本發(fā)明涉及建筑物基礎工程旋挖鉆孔灌注樁施工技術領域，尤其涉及可變徑旋挖鉆具及施工方法。

背景技術：

在松散砂層、細角礫石層、流砂層、厚淤泥質層以及喀斯特地貌等地質情況下施工鉆孔灌注樁。一般采用泥漿、鋼護筒等措施進行護壁。隨著環(huán)保要求的提高，泥漿護壁鉆進將受到限制。因此采用鋼護筒護壁法的施工鉆孔灌注樁將越來越普及。目前鋼護筒的打入，植入方法大致分為以下兩類：

一類是：利用專用搖、振動設備使鋼護筒克服各土層間與護筒間的摩擦力，使護筒穿越樁機鉆孔施工中的不利地層直至到達不需要護壁的穩(wěn)定地層后，利用取渣設備掏空護筒內渣土后，安裝鋼筋籠并澆筑混凝土成樁。但該工藝具有以下缺點：遇到以下情形時，護筒無法穿越：(1)在現(xiàn)代填埋物地層中有各種廢舊建筑材料；(2)地層局部含有堅硬塊石，風化球等；(3)致密砂卵石層，中等風化等較硬地層。

第二種是：采用全護筒跟管鉆機鉆進。該法具有成孔工效快、質量高、能縮短工期等優(yōu)點，但所用的全護筒跟管鉆機，價格昂貴，使用、維修成本較高等缺點。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供的可變徑旋挖鉆具解決了現(xiàn)有技術問題中的一個或者多個。

本發(fā)明提供的可變徑旋挖鉆具，包括鉆斗、活動刮刀裝置，其中，

鉆斗旋挖樁孔以及排渣；

活動刮刀裝置設于鉆斗內，并且由鉆斗帶動轉動；且，被施力時，活動刮刀裝置能伸出鉆斗外部，用以切割接觸的巖土。

本發(fā)明提供的可變徑旋挖鉆具，可以將地層中各種堅硬的廢舊建筑材料或者硬度較大的巖土切割成鉆渣，使護筒可以順利下沉且不影響護筒以下地層或巖層的開挖，還能保證樁身直徑上下基本一致，同時結構簡單，造價成本低廉。

在一些實施方式中，活動刮刀裝置包括基座、刮刀、限位柱；

基座設于鉆斗；

刮刀鉸接于基座，并且能繞鉸接處轉動；

限位柱設于基座并且位于刮刀的兩側，用于限制刮刀的轉動范圍；

刮刀由鉆斗帶動刮刀轉動；且，被施力時，能伸出鉆斗外部，用以切割接觸的巖土。

如此，在鉆斗上設置可旋轉的刮刀，利用刮刀與巖土的摩擦時刮刀伸出或者收回，再通過鉆斗帶動刮刀旋轉實現(xiàn)了對樁的擴徑，不需要擴徑時也不影響鉆斗旋挖樁孔，采用簡單的設計方案既實現(xiàn)樁孔擴徑，又節(jié)約了成本。

在一些實施方式中，基座設有第一螺絲孔、第二螺絲孔、第三螺絲孔；

刮刀一端設有與第三螺絲孔對應的梯形孔，螺栓穿過梯形孔并且與第三螺絲孔配合并將刮刀與基座連接固定，刮刀能繞螺栓轉動；

限位柱部分設有與第一螺絲孔、第二螺絲孔匹配的螺紋，設有螺紋的部分分別與第一螺絲孔或者第二螺絲孔配合，其余部分突出于基座表面；

刮刀位于第一螺絲孔和第二螺絲孔之間，轉動時能與其中一側的限位柱相抵。

如此，刮刀在正轉和反轉時，限位柱可以將刮刀抵住，限制刮刀繼續(xù)旋轉，滿足設計需求。

在一些實施方式中，刮刀的切割端設有耐磨部件。

如此，提高刮刀的耐磨性，用于保護刮刀，提高刮刀的使用壽命。

在一些實施方式中，耐磨部件采用耐磨合金鋼。

如此，耐磨合金鋼具有較高的強度、硬度韌性和耐磨性。

本發(fā)明提供的可變徑旋挖鉆具的施工方法，包括以下步驟：

S1:旋挖機鉆桿驅動鉆斗正向旋轉向下挖掘巖土到設計深度并形成樁孔，待鉆斗內裝滿鉆渣后，加壓反轉鉆斗使鉆斗的料斗門閉合，同時提起鉆斗使活動刮刀裝置脫離樁孔底部巖土的摩擦；

S2：通過鉆桿將鉆斗提取到地面后卸下鉆渣并重復S1步驟，直至樁孔旋挖到需要的深度；

S3：當樁孔挖掘到設計深度時需要擴徑時，將鉆斗下沉至樁孔底部，通過鉆桿驅動鉆斗反轉，此時當活動刮刀裝置的刮刀與樁孔底部的巖土摩擦，刮刀與鉆斗反方向旋轉伸出鉆斗外部并與一側的限位柱抵接使刮刀處于伸出狀態(tài)，刮刀在隨鉆斗旋轉的過程中，不斷切割樁孔的側壁進行擴徑，同時提升鉆斗，使得鉆斗下方形成一個直徑大于鉆斗的樁孔；

