一种岩土扩孔装置的制作方法

本发明涉及岩土工程，更具体地说，本发明涉及一种岩土扩孔装置。

背景技术：

1、岩土扩孔就是将原有的岩孔进行扩大到需要使用的孔径，以便于进行后续对岩土进行施工，从而加固孔基的稳定性。

2、公开号为cn109322622a的一件中国发明专利公开了一种岩土体的冰胀扩孔方法，在需要扩孔的土体中钻孔，在钻孔中放入柱状囊体，在柱状囊体内部注入一定量的冷冻介质；通过速冻机对冷冻介质进行速冻，使得柱状囊体底部的冷冻介质在凝结之后膨胀，在其体积膨胀之后将钻孔底部进行胀开并实现其扩孔。

3、但上述对比文件中的柱状囊体的位置仅能放置在岩孔的最底部，不便于对岩孔内的其他位置进行压力式扩孔加工，同时，由于上述对比文件中采用冷冻介质产生膨胀的方式对孔壁进行挤压，在扩孔完成后需要等待介质完全融化才能将介质排出，等待时间较长，降低了扩孔作业效率。

技术实现思路

1、本发明提供的一种岩土扩孔装置，所要解决的问题是：现有技术中扩孔完成后需要等待介质完全融化而影响扩孔作业效率的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种岩土扩孔装置，包括扩孔钻头和钻杆，还包括径向膨胀组件和轴向施压结构，径向膨胀组件设置在钻杆与扩孔钻头的连接处，径向膨胀组件包括中承部和变径外衬筒，变径外衬筒为直径可变的弹性筒状结构，钻杆贯穿中承部，中承部与变径外衬筒之间设置有填充式囊袋，填充式囊袋的内部设置有承压填充物，轴向施压结构向填充式囊袋提供轴向压力时，填充式囊袋产生直径变大式的变形，并将变径外衬筒外撑变形对孔壁进行挤压，轴向施压结构泄去对填充式囊袋的轴向压力时，填充式囊袋整体产生直径变小式的变形，变径外衬筒也在自身弹性驱使下内缩变形。

3、在一个优选的实施方式中，中承部靠近扩孔钻头的一端固定连接有底盘，扩孔钻头与中承部转动配合，中承部远离扩孔钻头的一端设置有压盘，压盘在中承部上沿中承部的轴向移动，填充式囊袋设置在底盘与压盘之间。

4、在一个优选的实施方式中，变径外衬筒弹性薄板卷曲形成的筒状结构，且薄板的两端在卷曲后相互重叠并形成卷曲重叠部，变径外衬筒的底缘连接有多个插片，变径外衬筒的底缘通过插钉与插片转动连接，且插片滑动插装至插槽中，插槽的厚度与插片的厚度相同，插槽的宽度值大于插片的宽度值。

5、在一个优选的实施方式中，轴向施压结构为重力环块，重力环块中部设置有穿孔，且重力环块上设置有用于容纳钻杆进入穿孔的开口。

6、在一个优选的实施方式中，轴向施压结构还包括起吊板，起吊板上系有缆绳，起吊板与重力环块之间设置有相互吸附的磁性吸附组件，且起吊板上的磁性吸附组件选用电磁铁。

7、在一个优选的实施方式中，填充式囊袋为多个环形囊袋，且多个环形囊袋堆叠套装在中承部外部，环形囊袋在无压力状态下的横截面形状为d形，压盘滑动套装在中承部的外部，压盘位于环形囊袋的上方。

8、在一个优选的实施方式中，填充式囊袋为层叠式囊袋，层叠式囊袋为多层圆筒形囊体结构套叠而成，且各层囊体结构之间相互连通，中承部为储存桶，层叠式囊袋位于最内层的圆筒形囊体结构通过进油口与储存桶连通，储存桶和层叠式囊袋中均填充流体介质。

