一种制桩基孔用的钻头结构及其钻孔工法的制作方法

本发明涉及一种制桩基孔用的钻头结构及其钻孔工法。

背景技术：

传统的钻头在施工过程中，通过不同的地质层，会受到来自不同方向的阻力，阻力不均匀的时候，会导致钻孔方向偏斜，钻头后方刚钻成的孔壁区域也会产生缩径、扩径，严重的出现塌孔。如果不处理这些问题，会导致实际孔径与设计孔径的偏差、实际孔形与设计孔形的偏差，轻者桩基的受力达不到设计要求，重者在灌注混凝土时出现塌孔断桩等现象。

为克服上述的状况，现阶段采用了一项技术，对应其申请号为201820308315.6，专利名称为一种土建工程桩基钻头，其结构包括在转筒的顶部设置第一齿轮，能够使挤压板在电机的作用下围绕转杆的外壁旋转，通过在传动组件的上方设置挤压板，能够使挤压板对孔壁进行二次清理及加固，能够使孔壁更加光滑，有效的预防混凝土灌注过程中出现的孔壁形、坍塌和偏移等问题。其主要是靠设在钻头上部的挤压板支撑钻头钻出的孔四周的土体，该钻头所配置的挤压版结构虽然是能够支撑土体，引导钻头竖直地钻孔作业，但是由于挤压版结构占据较大的体积，在随着钻头进入土体中，钻头受到的阻力大，极大可能会影响到钻头正常的钻孔作业。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，提供一种制桩基孔用的钻头结构，钻头钻孔不易倾斜，钻孔阻力小。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种制桩基孔用的钻头结构，包括其包括可向下伸出的伸出段和可缩回至伸出端的主体段；第一支撑结构体，其上端与纵向伸缩结构的主体段相连，并且其周侧至少有两个对称设置并在第一支撑结构体内部的动力机构的驱动下伸出/缩回的第一土体支撑块；第二支撑结构体，其与纵向伸缩结构的伸出段相连，并且其周侧至少有两个对称设置并在第二支撑结构体内部的动力机构的驱动下伸出/缩回的第二土体支撑块；和钻头，其上端与下支撑结构体的下端相连，其下端为钻孔部；其中，第一土体支撑块的伸出/缩回运动与第二土体支撑块伸出/缩回运动互为异步反向运动。

进一步的，所述第一支撑结构体包括第一支撑结构壳体和在第一支撑结构壳体内部的所述动力机构；所述第一支撑结构壳体的周侧设有间隔分布的，且形状与第一土体支撑块相吻合并数量相匹配的镂空区；所述第一土体支撑块装在第一支撑结构壳体内，每一第一土体支撑块在第一支撑结构壳体内部的动力机构的驱动下通过一对应的镂空区同步地伸出/缩回。

进一步的，所述第一支撑结构壳体为方型壳体或者圆筒型壳体，且其尺寸小于钻头的钻孔部所形成的钻孔范围w的尺寸；当所述第一支撑结构壳体为方型壳体，所述第一支撑结构壳体的相对侧伸出的第一土体支撑块数量相同，或者所述第一支撑结构壳体的四侧中的每一侧伸出的第一土体支撑块均数量相同；当所述第一支撑结构壳体为圆筒型壳体，所述第一支撑结构壳体的周侧伸出的第一土体支撑块呈等角度地均匀排布。

进一步的，所述第二支撑结构体包括第二支撑结构壳体和在第二支撑结构壳体内部的所述动力机构；所述第二支撑结构壳体的周侧设有间隔分布的，且形状与第二土体支撑块相吻合并数量相匹配的镂空区；所述第二土体支撑块装在第二支撑结构壳体内，每二第二土体支撑块在第二支撑结构壳体内部的动力机构的驱动下通过二对应的镂空区同步地伸出/缩回。

进一步的，所述第二支撑结构壳体为方型壳体或者圆筒型壳体，且其尺寸小于钻头的钻孔部所形成的钻孔范围w的尺寸；当所述第二支撑结构壳体为方型壳体，所述第二支撑结构壳体的相对侧伸出的第二土体支撑块数量相同，或者所述第二支撑结构壳体的四侧中的每二侧伸出的第二土体支撑块均数量相同；当所述第二支撑结构壳体为圆筒型壳体，所述第二支撑结构壳体的周侧伸出的第二土体支撑块呈等角度地均匀排布。