S4:當鉆斗由下往上擴徑完成后，樁孔側壁切割的鉆渣掉落于樁孔底部，鉆桿驅動鉆斗正向旋轉并將鉆斗下沉，待鉆斗上的活動刮刀裝置與鉆渣接觸摩擦時，刮刀與鉆斗反方向旋轉并收回鉆斗，此時重復S1-S2步驟，直至鉆渣完全排出；

S5：重復S1-S4可以分段旋挖樁孔以及樁孔擴徑，直至設計深度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的一種實施方式的可變徑旋挖鉆具的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明提供的一種實施方式的可變徑旋挖鉆具的活動刮刀裝具的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明提供的一種實施方式的可變徑旋挖鉆具的基座結構示意圖；

圖4為本發(fā)明提供的一種實施方式的可變徑旋挖鉆具的刮刀結構示意圖；

圖5為本發(fā)明提供的一種實施方式的可變徑旋挖鉆具的活動刮刀裝置在樁孔中收攏的結構示意圖；

圖6為本發(fā)明提供的一種實施方式的可變徑旋挖鉆具的活動刮刀裝置在樁孔中伸出的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合說明書附圖對本發(fā)明進一步詳細說明。

如圖1-6所示，可變徑旋挖鉆具，包括鉆斗1、活動刮刀裝置2，其中，

鉆斗1旋挖樁孔88以及排渣，活動刮刀裝置2設于鉆斗1內，并且由鉆斗1帶動轉動；且，被施力時，活動刮刀裝置2能伸出鉆斗1外部，用以切割接觸的巖土。

本發(fā)明提供的可變徑旋挖鉆具，通過在現(xiàn)有的鉆斗1進一步改裝，將活動刮刀裝置2安裝在鉆斗1上，鉆斗1與旋挖機鉆桿相連并由鉆桿驅動鉆斗1轉動。當鉆斗1反轉時，帶動驅動活動刮刀2轉動，同時動活動刮刀裝置2被施力伸出鉆斗外部并切割接觸的巖土，則可實現(xiàn)樁孔88的擴徑。此種方式解決了現(xiàn)有技術中護筒99通過振、搖的方法無法穿過底層中各種堅硬的廢舊建筑材料或者硬度較大的巖土而到達護壁深度，也同時解決了采用全護筒99和管鉆機鉆進的設備價格昂貴，使用、維修成本較高等問題。

在實際運用中，活動刮刀裝置2可以為一套，也可以為多套，根據鉆斗1的直徑和實際需要情況來決定。

具體的，活動刮刀裝置2包括基座21、刮刀22、限位柱23。其中，基座21設于鉆斗1，刮刀22鉸接于基座21，并且能繞鉸接處轉動，限位柱23設于基座21并且位于刮刀22的兩側，用于限制刮刀22的轉動范圍，刮刀22由鉆斗1帶動刮刀22轉動；且，被施力時，能伸出鉆斗外部，用以切割接觸的巖土。

這樣，刮刀22可以沿鉸接處正轉或者反轉，轉動時與其中的一側限位柱23相抵，限位柱23限制了刮刀22的繼續(xù)轉動，以使刮刀22能在伸出時處于伸出狀態(tài)，對樁孔88側壁進行切割，而在收攏時處于收攏狀態(tài)，避免刮刀22在旋轉方向上過渡旋轉。

進一步的，基座21設有第一螺絲孔211、第二螺絲孔212、第三螺絲孔213。刮刀22一端設有與第三螺絲孔213對應的梯形孔221，螺栓穿過梯形孔221并且與第三螺絲孔213配合將刮刀與基座21連接固定，刮刀22能繞螺栓轉動，限位柱23部分設有與第一螺絲孔211、第二螺絲孔212匹配的螺紋，設有螺紋的部分分別與第一螺絲孔211或者第二螺絲孔212配合，其余部分突出于基座21表面，刮刀22位于第一螺絲孔211和第二螺絲孔212之間，轉動時能與其中一側的限位柱23相抵。

在工作時，鉆斗1正向轉動旋挖樁孔88，同時帶動活動刮刀裝置2沿同一個方向轉動，而刮刀22與底部巖土的摩擦驅使刮刀22繞螺栓反向轉動，當刮刀22轉動到與一側的限位柱23相抵時則停止轉動，此時刮刀22處于收攏狀態(tài)，這樣使得活動刮刀裝置2不干擾鉆斗1旋挖樁孔88作業(yè)；當需要對樁孔88擴徑時，將鉆斗1置于樁孔88底部使活動刮刀裝置2與巖土接觸使巖土對刮刀22施力，驅動鉆斗1反向轉動并帶動活動刮刀裝置2沿同一個方向轉動，而刮刀22與底部巖土的摩擦使得刮刀22繞螺栓正向轉動，當刮刀22轉動到與另一側的限位柱23項抵時則停止轉動，此時刮刀22處于伸出狀態(tài)，同時刮刀22隨著鉆斗1不停的反向轉動對巖土側壁進行切割，實現(xiàn)樁孔88擴徑。