9、在一个优选的实施方式中，压盘上通过筒状结构固定连接有活塞环，活塞环在储存桶内滑动，且活塞环上设置有密封环，重力环块对压盘进行轴向加压时，活塞环通过压缩储存桶将其内部的流体介质挤压至层叠式囊袋中，使层叠式囊袋的整产生体直径增大式的形变。

10、在一个优选的实施方式中，活塞环与储存桶之间设置有弹簧，该弹簧在压盘泄去轴向压力后推动活塞环复位，层叠式囊袋的各层圆筒形囊体结构之间均设置有隔离筒，隔离筒与变径外衬筒的结构相同，均为弹性薄板卷曲形成的筒状结构。

11、在一个优选的实施方式中，储存桶为封闭式存储筒，且储存桶顶部固定连接有液压油管，液压油管连接至液压油泵上，储存桶外部固定连接有投放拉绳。

12、本发明的技术效果和优点：

13、1、本发明利用径向膨胀组件和扩孔钻头的组合式使用，能在孔内任意高度进行孔壁压实扩孔的加工，且本发明采用承压填充物的均匀分散式变化，使得轴向压力被均匀的分解成无数个径向的外撑压力，能够有效的对孔壁进行挤压，而通过变径外衬筒的设置，能够对填充式囊袋表面进行有效保护，避免填充式囊袋直接与岩土接触而造成损伤，扩撑结束后也无需等待介质融化，泄去轴向压力即可使径向膨胀组件径向大小缩小，可以有效的提高施工效率；

14、2、本发明通过使用多层圆筒形囊体结构套叠而成层叠式囊袋，在逐渐增加重力环块对压盘进行轴向加压时，活塞环将储存桶内流体介质挤压至层叠式囊袋中，由于层叠式囊袋为层叠式结构，当其内部介质增多时，各层囊体之间会快速产生径向上的变形，且多层变形叠加后，转化为填充式囊袋的整体直径增大式的形变挤压，并对变径外衬筒产生有力扩撑，能够对重力环块的压力进行高效率的转化，提高扩撑效果；

15、3、本发明在使用层叠式囊袋的基础上，能够对径向膨胀组件进行单独使用，而液压油泵供油稳定，能够提供更大的油压，从而转换为更有利的扩撑压力，灵活性更高。

技术特征：

1.一种岩土扩孔装置，包括扩孔钻头（1）和钻杆（11），其特征在于：还包括径向膨胀组件（2）和轴向施压结构（3），所述径向膨胀组件（2）包括中承部（23）和变径外衬筒（21），所述变径外衬筒（21）为直径可变的弹性筒状结构，所述钻杆（11）贯穿中承部（23），所述中承部（23）与变径外衬筒（21）之间设置有填充式囊袋（22），所述填充式囊袋（22）的内部设置有承压填充物，当轴向施压结构（3）向填充式囊袋（22）提供轴向压力时，所述填充式囊袋（22）产生直径变大式的变形，当轴向施压结构（3）泄去对填充式囊袋（22）的轴向压力时，所述填充式囊袋（22）整体产生直径变小式的变形。

2.根据权利要求1所述的一种岩土扩孔装置，其特征在于：所述中承部（23）靠近扩孔钻头（1）的一端固定连接有底盘（24），所述扩孔钻头（1）与中承部（23）转动配合，所述中承部（23）远离扩孔钻头（1）的一端设置有压盘（25），所述压盘（25）在中承部（23）上沿中承部（23）的轴向移动，所述填充式囊袋（22）设置在底盘（24）与压盘（25）之间。

3.根据权利要求2所述的一种岩土扩孔装置，其特征在于：所述变径外衬筒（21）弹性薄板卷曲形成的筒状结构，且薄板的两端在卷曲后相互重叠并形成卷曲重叠部（211），所述变径外衬筒（21）的底缘连接有多个插片（212），所述变径外衬筒（21）的底缘通过插钉（213）与插片（212）转动连接，且所述插片（212）滑动插装至插槽（241）中，所述插槽（241）的厚度与插片（212）的厚度相同，所述插槽（241）的宽度值大于插片（212）的宽度值。

