專利名稱：土木工程中錨桿、錨索、樁的擴(kuò)孔鉆頭及擴(kuò)孔技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種土木工程中使用的鉆頭及相應(yīng)的技術(shù)，更具體地說，它涉及一種土木工程中錨桿、錨索、樁的擴(kuò)孔鉆頭及擴(kuò)孔技術(shù)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的鉆頭有合金取芯頭、三葉鉆頭、金剛石鉆頭、牙輪鉆頭、鋼粒鉆頭等，這些鉆頭的共同特點(diǎn)是只能鉆等直徑的直孔，即終孔直徑小于或等于開孔直徑。在等直徑的直孔鉆孔中，這些鉆頭在技術(shù)上是成熟的，應(yīng)用很廣，是目前錨桿、錨索及樁等構(gòu)筑物鉆孔施工主要工具。但錨索施工時，若能擴(kuò)大錨桿體的端部或中部，形成擴(kuò)大頭錨桿或擴(kuò)大徑錨桿，其受力即與膨脹螺絲相似，將大大提高錨桿、錨索的抗拔力。同樣，用于樁時，也可形成擴(kuò)大頭樁基或擴(kuò)大徑樁基。
國內(nèi)在20世紀(jì)90年代初，在擴(kuò)大頭鉆孔樁方面已有相對較成熟的技術(shù)及鉆頭，但至今應(yīng)用仍不廣泛。這些鉆頭方要針對大直徑樁而言，而對于小直徑錨桿及小直徑樁的擴(kuò)大頭施工技術(shù)及設(shè)備，至今仍極少。目前國內(nèi)應(yīng)用擴(kuò)大頭錨桿時，有四種擴(kuò)孔方法爆炸擴(kuò)孔、機(jī)械擴(kuò)孔、水力擴(kuò)孔及漿擴(kuò)孔。
1.采用爆炸擴(kuò)孔，用普通鉆孔鉆至預(yù)定孔深后，在鉆孔底端裝上炸藥，引爆后把孔端炸擴(kuò)成擴(kuò)大頭。爆擴(kuò)法的缺點(diǎn)是使用炸藥爆炸成孔，具有一定的危險性，孔徑擴(kuò)大程度如何也不易把握，容易造成塌孔，可能對相臨的構(gòu)筑物產(chǎn)生不良影響。
2.機(jī)械擴(kuò)孔，保壯PCBA擴(kuò)孔鉆頭，由臺灣學(xué)者盧錫煥發(fā)明的保壯PCBA擴(kuò)孔鉆頭，用普通鉆頭鉆至預(yù)定深度后，放入保壯擴(kuò)孔鉆頭，該鉆頭在施工時，擴(kuò)徑葉片在離心力作用下，張開切削巖土，形成擴(kuò)大頭。該鉆頭與鋼絞線連接，作為錨索的一部分永存于地下一次性使用。不能回收重復(fù)使用，固而成本較高，鉆頭葉頭在離心力作用下展開，當(dāng)?shù)貙訌?fù)雜或地層較硬時，擴(kuò)大孔徑程度如何難以把握。
3.水力擴(kuò)孔，即采用高壓旋噴技術(shù)來擴(kuò)大孔徑，對錨固段端部或全段實(shí)施高壓旋噴，使該段形成擴(kuò)大頭或擴(kuò)大徑。該法的缺點(diǎn)是對不同地層，擴(kuò)孔直徑不穩(wěn)定，施工中不容易掌握；高壓旋噴形成的擴(kuò)大頭系水泥土體，水泥土體的強(qiáng)度及固結(jié)齡期因土層不同差異很大。
4.壓漿擴(kuò)孔，采用二次灌漿或雙層管雙栓塞注漿法來擴(kuò)大孔徑。該法的缺點(diǎn)是不適用于硬塑或堅(jiān)實(shí)以上的地層。擴(kuò)大徑不規(guī)則，也不容易掌握。
因而，目前我國擴(kuò)大頭錨桿未能得到推廣，除了個別規(guī)范中涉及擴(kuò)大頭錨桿的技術(shù)內(nèi)容外，大部分的規(guī)范及手冊、文獻(xiàn)資料都沒有擴(kuò)大頭錨桿的相關(guān)內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單，受力傳力明確，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，可重復(fù)使用，維修容易的一種土木工程中錨桿、錨索、樁的擴(kuò)孔鉆頭。
