本發(fā)明涉及深基坑支護(hù)預(yù)應(yīng)力錨桿/索的施工領(lǐng)域，尤其涉及一種帶液壓擴(kuò)大頭的旋轉(zhuǎn)成孔裝置及施工方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著土地資源的緊缺，在建筑領(lǐng)域深基坑支護(hù)技術(shù)迅速發(fā)展，深基坑支護(hù)是為保證地下結(jié)構(gòu)施工及基坑周邊環(huán)境的安全，對基坑側(cè)壁及周邊環(huán)境采用的支擋、加固與保護(hù)措施。未來基坑支護(hù)將向著更大深度、更大面積的方向發(fā)展，周邊作業(yè)環(huán)境會越來越復(fù)雜，深基坑的開挖和施工難度會越來越大?；又ёo(hù)工程控制要點(diǎn)在于對支護(hù)結(jié)構(gòu)變形及位移的控制。以后通過施加預(yù)應(yīng)力的方法控制變形將逐步被推廣，而預(yù)應(yīng)力錨桿/索的施工質(zhì)量直接決定了基坑變形及位移大小，預(yù)應(yīng)力錨桿/索的施工質(zhì)量最直接的反應(yīng)就是抗拔力的大小。目前使用最普遍的增加抗拔力的方法就是錨桿/索錨固段端頭部分設(shè)置擴(kuò)大頭，擴(kuò)大頭一般采用高壓旋噴成孔的施工方法，通過高壓射流切削土體成孔。但在地層深處高壓旋噴成孔孔徑往往只能通過經(jīng)驗(yàn)及作業(yè)時間來大致確定，且高壓旋噴是濕作業(yè)，孔內(nèi)射流成渣一般無法清除干凈，孔底沉渣很厚，這種方法無法保證擴(kuò)大頭成孔孔徑及孔底沉渣能達(dá)到設(shè)計規(guī)范要求。本發(fā)明通過改變鉆機(jī)鉆頭構(gòu)造，鉆頭采用液壓擴(kuò)張式鉆頭，在鉆至設(shè)計要求擴(kuò)大頭深度時通過液壓擴(kuò)張裝置邊旋轉(zhuǎn)邊將鉆頭逐步擴(kuò)大至設(shè)計要求孔徑大小，直至完全達(dá)到設(shè)計深度，成孔后將鉆頭縮回，然后提鉆桿。此種作業(yè)方法可直接采用干作業(yè)成孔，在保證擴(kuò)大頭直徑的同時也有效的避免了因濕作業(yè)成孔造成的沉渣難以清除的質(zhì)量隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)中高壓旋噴施工方式難以控制擴(kuò)孔孔徑，且射流成渣無法清除干凈的缺陷，提供一種帶液壓擴(kuò)大頭的旋轉(zhuǎn)成孔裝置及施工方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供一種帶液壓擴(kuò)大頭的旋轉(zhuǎn)成孔裝置，包括鉆桿，鉆桿上設(shè)置有螺旋形的鉆桿葉片，鉆桿的末端還設(shè)置有油壓裝置和液壓合金鉆頭，液壓合金鉆頭有多片可開合的鉆齒；油壓裝置還包括進(jìn)油高壓管、出油高壓管和加壓油泵，進(jìn)油高壓管和出油高壓管通過一端與加壓油泵相連，另一端穿過鉆桿的內(nèi)部與油壓裝置相連；

在進(jìn)行非擴(kuò)孔段的施工時，液壓合金鉆頭的鉆齒閉合，通過閉合狀態(tài)的液壓合金鉆頭和鉆桿葉片配合進(jìn)行旋轉(zhuǎn)打孔；在進(jìn)行擴(kuò)孔段的施工時，加壓油泵通過進(jìn)油高壓管向油壓裝置輸入高壓油，油壓裝置控制液壓合金鉆頭的鉆齒打開，成孔直徑增大；完成擴(kuò)孔段的施工時，通過出油高壓管輸出油壓裝置內(nèi)的高壓油，油壓裝置控制液壓合金鉆頭的鉆齒回收。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的液壓合金鉆頭為鉆石形結(jié)構(gòu)，分為直徑增大部分和直徑減小部分，直徑減小部分為錐形尖端。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的油壓裝置的兩側(cè)設(shè)置有限位裝置，液壓合金鉆頭的鉆石形結(jié)構(gòu)的直徑增大部分與限位裝置進(jìn)行配合限位。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的液壓合金鉆頭為高強(qiáng)度材料。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的液壓合金鉆頭的底部與油壓裝置相接觸的位置設(shè)置有高壓氣流孔。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的鉆桿的內(nèi)部設(shè)置有套絲。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的液壓合金鉆頭的底部設(shè)置有轉(zhuǎn)軸，液壓合金鉆頭的各個鉆齒繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。