进一步的，所述纵向伸缩结构的主体段的周侧安装有多个沿着长度方向间隔分布的第一钻头钻孔导向机构，和/或所述钻头的周侧安装有多个沿着长度方向间隔分布的第二钻头钻孔导向机构。

进一步的，当所述纵向伸缩结构的主体段的周侧安装有多个沿着长度方向间隔分布的第一钻头钻孔导向机构；所述第一钻头钻孔导向机构包括安装在纵向伸缩结构上的第一安装架，所述第一安装架上安装了可转动的第一导向轮，部分或全部第一导向轮沿着其转动方向设有间隔分布的第一土体切割齿，所述第一导向轮的转动切线方向随钻孔方向，并且第一导向轮不突出于钻头的钻孔部所形成的钻孔范围w。

进一步的，当所述钻头的上端的周侧安装有多个沿着长度方向间隔分布的第二钻头钻孔导向机构；所述第二钻头钻孔导向机构包括安装在钻头上的第二安装架，所述第二安装架上安装了可转动的第二导向轮，部分或全部第二导向轮沿着其转动方向设有间隔分布的第二土体切割齿，所述第二导向轮的转动切线方向随钻孔方向，并且第二导向轮不突出于钻头的钻孔部所形成的钻孔范围w。

进一步的，钻头的钻孔部的头部具有螺旋的切削叶片位于切削叶片上端则形成多层周向分布的切割刀。

采用以上结构设计，与现有技术相比，具有以下的优点：

第一土体支撑块伸出时候抵在孔壁的土体中起到支撑作用，在保持支撑的同时，并通过纵向伸缩结构的伸出段退出钻头钻孔，保持钻头整体处于竖直状态，不倾斜，之后，第一土体支撑块缩回，而第二土体支撑块伸出时候抵在孔壁的土体中起到支撑作用，同样保持钻头整体处于竖直状态，不倾斜，此后，纵向伸缩结构的主体段向下移动，正是如此往复递进式地实施钻孔作业，能够钻头始终保持不倾斜，同时，第一土体支撑块和第二土体支撑块存在伸出/缩回操作，不至于增加钻头钻孔过程的阻力，整体受到的阻力较小。

附图说明

图1是本发明整体结构的平面结构示意图。

图2是图1钻孔时候下一个工位的平面结构示意图。

图3是图2钻孔时候下一个工位的平面结构示意图。

图4是图3钻孔时候下一个工位的平面结构示意图。

图5是本发明一种结构形式的第一支撑结构体的平面结构示意图。

图6是本发明另一种结构形式的第一支撑结构体的平面结构示意图。

图7是本发明一种结构形式的第二支撑结构体的平面结构示意图。

图8是本发明另一种结构形式的第二支撑结构体的平面结构示意图。

图中所示：1、纵向伸缩结构，2、第一支撑结构体；211、第一土体支撑块；212、第一支撑结构壳体；3、第二支撑结构体；311、第二土体支撑块；312、第二支撑结构壳体；4、钻头；411、切削叶片；412、切割刀；511、第一安装架；512、第二安装架；611、第一导向轮；612、第二导向轮；711、第一土体切割齿；712、第二土体切割齿。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

本发明正是在背景技术的基础上提出了一种全新的钻头结构和基于该钻头结构的钻孔工法，具有钻头钻孔不易偏差，不易倾斜，钻孔阻力小等优点。详细结构参见如下：

实施例一

整体上，见图1，图2，图3以及图4所示，钻头结构包括纵向伸缩结构1，第一支撑结构体2，第二支撑结构体3和钻头4。

为便于理解钻孔范围w，在本实施例中先对钻头4的结构做具体介绍，钻头4的下端为钻孔部，额外所突出的是，钻头结构的钻孔部负责转动钻孔，其余结构不转动，钻孔部的头部具有螺旋的切削叶片411位于切削叶片411上端则形成多层周向分布的切割刀412，钻孔部实现钻孔为成熟的技术，不做具体展开，在本实施例中，切割刀412凸出于钻头4的长度基本保持一致，从而钻头4的钻孔部能够形成大小相对稳定的钻孔范围w，这里的钻孔范围w可以理解为钻孔的孔的大小。

