专利名称：环箍桩螺旋钻具的制作方法
技术领域：
本实用新型为一种环箍桩钻具，用于工、民用建筑基础施工，是环箍桩(扩孔桩的一种型式，在一根桩上有两个以上的扩大头，故俗称糖葫芦桩)基础施工的新形成孔机具。
在现代建筑基础施工中，扩孔桩基础的应用已逐渐增多，因其承载力较之摩擦桩(土层直孔桩)高得多，经济效益好，因此，是一种值得推广的桩基础形式。但目前还没有一种比较理想的扩孔桩成孔机具，一般的成孔方法多采用两套装置，即先用长螺旋钻机钻垂直孔，再用另一台带有扩孔装置的机械扩孔，并且一次只能扩一个扩大孔，有的还需要另外取土。当需要在一根桩上扩两个以上的环箍孔时，就必须一个一个的扩孔，这种施工方法占用设备多，施工进度缓慢，操作麻烦。还有一种扩孔短桩的成孔机具能同时钻孔和扩孔，但钻孔和扩孔均需多次才能完成，且只能有一个扩大孔，提高桩的承载力是有限的。由于缺乏成孔机械，多年来，环箍桩基础的推广受到了限制。
本实用新型的目的在于用一套成孔机具能完成钻孔、扩孔和取土三个功能，并根据需要能同时扩两个以上的扩大孔，从而完成环箍桩的成孔。这样，可以简化施工工艺，提高施工效率，缩短施工周期，降低工程造价，取得较高的经济效益和社会效益。用该钻具钻垂直孔可以与长螺旋钻机等效，实现一机多用。
本实用新型的主要技术内容是，该环箍桩钻具能够同时完成钻孔、扩孔、取土三个功能，并能同时扩大2个以上的扩大孔。
该环箍桩钻具是由变速动力头A、钻杆C组成，在钻杆上设有两组以上的扩刀装置(D)和挡板机构(E)；变速动力头(A)和钻杆(C)之间设有液压顶杆机构，用于控制扩刀装置和挡板机构的运动。
变速动力头是钻具的动力部件，它能为钻直孔和扩孔提供两种不同的转速；液压顶杆机构是用来控制扩刀装置和挡板机构的运动；钻杆主要是用来钻直孔，并利用叶片往上输土和集土；扩刀装置和挡板机构主要是用于扩孔和分段集土，其数量和距离可根据需要确定，扩刀装置和挡板机构均固定在钻杆上。钻具工作时一般是悬挂在长螺旋钻机桩架上，先由变速动力头带动钻杆钻直孔，达到孔深后，提钻甩土，然后进入孔底，反转扩孔，完毕后，收刀提钻并将集存于钻杆叶片空间的土屑甩掉。
本实用新型的技术效果在于，该环箍桩钻具克服了已有钻具的缺点能够一次完成钻孔，扩孔、取土三项作业。而且具有成孔效率高的优点，比一般机械成孔效率可提高3～5倍，成孔质量好尤其是孔间距和扩大孔直径能得到很好的控制；工作稳定性好，由于扩孔采用了低转速，切削过程由液压控制，进给均匀，扩刀的布置由于采用了一侧为上置式，另一侧为下置式，这样，切削时的经向力和轴向力都能得到平衡，工作稳定可靠取土干净，因为土是分段存留于叶片空间的，扩大孔里面的虚土较少。该钻具操作使用简便可以减少辅助人员。用该钻具施工的环箍桩，较之摩擦桩的承载力提高1－2倍，混凝土耗量增加3‰，本钻具可用于地下水位以上的粘土、亚粘土地层钻孔作业，应用范围广。
图1为本实用新型的结构示意图；图2为本实用新型的机动示意图；图3为本实用新型的钻孔桩形图；图4为本实用新型的钻孔桩形图；A变速动力头、B液压顶杆机构、C钻杆(含钻头)、D扩刀装置、E挡板机构、1油缸、2连接体、3环形滚盘、4滑块横销、5顶杆、6上置式扩刀、7下置式扩刀、8滑块、9顶杆、10挡板、11拉簧。
实现本实用新型的最佳方案如图所示，A变速动力头由电动机、联轴器、变速箱和行星减速器组成，变速箱为电磁离合器控制的二级变速装置，可以远距离静态下变速。