本發(fā)明的另一目的是提供一種適用范圍廣、操作簡單的一種土木工程中錨桿、錨索、樁的擴(kuò)孔技術(shù)。
木發(fā)明的目的是通過下述的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
木發(fā)明的一種土木工程中錨桿、錨索、樁的擴(kuò)孔鉆頭，包括端軸套、前鉆片、后鉆片、后軸套、鋼套管，所述的端軸套與至少兩塊呈均布狀態(tài)的前鉆片的一端鉸接；前鉆片的另一端分別與同樣數(shù)量的后鉆片的一端鉸接；后鉆片的另一端與后軸套鉸接；鉸接后的前鉆片和后鉆片呈向外擴(kuò)展的角度；后軸套上設(shè)有至少1個通孔，該通孔的作用是鉆進(jìn)循環(huán)液(水、泥漿、風(fēng)等)可通過該孔，循環(huán)返渣，冷卻鉆頭；后軸套固定在鋼套管上。
在采用上述技術(shù)措施的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步的改進(jìn)方案是在端軸套和后軸套間設(shè)置中軸，并在后軸套中部設(shè)有與中軸相適應(yīng)的通孔；中軸的一端與端軸套固定連接，另一端穿過后軸套上的通孔，從而增加鉆頭的剛性；中軸以方形為佳；在此基礎(chǔ)上，在中軸的自由端連接一螺桿；在后軸套的后部中軸上設(shè)有彈簧，并由設(shè)在螺桿上的螺母固定；利于前、后鉆片的張開；螺母可調(diào)節(jié)彈簧的作用力大??；彈簧也可設(shè)置在端軸套和后軸套之間的中軸上；前、后鉆片上鑲有硬質(zhì)合金，用以切削巖土層；在端軸套前鑲硬質(zhì)合金，使端軸套具有向前鉆進(jìn)的功能；更好的辦法是在端軸套上設(shè)置超前小鉆頭，可使鉆頭在較大直徑的孔中保持方向，減少鉆頭鉆桿的振動。
本發(fā)明的一種土木工程中錨桿、錨索及樁的擴(kuò)孔技術(shù)，是在用普通鉆頭鉆至預(yù)定深度后，使用上述的擴(kuò)孔鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔。具體的操作步驟為(a)按設(shè)計孔徑用普通鉆頭先鉆孔，鉆進(jìn)至預(yù)定深度后，停止鉆進(jìn)，拔出鉆頭；(b)按設(shè)計擴(kuò)孔直徑要求換上擴(kuò)徑鉆頭；(c)將擴(kuò)徑鉆頭的前、后鉆片收縮回原位，并將擴(kuò)徑鉆頭送入鉆孔內(nèi)；(d)鉆頭推進(jìn)到達(dá)需要擴(kuò)孔的位置后，旋轉(zhuǎn)鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔并向前鉆進(jìn)；(e)擴(kuò)孔鉆進(jìn)完畢后，將擴(kuò)孔鉆頭拔出鉆孔外，清洗鉆孔。
本發(fā)明具有如下的特點(diǎn)1.鉆頭的結(jié)構(gòu)簡單，受力傳力明確，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，可重復(fù)使用，維修容易，其組合部件可單獨(dú)更換，因而使用成本較低。
2.適用于任何角度的擴(kuò)孔。
