一种自钻型扩孔钻头的制作方法

本发明属于岩土工程领域，涉及一种钻孔端扩设备，具体为一种自钻型扩孔钻头。

背景技术：

1、岩土锚固工程领域，锚索(锚杆)技术应用得非常广泛，同时建立在预应力锚索（锚杆）基础上的钻孔及扩孔设备的应用也极为广泛，也产生了一些扩孔钻头比如潜孔钻经常用到的偏心锤，另外也产生过一些专利技术比如：土层扩孔钻头（2010206367098）。但是，由于两个方面的原因限制了扩孔钻头的广泛应用：其一扩孔钻头端扩直径过小，一般不大于钻孔直径的2倍，因此增加的锚固力并不十分显著，一般不超过30%；其二往往扩孔是在钻孔完成后拔钻，然后将扩孔钻头下到孔底进行扩孔，端扩会增加施工复杂程度，且拖延工期和增加成本。基于上述原因，无论是设计单位还是施工单位都不愿意采纳这种端扩技术。

技术实现思路

1、为了解决上述难题，本发明提出一种自钻型扩孔钻头，通过大幅提高锚索（锚杆）端扩直径，使得锚索在软基中锚固力成倍增加，另外扩孔钻头不仅可以钻孔，在钻孔完成后直接转换到扩孔模式实施端扩，减少实施的工艺难度，节约了施工时间，大大节约软土深基坑施工的周期和费用支出。本发明涉及的一种自钻型扩孔钻头，其具体内容如下：

2、 一种自钻型扩孔钻头，包括：钻头基体1，叶片2，气囊3，控制总成4，销501 ， i型气体通道6，ii型气体气体通道7；其特征在于：钻头基体1的上端设置有上端锥形螺纹接口101，钻头基体1的下端设置有下端锥形螺纹接口116，其中上端锥形螺纹接口101用于连接钻杆，下端锥形螺纹接口116用于连接冲击器，紧邻上端锥形螺纹接口101设置有控制总成4的工作腔102，钻头基体1的中段设置有叶片2的叶片储备仓108，叶片储备仓108下端设置有链接支架107，链接支架107上设置有气囊3的气囊下接口117，链接支架107的左右两侧设置有吹渣口103，吹渣口103下端与回气腔105相通，吹渣口103上端开口方向指向叶片2，回气腔105与下端锥形螺纹接口116之间设置有气流分割板104，气流分割板104和下端锥形螺纹接口116之间的空腔为下行腔106，下行腔106与其下部的冲击器相通；

3、所述的钻头基体1上设置有反气孔112，反气孔112上端与工作腔102的通过工作腔上孔110连通，下端与回气腔105之间通过回气孔114相通；

4、所述的钻头基体1上设置有通气孔113，通气孔113上端与工作腔102通过工作腔下孔111相通，通气孔113下通过下气孔115与下行腔106相通；

5、所述的钻头基体1外缘为圆形或凸多边形，钻头基体1上设置的反气孔112，通气孔113的外缘通过盖板119在钻头基体1外表面封闭；

6、所述的钻头基体1上设置有两个基体销孔118。

7、所述的叶片2设置在叶片储备仓108内，叶片2上设置有叶片销孔202，钻头基体1和叶片2之间通过销501转动连接在一起，其中销501穿过钻头基体1上的基体销孔118和叶片上的叶片销孔202；

8、所述的叶片2上设置有合金刀头201，气囊固定桩205，虎牙203，虎牙203牙尖的位置设置有凹槽204，当左右两个叶片2张开，两个叶片2的虎牙203牙尖碰在一起时，控制杆404可以穿过凹槽204上下活动。

9、所述的气囊3为空心软管，气囊3下端与气囊下接口117相连，气囊3上端与气囊固定桩205相连，气囊3通过气囊固定桩205与回气腔105相通。

10、所述的控制总成4有活塞盖402，活塞盖402内侧安设有弹簧401，弹簧401内侧安设有固定架403，固定架403固定在活塞盖402上，固定架403侧面设置有通气孔，固定架403下方连接有控制杆404，控制杆404下方固定有滑块405，扩孔状态时活塞盖402上方放置有控制球407。

