桩孔挤扩钻具及成桩方法与流程

本发明涉及施工机械，更具体地说，本发明涉及一种桩孔挤扩钻具及成桩方法。

背景技术：

1、社会的高速发展对环境和资源的保护要求越来越迫切，现代建筑工程越来越广泛的应用桩基础，桩的承载力决定了建筑物的布桩数量和建材用量，如何能在现有条件下，大幅度的提高单桩承载能力，一直是岩土界工程技术人员追求的目标。单桩的承载力主要取决于两方面：其一是桩身的承载能力，其二是地基土对桩体提供的反力，桩身的承载能力取决于桩截面面积和桩身材料强度。现有的高强混凝土技术已经解决了桩身承载力的问题，现在需要研究的问题是如何让地基土对桩体提供更高的反力。

2、现有技术中的成桩钻具在钻桩孔时，钻具所形成的桩孔基本呈圆柱状，浇灌混凝土后，所形成的混凝土桩体与桩孔孔壁接触，这样的方式，土体对混凝土桩体的反力较小，具有改进的空间。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供桩孔挤扩钻具及成桩方法，本发明所要解决的技术问题是：现有技术中的成桩钻具在钻桩孔时，钻具所形成的桩孔基本呈圆柱状，浇灌混凝土后，所形成的混凝土桩体与桩孔孔壁接触，这样的方式，土体对混凝土桩体的反力较小，具有改进的空间。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种桩孔挤扩钻具，包括一体同轴固接的钻杆和钻头，所述钻头下端设有浇筑口，所述钻杆顶端连接有连接座，还包括：

3、沿所述钻头轴向对称水平穿设于所述钻头上的两个切割块；

4、同轴穿设于所述钻杆的浇筑管，所述浇筑管两端封闭，且其下端开设有连通其内部的出浆孔，所述钻杆和钻头同轴开设有供所述浇筑管安装的安装孔，所述浇筑管上端开设有连通其内部的进浆孔；

5、用于驱动所述浇筑管朝上移动时，使所述出浆孔和浇筑口贯通，同时驱动两个所述切割块朝所述钻头外部移动的驱动单元。

6、进一步地，所述钻头两端各设有螺旋片，两个所述螺旋片的螺旋方向相反。

7、进一步地，所述连接座内安装有气缸，所述气缸的气缸杆与所述浇筑管顶部连接。

8、进一步地，所述钻杆转动套装有回转套，所述回转套内同轴开设有连通腔，所述钻杆开设有连通孔，所述浇筑管朝上移动到位后，所述连通孔与所述进浆孔贯通，所述回转套外壁设有与所述连通腔贯通的接口。

9、进一步地，所述驱动单元包括：

10、两个安装于所述钻头上的滑动座，所述钻头开设有供所述滑动座滑动配合的滑动孔，所述滑动座朝向所述钻头外侧的一端连接有转轴，所述切割块固接于所述转轴穿出所述滑动座的一端；

11、固接于所述滑动座远离切割块一端的耳块，所述耳块上水平穿设有滑动销；

12、固接于所述浇筑管的固定板，所述固定板开设有供所述滑动销插合的腰形孔，所述腰形孔长度方向与所述浇筑管轴向呈夹角，所述钻头内开设有供所述固定板安装的安装腔。

13、进一步地，所述转轴转动连接于所述滑动座，所述切割块上下两端厚度朝其外侧方向依次递减，所述滑动座内设有温升旋转单元，所述温升旋转单元用于在所述切割块传递至所述滑动座的热量增大时，驱动所述切割块旋转。

14、进一步地，所述温升旋转单元包括：

15、设于所述滑动座内腔的活塞，所述活塞将所述滑动座内部朝远离所述切割块的方向依次隔成储油腔、容纳腔，所述储油腔内储存有导热油；

16、固接于所述活塞对应所述容纳腔一端面的连接套，所述连接套远离所述活塞的一端同轴转动套装有旋转套，所述旋转套周缘转动嵌装有滚珠，所述滑动座内开设有供所述旋转套自由通过的、且与所述容纳腔连通的滑动腔，所述滑动腔内壁开设有供所述滚珠卡合的螺旋滚动槽，所述滚珠在所述螺旋滚动槽内能自由滚动，所述活塞开设有供所述转轴自由通过的通孔，所述旋转套同轴开设有与所述转轴花键链接的花键孔。

