一种可安放护筒的扩底旋挖钻头的制作方法

本发明涉及工程机械设备，尤其涉及一种可安放护筒的扩底旋挖钻头。

背景技术：

旋挖钻机凭借着其机械化程度高、施工速度快、成孔质量好等优势逐渐取代了大量老式钻机，成为了钻孔灌注桩主流施工机械。在旋挖钻机施工流程中，护筒的埋设是非常重要的施工流程，护筒不仅可以保护孔口土层防止塌孔，而且可以给桩孔进行定位，使得桩位不发生偏差。埋设护筒施工过程中，一般使用吊车将护筒吊运至孔口上方，这样不仅增加人力、物力，提高施工成本，而且降低施工效率，占用现场资源。

随着高层建筑的逐渐普及，钻孔灌注桩施工越来越深，对扩底桩的需求越来越高，传统的机械式扩底钻头在施工效率和施工精度上都存在着难以避免的问题。

旋挖钻机卸渣过程中，一般靠土体自重和旋挖钻头旋转使得土体自行掉落，但是旋挖钻机在淤泥质土层施工过程中，由于淤泥质土体黏力较大，常常吸附于转筒内壁，使得土体无法通过自重和旋挖钻头旋转自行掉落。

技术实现要素：

发明目的：为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种可安放护筒的扩底旋挖钻头，以实现自行安放护筒、扩底以及自动卸渣等施工要求。

技术方案：一种可安放护筒的扩底旋挖钻头，包括筒体，其顶面设有连接方，内部设有自动卸渣结构，底部设有可脱卸的切削盘；自动卸渣结构沿筒体轴向布置，其上端与筒体的顶面固定连接，其下端设有多个伸缩结构；伸缩结构沿筒体径向延伸，其一端与自动卸渣结构固定连接，另一端设有用于扩底的支撑结构，筒体侧壁开设有与该支撑结构位置相对应且尺寸适配的槽口，支撑结构由伸缩结构带动，通过槽口探出或者收回筒体；伸缩结构上还设有用于脱卸切削盘的钻底开合结构，该钻底开合结构与切削盘可拆卸连接。

具体的，所述钻底开合结构包括复位弹簧、支撑座、限位块、弧形锁杆和挂钩，支撑座和限位块固定在筒体内壁，复位弹簧两端分别与弧形锁杆和筒体内壁固定连接，挂钩底端与切削盘固定连接，弧形锁杆与支撑座铰接，弧形锁杆两端分别与挂钩和支撑结构的弧形板接触。优选的，所述弧形锁杆一端设有挂钩凹槽，所述挂钩凹槽的投影尺寸与挂钩相等，挂钩凹槽底端进行倒角处理，所述支撑座两侧设有销钉孔，所述弧形锁杆与支撑座通过销轴铰接，所述限位块限定弧形锁杆转动角度，所述复位弹簧分别连接弧形锁杆和筒体，在限位块的作用下使得弧形锁杆快速回位。

进一步的，所述自动卸渣结构包括液压缸、挡泥板、液压阀、连接钢板和油路管道；所述液压缸上端与筒体顶部固定连接，液压缸下端与连接钢板固定连接，连接钢板由多块弧形钢板组成，连接钢板上端使用圆环把多块弧形钢板固定为一体，且圆环与挡泥板固定连接，连接钢板下端通过实心圆柱体将多块弧形钢板固定连接在活塞杆下端，所述圆环上端与挡泥板固定连接，在液压缸的作用下使得挡泥板向下运动，将筒体中的渣土挤出，实现钻头自动卸渣。所述油路管道位于液压缸和连接钢板之间，油路管道上端与液压缸上端共同固定连接于筒体顶部，油路管道下端与缸液压缸下端固定连接，使得液压缸和液压缸的所有油路通道通过油路管道连接到液压阀，液压阀连接至自带液压系统的旋挖钻机，实现液压缸进出油口的油路循环。

