专利名称：一种支盘桩成盘钻头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能够同时做挤压和旋转运动来切削土体或岩体的支盘桩成盘钻头。
背景技术：
在土木建筑工程中，需要在地基中注入承载桩，以便承载地面重物。目前常用的是挤扩支盘灌注桩，其形成过程如下首先通过钻孔机在基础内切削土体形成桩身孔，接着将挤扩支盘机下入到桩孔的适当位置，通过承力盘孔成形机构对桩孔周围的土体施加侧向挤压力而在桩身孔侧面挤出盘形的空间，这种侧面具有盘形空间的桩孔内灌注混凝土后形成挤扩支盘灌注桩，即，所述过程包括成孔、支扩、灌注三个步骤。其中，在支扩步骤所使用的挤扩支盘机主要包括承力盘孔成形机构和液压缸，承力盘孔成形机构具有压头和与压头铰接的两组弓压臂，液压缸通过推动压头从而推动弓压臂向外伸出，以便挤压桩身孔周围的土体形成盘形空间。中国实用新型专利公告第CN201080608号公开了一种挤扩支盘机，如图1所示， 该挤扩支盘机包括机身24、安装在机身上的承力盘孔成形机构25、26、25’、沈’以及液压缸 20，而且，承力盘孔成形机构25、沈、25’、26’具有沿轴向对称设置的两组弓压臂，两组弓压臂的一端与机身M的一端铰接，其另一端由设置在机身M的另一端的液压缸20推动，其中，每组弓压臂由一对支臂相互铰接而成，参见图1。其工作原理为液压缸通过推动压头沿竖向移动，从而推动两组弓压臂向外伸出，以便挤压桩身孔周围的土体形成盘形空间。其中，液压缸包括缸体，缸体内设置往复移动的活塞组件，包括活塞杆和固定安装在活塞杆上的活塞，活塞将缸体分隔成前、后两个腔室，当后腔室进油、前腔室出油时，推动活塞向前移动，从而推动活塞前移，输出推力；当前腔室进油而后腔室出油时，推动活塞向后移动，从而推动活塞杆缩回到缸体内。然而，这种挤扩支盘机存在的问题是，液压缸输出的推力受液压系统压力的限制， 在施工中遇到较硬或粘性较大的土质时，例如，砂层、砾石层、角砾层、强分化岩层等，由于阻力过大而无法实现挤扩施工；并且由于挤扩力受限，使得挤扩臂的长度受到限制，不利于增大盘径和有效承载面积，从而限制了灌注支盘桩的承载能力。因此，需要一种可以解决上述问题的成盘设备。
发明内容
本发明为解决现有技术中存在的上述问题而做出，其目的在于提供一种支盘桩成盘钻头，能够同时做挤压和旋转运动来切削土体或岩体，并且挤扩力较强，使用方便。根据本发明的一种支盘桩成盘钻头，其包括筒形外壳，在其侧面的两个对称位置分别开设有狭缝开口，并且在上、下方的开口部分别安装有顶板和底板；左齿板，由平板型钢板制成且具有可插入上述狭缝开口的尺寸，在其左侧端部沿竖直方向形成有一列钻齿， 在其右侧形成有缺口部，在该缺口部的沿水平方向的一长边上形成有齿条；右齿板，由平板型钢板制成且具有可插入上述狭缝开口的尺寸，在其右侧端部沿竖直方向形成有一列钻齿，在其左侧形成有缺口部，在该缺口部的、与上述左齿板的齿条设置长边相对置的一长边上形成有齿条；以及驱动齿轮，在上述筒形外壳的内部设置在所述左齿板的齿条和上述右齿板的齿条之间；将所述左齿板和右齿板按使其各自缺口部相对置、且上述钻齿朝向筒形外壳外侧的方式，经由上述狭缝开口插入安装到上述筒形外壳的内部，并且使上述驱动齿轮与上述左齿板及右齿板的齿条啮合，当上述驱动齿轮通过电动机的驱动而旋转时，使具备上述齿条的上述左齿板和右齿板朝相反方向移动。另外，优选的是，在上述左齿板上形成的缺口部，是在其高度方向的中央部朝着右侧端部开设的具有一定宽度的长条形开槽，在该长条形开槽的沿水平方向的一长边上形成有齿条；在上述右齿板上形成的缺口部，是在其高度方向的中央部朝着左侧端部开设的具有一定宽度的长条形开槽，在该长条形开槽的、与上述左齿板的齿条设置长边相反一侧的沿水平方向的另一侧长边上形成有齿条。