抗拔桩旋挖伸缩嵌岩刷壁钻头的制作方法

1.本实用新型专利涉及抗拔桩钻进成孔施工的技术领域，具体而言，涉及一种抗拔桩旋挖伸缩嵌岩刷壁钻头。


背景技术：

2.当建筑物上部结构荷重不能平衡地下水浮力时，结构的整体或局部会受到向上浮力的作用，如建筑物的地下室结构、地下大型水池、污水处理厂的地下生化池等，为确保建(构)筑物的使用安全，须设置抗拔桩。抗拔桩依靠桩身与土层或岩层的摩擦力来抵抗竖向抗拔力，当桩端嵌入岩层时，摩擦力主要由岩层段提供。
3.目前，灌注桩通常采用旋挖钻机成孔，钻进过程中采用泥浆护壁，为确保孔壁稳定，泥浆比重维持在1.10～1.20左右。护壁的泥浆一般由膨润土、纯碱、水及添加剂按比例配制，通常情况下，泥浆在孔壁上会形成一定厚度的泥皮，泥皮吸附在孔壁上可提高孔壁稳定性，但对于抗拔桩而言，泥皮的存在相当于在桩身与孔壁间添加了一层润滑剂，一定程度上使抗拔桩承载力降低。
4.为了改善泥皮对嵌岩段孔壁的附着影响，一些项目在旋挖钻头筒身上安置钢刷，对孔壁进行刷壁操作；但由于钢刷为固定式安装，其从孔口深入至孔底的过程中，会对全长孔壁进行不同程度的刷壁操作，对上部土层段的刷壁则操作会产生较多的泥渣掉落堆积在孔底，从而影响对下部岩层段的刷壁效果；同时，由于安装位置较高的影响，其对孔底段的部分岩层也无法实施有效刷壁。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种抗拔桩旋挖伸缩嵌岩刷壁钻头，旨在解决现有技术中，固定式的钢刷结构对岩层段的刷壁效果差的问题。
6.本实用新型是这样实现的，一种抗拔桩旋挖伸缩嵌岩刷壁钻头，包括：
7.筒身，所述筒身的顶部连接于旋挖钻机的钻杆；
8.刷壁器，所述刷壁器包括底板、多个刷柄以及多个挡板，所述底板与所述筒身连接，所述底板具有远离所述筒身的下表面，所述刷柄可旋转的设于所述底板的下表面，所述挡板固定于所述底板的下表面，多个所述刷柄和多个所述挡板环绕所述底板依序交错布置；所述刷柄的端部具有刷毛，所述刷柄旋转至抵接所述挡板时，所述刷柄的刷毛伸出于所述底板的边缘，或，所述刷柄的刷毛位于所述底板的竖向投影内。
9.可选的，多个所述挡板环绕所述底板均匀间隔布置，所述挡板偏离所述底板的中心布置。
10.可选的，所述挡板至少包括相邻的第一挡板和第二挡板，所述第一挡板和所述第二挡板之间的夹角为钝角。
11.可选的，所述挡板的数量为三个，且每一所述挡板延伸至连接另一相邻所述挡板。
12.可选的，所述刷柄远离刷毛的另一端具有穿孔，所述底板上固定有轴销，所述轴销
穿过所述穿孔，所述刷柄绕所述轴销转动。
13.可选的，当所述刷柄旋转至抵接所述挡板，所述刷柄的刷毛伸出于所述底板的边缘时，所述刷柄的长度的延伸方向经过所述底板的中心。
14.可选的，所述刷柄的两侧分别呈平面状布置，所述挡板的两侧分别呈平面状布置。
15.可选的，所述刷柄的端部设有多个间隔布置的刷毛。
16.可选的，沿远离所述刷柄的方向，所述刷毛呈发散状布置。
17.可选的，所述底板的中部开设有泄压孔，所述筒身内具有镂空腔，所述泄压孔连通于所述镂空腔。