11、本发明一种自钻型扩孔钻头，所述的钻头基体1设置有四条气体通道，其中两条i型气体通道6路径为：工作腔102→工作腔下孔111→通气孔113→下气孔115→下行腔106，下行腔106中的气体向下吹入冲击器，i型气体通道6是扩孔钻头处在钻孔工况时高压气体的流动通道;另外两条ii型气体气体通道7路径为：工作腔102→工作腔上孔110→反气孔112→回气孔114→回气腔105，回气腔105的气体通过吹渣口103向上吹出，ii型气体气体通道7是扩孔钻头处在扩孔工况时高压气体的流动通道。

12、所述控制总成4处在不同的状态时，i型气体通道6和ii型气体通道7的打开和关闭状态不同，叶片2的锁定和打开状态也不同，自钻型扩孔钻头会在钻孔状态和扩孔状态之间进行切换；

13、活塞盖402上方没有放置控制球407时，活塞盖402上下气体导通，弹簧401不下行，固定在活塞盖402下侧和弹簧401内侧的固定架403也不下行，固定架403下方的控制杆404也不下行，控制杆404下方固定的滑块405也不下行，两个叶片2的虎牙203位置的滑块405不动，虎牙203不动时，两个叶片2被锁定，活塞盖402不下行导致工作腔上孔110堵塞，工作腔下孔111导通，i型气体通道6导通，整个扩孔钻头进入钻孔工况；

14、活塞盖402上方放置控制球407时，活塞盖402受到上方气压作用而压缩其下方的弹簧401下行，固定在活塞盖402下侧和弹簧401内侧的固定架403下行，固定架403下方的控制杆404也下行，导致控制杆404下方固定的滑块405下行，两个叶片2的虎牙203位置的滑块405向下滑走，两个叶片2打开，同时活塞盖402下行导致工作腔上孔110导通，工作腔下孔111被关闭，ii型气体通道7导通，整个扩孔钻头进入扩孔工况。

15、当扩孔钻头处在钻孔工况时，因活塞盖402上方没有放置控制球407，i型气体通道6导通，活塞盖402不产生向下的运动，所述的左右两片叶片2虎牙位置设置有滑块405阻止其产生相向运动，此时两片叶片2均停留在叶片储备仓108内；

16、当扩孔钻头处在扩孔工况时，因活塞盖402上方放置控制球407，ii型气体通道7导通，活塞盖402产生向下的运动，所述的左右两片叶片2虎牙位置的滑块405向下运动产生空缺，左右两片叶片2虎牙位置产生相向运动，同时高压气体通过回气腔105→链接支架107上的气囊下接口117→气囊3，气囊3在高压空气作用下挤压左右叶片2分别绕着销501向外张开，叶片2设置有合金刀头201，钻杆旋转对周围土体产生切割，同时吹渣口103下端与回气腔105相通，来自ii型气体通道7的高压空气通过吹渣口103吹向叶片2完成吹渣工作；