此外，优选的是，在上述左齿板上形成的缺口部，是在该上述左齿板的右下角(或右上角)切掉一角而形成的长方形缺角部，在该缺角部的水平长边上形成齿条；在上述右齿板上形成的缺口部，是在该上述右齿板的左上角(或左下角)切掉一角而形成的长方形缺角部，在该缺角部的水平长边上形成齿条。由于如上所述的支盘桩成盘钻头具有可以横向伸缩以进行钻孔成盘的齿板，从而能够同时做挤压和旋转运动来切削土体或岩体，由此克服了现有成盘用的液压动力挤扩系统遇到坚硬的土层或岩层时无力成盘的缺陷。并且，根据本发明的钻头可以缩短成盘时间， 有效防止支盘桩在砂土层或砂砾层中施工时间长、泥浆沉淀后比重不足而造成孔壁容易塌孔的现象。可任意选择支盘桩成盘的位置和支盘数量，且成盘的形状标准，使得作为一种摩擦桩的支盘桩受力更为合理、承载能力更强。
图1是表示根据现有技术的挤扩支盘机的具体结构的示意图；图2是表示根据本发明第一实施例的支盘桩成盘钻头的具体结构的立体图；图3是表示根据本发明另一实施例的支盘桩成盘钻头的具体结构的剖视图。
具体实施例方式下面，参照附图并结合具体实施例，详细说明本发明涉及的支盘桩成盘钻头的结构。[第一实施例]图2是表示根据本发明的支盘桩成盘钻头的具体结构的立体示意图。本实施例以直径为1. 6米的支盘桩作为加工对象来设计支盘桩成盘钻头，如该图所示，取直径为1. 2米，长度为2米，厚度为0. 04米的钢管作为所述钻头的筒形外壳10，在该筒形外壳10侧面的两个对称位置分别开设有例如高1. 2米、宽0. 1米的细长形的狭缝开口，另外，在该筒形外壳10的上下两端的开口部，例如通过若干螺栓等分别连接着不小于 0. 02米厚度的底板11和顶板12。此外，在顶板12的上表面还可以设置有用于与支盘桩机的钻杆连接的法兰盘80，使得该成盘钻头与诸如钻杆的外部设备相连接。
在该筒形外壳10的内部，如图2所示，通过所述狭缝开口安装两个平板形状的、夕卜形尺寸大致相等的左齿板20和右齿板30。这两块齿板具有大致长方形形状，其横向宽度稍大于上述筒形外壳的直径，其高度小于上述狭缝开口的长度。在该左、右齿板20、30的一侧端部的整个高度上形成有用于用于成盘的一列钻齿40，此外，在该左、右齿板20、30的高度方向的中央部朝着另一侧端部开设有具有一定宽度的长条形开槽，使得齿板整体上形成为 U字型。其中，该长条形开槽的长度根据左、右齿板相对于筒形外壳的伸缩量来确定，但至少应大于筒形外壳10的半径，优选为筒形外壳10的2/3 3/4直径。而且，在左齿板20的长条形开槽的上侧边、右齿板30的长条形开槽的下侧边上，分别形成有可以与驱动齿轮啮合的齿条。在上述筒形外壳10的内部安装该左齿板20和右齿板30时，使各个齿板的钻齿朝向外侧地将左齿板20和右齿板30相向插入到筒形外壳10的狭缝开口中，并且，安装成左齿板20和右齿板30内部的齿条相隔规定距离。另外，在该左齿板20和右齿板30的齿条之间安装相应尺寸的驱动齿轮50，使得上下齿条与驱动齿轮50紧密啮合，驱动齿轮50受到安装在筒形外壳10内部的未图示的电动机和减速器的驱动之后，可以通过移动齿条使左齿板20和右齿板30同时向内侧或外侧移动，最终实现钻齿40在筒形外壳10上的伸出及缩入。另外，将左齿板20和右齿板30安装并固定在筒形外壳内的具体方法，可以采用本领域技术人员公知的技术，在此不再详细描述。例如，如图2所示，可以在所述左齿板的下侧(或上下侧)和右齿板的上侧(或上下侧)分别设置导引构件21和31，保持这2个齿板的移动方向。 在此，上述未图示的电动机通过电缆线同外部电源及控制电路相连接，通过来自外部的控制，可以转动驱动齿轮进而移动具备齿条的左齿板20和右齿板30。