18.与现有技术相比，本实用新型提供的抗拔桩旋挖伸缩嵌岩刷壁钻头，在需要对岩层段刷壁时，多个刷柄及其刷毛位于底板的竖向投影内，处于收缩状态，以便下放至岩层段，通过旋转该刷壁钻头产生的离心力或和孔底之间的摩擦力，使多个刷柄旋转至刷毛伸出于底板的边缘，处于张开状态，再次向同一方向旋转即可对岩层段实现刷壁，而在回收时，则反向旋转，使多个刷柄再次处于收缩状态，提起取出即可。相较于现有的固定式的钢刷结构而言，在下放或提出时，不会对上部的土层段产生影响，从而不会影响下部岩层段的刷壁效果，对岩层段的刷壁效果更佳。同时，由于刷壁器位于筒身的底部，其对孔底段的部分岩层也可实施有效刷壁。解决了现有技术中，固定式的钢刷结构对岩层段的刷壁效果差的问题。
附图说明
19.图1是本实用新型提供的抗拔桩旋挖伸缩嵌岩刷壁钻头的立体示意图；
20.图2是本实用新型提供的抗拔桩旋挖伸缩嵌岩刷壁钻头的张开步骤示意图；
21.图3是本实用新型提供的抗拔桩旋挖伸缩嵌岩刷壁钻头的收缩步骤示意图。
具体实施方式
22.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
23.以下结合具体实施例对本实用新型的实现进行详细的描述。
24.本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
25.参照图1至3所示，为本实用新型提供的较佳实施例。
26.本实用新型实施例中，该抗拔桩旋挖伸缩嵌岩刷壁钻头，包括：
27.筒身11，筒身11的顶部连接于旋挖钻机的钻杆；
28.刷壁器，刷壁器包括底板12、多个刷柄13以及多个挡板14，底板12与筒身11连接，底板12具有背离筒身11的下表面，刷柄13可旋转的设于底板12 的下表面，挡板14固定于底
板12的下表面，多个刷柄13和多个挡板14环绕底板12依序交错布置；刷柄13的端部具有刷毛131，刷柄13旋转至抵接挡板14时，刷柄13的刷毛131伸出于底板12的边缘，或，刷柄13的刷毛131位于底板12的竖向投影内。
29.上述筒身11呈圆柱状，其顶部通过钻杆安装孔供钻杆穿插，并通过在其侧边穿设插销，使钻杆与该筒身11的顶部固定连接。另外，本实施例中，筒身11 的底部与底板12是焊接连接的，以便现场制作，当然，更优的，筒身11与底板 12可一体成型。
30.另外，上述刷毛131为钢丝绳刷毛131，以便在刷壁时，有足够的强度。刷柄13在旋转至抵接一侧的挡板14时，刷柄13的刷毛131伸出于底板12的边缘，而在旋转至抵接另一侧的挡板14时，刷柄13则是呈收缩状，刷毛131位于底板 12的边缘内部。
31.本实施例中，在需要对岩层段刷壁时，多个刷柄13及其刷毛131位于底板 12的竖向投影内，处于收缩状态，以便下放至岩层段，通过旋转该刷壁钻头产生的离心力或和孔底之间的摩擦力，使多个刷柄13旋转至刷毛131伸出于底板12 的边缘，处于张开状态，再次向同一方向旋转即可对岩层段实现刷壁，而在回收时，则反向旋转，使多个刷柄13再次处于收缩状态，提起取出即可。相较于现有的固定式的钢刷结构而言，在下放或提出时，不会对上部的土层段产生影响，从而不会影响下部岩层段的刷壁效果，对岩层段的刷壁效果更佳。同时，由于刷壁器位于筒身11的底部，其对孔底段的部分岩层也可实施有效刷壁。
32.请结合参阅图1，本实用新型一实施例中，多个挡板14环绕底板12均匀间隔布置，挡板14偏离底板12的中心布置。
33.本实施例中，挡板14的数量是与刷柄13的数量相同的，且多个刷柄13也是均匀间隔布置的，这样，在呈张开状态刷壁时，各个刷柄13所张开的角度相同，刷壁效果更好。
34.具体的，挡板14至少包括相邻的第一挡板和第二挡板，第一挡板和第二挡板之间的夹角为钝角。
35.这样，在刷柄13张开时，自收缩状态摆开的幅度更大，避免了刷柄13在刷壁操作时自动收回，以保证刷柄13效果。