3.擴(kuò)徑可靠，可掌握、調(diào)節(jié)鉆頭的展開，前后鉆片一旦展開，可出現(xiàn)“自鎖”現(xiàn)象，即無論鉆頭遇到的巖土層多么復(fù)雜，只要鉆頭向前鉆進(jìn)，前后鉆片不會自動回縮，保證擴(kuò)孔直徑大小滿足設(shè)計要求。
4.可用于水(泥漿)循環(huán)鉆進(jìn)或風(fēng)鉆，即與普通鉆頭一樣，循環(huán)液或風(fēng)可通過鉆頭帶走巖土屑，冷卻鉆頭。
5.可方便地在鉆孔中的任何位置局部擴(kuò)大孔徑，當(dāng)需要在孔的中部局部擴(kuò)大孔徑時，可把本鉆頭拉出到需擴(kuò)徑的部位，然后旋轉(zhuǎn)即可進(jìn)行擴(kuò)徑。
6.采用本發(fā)明的擴(kuò)孔技術(shù)對錨桿、錨索、樁的鉆孔進(jìn)行擴(kuò)孔處理后，在相同抗拔力或承載力的情況下，可縮短錨桿、錨索、樁的鉆孔深度約20％～40％，從而節(jié)約成本10％以上。


圖1是本發(fā)明中鉆頭實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是實(shí)施例1中后軸套結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明中鉆頭實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是實(shí)施例2中后軸套結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的擴(kuò)孔技術(shù)應(yīng)用于擴(kuò)大頭錨索示意圖；圖6是本發(fā)明的擴(kuò)孔技術(shù)應(yīng)用于擴(kuò)大徑錨桿示意圖；圖7是本發(fā)明的擴(kuò)孔技術(shù)應(yīng)用于端部承壓式錨索示意圖；圖8是本發(fā)明的擴(kuò)孔技術(shù)應(yīng)用于擴(kuò)大頭樁基示意圖；圖9是本發(fā)明的擴(kuò)孔技術(shù)應(yīng)用于擴(kuò)大徑樁基示意圖；圖10是本發(fā)明擴(kuò)孔技術(shù)工序流程圖。
圖中端軸套1 超前小鉆頭11 前鉆片2 后鉆片3 后軸套4 通孔41通孔42 鋼套管5 中軸6 螺桿61 彈簧7 螺母8 錨索10 錨桿20水泥砂漿30 塑料管40具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步地描述。
實(shí)施例1如圖1、圖2所示，本發(fā)明的土木工程中錨桿、錨索、樁的擴(kuò)孔鉆頭，包括端軸套1、前鉆片2、后鉆片3、后軸套4、鋼套管5，端軸套1與三塊呈均布狀態(tài)的前鉆片2的一端鉸接；前鉆片2的另一端分別與三塊后鉆片3的一端鉸接；后鉆片3的另一端與后軸套4鉸接；鉸接后的前鉆片2和后鉆片3呈向外擴(kuò)的角度；后軸套4上設(shè)有3個的通孔41，后軸套4固定在鋼套管5上。鉆桿通過連接帽與鋼套管5連接。
實(shí)施例2如圖3、圖4所示，本發(fā)明的土木工程中錨桿、錨索、樁的擴(kuò)孔鉆頭，包括端軸套1、前鉆片2、后鉆片3、后軸套4、鋼套管5、中軸6、彈簧7和螺母8，端軸套1與三塊呈均布狀態(tài)的前鉆片2的一端鉸接；前鉆片2的另一端分別與三塊后鉆片3的一端鉸接；后鉆片3的另一端與后軸套4鉸接；鉸接后的前鉆片2和后鉆片3呈向外擴(kuò)的角度；后軸套4上設(shè)有3個的通孔41，后軸套4固定在鋼套管5上。在端軸套1和后軸套4間設(shè)有方形的中軸6，后軸套4中部設(shè)有與中軸6相適應(yīng)的方形通孔42；該中軸6的一端與端軸套1固定連接，另一端穿過后軸套4上的方形通孔42；在中軸6的自由端連接有一螺桿61；在后軸套4的后部的中軸6上設(shè)有彈簧7，并由螺桿61上的螺母8固定；在端軸套前端設(shè)有超前小鉆頭11。鉆桿通過連接帽與鋼套管5連接。