本發(fā)明提供一種帶液壓擴(kuò)大頭的旋轉(zhuǎn)成孔裝置的施工方法，包括以下步驟：

S1、進(jìn)行非擴(kuò)大錨桿長度范圍成孔段的施工：通過閉合狀態(tài)下的液壓合金鉆頭與鉆桿葉片相配合，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)成孔；成孔同時使用高壓空壓機(jī)進(jìn)行高壓鼓風(fēng)，排除轉(zhuǎn)碎的土體；

S2、進(jìn)行擴(kuò)大錨桿長度范圍成孔段的施工：若為成孔漸變式擴(kuò)孔，執(zhí)行步驟S21；若為成孔突變式擴(kuò)孔，執(zhí)行步驟S22；

S21、成孔漸變式擴(kuò)孔：持續(xù)旋轉(zhuǎn)鉆孔，同時加壓油泵通過進(jìn)油高壓管向油壓裝置輸入高壓油，油壓裝置控制鉆齒緩慢張開，張開同時持續(xù)鉆孔，保證鉆孔直徑逐漸增大；

S22、成孔突變式擴(kuò)孔：暫停旋轉(zhuǎn)鉆孔，加壓油泵通過進(jìn)油高壓管向油壓裝置輸入高壓油，油壓裝置控制鉆齒直接張開到最大直徑，然后繼續(xù)旋轉(zhuǎn)鉆孔；

S3、鉆孔達(dá)到指定深度后，通過出油高壓管輸出油壓裝置內(nèi)的高壓油，油壓裝置控制鉆齒回收，進(jìn)而提出鉆桿和鉆頭，完成鉆孔。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的步驟S1中高壓空壓鼓風(fēng)機(jī)的壓力不小于20MPa。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的步驟S2中加壓油泵的工作壓力不小于63MPa。

本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：本發(fā)明的帶液壓擴(kuò)大頭的旋轉(zhuǎn)成孔裝置及施工方法，通過液壓裝置控制液壓合金鉆頭的張開和回收，能夠滿足需要擴(kuò)展直徑的鉆孔的成孔要求；與傳統(tǒng)技術(shù)中的高壓旋噴技術(shù)相比，擴(kuò)展直徑部分的成孔直徑能夠精確控制，提高了基坑的強(qiáng)度，且減小了擴(kuò)展直徑成孔的施工難度；本裝置結(jié)構(gòu)簡單，使用成本低，能夠大大提高擴(kuò)展直徑成孔的施工質(zhì)量和孔樁的強(qiáng)度。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的鉆頭閉合狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的鉆頭張開狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例的成孔漸變式擴(kuò)孔結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例的成孔突變式擴(kuò)孔結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，1-液壓合金鉆頭，2-油壓裝置，3-鉆桿葉片，4-鉆桿，5-套絲，6-進(jìn)油高壓管，7-出油高壓管，8-限位裝置，9-轉(zhuǎn)軸，10-鉆齒，11-高壓氣流孔。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的一種帶液壓擴(kuò)大頭的旋轉(zhuǎn)成孔裝置，包括鉆桿4，鉆桿4上設(shè)置有螺旋形的鉆桿葉片3，鉆桿4的末端還設(shè)置有油壓裝置2和液壓合金鉆頭1，液壓合金鉆頭1有多片可開合的鉆齒10；油壓裝置2還包括進(jìn)油高壓管6、出油高壓管7和加壓油泵，進(jìn)油高壓管6和出油高壓管7通過一端與加壓油泵相連，另一端穿過鉆桿4的內(nèi)部與油壓裝置2相連；

在進(jìn)行非擴(kuò)孔段的施工時，液壓合金鉆頭1的鉆齒10閉合，通過閉合狀態(tài)的液壓合金鉆頭1和鉆桿葉片3配合進(jìn)行旋轉(zhuǎn)打孔；在進(jìn)行擴(kuò)孔段的施工時，加壓油泵通過進(jìn)油高壓管6向油壓裝置2輸入高壓油，油壓裝置2控制液壓合金鉆頭1的鉆齒10打開，成孔直徑增大；完成擴(kuò)孔段的施工時，通過出油高壓管7輸出油壓裝置2內(nèi)的高壓油，油壓裝置2控制液壓合金鉆頭1的鉆齒10回收。

如圖2所示，液壓合金鉆頭1為鉆石形結(jié)構(gòu)，分為直徑增大部分和直徑減小部分，直徑減小部分為錐形尖端。底部的直徑增大部分能夠提高鉆頭的強(qiáng)度，起到支撐的作用；頂部的錐形尖端能夠提高成孔的速度和質(zhì)量。

如圖3所示，油壓裝置2的兩側(cè)設(shè)置有限位裝置8，液壓合金鉆頭1的鉆石形結(jié)構(gòu)的直徑增大部分與限位裝置8進(jìn)行配合限位。液壓合金鉆頭1為高強(qiáng)度材料。液壓合金鉆頭1的底部與油壓裝置2相接觸的位置設(shè)置有高壓氣流孔11。鉆桿4的內(nèi)部設(shè)置有套絲5。液壓合金鉆頭1的底部設(shè)置有轉(zhuǎn)軸9，液壓合金鉆頭1的各個鉆齒10繞轉(zhuǎn)軸9轉(zhuǎn)動。