36.这样，在上述基础上，本实施例所给的挡板14的数量为三个，且每一挡板14延伸至连接另一相邻挡板14。
37.具体的说，三个挡板14之间围合形成一等边三角形，且相邻挡板14之间的夹角为120
°
，本实施例中，每一挡板14延伸至与另一相邻挡板14焊接连接，且该挡板14本身与底板12焊接连接，以实现该多个挡板14的稳定固定，当然，在其他实施例中，这多个挡板14也可以为一体成型，不作赘述。
38.当然，在其他实施例中，挡板14的数量为四个，此时第一挡板和第二挡板之间为直角，或者，挡板14的数量也可以为五个，以此类推，不作赘述。
39.本实用新型一实施例中，刷柄13远离刷毛131的另一端具有穿孔，底板12 上固定有轴销132，轴销132穿过所述穿孔，刷柄13绕轴销132转动。
40.具体的，在底板12上具有安装孔，轴销132穿过穿孔及安装孔，轴销132 的一端呈宽头端，且该宽头端抵接于刷柄13的下部，由于刷柄13下部穿孔处具有圆形缺口，该宽头段置于该圆形缺口内，使轴销132的下表面与刷柄13的下表面平齐，轴销132的另一端具有螺纹，轴销132的另一端穿过安装孔，通过螺母使该轴销132固定，而刷柄13则可绕该轴销132实现转动。
41.结合上述，挡板14至少包括相邻的第一挡板和第二挡板，轴销132 位于第一挡板和第二挡板之间的夹角处。
42.并且，由于多个挡板14环绕底板12均匀间隔布置，挡板14偏离底板12的中心布置，这样，将轴销132设于第一挡板和第二挡板之间的夹角处，使该刷柄13在旋转时，可以稳定抵靠在两侧的挡板14上，且沿第一挡板的方向上，轴销132至底板的边缘是小于轴销132至刷毛131端部的长度的，沿第二挡板的方向上，轴销132至底板的边缘是大于轴销132至刷毛131端部的长度的，从而实现张开状态和收纳状态，且刷柄13旋转的角度也是呈钝角的，以使刷柄13效果更佳。
43.此外，当刷柄13旋转至抵接挡板14，刷柄13的刷毛131伸出于底板12的边缘时，刷柄13的长度的延伸方向经过底板12的中心。
44.这样，以使刷柄13在处于张开状态时，其所伸出于底板12边缘的长度是最长的，以便可通过旋转达到张开或收缩，避免在旋转过程中卡住，使刷壁效果达到最佳。
45.进一步的，刷柄13的两侧分别呈平面状布置，挡板14的两侧分别呈平面状布置。
46.这样，无论刷柄13在旋转至哪种状态时，均可保证刷柄13稳定抵靠在挡板14上，以避免刷柄13损坏，且各种状态下稳定布置。
47.请结合参阅图1，本实用新型一实施例中，刷柄13的端部设有多个间隔布置的刷毛131。
48.通过多个刷毛131，以增加刷柄13面积，提高刷壁效率，具体的，多个刷毛 131是呈竖向间隔布置的，本实施例中，刷毛131的数量为两个，这样，以避免刷柄13过重，便于其在旋转过程中摆动，当然，根据需要，刷毛131的数量也可为更多，不作赘述。
49.另外，沿远离刷柄13的方向，刷毛131呈发散状布置。
50.这样，以增加刷壁面积，同时，避免其刚度损坏孔壁，以使刷壁效果更佳。
51.请结合参阅图1，本实用新型一实施例中，底板12的中部开设有泄压孔12a，筒身11内具有镂空腔，泄压孔12a连通于镂空腔。
52.通过该泄压孔12a，以防该刷壁钻头随钻杆深入桩孔时因钻头内部浸入泥浆缓慢导致下放钻头进程受阻，从而影响施工效率。本实用新型实施例中，该泄压孔12a位于多个挡板14所围合形成的区域内。