為了保護刮刀22，可以在刮刀22的切割端設有耐磨部件3，耐磨部件3的材料可以采用耐磨合金鋼。這樣可以提高刮刀22的耐磨性，提高刮刀22的使用壽命。

本發(fā)明還提供了可變徑旋挖鉆具施工方法，具體步驟如下：

S1:旋挖機的鉆桿驅動鉆斗1正向旋轉向下挖掘巖土到設計深度并形成樁孔88，待鉆斗1內裝滿鉆渣后，加壓反轉鉆斗1使鉆斗1的料斗門閉合，同時提起鉆斗1使活動刮刀裝置2脫離樁孔88底部巖土的摩擦；

S2：通過鉆桿將鉆斗1提取到地面后卸下鉆渣并重復S1步驟，直至樁孔88旋挖到需要的深度；

S3：當樁孔88挖掘到設計深度時需要擴徑時，將鉆斗1下沉至樁孔88底部，通過鉆桿驅動鉆斗1反轉，此時當活動刮刀裝置2的刮刀22與樁孔88底部的巖土摩擦，刮刀22與鉆斗1反方向旋轉伸出鉆斗1外部并與一側的限位柱23抵接使刮刀22處于伸出狀態(tài)，刮刀22在隨鉆斗1旋轉的過程中，不斷切割樁孔88的側壁進行擴徑，同時提升鉆斗1，使得鉆斗1下方形成一個直徑大于鉆斗1的樁孔88；

S4:當鉆斗1由下往上擴徑完成后，樁孔88側壁切割的鉆渣掉落于樁孔88底部，鉆桿驅動鉆斗1正向旋轉并將鉆斗1下沉，待鉆斗1上的活動刮刀裝置2與鉆渣接觸摩擦時，刮刀22與鉆斗1反方向旋轉并收回鉆斗1，此時重復S1-S2步驟，直至鉆渣完全排出；

S5：重復S1-S4可以分段旋挖樁孔88以及樁孔88擴徑，直至設計深度。

根據本發(fā)明的施工方法，以下通過用于輔助護筒99打入地層為例對本發(fā)明的施工方法進一步詳細說明。

S1：利用旋挖機的護筒驅動器將護筒99旋入地層直至護筒99旋入地下，或者遇到障礙物無法下旋入時，換用本發(fā)明所涉及的可變徑旋挖鉆具；

S2：旋挖機更換帶有活動刮刀裝置2的鉆斗1后，按常規(guī)正轉切割護筒99內的巖土，待鉆斗1內裝滿鉆渣后，加壓反轉鉆斗1，使料斗門閉合，同時提起鉆斗1使活動刮刀裝置2脫離樁孔88底部巖土的摩擦；

S3：通過鉆桿將鉆斗1提取到地面后卸下鉆渣，重復步驟1-2直至將護筒99內的巖土全部取出；

S4：繼續(xù)通過旋挖機鉆桿驅動鉆斗1正向旋轉向下挖掘出護筒99內徑下的巖土到設計深度；

S5:當護筒99內徑下的巖土旋挖到設計深度后，通過鉆桿驅動鉆斗1反轉，此時，活動刮刀裝置2的刮刀22與底部巖土摩擦反向旋轉伸出鉆斗1外部并且與一側的限位柱23相抵阻止刮刀22繼續(xù)旋轉，使得刮刀22保持在伸出狀態(tài)，刮刀22在鉆斗1帶動旋轉的過程中，不斷切割護筒88下部內壁與外壁間的巖土，在切割巖土的同時提升鉆斗1，使得鉆斗1下方設計范圍內形成一個直徑略大于護筒99的樁孔88，便于護筒99繼續(xù)下沉；

S6:利用旋挖機的護筒驅動器，將護筒99旋入地下；

S7：重復步驟4-6直至護筒99下沉到穩(wěn)定地層的上部或者不穩(wěn)定層的下部。至此完成護筒99的埋設。

需要說明的是，在本實施例中，為了使得鉆斗1可以穿過護筒99旋挖樁孔88以及排出護筒99內的巖土，鉆斗1的直徑選用小于護筒99的內徑，而安裝在鉆斗1上的活動刮刀裝置2的刮刀22在旋轉伸出鉆斗1外時，旋轉的運動軌跡直徑略大于護筒99，這樣才可以將樁孔88擴大以滿足護筒99的埋入。

需要說明的是，本發(fā)明中提到的“正向轉動”和“反向轉動”僅是結合可變徑旋挖鉆具的工作情況對本發(fā)明的說明，而不作為本發(fā)明的進一步限定。

以上的僅是本發(fā)明的一些實施方式。對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。