4.根据权利要求1所述的一种岩土扩孔装置，其特征在于：所述轴向施压结构（3）为重力环块（31），所述重力环块（31）中部设置有穿孔，且所述重力环块（31）上设置有用于容纳钻杆（11）进入穿孔的开口。

5.根据权利要求4所述的一种岩土扩孔装置，其特征在于：所述轴向施压结构（3）还包括起吊板（32），所述起吊板（32）上系有缆绳，所述起吊板（32）与重力环块（31）之间设置有相互吸附的磁性吸附组件（33），且所述起吊板（32）上的磁性吸附组件（33）选用电磁铁。

6.根据权利要求3所述的一种岩土扩孔装置，其特征在于：所述填充式囊袋（22）为多个环形囊袋（221），且多个环形囊袋（221）堆叠套装在中承部（23）外部，所述环形囊袋（221）在无压力状态下的横截面形状为d形，所述压盘（25）滑动套装在中承部（23）的外部，所述压盘（25）位于环形囊袋（221）的上方。

7.根据权利要求3所述的一种岩土扩孔装置，其特征在于：所述填充式囊袋（22）为层叠式囊袋（222），所述层叠式囊袋（222）为多层圆筒形囊体结构套叠而成，且各层囊体结构之间相互连通，所述中承部（23）为储存桶（231），所述层叠式囊袋（222）位于最内层的圆筒形囊体结构通过进油口（2221）与储存桶（231）连通，所述储存桶（231）和层叠式囊袋（222）中均填充流体介质。

8.根据权利要求7所述的一种岩土扩孔装置，其特征在于：所述压盘（25）上通过筒状结构固定连接有活塞环（251），所述活塞环（251）在储存桶（231）内滑动，且活塞环（251）上设置有密封环，当重力环块（31）对压盘（25）进行轴向加压时，所述活塞环（251）通过压缩储存桶（231）将其内部的流体介质挤压至层叠式囊袋（222）中，使层叠式囊袋（222）的整产生体直径增大式的形变。

9.根据权利要求8所述的一种岩土扩孔装置，其特征在于：所述活塞环（251）与储存桶（231）之间设置有弹簧，该弹簧在压盘（25）泄去轴向压力后推动活塞环（251）复位，所述层叠式囊袋（222）的各层圆筒形囊体结构之间均设置有隔离筒（2222），所述隔离筒（2222）与变径外衬筒（21）的结构相同，均为弹性薄板卷曲形成的筒状结构。

10.根据权利要求7所述的一种岩土扩孔装置，其特征在于：所述储存桶（231）为封闭式存储筒，且所述储存桶（231）顶部固定连接有液压油管（26），所述液压油管（26）连接至液压油泵（4）上，所述储存桶（231）外部固定连接有投放拉绳（27）。

技术总结
本发明公开了一种岩土扩孔装置，具体涉及岩土工程领域，包括扩孔钻头和钻杆，还包括径向膨胀组件和轴向施压结构，径向膨胀组件设置在钻杆与扩孔钻头的连接处，径向膨胀组件包括中承部和变径外衬筒，变径外衬筒为直径可变的弹性筒状结构，钻杆贯穿中承部，中承部与变径外衬筒之间设置有填充式囊袋，填充式囊袋的内部设置有承压填充物。本发明利用径向膨胀组件和扩孔钻头的组合式使用，能在孔内任意高度进行孔壁压实扩孔的加工，有效的提高施工效率，且本发明能够有效的对孔壁进行挤压，而通过变径外衬筒的设置，能够对填充式囊袋表面进行有效保护，避免填充式囊袋直接与岩土接触而造成损伤。

技术研发人员：赵超,于干良,郑晓军,李园园,刘天祎,侯冬冬,丁聪,汪顺银
受保护的技术使用者：江苏华东建设基础工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13