另外，可以在支盘桩机操作室内设置操作台，操作手可以通过操作按键来控制钻头的工作全过程。通过上述原理，可根据需要来设计不同孔径的支盘桩成盘钻头，以满足工程的需要。[第二实施例]图3是表示根据本发明另一实施例的支盘桩成盘钻头的具体结构的剖视图。本实施例同如上所述的第一实施例相比，不同之处在于左齿板20和右齿板30的形状，其他结构基本相同。因此，在本实施例的说明中，重点说明左齿板20和右齿板30的不同结构，省略对其它具备相同结构的构件的详细说明。如图3所示，本实施例涉及的左齿板20和右齿板30具备L形状。S卩，在长方形的平板型左齿板20上，将右下角切掉一角而形成长方形的缺角部。 该长方形缺角部的长度根据左、右齿板相对于筒形外壳的伸缩量来确定，但至少应大于筒形外壳10的半径，优选为筒形外壳10的2/3 3/4直径；该长方形缺角部的高度根据驱动齿轮的直径及设置位置来确定，但至少应大于该左齿板20的一半高度。而且，在该左齿板 20的缺角部的下长边上形成用于与驱动齿轮50啮合的齿条。同样，在长方形的平板型右齿板20上，将左上角切掉一角而形成长方形的缺角部。该长方形缺角部的长度根据左、右齿板相对于筒形外壳的伸缩量来确定，但至少应大于筒形外壳10的半径，优选为筒形外壳10的2/3 3/4直径；该长方形缺角部的高度根据驱动齿轮的直径及设置位置来确定，但至少应大于该右齿板20的一半高度。而且，在该右齿板20的缺角部的上长边上形成用于与驱动齿轮50啮合的齿条。在上述筒形外壳10的内部安装该左齿板20和右齿板30时，使各个齿板的钻齿朝向外侧地将左齿板20和右齿板30相向插入到筒形外壳10的狭缝开口中，并且，安装成左齿板20和右齿板30内部的齿条相隔规定距离。另外，在该左齿板20和右齿板30的齿条之间安装相应尺寸的驱动齿轮50，使得上、下齿条与驱动齿轮50紧密啮合，驱动齿轮50受到安装在筒形外壳10内部的未图示的电动机和减速器的驱动之后，可以通过移动齿条使左齿板20和右齿板30同时向内侧或外侧移动，最终实现钻齿40在筒形外壳10上的伸出及缩入。在此，将L形状的左齿板20和右齿板30安装并固定在筒形外壳内的具体方法，可以采用本领域技术人员公知的技术，在此不再详细描述。例如，如图2所示，可以在所述左齿板的下侧(或上下侧)和右齿板的上侧(或上下侧)分别设置导引构件21和31，保持这 2个齿板的移动方向。在此，虽然分别将左齿板20的右下角、右齿板30的左上角切掉一角而形成L字形，但也可以将左齿板20的右上角、右齿板30的左下角切掉一角而形成L字形，这同样可以实现本发明的技术效果。 下面将简要描述根据本发明的支盘桩成盘钻头的操作。首先，在通过旋挖钻机成孔后，将支盘桩成盘钻头通过法兰盘80连接到旋挖钻机的钻杆上，然后将支盘桩成盘钻头伸入旋挖钻机所挖的孔中，根据设计要求的支盘位置进行成盘，支盘桩成盘钻头通过驱动齿轮50缓慢向外侧移动左、右齿板20、30，与此同时，所述钻头的筒形外壳10在旋挖钻机的钻杆的带动下作正反向转动，由此通过切削土体进行成盘。如上所述，本发明涉及的支盘桩成盘钻头具有可以横向伸缩以进行成盘的齿板， 在电机的作用下其能够同时做挤压和旋转运动来切削土体或岩体，由此克服了现有成盘用的液压动力挤扩系统遇到坚硬的土层或岩层时无力成盘的缺陷，此外，所述钻头能够缩短成盘时间，可任意选择支盘桩成盘的位置和支盘数量，且成盘的形状标准，使得作为一种摩擦桩的支盘桩受力更为合理、承载能力更强。综上，其结构简单、操作方便，能够有效、快速地成盘。