17、两片叶片2虎牙203牙尖的位置设置有凹槽204，当左右两个叶片2张开，两个叶片2的虎牙203牙尖碰在一起时，控制杆404可以穿过凹槽204上下活动。

18、本发明的有益效果在于：通过一种自钻型扩孔钻头，在能够完成钻孔的同时对钻孔下端进行扩孔，完成大口径的扩大头的施工，大大增加预应力锚索在软弱地层的锚固力。

技术特征：

1.一种自钻型扩孔钻头，包括钻头基体（1），叶片（2），气囊（3），控制总成（4），销（501），i型气体通道（6），ii型气体气体通道（7）；其特征在于：所述钻头基体（1）的上端设置有上端锥形螺纹接口（101），钻头基体（1）的下端设置有下端锥形螺纹接口（116），其中上端锥形螺纹接口（101）用于连接钻杆，下端锥形螺纹接口（116）用于连接冲击器，紧邻上端锥形螺纹接口（101）设置有控制总成（4）的工作腔（102），钻头基体（1）的中段设置有叶片（2）的叶片储备仓（108），叶片储备仓（108）下端设置有链接支架（107），链接支架（107）上设置有气囊（3）的气囊下接口（117），链接支架（107）的左右两侧设置有吹渣口（103），吹渣口（103）下端与回气腔（105）相通，吹渣口（103）上端开口方向指向叶片（2），回气腔（105）与下端锥形螺纹接口（116）之间设置有气流分割板（104），气流分割板（104）和下端锥形螺纹接口（116）之间的空腔为下行腔（106），下行腔（106）与其下部的冲击器相通；所述钻头基体（1）上设置有反气孔（112），反气孔（112）上端与工作腔（102）的通过工作腔上孔（110）连通，下端与回气腔（105）之间通过回气孔（114）相通；所述钻头基体（1）上还设置有通气孔（113），通气孔（113）上端与工作腔（102）通过工作腔下孔（111）相通，通气孔（113）下通过下气孔（115）与下行腔（106）相通；所述钻头基体（1）外缘为圆形或凸多边形，钻头基体（1）上设置的反气孔（112），通气孔（113）的外缘通过盖板（119）在钻头基体（1）外表面封闭。

2.如权利要求1所述的一种自钻型扩孔钻头，其特征在于：所述叶片（2）设置在叶片储备仓（108）内，叶片（2）上设置有叶片销孔（202），钻头基体（1）和叶片（2）之间通过销（501）转动连接在一起，其中销（501）穿过钻头基体（1）上的基体销孔（118）和叶片上的叶片销孔（202）；所述的叶片（2）上设置有合金刀头（201），气囊固定桩（205），虎牙（203），虎牙（203）牙尖的位置设置有凹槽（204），两个叶片（2）的虎牙（203）牙尖碰在一起时，控制杆（404）穿过凹槽（204）上下活动。

3.如权利要求1所述的一种自钻型扩孔钻头，其特征在于：所述控制总成（4）有活塞盖（402），活塞盖（402）内侧安设有弹簧（401），弹簧（401）内侧安设有固定架（403），固定架（403）固定在活塞盖（402）上，固定架（403）侧面设置有通气孔，固定架（403）下方连接有控制杆（404），控制杆（404）下方固定有滑块（405），扩孔钻头在扩孔工况时活塞盖（402）上方放置有控制球（407）。

4.如权利要求1所述的一种自钻型扩孔钻头，其特征在于:所述的气囊（3）为空心软管，气囊（3）下端与气囊下接口（117）相连，气囊（3）上端与气囊固定桩（205）相连，气囊（3）通过气囊固定桩（205）与回气腔（105）相通。

技术总结
本发明属于岩土工程领域，具体为一种自钻型扩孔钻头。主要包括钻头基体，叶片，气囊，控制总成，销，I型气体通道，II型气体气体通道；当扩孔钻头在钻孔时，I型气体通道导通，活塞盖不向下运动，叶片停留在叶片储备仓内；当扩孔钻头在扩孔时，II型气体通道导通，左右两片叶片虎牙位置产生相向运动，同时气囊在高压空气作用下挤压左右叶片分别绕着销向外张开，钻杆旋转通过叶片上的合金刀头对周围土体产生切割，吹渣口下端与回气腔相通，来自II型气体通道的高压空气通过吹渣口吹向叶片完成吹渣工作。本技术有益效果在于能够完成钻孔的同时对钻孔下端进行扩孔，完成大口径的扩大头的施工，大大增加预应力锚索在软弱地层的锚固力。

技术研发人员：高治双,杨晓华,许玉和
受保护的技术使用者：珠海铁建大厦置业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1