專利名稱：鉆孔灌注摩擦樁成孔器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種建筑基礎(chǔ)施工鉆孔灌注摩擦樁的成孔裝置，尤其是由內(nèi)管、外管、滑鍵、基孔鉆頭、靜盤和擴孔刀桿組成的鉆孔灌注摩擦樁成孔器。
泥漿護壁鉆孔灌注摩擦樁的承載力與樁身的幾何形狀密切相關(guān)。變截面樁較等截面樁在其樁身體積相同的情況下，可以承受更大的荷載。因此解決變截面樁的施工問題—主要是成孔問題，是提高樁基承載力，節(jié)約建筑材料的重要途徑之一。
目前施工變截面樁的成孔裝置有二類1、機械傳動擴底裝置。該類裝置只能擴底，而孔身仍為等截面。
2、油壓傳動擴孔裝置。該類裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，油液易受污染，施工成本較高。
本實用新型的任務(wù)是提供一種機械傳動、鉆擴合一的鉆孔灌注摩擦樁成孔器，它既能進行基孔鉆進，又能擴大孔身及孔底，而且還可以方便地在一個樁孔的不同部位擴出二種不同直徑的孔段，即進行一階擴孔和二階擴孔。
本實用新型是這樣實現(xiàn)機械傳動、鉆擴合一任務(wù)的將基孔鉆頭與擴孔刀桿共同組合在一套裝置上，擴孔刀桿的下部安裝了內(nèi)有離合器的靜盤，靜盤下端連接前導(dǎo)鉆頭，在進行基孔鉆進時，擴孔刀桿收攏，離合器接合，基孔鉆頭切削土層；當(dāng)在設(shè)計的孔段擴孔時，離合器分離，靜盤靜止不動，基孔鉆進停止，擴孔刀桿即在軸向壓力作用下張開擴孔。
為了能在一個樁孔的不同部位擴出二種不同直徑的孔段，以滿足提高樁基承載力的需要，本實用新型的解決方案是擴孔刀桿由上刀桿、連桿及下刀桿組成，通過控制連桿的位置，可以實現(xiàn)一階擴孔和二階擴孔。
本實用新型可以根據(jù)不同的地質(zhì)條件及施工需要，有選擇地在基孔中進行一階擴孔或二階擴孔，鉆孔和擴孔工況能夠很清楚地在機上余尺的變化中顯示出來，因此本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便和能夠適用于各種鉆機施工的優(yōu)點。
以下將結(jié)合附圖對本實用新型作詳細(xì)描述。


圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是基孔主鉆頭結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是靜盤機構(gòu)簡圖。
圖4是擴孔刀桿結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本實用新型工作情況圖。
參照
圖1，8為外管。7為開穿外管壁、上寬下窄的“7”型鍵槽，鍵槽的數(shù)目為一個至三個(圖中為三個)。內(nèi)管3插入外管內(nèi)并可轉(zhuǎn)動及伸縮。內(nèi)管上端用法蘭與鉆桿相連。1為導(dǎo)正環(huán)。6為安裝在內(nèi)管壁上的方頭滑鍵，它可以在外管的寬鍵槽內(nèi)左右滑動，在窄鍵槽內(nèi)上下滑動，其數(shù)目同鍵槽。鍵的作用是當(dāng)它處在寬鍵槽的左側(cè)位置，可以傳遞扭矩及鉆壓，而處在窄鍵槽內(nèi)則只傳遞扭矩。內(nèi)、外管通過鍵連接帶動外管下端用法蘭連接的基孔主鉆頭11回轉(zhuǎn)。內(nèi)管固定有上支座2，基孔主鉆頭固定有下支座15，二支座分別鉸接上刀桿4和下刀桿12，二刀桿之間又鉸接連桿10。內(nèi)、外管和上、下刀桿及連桿組成了連桿機構(gòu)，當(dāng)內(nèi)管向下插入外管時，上、下刀桿張開；當(dāng)內(nèi)管向上提起時，上、下刀桿收攏。其中上，下刀桿及連桿即為擴孔刀桿，其數(shù)目為二至四組(圖中為三組)。9為刀片，鑲焊方向為鉆桿順時針回轉(zhuǎn)切削土層?