在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进和变形，都落在本发明的保护范围内，本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定，任何在此范围内变更及变形，都落在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种支盘桩成盘钻头，其特征在于，包括筒形外壳，在其侧面的两个对称位置分别开设有狭缝开口，并且在上、下方的开口部分别安装有顶板和底板；左齿板，由平板型钢板制成且具有可插入上述狭缝开口的尺寸，在其左侧端部沿竖直方向形成有一列钻齿，在其右侧形成有缺口部，在该缺口部的沿水平方向的一长边上形成有齿条；右齿板，由平板型钢板制成且具有可插入上述狭缝开口的尺寸，在其右侧端部沿竖直方向形成有一列钻齿，在其左侧形成有缺口部，在该缺口部的、与上述左齿板的齿条设置长边相对置的一长边上形成有齿条；以及驱动齿轮，在上述筒形外壳的内部设置在所述左齿板的齿条和上述右齿板的齿条之间；将所述左齿板和右齿板按使其各自缺口部相对置、且上述钻齿朝向筒形外壳外侧的方式，经由上述狭缝开口插入安装到上述筒形外壳的内部，并且使上述驱动齿轮与上述左齿板及右齿板的齿条啮合，当上述驱动齿轮通过电动机的驱动而旋转时，使具备上述齿条的上述左齿板和右齿板朝相反方向移动。
2.根据权利要求1所述的支盘桩成盘钻头，其特征在于，在上述左齿板上形成的缺口部，是在其高度方向的中央部朝着右侧端部开设的具有一定宽度的长条形开槽，在该长条形开槽的沿水平方向的一长边上形成有齿条；在上述右齿板上形成的缺口部，是在其高度方向的中央部朝着左侧端部开设的具有一定宽度的长条形开槽，在该长条形开槽的、与上述左齿板的齿条设置长边相反一侧的沿水平方向的另一侧长边上形成有齿条。
3.根据权利要求1所述的支盘桩成盘钻头，其特征在于，在上述左齿板上形成的缺口部，是在该上述左齿板的右下角切掉一角而形成的长方形缺角部，在该缺角部的水平长边上形成齿条；在上述右齿板上形成的缺口部，是在该上述右齿板的左上角切掉一角而形成的长方形缺角部，在该缺角部的水平长边上形成齿条。
4.根据权利要求1所述的支盘桩成盘钻头，其特征在于，在上述左齿板上形成的缺口部，是在该上述左齿板的右上角切掉一角而形成的长方形缺角部，在该缺角部的水平长边上形成齿条；在上述右齿板上形成的缺口部，是在该上述右齿板的左下角切掉一角而形成的长方形缺角部，在该缺角部的水平长边上形成齿条。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的支盘桩成盘钻头，其特征在于，在所述左齿板和右齿板的上、下两侧分别设有导引构件，保证所述左齿板和右齿板的沿水平方向的移动。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的支盘桩成盘钻头，其特征在于，在所述筒形外壳的顶板上设有用于与支盘桩机的钻杆连接的法兰盘。
全文摘要
提供一种支盘桩成盘钻头，包括筒形外壳，在其侧面分别开设有狭缝开口，并且在上、下方安装有顶板和底板；左齿板，在其左侧端部沿竖直方向形成有一列钻齿，在其右侧形成有缺口部，在该缺口部的沿水平方向的一长边上形成有齿条；右齿板，在其右侧端部沿竖直方向形成有一列钻齿，在其左侧形成有缺口部，在该缺口部的、与上述左齿板的齿条设置长边相对置的一长边上形成有齿条；以及驱动齿轮，在上述筒形外壳的内部设置在所述左齿板的齿条和上述右齿板的齿条之间。
文档编号E02D5/48GK102454365SQ20101051731
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月18日 优先权日2010年10月18日
发明者刘思谋 申请人:中冶交通工程技术有限公司