再回到钻头结构的上部，位于钻头最上方的是纵向伸缩结构1，其下端为可向下伸出的伸出段，其上端为可缩回至伸出端的主体段；其结构本质上是将一个油缸的缸体段装在空心的杆体内，杆体本身作为主体段，油缸的活塞杆作为伸出段，当然这里的油缸也可以与其他推顶机构所代替，当然，可以取消杆体，油缸的缸体直接作为主体段，油缸的活塞杆作为伸出段，主体段缩回至伸出端，是通过油缸斜油之后，主体段依靠自身的重力使主体段向下移动缩回至伸出端，或者通过外部作用力，外部作用力的其中一种理解方式是接在纵向伸缩结构1上的钻杆给它一个向下的作用力，迫使主体段向下移动缩回至伸出端。

纵向伸缩结构1的上端，即纵向伸缩结构1的主体段则安装了第一支撑结构体2，并且该第一支撑结构体2的周侧至少有两个对称设置并在第一支撑结构体2内部的动力机构的驱动下伸出/缩回的第一土体支撑块211；如下是一种具体的结构的第一支撑结构体2，该结构能提供更稳定，更均匀的支撑力，提升了支撑效果，第一支撑结构体2包括第一支撑结构壳体212和在第一支撑结构壳体212内部的动力机构；所述第一支撑结构壳体212的周侧设有间隔分布的，且形状与第一土体支撑块211相吻合并数量相匹配的镂空区；所述第一土体支撑块211装在第一支撑结构壳体212内，每一第一土体支撑块211在第一支撑结构壳体212内部的动力机构的驱动下通过一对应的镂空区同步地伸出/缩回，见图1，图2，图3或者图4，每一个第一土体支撑块211都应配置了一个动力机构，动力机构用b标识出。

当然，在具体实施时候，还可以进一步地限定第一支撑结构壳体212的形状，不同的形状可以根据施工工况做机动地选择，选择性丰富，应用范围较广。如下是给到了第一支撑结构壳体212为方型壳体或者圆筒型壳体的情况，当然不仅仅局限于以下两种形状，所述第一支撑结构壳体212为方型壳体或者圆筒型壳体，见图5和图7所示，且其尺寸小于钻头4的钻孔部所形成的钻孔范围w的尺寸；当所述第一支撑结构壳体212为方型壳体，所述第一支撑结构壳体212的相对侧伸出的第一土体支撑块211数量相同，或者所述第一支撑结构壳体212的四侧中的每一侧伸出的第一土体支撑块211均数量相同；当所述第一支撑结构壳体212为圆筒型壳体，所述第一支撑结构壳体212的周侧伸出的第一土体支撑块211呈等角度地均匀排布。

对应的，第二支撑结构体3的上端与推顶机构的推顶端相连，若推顶机构为油缸，则第二支撑结构体3的上端与油缸的活塞杆固定相连，并且第二支撑结构体3的周侧同样至少有两个对称设置并在第二支撑结构体3内部的动力机构的驱动下伸出/缩回的第二土体支撑块311；如下是一种具体的结构的第二支撑结构体3，同样该结构能提供更稳定，更均匀的支撑力，提升支撑效果，所述第二支撑结构体3包括第二支撑结构壳体312和在第二支撑结构壳体312内部的动力机构；所述第二支撑结构壳体312的周侧设有间隔分布的，且形状与第二土体支撑块311相吻合并数量相匹配的镂空区；所述第二土体支撑块311装在第二支撑结构壳体312内，每二第二土体支撑块311在第二支撑结构壳体312内部的动力机构的驱动下通过二对应的镂空区同步地伸出/缩回，见图1，图2，图3或者图4，每一个第二土体支撑块311都应配置了一个动力机构，动力机构用a标识出。