；足@頭由基孔主鉆頭及固定于靜盤17外殼的定心翼片18和連接于靜盤下端的前導(dǎo)鉆頭19組成?；字縻@頭翼片16及定心冀片、前導(dǎo)鉆頭均鑲焊有鉆桿順時針回轉(zhuǎn)切削土層的刀片。14為水孔，開于下支座的上方。三個水孔的面積之和大于鉆桿的內(nèi)孔面積。13為固定于下刀桿上的水孔蓋板，其作用是擴孔刀桿收攏時，利用下刀桿的水平推力將水孔封死；當(dāng)下刀桿張開進行擴孔時，水孔則被打開，使沖洗液沿水孔循環(huán)，以利于沖洗擴孔臺階上的沉渣。為阻止沖洗液沿內(nèi)外管間隙循環(huán)，在其間安裝有密封圈5，并在鍵槽外面罩有薄鋼板制作的密封罩。圖中虛線為一階擴孔輪廓線，雙點劃線為二階擴孔輪廓線。
參照圖2，20為主鉆頭短管，上端用法蘭與外管相連。在短管下部沿圓周間隔120°焊接三個基孔主鉆頭翼片16。在翼片之間分布有下支座15。每個支座鉸接一個下刀桿12。14為水孔，13為水孔蓋板。在短管的下端加工有地質(zhì)巖芯管螺紋。
參照圖3，21為靜盤的心管，其上端與鉆頭短管20用螺紋連接。23為導(dǎo)管，它的上、下端面各用一塊圓形鋼板22與心管焊接。在鋼板上有間隔120°的處于三個下支座下方的三個圓孔。每個圓孔中固定一根拉桿套25，套中穿入一條拉桿26，其間密封(圖中只繪出一條拉桿)。拉桿上端與下刀桿12的末端鉸接。拉桿下端與安裝在心管上的棘爪27鉸接，棘爪數(shù)目為三個(圖中只繪出一個)。端面棘輪28套裝在心管上并與靜盤外殼29用法蘭連接。心管與外殼之間安裝有向心軸承和推力軸承。沿靜盤外殼圓周間隔120°固定三個定心翼片18。前導(dǎo)鉆頭19用螺栓連接于靜盤外殼下端。30為水口，基孔鉆進時，沖洗液由此循環(huán)。靜盤外殼的上下兩端分別與導(dǎo)管及心管進行旋轉(zhuǎn)動密封，外殼法蘭之間做靜密封，使泥漿不能進入靜盤之中。靜盤的作用在于棘爪和棘輪組成了機械操縱離合器，當(dāng)下刀桿處于收攏位置時，離合器接合，棘爪推動棘輪使靜盤回轉(zhuǎn)并帶動定心翼片及前導(dǎo)鉆頭切削土層進行基孔鉆進；在即將擴孔，下刀桿張開尚未接觸到基孔孔壁24前，其末端上翹將拉桿提起，棘爪與棘輪脫開，離合器分離，當(dāng)上部鉆具再回轉(zhuǎn)時，靜盤及定心翼片、前導(dǎo)鉆頭卻靜止不動。這樣靜盤就可以實現(xiàn)對外管的軸向約束，內(nèi)管即能夠插入外管而使擴孔刀桿張開進行擴孔作業(yè)。
參照圖4(a)，由于扭力彈簧32的作用和限位擋塊31的限位，連桿10與上刀桿4共線，此時連桿是下刀桿的延長，上刀桿的作用力就通過連桿使下刀桿12繞下支座15張開。下刀桿張開過程中，連桿與下刀桿之間的夾角逐漸變小。當(dāng)下刀桿張開到距極限位置(末端被限位)前15°-20°時，連桿接觸到固定于下刀桿上的限位擋塊33。參照圖4(b)，由于限位擋塊33的限位，連桿與下刀桿之間的夾角不能再變小，二構(gòu)件就成為一個整體繞下支座運動。當(dāng)下刀桿張開到被固定于下支座的限位擋塊34限位的極限位置時，連桿就偏離了與上刀桿的共線位置。此時為一階擴孔，其擴孔半徑為下刀桿張開的回轉(zhuǎn)半徑，它大于基孔主鉆頭翼片的回轉(zhuǎn)半徑。參照圖4(C)，連桿偏離了與上刀桿的共線位置后，上刀桿的作用力就對連桿產(chǎn)生了向外張開的力矩，而使連桿張開。連桿張開到最終由限位擋塊33的底部限位時，就變?yōu)橄碌稐U的延長，使擴孔半徑又有增加，此時為二階擴孔。擴孔完畢，拉起上刀桿，連桿及下刀桿就相繼收攏回位。
參照圖5，35為鉆機轉(zhuǎn)盤，36為鉆桿，37為導(dǎo)孔，38為基孔孔段，39為一階擴孔孔段，40為二階擴孔孔段。
