鉆擴孔效率；采用點切削的擴孔切削方式來降低擴孔切削力對孔壁土體的擾動：采用檢測與可程序控制的擴孔方式來提高擴孔質量和鉆頭對不同土層擴孔的適用性。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種鉆擴孔兩用鉆具，由鉆擴孔兩用鉆機及其連接在其上部的空心鉆桿、動力電纜和測控電纜和連接在其下部的鉆擴孔兩用鉆頭組成，所述鉆擴孔兩用鉆機由潛水電機與連在其下部的行星減速器和鉆機軸及輸出法蘭組成，所述鉆擴孔兩用鉆頭由鉆頭橫梁和橫梁上法蘭及固接在其下部的鉆尖組成，其特征在于：

?a．在潛水電機軸、行星式減速器的太陽輪軸和鉆機軸中心開設的中心通孔內設有一根通長的控制軸，所述控制軸上端設有一電磁制動器，其下端伸入至鉆擴孔兩用鉆頭內；

b．所述鉆擴孔兩用鉆頭有一水平設置的鉆頭橫梁，所述鉆頭橫梁的中心豎直裝有一根上端與控制軸鍵連接下端為錐齒輪的鉆頭中心軸，所述鉆頭橫梁橫斷面為H型，其上翼緣中心開有縱向通孔，所述通孔中對稱設有兩根水平安裝的錐齒輪軸，所述鉆頭橫梁的腹板兩側各設有一根水平安裝且外伸段帶有齒爪刀的擴孔刀桿，兩根擴孔刀桿內各有一根與之內螺紋相嚙合的螺桿，所述鉆頭橫梁下設置有與其固定連接的鉆尖；

c．潛水電機內上端電磁制動器旁設有兩組可對潛水電機軸和控制軸的轉數進行檢測的轉數檢測器。

所述電磁制動器由動磁軛與靜磁軛組成，所述動磁軛用花鍵套接在控制軸的上部，所述靜磁軛固定在潛水電機端蓋底面。

所述鉆尖由鉆頭圈、鉆頭鋌桿和齒爪翼板構成。

所述測控電纜包括檢測信號纜和制動控制纜，所述檢測信號纜連接轉數檢測器，所述制動控制纜連接動磁軛。

所述錐齒輪軸的軸孔中線與鉆擴孔兩用鉆具的軸線正交。

采用所述的鉆擴孔兩用鉆具進行多級擴孔樁施工方法，其特征在于如下步驟：

步驟一，進行樁位定位、安放護筒等鉆孔前的準備工作；

步驟二，在擴孔刀桿完全縮回鉆擴孔兩用鉆頭內及電磁制動器斷電脫開后，潛水電機啟動正向運轉，鉆擴孔兩用鉆機開始鉆孔作業，潛水電機通過行星減速器及鉆機軸將動力傳給鉆尖進行鉆孔；與此同時，檢測信號纜導通，轉數檢測器開始對潛水電機軸和控制軸進行轉數檢測；