一种可视可控的钻孔扩孔变径多用途钻孔桩钻头的制作方法

本实用新型涉及一种钻孔桩施工机械，尤其涉及一种勘察、钻孔、扩孔、浇注、检测一体化的钻孔扩孔设备。

背景技术：

随着高层和大型建筑的发展,基础工程的位置愈发重要，相关施工机械及施工方法急需优化。就桩基础而言,发展最快、适用范围最广的当属钻孔灌注桩,因其适用于任何地层土质,可入岩,可形成任一桩径、桩长,满足不同承载力要求。大直径钻孔扩底桩具有承载力高、抗拔能力强、成孔后出土量少、承台面积小、配筋率远低于预制桩、施工设备比较简单轻便、施工过程中无大的噪声和振动等显著优点,在国内外得到广泛应用。

然而，钻孔灌注桩属于隐蔽工程，扩底桩和变径桩质量控制难度大，成桩中普遍存在孔形不合格，扩孔很难保证成孔的竖直度等问题。作为改进，比较常见的做法是在钻杆或钻头上安装扩孔器。但这种改进方法设备制作成本高，扩孔器更换工作复杂繁重、成桩效率低、成桩孔径单一、难以连续变径，无法连续改变桩直径，需要更换，（如申请号为201220467438.7的方案）、无法实时纠正施工的错误、成桩质量差。为此，本实用新型提供一种钻孔扩孔等多用途扩底变径灌注桩钻具，利用计算机及遥控装置控制钻孔、扩底变径等成桩过程，集勘探、钻孔、多次扩孔、浇筑混凝土、检测于一体，一次性成桩，实现一套可视可控的智能化钻孔灌注桩施工程序。

技术实现要素：

高层和大型建筑的建设中对地基承载力要求越来越高，扩底、变径、挤扩等形式的灌注桩应用愈发广泛。由于场地沉降或地震液化等原因可能导致桩侧阻力不可靠或产生负摩阻力，采用扩底桩或变径桩是提高和确保单桩承载力的有效方法。在诸多有抗拔抗震要求的工程中，扩底桩和变径桩更能显著提高抗拔抗震能力。针对现有钻孔灌注桩成桩技术的不足，本实用新型旨在提供一种钻孔扩孔等多用途扩底变径钻孔桩钻具，利用遥控装置、传感器部件和计算机分析控制端优化钻孔、变径、扩底等成桩过程，集钻孔、多次变径、浇筑混凝土、检测于一体，精准施工一次性成桩，实现一套可视可控的智能化钻孔灌注桩施工程序。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出以下技术方案：一种可视可控的钻孔扩孔变径多用途钻孔桩钻头，它包括钻杆，所述钻杆包括外套管和内套管，所述钻杆的头部安装有钻具，所述钻具包括先导钻头和后继扩孔器；所述先导钻头的锥形尖和圆柱形外壁上安装有合金刀头，所述先导钻头的内部设置有出浆管和注砼管；所述后继扩孔器包括同轴分布的四组相同规格的分离式合金刀头组，所述分离式合金刀头组通过限位滑槽与遥控式双向千斤顶的一端铰接，所述遥控式双向千斤顶另一端连接外套管确保刀片只能沿径向运动。

所述出浆管与外套管相连通，并在其末端安装有出浆孔盖；所述注砼管与内套管相连通，并在其末端安装有注砼孔盖；所述出浆孔盖和注砼孔盖都采用远程控制的方式与遥控器相连，控制其开启和关闭。

所述外套管和内套管之间通过螺纹接口固定相连。

所述先导钻头内部装有潜水电机、倾角传感器、速度传感器和距离传感器，底部另装有压力侧阻传感器，实时将钻孔工作时的行进速度、钻孔深度、竖直度、钻头转速各项数据传输给计算机，由计算机收集、分析、汇总，并远程控制。

本实用新型有如下有益效果：

1、所述的先导钻头上集成有倾角传感器，能实时调整钻头的竖直度，提高钻孔的精度，保证成桩的质量。

2、所述的后继扩孔器水平竖向均装有刀片，在遥控装置控制下兼具钻孔和扩孔的双重功能，通过调节后继扩孔器外径可形成不同孔径的桩。由于先导钻头和后继扩孔器都装有测控装置，能通过遥控调节钻孔时的竖向速度和深度，以及扩孔时水平速度和深度，以设计需要的扩孔角度成桩。