进一步的，所述伸缩结构包括液压缸、第一支撑块、第二支撑块和导航板；所述导航板沿筒体径向布置，一端与所述油路管道固定连接，另一端与槽口上部的筒体内壁固定连接，导航板靠近筒体一侧对称布置两个滑槽，靠近油路管道一侧与第一支撑块可拆卸连接。所述液压缸由缸筒和活塞杆组成，所述活塞杆伸出缸体一端与第一支撑块固定连接，所述缸筒一端与第二支撑块固定连接，所述活塞杆插入缸筒一端设有活塞，所述活塞将缸筒分为有杆腔和无杆腔，所述有杆腔上设有第一进出油口，所述无杆腔上设有第二进出油口，所述第一进出油口和第二进出油口分别连接第一油路通道和第二油路通道并通过油路管道连接至液压阀。

进一步的，所述支撑结构包括弧形板、翼缘板、加强腹板和滑块，所述弧形板与槽口的位置相对应且尺寸适配，所述滑块设于翼缘板上，滑块上可拆卸连接有滑动座，滑动座与所述第一支撑块可拆卸连接。所述滑动座包括滑动座底板、滑动座侧板和滑动座加强板，所述滑动座底板设有两排大小相同的沉头孔，其位置与导航板滑槽相对应，每个沉头孔通过沉头螺钉穿过滑槽与翼缘板固定连接，所述滑动座侧板设有同轴大小相等的销钉孔，所述销钉孔通过销轴与第一支撑块铰接。所述翼缘板一端采用不对称设计，刃口对着筒体顺时针转动方向，使得旋挖钻头在扩底施工过程中便于切土，翼缘板另一端设有两个相互平行的滑块，其位置与滑槽的位置相对应，每个滑块上设有两个相互对称的螺纹孔，用于固定连接滑动座；所述加强腹板与弧形板竖向垂直连接，加强腹板竖向垂直固定于弧形板中心左侧位置，以便于旋挖钻头扩孔施工过程中使得土体沿着槽口(21)位置进入筒体中。

本发明提供的技术方案与现有技术相比，具有如下显著进步：1、旋挖钻头在支撑结构和伸缩结构的共同作用下可以通过旋挖钻机自行实现护筒埋设工作，减少部分人力和物力，提高了施工施工效率，降低了施工成本。2、旋挖钻头在支撑结构和伸缩结构的共同作用下可以实现扩底施工要求，使得旋挖桩适用范围更广，相比落后的机械式扩底钻头施工效率高、成孔质量好。3、旋挖钻头在自动卸渣结构和钻底开合结构的共同作用下可以实现筒体内渣土自动卸渣功能，相比靠自重使得土体自行下落的卸渣方式，自动卸渣功能可以使得筒体中的渣土清除干净，并且可以减少钻挖钻头卸渣时晃动钻杆产生的噪声。

附图说明

图1为本发明的一种可安放护筒的扩底旋挖钻头结构示意图；

图2为筒体结构示意图；

图3为支撑结构示意图；

图4为滑动座结构示意图；

图5为伸缩结构示意图；

图6为导航板结构示意图；

图7为钻底开合结构示意图；

图8为自动卸渣结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1所示，一种可安放护筒的扩底旋挖钻头，包括连接方1、筒体2、切削盘3，四个伸缩结构4，四个支撑结构5，自动卸渣结构6，钻底开合结构7，伸缩结构4可以在支撑结构5的配合下伸出筒体2支撑护筒，将护筒安放到指定位置，同时伸缩结构4在钻孔施工过程中还可以实现扩底功能，钻底开合结构7和伸缩结构4的配合下可以实现切削盘3自行打开功能，自动卸渣结构6可以将筒体2内的渣土自动清理干净，提高了施工效率，降低了生产成本。