B液压顶杆机构由油缸1、连接体2、环形滚盘3、滑块横销4和顶杆5组成，油缸1尾部与变速动力头壳体固连，活塞杆端与环形滚盘固连，连接体2上端与变速动力头输出轴连接，下端与钻杆C连接，滑块横销4在连接体孔内和两侧长槽里轴向移动，滑块横销两端装有2只轴承在环形滚盘3里滚动，这样，滑块即可以随连接体转动，又可以在油缸作用下作轴向移动，从而推动顶杆5控制扩刀装置和挡板机构的运动。
C钻杆(含钻头)由钻杆体和螺旋叶片焊接而成，端部安装有钻头，主要用来钻直孔，叶片的作用是钻直孔时向上输土，扩孔时土屑可以积存于叶片空间。
D扩刀装置由上置式扩刀6、下置式扩刀7和滑块8组成。上置式扩刀为连杆式，与钻杆和滑块铰接，下置式扩刀为杠杆式，与钻杆铰接，与滑块滑动连接；滑块为分体式结构，便于装配，滑块与顶杆5连接，并在顶杆5的作用下作轴向移动，实现扩刀的张开和收拢。
E挡板机构由顶杆9、挡板10和拉簧11组成，顶杆上端与滑块连接，挡板与钻杆体铰接，其横臂穿过顶杆中间空槽与另一侧的拉簧连接。工作时，当扩刀由起始位置旋转到叶片边缘时，挡板在顶杆作用下即转到工作位置，当扩刀进入切土状态时，挡板由于挡铁作用在原位置不动，当扩孔完毕，顶杆上移，扩刀收拢至叶片边缘，挡板仍处于原位置不动，保持挡土状态，当钻具提出地面甩土后，顶杆继续上移，扩刀和挡板完全收拢。
钻具工作过程先将钻具与长螺旋钻机桩架滑动连接，油缸与钻机液压系统连接。对好桩位后，接通电使变速动力头带动钻杆旋转，并下钻钻直孔，达到孔深后提钻甩土，再将钻具放入孔底，操纵液压顶杆机构反转扩孔，由于是反转，土屑向下运动，并被挡板挡住而存留于叶片空间，扩孔完毕后，操纵液压顶杆收刀，至叶片边缘，即可提钻甩土，之后，将挡板和扩刀完全收拢，一个工作循环随即完成。
权利要求1.一种环箍桩螺旋钻具，是由变速动力头(A)、钻杆(C)组成，其特征在于钻杆(C)上增设有两组以上的扩刀装置(D)和挡板机构(E)；变速动力头(A)和钻杆(C)之间增设有液压顶杆机构，用于控制扩刀装置和挡板机构的运动。
2.根据权利要求1所述的环箍桩螺旋钻具，其特征在于，变速动力头(A)由电动机，联轴器，变速箱和行星减速器组成，变速箱为电磁离合器控制的二级变速装置；液压顶杆机构B由油缸(1)、连接体(2)、环形滚盘(3)、滑块横销(4)和顶杆(5)组成，油缸的尾部与变速动力头的壳体固连，活塞杆端与环形滚盘固连，连接体(2)上端与变速动力头(A)输出轴连接，下端与钻杆(C)连接，滑块横销(4)在连接体孔内和两侧长槽里轴向移动，滑块横销两端装有2只轴承在环形滚盘(3)里滚动；钻杆(C)由钻杆体和螺旋叶片焊接而成，端部安装有钻头；扩刀装置(D)由上置式扩刀(6)、下置式扩刀(7)和滑块(8)组成，上置式扩刀为连杆式与钻杆和滑块铰接，下置式扩刀为杠杆式，与钻杆铰接，与滑块滑动连接，滑块为分体式结构，滑块与顶杆(5)连接可做轴向移动；挡板机构(E)由顶杆(9)、挡板(10)和拉簧(11)组成，顶杆上端与滑块连接，挡板与钻杆体铰接，其横臂穿过顶杆中间空槽与另侧拉簧连接。
3.根据权利要求2、3所述的环箍桩螺旋钻具其特征在于，扩刀装置和挡板机的个数和在钻杆上的诶位置可根据需要选择。
专利摘要一种环箍桩钻具，由变速动力头、钻杆组成，钻杆上增设有两组以上的扩刀装置和挡板机构，变速动力头和钻杆之间增设有液压顶杆机构，用于控制扩刀装置和挡板机构的运动。该钻具可一次完成钻直孔，扩孔，除土三项功能，使用方便，效率高。
文档编号E21B7/00GK2163861SQ9321358
公开日1994年5月4日 申请日期1993年5月21日 优先权日1993年5月21日
发明者张相福, 刘鸿绪 申请人:双城市钻机厂, 黑龙江省寒地建筑科学研究院