53.请结合参阅图1至3，本实用新型一实施例中，采用上述刷柄13钻头进行岩层段刷壁的方法如下：
54.s10，使用旋挖钻机旋挖钻进成孔至设计桩底标高，并使用捞渣钻斗进行孔底清渣；需知的是，此处给出的桩底为旋挖桩的底部，孔底为旋挖桩的桩孔的底部，旋挖钻机具有钻杆，钻杆连接不同的钻头进行旋挖钻进，并连接捞渣钻斗进行孔底清渣。
55.s30，将刷壁钻头下放至孔底，刷壁钻头的底部具有刷壁器，刷壁器具有多个通过正方向旋转张开且通过反方向旋转收缩的刷柄13，刷柄13的端部具有刷毛131；本实施例中，此处所说的正方向为顺时针旋转，反方向为逆时针旋转，当然，根据实际情况，正方向可以为逆时针旋转，反方向可以为顺时针旋转，不作赘述。
56.s40，正方向旋转张开多个刷柄13；
57.s50，再次正方向旋转刷壁钻头，对岩层段孔壁的泥皮进行清刷，直至清刷至岩层段的标高位置；
58.s60，反方向旋转收缩多个刷柄13，并取出刷壁钻头。
59.请结合参阅图1至3，本实用新型一实施例中，在s30之前：
60.s21，对钻头底部进行切割，使底部形成平滑切割面，形成筒身11；筒身11 直径与刷壁钻孔的直径一致或略小，以便下放或提取该刷壁钻头。
61.s22，使用钢板材料预制底板12和挡板14，并进行焊接安装；
62.s23，将底板12与筒身11的底部通过满焊的方式进行焊接相连；
63.s24，制作刷柄13，将多个刷柄13安装在底板12上，并在刷柄13上插入刷毛131，将刷毛131散开呈发散状。
64.本实施例中，以直径φ800mm抗拔桩刷壁钻头为例，筒身11长度与通常采用的旋挖钻头的长度一致，为1.2m。底板12由3cm厚钢板制成，直径φ800mm，底板12上刻印有三道挡板14安装凹槽，安装凹槽深3mm，宽度30mm，三道安装凹槽相交形成的等边三角形中心点与底板12圆心重合；底板12正中间开设φ 150mm泄压孔12a；距离底板12圆心250mm处按照挡板14安装凹槽位置均布三个安装孔，直径φ100mm，用于后续安装刷柄13。
65.挡板14为形状规则的扁平状长方体钢块，由28mm厚钢板制成，长560mm、高140mm，置入底板12的安装凹槽，并进行焊接相连，完成牢固拼接。
66.刷柄13由厚钢块制成，钢块长300mm、宽120mm、高150mm，其与底板 12通过轴销132连接，轴销132中加设安全卡销拧紧固定，以防刷壁器工作时刷柄13脱离底板12掉落。
67.刷柄13短边侧面上开设两个钢丝绳安装孔，直径φ30mm，两孔距离70mm，刷柄13长边侧面上开两个直径φ30mm紧固钢丝绳螺栓插入孔，刷柄13短边侧面需纵向进深切割200mm，形成切割缝，以便后续将钢丝绳顺利插入安装孔。
68.各刷柄13的两个安装孔内各插入一股φ26mm钢丝绳，钢丝绳由两颗膨胀螺栓从侧面螺栓插入孔拧入固定，避免刷壁时钢丝绳松动脱落。钢丝绳置入安装完成后，将钢丝绳散开呈发散状，此处所说的钢丝绳即为刷毛131。
69.请结合参阅图1至3，本实用新型一实施例中，s10包括：
70.s11，使用全站仪对桩孔实地放样，并进行定位标识；
71.s12，旋挖钻机安装对中后，连接并启动泥浆循环系统，开始钻孔；
72.s13，土层段采用旋挖钻斗钻进；当钻头顺时针旋转时，钻屑进入钻斗，装满近一斗后将钻头逆时针旋转，底板由定位块定位并封死底部开口，提升钻头至地面卸土。
73.s14，岩层段更换截齿筒钻钻进，依靠截齿筒钻的截齿切削破岩，再更换捞渣钻斗清渣，反复循环操作，直至钻进成孔至设计桩底标高；