17、进一步地，所述容纳腔内水平安装有弹簧，所述弹簧弹力方向两端分别弹性抵顶所述活塞、容纳腔内侧壁。

18、进一步地，所述滑动座嵌装有动密封圈，所述动密封圈套装于所述转轴。

19、一种桩孔挤扩钻具的成桩方法，包括：

20、工作前，启动所述气缸，所述气缸的气缸杆伸长，并带动所述浇筑管朝下移动，使得所述浇筑管的管壁封闭所述钻头的浇筑口，另外所述滑动销将在所述腰形孔内滑动，并朝所述腰形孔长度方向的上端移动，进而带动所述滑动座缩入所述安装腔内，使得所述切割块同步缩入所述钻头内；

21、由外部的钻头驱动设备驱动所述连接座旋转，并带动所述钻杆和所述钻头旋转，使得所述钻头切割土体，并使得所述钻头钻入土体中，两个所述螺旋片随所述钻头钻入土体内时，能够对所述钻头钻出的桩孔孔壁进行切割，进而对桩孔进行挤土扩孔，同时所述钻头呈纺锤体结构，使得所述钻头在钻孔时，所述钻头外径最大端对所述钻头下端挤土扩孔时，落入桩孔内的土体进行压实；

22、桩孔深度钻制到位后，首先启动所述气缸，所述气缸的气缸杆缩短，使得所述浇筑管的进浆孔与连通孔贯通，且使所述出浆孔与所述浇筑口贯通，另外所述浇筑管朝上移动，并带动所述固定板朝上移动，进而使得所述滑动销在腰形孔内反向滑动，并驱动所述滑动座朝所述钻头的外侧方向滑动，以使得所述切割块穿出所述钻头，外部的钻头驱动设备驱动所述连接座反向旋转，同时外部的提升设备提升所述连接座朝上移动，进而使得所述切割块对桩孔的孔壁进行螺旋切割，使得桩孔的孔壁形成一个螺纹，另外外部的混凝土输送泵通过管路将混凝土输送至接口，并使得混凝土输送至所述回转套的连通腔内，然后混凝土再由所述连通孔输送至进浆孔，并通过浇筑管输送至出浆孔，再由所述浇筑口流入桩孔内，以在桩孔内形成混凝土桩体，另外由于所述切割块将桩孔内切割出螺纹，而混凝土填充螺纹后，使得混凝土桩体外壁形成外螺纹，增大了混凝土桩体与桩孔的接触面积；

23、所述切割块在对桩孔内壁进行切割时，切割过程中，所述切割块所受阻力较大，使得所述切割块的温升较快，热量由所述切割块传递至滑动座的储油腔内，并使得所述储油腔内的导热油温度升高，随着温度升高，导热油体积膨胀并驱动所述活塞朝远离所述切割块的方向移动，同时对所述弹簧产生压缩，所述活塞移动时，同步带动所述连接套和旋转套移动，所述旋转套移动时，将使所述滚珠在所述螺旋滚动槽内滚动，进而带动所述转轴旋转，使得能够带动所述切割块旋转一定角度，进而使得所述切割块上下端产生偏转，减少所述切割块切割桩孔孔壁土体的阻力，进而降低所述切割块的温升。

24、本发明的技术效果和优点：

25、通过切割块穿出钻头，这样钻头在桩孔钻制完毕并朝上提升时，切割块能够将桩孔的孔壁切割出螺纹，使得混凝土浇筑后所形成的混凝土桩体具有外螺纹，增大了混凝土桩体与桩孔孔壁的接触面积，增大土体对混凝土桩体的反力，另外在钻桩孔时，切割块能够缩入钻头内，减少了钻孔时的阻力；

26、通过气缸驱动浇筑管上下移动，进而使得浇筑管的进浆孔、出浆孔能够分别与连通孔、浇筑口连通，使得混凝土能够由回转套、浇筑管流入浇筑口，进而实现混凝土的浇筑，且浇筑管的上下移动，能够对应地驱动切割块移动，使得钻桩孔时，切割块缩入钻头内，且浇筑管的出浆孔、进浆孔处于封闭状态，使得混凝土不会进入浇筑管内；

27、通过切割块在切割过程中产生的热量集聚升高时，使得储油腔内的导热油温度升高，使得导热油的体积膨胀，并驱动活塞朝远离切割块的方向移动，进而带动旋转套在滑动腔内滑动，且滑动时，滚珠将在螺旋滚动槽内滚动，并带动旋转套旋转，由于旋转套与转轴花键链接，进而能够带动转轴旋转，使得切割块旋转，这样切割块的上下两端产生偏差，使得切割块在桩孔孔壁切割过程中所受的阻力减小，以使得切割块切割时产生的热量减小，避免导致切割块磨损较快影响使用寿命。