[发明专利]一种钻扩孔两用钻具及施工方法

权利要求书

1.一种钻扩孔两用钻具，由空心钻杆（1）、动力电缆（4）、测控电缆（22）、钻扩孔两用钻机（2）和钻扩孔两用钻头（3）自上而下连接组成，所述钻扩孔两用钻机（2）由潜水电机（8）、行星减速器（9）、钻机轴（19）及法兰（10）自上而下连接而成，所述钻扩孔两用钻头（3）由法兰（10）、钻头横梁（16）和下部的钻尖自上而下固接组成，钻机轴（19）与钻扩孔两用钻头（3）通过法兰（10）连接，其特征在于：

a．在潜水电机轴、行星式减速器（9）的太阳轮轴和钻机轴（19）中心开设的中心通孔内设有一根通长的控制轴（20），所述控制轴（20）上端设有一电磁制动器，其下端伸入至钻扩孔两用钻头内；

b．所述钻扩孔两用钻头（3）有一水平设置的钻头横梁（16），所述钻头横梁（16）的中心竖直装有一根上端与控制轴（20）键连接且下端为锥齿轮的钻头中心轴（18），所述钻头横梁（16）的横断面为H型，其上翼缘中心开有纵向通孔，所述通孔中对称设有两根水平安装的锥齿轮轴（11），所述钻头横梁（16）的腹板两侧各设有一根水平安装且外伸段带有齿爪刀的扩孔刀杆（12），两根扩孔刀杆（12）内各有一根与之内螺纹相啮合的螺杆（17），所述钻头横梁（16）下设置有与其固定连接的钻尖；

c． 潜水电机（8）内部上端电磁制动器旁设有两组可对潜水电机轴和控制轴（20）的转数进行检测的转数检测器（21）。

2.根据权利要求1所述的钻扩孔两用钻具，其特征在于：所述电磁制动器由动磁轭（7）与静磁轭（5）组成，所述动磁轭（7）用花键套接在控制轴（20）的上部，所述静磁轭（5）固定在潜水电机端盖（6）底面。

3.根据权利要求1所述的钻扩孔两用钻具，其特征在于：所述测控电缆（22）包括检测信号缆（25）和制动控制缆（26），所述检测信号缆（25）连接转数检测器（21），所述制动控制缆（26）连接动磁轭（7）。

4.采用权利要求1至3任意一项所述的钻扩孔两用钻具进行多级扩孔桩连续钻扩孔的施工方法，其特征在于如下步骤：

步骤一，进行桩位定位、安放护筒等钻孔前的准备工作；

步骤二，在扩孔刀杆（12）完全缩回钻扩孔两用钻头（3）内、及电磁制动器断电脱开后，潜水电机（8）启动正向运转，钻扩孔两用钻机（2）开始钻孔作业，潜水电机（8）通过行星减速器（9）及钻机轴（19）将动力传给钻尖进行钻孔；与此同时，检测信号缆（25）导通，转数检测器（21）开始对潜水电机（8）轴和控制轴（20）进行转数检测；

步骤三，当钻孔深度达到首级扩孔台的下沿时，继续向下钻进不小于1倍孔径的深度后提钻，当扩孔刀杆上沿与扩孔台上沿平齐时，停止提钻准备扩孔；

步骤四，扩孔时，检测信号缆（25）和制动控制缆（26）同时导通：检测信号缆（25）的电源导通，转数检测器（21）对潜水电机轴和控制轴（20）进行转数检测；制动控制缆（26）的电源导通，电磁制动器的动磁轭（7）与静磁轭（5）得电吸合制动，控制轴（20）及钻头中心轴（18）制动转速为零，中心轴（18）下端锥齿轮通过驱动锥齿轮轴（11）和螺杆（17）转动来推动扩孔刀杆（12）伸出扩孔；扩孔时根据设定的扩孔形状，采用扩孔刀杆（12）的水平伸出切削与钻扩孔两用钻头（3）竖直向下钻孔切削联动的合成运动切削方法进行扩孔，或采用钻扩孔两用钻头（3）上的扩孔刀杆（12）水平方向单独步进伸出切削与扩孔刀杆（12）随钻扩孔两用钻头（3）单独步进竖直向下切削的步进顺序切削方法进行扩孔作业，直至达到设定的扩孔形状；

步骤五，扩孔完成后，电磁制动器得电使控制轴（20）制动，扩孔刀杆（12）在潜水电机（8）反向运转中缩进钻头横梁（16）内后，电磁制动器断电脱开，潜水电机（8）恢复正转运转，钻尖向下继续钻孔；

步骤六，当钻孔为多级扩孔时，重复步骤二、步骤三、步骤四和步骤五中的钻扩孔作业过程，如此循环往复，直到完成整个桩孔的钻扩孔作业；

步骤七，最后一级的扩孔作业完成后，继续向下钻800mm～1500mm孔深的收渣孔；

步骤八，换浆清孔后，将钻扩孔两用钻具提起，并下放钢筋笼（23）与灌灰导管（24）；

步骤九，通过灌灰导管（24）向成型的桩孔内灌注混凝土，最终形成多级扩孔桩。

5.根据权利要求4所述的多级扩孔桩连续钻扩孔施工方法，其特征在于：所述步骤四中的扩孔形状为正圆锥台、阶梯状圆锥台或圆柱台。