實(shí)施例3本實(shí)施例是本發(fā)明的擴(kuò)孔技術(shù)應(yīng)用于擴(kuò)大頭錨索，是將孔徑由150mm擴(kuò)大為300mm的擴(kuò)大頭，如圖5、圖10所示；具體的操作步驟為(a)首先將擴(kuò)孔鉆頭組裝好，根據(jù)錨索傾角，把組裝好的鉆頭擺置成錨索的角度，調(diào)整擴(kuò)孔鉆頭螺桿上的螺母，使前、后鉆片在彈簧力作用下自然張開，張開后，前、后鉆片的夾角應(yīng)小于或等于90度。
(b)用普通鉆頭先鉆孔，鉆進(jìn)至需要擴(kuò)大頭的位置后，停止鉆進(jìn)，拔出普通鉆頭。
(c)換上擴(kuò)孔鉆頭，將擴(kuò)孔鉆頭的前、后鉆片收縮回原位(即前、后鉆片展開之前的狀態(tài))，將擴(kuò)孔鉆頭送入鉆孔內(nèi)，并推至孔底；在推進(jìn)至孔底過程中，若在局部地段被堵住而推不進(jìn)時，可一邊加壓一邊旋轉(zhuǎn)鉆桿，即可向前推進(jìn)。
(d)擴(kuò)孔鉆頭推進(jìn)到孔底后，即可一邊通水(干鉆時通風(fēng)，孔壁易坍塌時通泥漿)一邊鉆進(jìn)；鉆進(jìn)初期，向前推進(jìn)的速度放慢，而鉆頭旋轉(zhuǎn)的速度要快，并注意鉆機(jī)負(fù)荷的變化，鉆進(jìn)1～2m后，即可按正常鉆進(jìn)進(jìn)行。這樣就可在鉆孔端部形成擴(kuò)大頭孔段。
(e)鉆至設(shè)計要求的深度后，鉆頭停止推進(jìn)，但繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，通清水清孔(干鉆時通風(fēng)清孔)。
(f)將錨索10的鋼絞線按設(shè)計要求安裝好，并將擴(kuò)孔鉆頭拔出鉆孔，然后下錨索10入鉆孔內(nèi)，灌注水泥漿或水泥砂漿30，形成擴(kuò)大頭錨索。
擴(kuò)大頭錨索比普通的錨索的抗拔力大，在相同抗拔力的情況下，擴(kuò)大頭錨索可比普通錨索長度短約25％～40％，從而可節(jié)約成本約10％～30％左右，也減少了對地下環(huán)境的污染。此外，擴(kuò)大頭錨索的蠕變性比普通錨索好。
實(shí)施例4本實(shí)施例是本發(fā)明的擴(kuò)孔技術(shù)應(yīng)用于擴(kuò)大徑錨桿，是將孔徑由130mm擴(kuò)大為250mm的擴(kuò)大徑，如圖6、圖10所示；具體的操作步驟為(a)首先將擴(kuò)孔鉆頭組裝好，使前、后鉆片在彈簧力作用下能充分展開，充分展開的前、后鉆片仍受到一定程度的彈簧推力。
(b)用普通鉆頭先鉆孔，鉆進(jìn)至需要擴(kuò)大頭的位置后，停止鉆進(jìn)，拔出普通鉆頭。
(c)換上擴(kuò)孔鉆頭，將擴(kuò)孔鉆頭的前、后鉆片收縮回原位(即前、后鉆片展開之前的狀態(tài))，將擴(kuò)孔鉆頭送入鉆孔內(nèi)，并推至孔底；在推進(jìn)至孔底過程中，若在局部地段被堵住而推不進(jìn)時，可一邊加壓一邊旋轉(zhuǎn)鉆桿，即可向前推進(jìn)。