操作時，將本實用新型用法蘭與鉆桿連接下入導(dǎo)孔孔底，再稍許提升鉆桿，使鍵處于鍵槽的頂部，擴孔刀桿即收攏，然后啟動轉(zhuǎn)盤順時針回轉(zhuǎn)，鍵被置于寬鍵槽的左側(cè)位置，便可加壓進行基孔鉆進。當(dāng)鉆至需要擴孔的深度時，停止轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)，再反轉(zhuǎn)鉆桿一個很小的角度，使鍵與窄鍵槽對正，內(nèi)管就在鉆桿壓力作用下插入外管，使擴孔刀桿張開，此時水孔被打開，離合器分離。當(dāng)再啟動轉(zhuǎn)盤順時針回轉(zhuǎn)，擴孔刀桿即切削土層進行擴孔作業(yè)。在下刀桿張開到極限位置時為一階擴孔，如繼續(xù)加壓，則進行二限擴孔。擴孔完畢，只需提升鉆桿使鍵回到鍵槽頂部，擴孔刀桿收攏，又可進行基孔鉆進。
顯然，以上描述是針對只能順時針回轉(zhuǎn)的鉆機和螺紋連接的鉆桿而言的。如果是使用可以逆時針回轉(zhuǎn)的鉆機和用法蘭、牙嵌等非螺紋連接的鉆桿，則可將離合器簡化，即取消拉桿，使機械操縱離合器成為定向離合器，再將擴孔刀桿的刀片鑲焊方向改為鉆桿逆時針回轉(zhuǎn)切削土層，這樣就形成鉆桿順時針回轉(zhuǎn)進行基孔鉆進，鉆桿逆時針回轉(zhuǎn)進行擴孔，操作就更為方便。
使用本實用新型反復(fù)鉆進和擴孔，就施工出如圖5所示的多級擴徑變截面樁樁孔。在樁孔內(nèi)灌注混凝土后，樁身就附有多個圓錐體。這些圓錐體的存在，增加了地層對樁的支承力，因此就加大了樁的垂直和水平承載力及抗拔力，提高了樁的穩(wěn)定性，可以減少建筑物的的沉降。而在要求樁的承載力不變的情況下，使用本裝置施工變截面樁，就可以在設(shè)計時改小樁徑，降低工程造價。
本實用新型可以使用正循環(huán)或泵吸、氣舉反循環(huán)排渣方式成孔。
權(quán)利要求1.一種由基孔鉆頭和擴孔刀桿組成的鉆孔灌注摩擦樁成孔器，它還包括有靜盤(17)和連桿(10)，其特征在于a、靜盤(17)的內(nèi)部安裝有由棘爪(27)和端面棘輪(28)組成的離合器，而且靜盤(17)的上端與固定有下支座(15)的基孔主鉆頭短管(20)相連，下端與基孔鉆進用的前導(dǎo)鉆頭(19)相連，其外殼還固定有基孔鉆進用的定心翼片(18)；b、連桿(10)的上端與上刀桿(4)鉸接，下端與下刀桿(12)鉸接。
2.按權(quán)利要求1所述的鉆孔灌注摩擦樁成孔器，其特征是拉桿(26)的上端與下刀桿(12)鉸接，下端與棘爪(27)鉸接。
3.按權(quán)利要求1所述的鉆孔灌注摩擦樁成孔器，其特征是上刀桿(4)與連桿(10)之間安裝有扭力彈簧(32)，而且上刀桿(4)與連桿(10)在共線時還受到限位擋塊(31)的限位。
4.按權(quán)利要求1所述的鉆孔灌注摩擦樁成孔器，其特征是連桿(10)與下刀桿(12)之間的夾角受到限位擋塊(33)的限位。
5.按權(quán)利要求1所述的鉆孔液注摩擦樁成孔器，其特征是在下支座(15)固定有限位擋塊(34)。
6.按權(quán)利要求1所述的鉆孔灌注摩擦樁成孔器。其特征是基孔主鉆頭短管(20)開有水孔(14)，在下刀桿(12)上固定有水孔蓋板(13)。
專利摘要鉆孔灌注摩擦樁成孔器是一種用于建筑基礎(chǔ)施工多級擴徑變截面樁的成孔裝置。該裝置為機械傳動，由內(nèi)、外管、基孔鉆頭、靜盤及擴孔刀桿組成。靜盤內(nèi)有離合器，通過使離合器結(jié)合或分離，可以實現(xiàn)基孔鉆進和擴孔二種工況。擴孔刀桿分為三段，通過對其中段連桿與上刀桿位置的控制，就能夠在基孔中不同部位擴出二種不同直徑的孔段，從而可以充分發(fā)揮地基各層土的承載潛力。該裝置可采用正循環(huán)或反循環(huán)排渣方式成孔。
文檔編號E21B3/00GK2270803SQ96211588
公開日1997年12月17日 申請日期1996年5月20日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月20日
發(fā)明者郭允莊 申請人:郭允莊