如圖4和圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例的帶液壓擴(kuò)大頭的旋轉(zhuǎn)成孔裝置的施工方法，包括以下步驟：

S1、進(jìn)行非擴(kuò)大錨桿長度范圍成孔段的施工：通過閉合狀態(tài)下的液壓合金鉆頭與鉆桿葉片相配合，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)成孔；成孔同時使用高壓空壓機(jī)進(jìn)行高壓鼓風(fēng)，排除轉(zhuǎn)碎的土體；

S2、進(jìn)行擴(kuò)大錨桿長度范圍成孔段的施工：若為成孔漸變式擴(kuò)孔，執(zhí)行步驟S21；若為成孔突變式擴(kuò)孔，執(zhí)行步驟S22；

S21、成孔漸變式擴(kuò)孔：持續(xù)旋轉(zhuǎn)鉆孔，同時加壓油泵通過進(jìn)油高壓管向油壓裝置輸入高壓油，油壓裝置控制鉆齒緩慢張開，張開同時持續(xù)鉆孔，保證鉆孔直徑逐漸增大；

S22、成孔突變式擴(kuò)孔：暫停旋轉(zhuǎn)鉆孔，加壓油泵通過進(jìn)油高壓管向油壓裝置輸入高壓油，油壓裝置控制鉆齒直接張開到最大直徑，然后繼續(xù)旋轉(zhuǎn)鉆孔；

S3、鉆孔達(dá)到指定深度后，通過出油高壓管輸出油壓裝置內(nèi)的高壓油，油壓裝置控制鉆齒回收，進(jìn)而提出鉆桿和鉆頭，完成鉆孔。

步驟S1中高壓空壓鼓風(fēng)機(jī)的壓力不小于20MPa。

步驟S2中加壓油泵的工作壓力不小于63MPa。

在本發(fā)明的另一個具體實(shí)施例中，將液壓擴(kuò)張鉆頭用于鉆孔施工，液壓鉆頭通過兩根油壓管與鉆孔機(jī)加壓油泵連接，通過加油與回油控制鉆頭張開與收回，在預(yù)應(yīng)力錨桿/索非擴(kuò)孔段施工時不加壓，正常鉆進(jìn)，土體隨螺旋鉆桿帶出鉆孔，在擴(kuò)大頭范圍鉆孔時一邊鉆進(jìn)一邊加壓使鉆頭緩慢張開，在成孔后通過回油裝置將鉆齒收回，然后將鉆桿收回。此種施工方法能精準(zhǔn)的控制擴(kuò)大頭成孔孔徑，且成孔過程采用干作業(yè)成孔可有效控制孔底成渣，保證成孔施工質(zhì)量有。成孔有如下兩種方式：

成孔漸變式擴(kuò)孔：非擴(kuò)大錨桿長度范圍采用普通鉆孔工藝成孔至孔徑漸變段—一邊繼續(xù)鉆進(jìn)一邊用油泵通過進(jìn)油管加壓作用至擴(kuò)孔鉆頭使鉆齒緩慢張開，在孔徑漸變段完成擴(kuò)孔過程—到擴(kuò)大頭范圍通過擴(kuò)孔鉆頭成孔至設(shè)計深度。

成孔突變式擴(kuò)孔：非擴(kuò)大錨桿長度范圍采用普通鉆孔工藝成孔—到達(dá)擴(kuò)大頭范圍鉆桿停止鉆進(jìn)但鉆頭繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，用油泵通過進(jìn)油管加壓作用至擴(kuò)孔鉆頭使鉆齒緩慢張開完成擴(kuò)孔過程—擴(kuò)大頭范圍繼續(xù)鉆進(jìn)通過擴(kuò)孔鉆頭成孔至設(shè)計深度。

施工的具體步驟為：

1)非擴(kuò)大錨桿長度范圍成孔采用普通成孔工藝；

采用普通錨索鉆機(jī)通過螺旋鉆桿用高壓空壓機(jī)鼓風(fēng)旋轉(zhuǎn)成孔鼓風(fēng)壓力不少于20MPa，保證所有鉆碎土體可以完全排除。

2)通過油泵給液壓擴(kuò)張式鉆頭加壓擴(kuò)孔；

油泵通過進(jìn)油高壓管給液壓鉆頭加壓，油泵工作壓力不少于63MPa,一邊旋轉(zhuǎn)一邊擴(kuò)大鉆頭成孔，鉆頭擴(kuò)張最大行程根據(jù)錨桿/索設(shè)計要求選用，成擴(kuò)孔式有成孔漸變式擴(kuò)孔、成孔突變式擴(kuò)孔兩種，擴(kuò)孔至最大行程時通過限位裝置自動停止擴(kuò)張。

3)擴(kuò)大頭范圍成孔；

利用擴(kuò)張后的液壓擴(kuò)大鉆頭旋轉(zhuǎn)成孔至設(shè)計深度。

4)通過回油高壓管收回擴(kuò)張鉆齒，然后慢慢提出鉆桿和鉆頭。

應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。