74.s15，使用捞渣钻斗进行捞渣作业，并多次循环施工，确保孔底清渣效果。
75.上述各钻头均与旋挖钻机的钻杆相连接，这样，在施工时直接更换钻头即可，不必挪移器械，以提高施工效率。通过上述步骤，即可得到旋挖桩。
76.承接上述，桩基施工终孔后，采用捞渣钻斗进行桩底清孔操作；将捞渣钻斗放入孔底后正向旋转钻杆，一边旋转一边向下施压，多圈旋转后停止转动，提出钻头倾卸钻渣；如发现钻头内钻渣较多，须再次进行清孔操作，直至将孔底钻渣清理彻底，以确保孔底沉渣厚度符合要求。
77.请结合参阅图1至3，本实用新型一实施例中，s30包括：
78.s31，将刷壁钻头吊运至桩基施工位置附近；
79.s32，拆卸旋挖钻机的捞渣钻头，更换为刷壁钻头；
80.s33，刷壁钻头安装就位后，在现场进行张开收缩试运转，确保刷壁钻头在桩孔内刷壁时的顺利开合；
81.s34，刷柄13呈收缩状态时，随旋挖钻机的钻杆下入至孔底。
82.这样，通过上述试运转，以避免刷壁钻头的刷柄13卡住，保证在下放至桩孔内使用时，可以顺利开合。
83.请结合参阅图1至3，本实用新型一实施例中，s40包括：
84.s41，刷壁钻头下放至桩孔的底部，旋挖钻机加压使刷壁钻头对桩孔的底壁施以压力，使刷柄13充分与桩孔的底壁接触；
85.s42，正方向旋转刷壁钻头，三圈后使刷柄13充分张开伸出。
86.将刷柄13与桩孔底壁接触后，旋转刷壁钻头，在孔底摩擦力的作用下，刷柄13与刷壁钻头形成相对运动，使刷柄13表现为“自动外伸”，直至刷柄13 张开，相较于通过旋转甩动的离心力使刷柄13张开而言，该方法可保证置于桩孔内的刷柄13张开，且同时处于张开下的刷柄13也不会轻易收缩，仍然需要一定外力才可。
87.承接上述，s50包括：
88.s51，继续保持正方向旋转刷壁钻头，进行最底层的岩层段的孔壁的泥皮清刷施工；
89.s52，完成最底层的岩层段的孔壁的泥皮清刷后，提升钻杆向上一层岩层段的孔壁进行清刷施工，持续保持正方向旋转钻头实施刷壁，以此类推至刷壁至岩层段标高位置处。
90.这样，逐步攀升，从而对岩层段的孔壁实现完全刷壁，本实施例中，每层岩层段的孔壁的清刷根据现场地层情况需3～5min，每次提升的高度为10cm。
91.在清刷完毕后，s60包括：
92.s61，岩层段的孔壁全部完成清刷操作后，重新将刷壁钻头下放至桩孔的底部，同时对桩孔的底壁施以压力，使刷柄13充分与桩孔的底壁接触；
93.s62，多圈逆时针旋转旋挖刷壁钻头，使刷柄13向内收缩，然后将刷壁钻头提出桩孔。
94.同样的，在孔底摩擦力的作用下，刷柄13与刷壁钻头形成相对运动，使刷柄13表现为“自动内缩”，直至刷柄13完全收缩。收缩完毕后，将刷壁钻头提出桩孔，有效避免了刷毛131可能破坏扰动桩孔内土层段侧壁而导致的塌孔等桩身质量风险。
95.请结合参阅图1至3，本实用新型一实施例中，在s60之后：
96.s71，用清水冲洗刷壁器；
97.s72，冲洗干净的刷壁器可再次入桩孔，进行岩层段的孔壁泥皮清刷操作，反复多次后观察提出桩孔的刷壁器的刷毛131上有否泥皮残余，判断是否完成岩层段的孔壁泥皮清刷操作。
98.通过清水冲洗刷壁器，去除其上沾满的渣土泥皮，并且，可直接通过观察刷毛131上是否有泥皮残余，得到岩层段孔壁是否清刷完毕，这样，直至完全清刷完岩层段。
99.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。