[发明专利]一种冲击式干孔扩底钻头

说明书

本发明提出了一种通过地面的卷扬机向桩孔吊放，能依靠本身的重力所累积的势能和动能，采用冲击方式，通过在孔底特定位置扩大孔径的方式，将直筒状的孔底逐步扩大为纺锤状的扩底钻头。该扩底钻头，通过自主导向和掘进，既能进行灌注桩成孔后扩大底部孔径，还能将扩径的渣土完全收集并运输至地面。该扩底钻头轻便可靠，工作效率高，扩径倍率大，能提高钻扩孔的施工技术水平。

技术领域

本发明涉及钻探装备技术领域，具体涉及一种采用冲击方式，能适应多种复杂地质条件的，在桩基干成孔作业中使用的扩底钻头。

背景技术

现阶段钻孔扩底灌注桩湿作业状态下扩底容易实现，扩底技术已较为成熟。但干作业状态下的扩底灌注桩施工中，由于现有扩底机械无法将扩底形成的渣土从孔底收集出来，往往采取深度预先超钻，再采取旋转剥削侧壁，扩大桩孔直径，将落在孔底的渣土，就地夯实了事。这种扩底方法不仅严重扰动桩端岩土结构，而且对岩石等坚固岩土地质无法扩底。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现阶段钻孔扩底桩扩底施工的弊病，提供一种能适应多种复杂地质条件的机械式的灌注桩干成孔作业环境下的扩大桩孔底部孔径的扩底钻头。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种从距孔底合适的高度释放，通过钻头本体快速向孔底下落，依靠其本身的重力累积动能，采用冲击方式，利用撑展的多个切土铲对侧向的孔壁向下切削；按一定的角度对对侧向的孔壁进行切削；按设计要求的扩底倍率对孔底扩径；按设计要求的扩底形状对侧向的孔壁进行切削；不扰动桩端持力层；将扩底作业产生的渣土全部收集在渣土仓后输送至地面上；每次扩底达到控制结点后能通过指示灯响应。

基于上述方案，一种冲击式干孔扩底钻头，包括：触发装置、扩径装置及控制装置。

所述一种冲击式干孔扩底钻头的触发装置包括触发盒、连杆、三角挂板、触发管、渣土仓、凸型槽、推移弹簧、触底板；扩径装置包括主弹簧、副弹簧、撑臂座、撑臂、切土铲；控制装置包括筒体、中心管、固定杆、拉绳、挡板、触碰开关、指示灯、调控螺母。

所述一种冲击式干孔扩底钻头的触发装置的触发盒由两套触发齿轮组成，每套触发齿轮由飞轮及齿轮轴和两端的两个推移齿轮组成，飞轮内缘与推移齿轮共轴，飞轮内缘转动带动齿轮轴转动，可使其两端的推移齿轮同步转动，推移齿轮外缘的渐进弧推动三角挂板移动，并释放三角挂板。

进一步的，推移齿轮设置有配重，在推移齿轮停止时，配重位置总处于下方，使其渐进弧在停止时始终处于上方位置。

进一步的，飞轮为荆轮结构，飞轮的外缘向外侧正向旋转时，飞轮内缘的荆爪会弹起卡住外缘内齿，使飞轮内外缘同步联动旋转，当飞轮的外缘向内侧反向旋转时，飞轮内缘的荆爪不会弹起，飞轮内缘不与外缘同步联动旋转。

触发管为一根上端有扩大头的通管，在扩大头之下的颈部设置有数圈螺纹，可在中心管内上下活动。初始状态下，触发管的扩大头直径大于两个飞轮外缘外齿之间的距离，此时，触发管上端的扩大头卡在在两个飞轮外缘外齿之间，颈部螺纹与飞轮外缘外齿啮合。设置于连杆上的三角挂板的外侧面被推移弹簧抵住，紧贴在触发盒的推移齿轮外侧面，推移齿轮外缘渐进弧处于三角挂板上方，没有与三角挂板接触，使三角挂板的底面与设置在筒体上盖板上的凸型槽刚好错开。从而使三角挂板被卡在筒体上盖板之上，即连杆被固定在上盖板上，连杆的下端连接着扩径装置的撑臂座，使撑臂座不能被主弹簧弹开。

当所述一种冲击式干孔扩底钻头快速坠落孔底时，触发管的下端的触底板首先触底，触发管与触发盒产生快速的相对位移，触发盒触发启动推移齿轮转动，向外推动三角挂板，当三角挂板底面对正筒体上盖板上的凸型槽时，会通过凸型槽向下穿过上盖板，使连杆能够向下移动，主弹簧弹开，从而启动扩径装置。

所述一种冲击式干孔扩底钻头的扩径装置，两根撑臂和一个切土铲铰接组成一组扩径结构，多组扩径结构通过撑臂铰接在撑臂座上，撑臂座连接于主弹簧的活动端，由主弹簧弹力提供扩径结构的撑展动力。