(d)擴(kuò)孔鉆頭推進(jìn)到孔底后，即可一邊通水(干鉆時通風(fēng)，孔壁易坍塌時通泥漿)一邊鉆進(jìn)；鉆進(jìn)初期，向前推進(jìn)的速度放慢，而鉆頭旋轉(zhuǎn)的速度要快，并注意鉆機(jī)負(fù)荷的變化，鉆進(jìn)1～2m后，即可按正常鉆進(jìn)進(jìn)行。這樣就在鉆孔端部形成擴(kuò)大頭孔段。
(e)鉆至設(shè)計要求的深度后，鉆頭停止推進(jìn)，但繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，通清水清孔(干鉆時通風(fēng)清孔)。
(f)將擴(kuò)孔鉆頭拔出至直孔段需要擴(kuò)徑的地方，然后旋轉(zhuǎn)鉆桿進(jìn)行擴(kuò)徑，這時鉆頭不往前推進(jìn)或緩慢推進(jìn)，高速旋轉(zhuǎn)鉆頭，即可達(dá)到局部擴(kuò)徑的目的。如此再拔出一段距離，再高速旋轉(zhuǎn)鉆頭擴(kuò)徑；如此重復(fù)可獲得多個局部擴(kuò)大徑段，本
(g)將擴(kuò)孔鉆頭拔出鉆孔外，下洗孔器或普通鉆頭，從鉆孔底端向孔口清洗鉆孔。
(h)下錨桿20的鋼筋入鉆孔內(nèi)，灌注水泥漿或水泥砂漿30，形成擴(kuò)大徑錨桿。
擴(kuò)大徑錨桿與擴(kuò)大頭錨索相似，可大大提高錨桿的抗拔力，可在土層中獲得較高的抗拔力。在相同抗拔力的情況下，長度可較普通錨桿短，因而可節(jié)約成本。此外，擴(kuò)大徑錨桿的蠕變性比普通錨桿好。
實(shí)施例5本實(shí)施例是本發(fā)明的擴(kuò)孔技術(shù)應(yīng)用于端部承壓式錨索，是將孔徑由150mm擴(kuò)大為300mm的擴(kuò)大頭，如圖7所示；具體的鉆孔、清孔與實(shí)施例3相同。
錨索制作時，除端部與水泥砂漿粘接外，其余部分可用塑料管40套住或涂上油，使其和水泥砂漿隔離，錨索端部裝上擋板，以加強(qiáng)與水泥砂漿的結(jié)合力；把錨索10下入鉆孔內(nèi)后，灌注水泥漿或水泥砂漿30，形成端部承壓式錨索；端部承壓式錨索的砂漿體均處于受壓狀態(tài)，砂漿體不會開裂，這樣可徹底解決永久性錨索的防腐問題。
實(shí)施例6本實(shí)施例是本發(fā)明的擴(kuò)孔技術(shù)應(yīng)用于擴(kuò)大頭樁基，是將孔徑由150mm擴(kuò)大為300mm的擴(kuò)大頭，如圖8所示；具體的鉆孔、清孔與實(shí)施例3相同，只是樁基近似于垂直狀態(tài)。
實(shí)施例7
本實(shí)施例是本發(fā)明的擴(kuò)孔技術(shù)應(yīng)用于擴(kuò)大徑樁基，是將孔徑由150mm擴(kuò)大為400mm的擴(kuò)大徑，如圖9所示；具體的鉆孔、清孔與實(shí)施例4相同，只是樁基近似于垂直狀態(tài)。
擴(kuò)大頭樁基及擴(kuò)大徑樁基，可大大提高樁基的抗壓或抗拔承載力，除了作為一般的建筑物的樁基外，也可用于地基處理，基礎(chǔ)加固等工程施工。
權(quán)利要求
1.一種土木工程中錨桿、錨索、樁的擴(kuò)孔鉆頭，包括端軸套(1)、前鉆片(2)、后鉆片(3)、后軸套(4)、鋼套管(5)，其特征在于所述的端軸套(1)與至少兩塊呈均布狀態(tài)的前鉆片(2)的一端鉸接；前鉆片(2)的另一端分別與同樣數(shù)量的后鉆片(3)的一端鉸接；后鉆片(3)的另一端與后軸套(4)鉸接；鉸接后的前鉆片(2)和后鉆片(3)呈向外擴(kuò)展的角度；后軸套(4)上設(shè)有至少1個通孔(41)，后軸套(4)固定在鋼套管(5)