本發(fā)明涉及深基坑支護預應(yīng)力錨桿/索的施工領(lǐng)域，尤其涉及一種帶液壓擴大頭的旋轉(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)域深基坑支護技術(shù)迅速發(fā)展，深基坑支護是為保證地下結(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、加固與保護措施。未來基坑支護將向著更大深度、更大面積的方向發(fā)展，周邊作業(yè)環(huán)境會越來越復雜，深基坑的開挖和施工難度會越來越大?；又ёo工程控制要點在于對支護結(jié)構(gòu)變形及位移的控制。以后通過施加預應(yīng)力的方法控制變形將逐步被推廣，而預應(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)置擴大頭，擴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大頭成孔孔徑及孔底沉渣能達到設(shè)計規(guī)范要求。本發(fā)明通過改變鉆機鉆頭構(gòu)造，鉆頭采用液壓擴張式鉆頭，在鉆至設(shè)計要求擴大頭深度時通過液壓擴張裝置邊旋轉(zhuǎn)邊將鉆頭逐步擴大至設(shè)計要求孔徑大小，直至完全達到設(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；油壓裝置還包括進油高壓管、出油高壓管和加壓油泵，進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；

在進行非擴孔段的施工時，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行旋轉(zhuǎn)打孔；在進行擴孔段的施工時，加壓油泵通過進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行配合限位。

進一步地，本發(fā)明的液壓合金鉆頭為高強度材料。

進一步地，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。

進一步地，本發(fā)明的鉆桿的內(nèi)部設(shè)置有套絲。

進一步地，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大頭的旋轉(zhuǎn)成孔裝置的施工方法，包括以下步驟：

S1、進行非擴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，進行旋轉(zhuǎn)成孔；成孔同時使用高壓空壓機進行高壓鼓風，排除轉(zhuǎn)碎的土體；

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

S21、成孔漸變式擴孔：持續(xù)旋轉(zhuǎn)鉆孔，同時加壓油泵通過進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、成孔突變式擴孔：暫停旋轉(zhuǎn)鉆孔，加壓油泵通過進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，進而提出鉆桿和鉆頭，完成鉆孔。

進一步地，本發(fā)明的步驟S1中高壓空壓鼓風機的壓力不小于20MPa。

進一步地，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，擴展直徑部分的成孔直徑能夠精確控制，提高了基坑的強度，且減小了擴展直徑成孔的施工難度；本裝置結(jié)構(gòu)簡單，使用成本低，能夠大大提高擴展直徑成孔的施工質(zhì)量和孔樁的強度。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實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)明實施例的成孔漸變式擴孔結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明實施例的成孔突變式擴孔結(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。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實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)明實施例的一種帶液壓擴大頭的旋轉(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還包括進油高壓管6、出油高壓管7和加壓油泵，進油高壓管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；

在進行非擴孔段的施工時，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配合進行旋轉(zhuǎn)打孔；在進行擴孔段的施工時，加壓油泵通過進油高壓管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進行配合限位。液壓合金鉆頭1為高強度材料。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)明實施例的帶液壓擴大頭的旋轉(zhuǎn)成孔裝置的施工方法，包括以下步驟：

S1、進行非擴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，進行旋轉(zhuǎn)成孔；成孔同時使用高壓空壓機進行高壓鼓風，排除轉(zhuǎn)碎的土體；

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

S21、成孔漸變式擴孔：持續(xù)旋轉(zhuǎn)鉆孔，同時加壓油泵通過進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、成孔突變式擴孔：暫停旋轉(zhuǎn)鉆孔，加壓油泵通過進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，進而提出鉆桿和鉆頭，完成鉆孔。

步驟S1中高壓空壓鼓風機的壓力不小于20MPa。

步驟S2中加壓油泵的工作壓力不小于63MPa。

在本發(fā)明的另一個具體實施例中，將液壓擴張鉆頭用于鉆孔施工，液壓鉆頭通過兩根油壓管與鉆孔機加壓油泵連接，通過加油與回油控制鉆頭張開與收回，在預應(yīng)力錨桿/索非擴孔段施工時不加壓，正常鉆進，土體隨螺旋鉆桿帶出鉆孔，在擴大頭范圍鉆孔時一邊鉆進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的控制擴大頭成孔孔徑，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：

成孔漸變式擴孔：非擴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)鉆進一邊用油泵通過進油管加壓作用至擴孔鉆頭使鉆齒緩慢張開，在孔徑漸變段完成擴孔過程—到擴大頭范圍通過擴孔鉆頭成孔至設(shè)計深度。

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

施工的具體步驟為：

1)非擴大錨桿長度范圍成孔采用普通成孔工藝；

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

2)通過油泵給液壓擴張式鉆頭加壓擴孔；

油泵通過進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)一邊擴大鉆頭成孔，鉆頭擴張最大行程根據(jù)錨桿/索設(shè)計要求選用，成擴孔式有成孔漸變式擴孔、成孔突變式擴孔兩種，擴孔至最大行程時通過限位裝置自動停止擴張。

3)擴大頭范圍成孔；

利用擴張后的液壓擴大鉆頭旋轉(zhuǎn)成孔至設(shè)計深度。

4)通過回油高壓管收回擴張鉆齒，然后慢慢提出鉆桿和鉆頭。

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