当然，在具体实施时候，还可以进一步地限定第二支撑结构壳体312的形状，不同的形状可以根据施工工况做机动地选择，选择性丰富，应用范围较广。如下是给到了第二支撑结构壳体312为方型壳体或者圆筒型壳体的情况，见图6和图8所示，所述第二支撑结构壳体312为方型壳体或者圆筒型壳体，且其尺寸小于钻头4的钻孔部所形成的钻孔范围w的尺寸；当所述第二支撑结构壳体312为方型壳体，所述第二支撑结构壳体312的相对侧伸出的第二土体支撑块311数量相同，或者所述第二支撑结构壳体312的四侧中的每二侧伸出的第二土体支撑块311均数量相同；当所述第二支撑结构壳体312为圆筒型壳体，所述第二支撑结构壳体312的周侧伸出的第二土体支撑块311呈等角度地均匀排布。

此外，考虑到纵向伸缩结构1或者钻头4自身结构也能够让整体的钻头结构保持不倾斜，竖直稳步地钻孔，对纵向伸缩结构1或者钻头4做了如下地改进，具体的，所述纵向伸缩结构1的主体段的周侧安装有多个沿着长度方向间隔分布的第一钻头钻孔导向机构，和/或所述钻头4的周侧安装有多个沿着长度方向间隔分布的第二钻头钻孔导向机构，即在纵向伸缩结构1上配置第一钻头钻孔导向机构，或者在钻头4上配置第二钻头钻孔导向机构，如下对一种具体的第一钻头钻孔导向机构和第二钻头钻孔导向机构的结构进行展开，当所述纵向伸缩结构1的主体段的周侧安装有多个沿着长度方向间隔分布的第一钻头钻孔导向机构；所述第一钻头钻孔导向机构包括安装在纵向伸缩结构1上的第一安装架511，所述第一安装架511上安装了可转动的第一导向轮611，部分或全部第一导向轮611沿着其转动方向设有间隔分布的第一土体切割齿711，所述第一导向轮611的转动切线方向随钻孔方向，并且第一导向轮611不突出于钻头4的钻孔部所形成的钻孔范围w，避免了增大钻头整体结构下行或者上下时候的阻力。当所述钻头4的周侧安装有多个沿着长度方向间隔分布的第二钻头钻孔导向机构；所述第二钻头钻孔导向机构包括安装在钻头4上的第二安装架512，所述第二安装架512上安装了可转动的第二导向轮612，部分或全部第二导向轮612沿着其转动方向设有间隔分布的第二土体切割齿712，所述第二导向轮612的转动切线方向随钻孔方向，并且第二导向轮612不突出于钻头4的钻孔部所形成的钻孔范围w，避免了增大钻头整体结构下行或者上下时候的阻力。

本实施例中,第一土体支撑块211的动力机构和第二土体支撑块311的动力机构可以是气缸,第一土体支撑块211的动力机构和第二土体支撑块311的动力机构还可以是油缸。此外，第一土体支撑块211的动力机构、第二土体支撑块311的动力机构和纵向伸缩结构均独立工作。

实施例二

基于实施例一的钻头结构的实施工法，见图1-图4，正是在钻孔作业中，第一土体支撑块211和第二土体支撑块311完成一次完整的伸出/缩回作业。第一支撑结构体2的上端吊了连接钻杆或者杆体，同时对应的钻杆或者杆体，能提供向下的作用力，钻头结构整体进入土体之后，在纵向伸缩结构1进入土体后，第一土体支撑块211同步伸出第一支撑结构体2外，第一支撑结构体2支撑纵向伸缩结构1，纵向伸缩结构1的伸出段推动钻头4向下前行；接着第一土体支撑块211同步退回第一支撑结构体2内，之后第二土体支撑块311同步伸出第二支撑结构体3外，第二土体支撑块311支撑钻头4，纵向伸缩结构1的主体段则向下移动退回至伸出段，如此往复，直至完成钻孔作业。整一个过程可知，第一土体支撑块211伸出的时候，第二土体支撑块311处于缩回的状态，第一土体支撑块211缩回的时候，第二土体支撑块311处于伸出的状态，可以理解为第一土体支撑块211的伸出/缩回运动与第二土体支撑块311伸出/缩回运动互为异步反向运动。不会像背景技术的挤压版结构一样，始终保持一种状态，由此，起到支撑钻头结构不倾斜的同时，第一土体支撑块211和第二土体支撑块311所引起的阻力较小。

以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅限于以上实施例，凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。