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)孔鉆頭，其特征在于在端軸套(1)和后軸套(4)間設(shè)有中軸(6)，后軸套(4)中部設(shè)有與中軸(6)相適應(yīng)的通孔(42)；該中軸(6)的一頭與端軸套(1)固定連接，另一頭穿過后軸套(4)上的通孔(42)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的擴(kuò)孔鉆頭，其特征在于中軸(6)為方形。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的擴(kuò)孔鉆頭，其特征在于在中軸(6)的自由端連接有一螺桿(61)；在后軸套(4)的后部中軸(6)上設(shè)有彈簧(7)，并由設(shè)在螺桿(61)上的螺母(8)固定。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的擴(kuò)孔鉆頭，其特征在于在端軸套(1)和后軸套(4)之間的中軸(6)上設(shè)有彈簧(7)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的擴(kuò)孔鉆頭，其特征在于在端軸套(1)上設(shè)有超前小鉆頭(11)。
7.一種土木工程中錨桿、錨索及樁的擴(kuò)孔技術(shù)，是在用普通鉆頭鉆至預(yù)定深度后，使用擴(kuò)孔鉆頭在需要擴(kuò)孔的位置進(jìn)行擴(kuò)孔，具體的操作步驟為(a)按設(shè)計孔徑用普通鉆頭先鉆孔，鉆進(jìn)至預(yù)定深度后，停止鉆進(jìn)，拔出鉆頭；(b)按設(shè)計擴(kuò)孔直徑要求換上擴(kuò)孔鉆頭；(c)將擴(kuò)孔鉆頭的前、后鉆片收縮回原位，并將擴(kuò)孔鉆頭送入鉆孔內(nèi)；(d)鉆頭推進(jìn)到達(dá)需要擴(kuò)孔的位置后，旋轉(zhuǎn)鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔并向前鉆進(jìn)；(e)擴(kuò)孔完畢后，將擴(kuò)孔鉆頭拔出鉆孔外。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種土木工程中錨桿、錨索、樁的擴(kuò)孔鉆頭及擴(kuò)孔技術(shù)，旨在提供一種結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，適用范圍廣、操作維修容易的一種土木工程中錨桿、錨索、樁的擴(kuò)孔鉆頭及擴(kuò)孔技術(shù)。本發(fā)明的鉆頭是在鉆頭的端軸套和后軸套間均布鉸接設(shè)置前后鉆片，利用鉆桿轉(zhuǎn)動時的離心力和端軸套所受的擠壓力使鉆頭在轉(zhuǎn)動鉆孔時能向外擴(kuò)展，從而達(dá)到擴(kuò)孔的目的；本發(fā)明的擴(kuò)孔技術(shù)是在用普通鉆頭鉆至預(yù)定深度后，使用本發(fā)明的擴(kuò)孔鉆頭在需要擴(kuò)孔的位置進(jìn)行擴(kuò)孔的技術(shù)。木發(fā)明用于土木工程。
文檔編號E21B10/26GK1523197SQ0315929
公開日2004年8月25日 申請日期2003年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月9日
發(fā)明者陸觀宏 申請人:陸觀宏