3、所述的钻具在钻进时，设置在内外套管底部压力侧阻传感器就相当于静力触探，将地层的端阻及侧阻全部记录，相当于桩的原位勘察。

4、钻具在拔起时，端阻值和侧阻值分别乘以扩大面积及侧阻面积就能计算出桩的承载力。

5、通过计算机记录整个钻孔过程的数据，评估桩的质量，并根据需要对该钻孔灌注桩进行二次修复。倾角传感器、速度传感器、距离传感器、侧阻传感器、计算机分析控制端等测控装置的协调利用使隐蔽工程施工过程可视化、成桩工序系统化、成桩精度高质量好，大大降低工作人员的劳动量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型整体结构正面剖视图。

图2是内外套管俯视图。

图3是后继扩孔器俯视图。

图4是前驱钻头的俯视图。

图5是成桩后的孔径形状。

图中：螺纹接口1、外套管2、内套管3、遥控式双向千斤顶4、限位滑槽5、合金刀头6、出浆管7、出浆孔盖8、注砼管9、注砼孔盖10。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。

如图1-5，一种可视可控的钻孔扩孔变径多用途钻孔桩钻头，其特征在于：它包括钻杆，所述钻杆包括外套管2和内套管3，所述钻杆的头部安装有钻具，所述钻具包括先导钻头和后继扩孔器；所述先导钻头的锥形尖和圆柱形外壁上安装有合金刀头6，所述先导钻头的内部设置有出浆管7和注砼管9；所述后继扩孔器包括同轴分布的四组相同规格的分离式合金刀头组，所述分离式合金刀头组通过限位滑槽5与遥控式双向千斤顶4的一端铰接，所述遥控式双向千斤顶4另一端连接外套管2确保刀片只能沿径向运动。

进一步的，所述出浆管7与外套管2相连通，并在其末端安装有出浆孔盖8；所述注砼管9与内套管3相连通，并在其末端安装有注砼孔盖10；所述出浆孔盖8和注砼孔盖10都采用远程控制的方式与遥控器相连，控制其开启和关闭。

进一步的，所述外套管2和内套管3之间通过螺纹接口1固定相连。

进一步的，所述先导钻头内部装有潜水电机、倾角传感器、速度传感器和距离传感器，底部另装有压力侧阻传感器，实时将钻孔工作时的行进速度、钻孔深度、竖直度、钻头转速各项数据传输给计算机，由计算机收集、分析、汇总，并远程控制。

本实用新型的工作过程和工作原理为：

工作时，首先启动计算机控制系统，调整钻具状态。摆正好钻头姿势后，计算机控制端口启动钻头端的动力系统，驱动末端先导钻头竖向挤压钻入岩土层；

钻具在钻进时，设置在内外套管底部压力侧阻传感器就相当于静力触探，将地层的端阻及侧阻全部记录，相当于桩的原位勘察；

收集处理钻头传感器反馈的实时数据，调整钻孔过程中钻头的姿势与速度。在距离传感器数据显示达到预定深度前，降低先导钻头的转速。扩孔过程，启动后继扩孔器部分的遥控装置，使后继扩孔器部分遥控式双向遥控千斤顶产生拉压作用，逐渐推动后继扩孔器改变钻探直径，直至钻探直径到达设定大小；

在出渣土过程中，通过计算机控制端开启遥控出浆孔盖8，打开位于地面的泥浆泵，以正、反循环排渣法，将汇集在桩底出浆口附近的泥浆排出。钻孔出浆等过程完成后，先通过遥控装置关闭出浆孔盖8，再关闭地面的泥浆泵。

若需要浇筑素混凝土桩，则通过计算机控制端开启遥控注砼孔盖10，打开位于地面的混凝土泵，浇筑混凝土灌注桩。浇筑完成后，先关闭地面的混凝土泵，再通过遥控装置关闭注砼孔盖10。

若需要浇筑配筋的混凝土桩，本实用新型提供以下两种吊放钢筋笼和注混凝土的施工方式作为优选：

在钻孔过程中不间断的扩孔，形成的桩径大于钻头外径。浇筑混凝土前，无需将钻头提出桩孔。在利用重力吊放预制好的钢筋笼后，打开注砼孔盖10泵送混凝土进入内套管3，在钻头的注砼孔处注浆。

在钻孔扩孔完成并清孔后，打开注砼孔盖10泵送混凝土进入内套管3，在钻头的注砼孔处注浆。浇注完成后，借助外力将钢筋笼插入混凝土中，形成现浇的混凝土变截面桩。

通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改都在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。