图2是图1中筒体2结构示意图，筒体2底部均匀对称布置四个大小相等的槽口21，支撑结构5可以在伸缩结构4的作用下伸出槽口21，实现安放护筒和扩底的功能。

图3是图1中支撑结构5结构示意图，包括弧形板51，翼缘板52，加强腹板53，两个滑块54，滑动座55，弧形板51与翼缘板52和加强腹板53相互垂直固定连接，弧形板51的弧度与槽口21相同，厚度与筒体2相同，弧形板51的外侧和筒体2外侧在同一曲面上。每个滑块54上设有两个大小相等的螺纹孔541，翼缘板52采用不对称结构设计，翼缘板52刃口对着筒体2顺时针转动方向，使得旋挖钻头在扩底施工过程中便于切土，加强腹板53位于弧形板51中心偏左的位置，以便于扩孔施工过程中渣土通过筒体2的槽口21进入钻头。

图4是支撑结构5中滑动座55结构示意图，包括滑动座底板57、两个滑动座侧板56、滑动座加强板58组成，滑动座底板57设有两排沉头孔571，沉头孔571位置与螺纹孔541相互对应，滑动座侧板56设有销钉孔561，滑动座55通过销钉孔561与支撑结构铰接，滑动座加强板58对滑动座底板57和滑动座侧板56起到加强固定作用。

图5是图1中伸缩结构4结构示意图，包括液压缸41，第一支撑块42，第二支撑块43，导航板48，液压41由活塞杆411和缸体412组成，液压缸41两端分别于第一支撑块42和第二支撑块43固定连接，第一支撑块42和第二支撑块43分别设有销钉孔421和销钉孔431，导航板48通过销钉孔431与第二支撑块43铰接，第二支撑块43一端采用弧形设计，使得与油路管道64固定更加贴合，活塞49将缸体412分为有杆腔44和无杆腔45，有杆腔44上设有第一进出油口46，无杆腔45上设有第二进出油口47，第一进出油口46和第二进出油口47分别连接第一油路通道461和第二油路通道471，液压阀62通过油路管道64给每个液压缸41的无杆腔45同时进油，从而推动每个活塞杆411向外移动，并带动支撑结构5向外伸出筒体2的槽口21，可以达到支撑护筒和扩底功能。

图6是伸缩结构4导航板48结构示意图，包括固定座481和两个相互平行的滑槽483，固定座481两个设有同轴销钉孔482，使得导航板48与液压缸41铰接，导航板48一端采用弧形设计，使得导航板48与油路管道64固定连接，另一端与槽口21上部的筒体2内壁固定连接。

图7是图1中钻底开合结构7结构示意图，包括复位弹簧71，支撑座73，限位块74，弧形锁杆72和挂钩75，支撑座73和限位块74固定在筒体2内壁，复位弹簧71两端分别与弧形锁杆72和筒体2内壁固定连接，挂钩75底端与切削盘3固定连接，弧形锁杆72与支撑座73铰接，弧形锁杆72两端分别与挂钩75和支撑结构5的弧形板51接触。弧形锁杆72一端采用倒角设计，使得切削盘3在闭合时，挂钩75能够顺利与弧形锁杆72咬合，液压阀62通过油路管道64给液压缸41的有杆腔44进油，使得液压缸41带动弧形板51向内移动，弧形锁杆72绕着支撑座73旋转，弧形锁杆72抵到限位块74一端，使得挂钩75从弧形锁杆72上脱落，弧形锁杆72在复位弹簧71的作用下抵到限位块74另一端，弧形锁杆72恢复原位，限位块74能够限制弧形锁杆72在伸缩结构4和弹簧71的作用下的转动，从而在钻底开合过程中不会发生过度旋转的情况。

图8是图1中自动卸渣结构6示意图，其上端与筒体2顶面固定连接，末端与切削盘留3有一定距离。具体包括液压缸63，挡泥板61，连接钢板65，油路管道64，液压阀62，液压缸63包括活塞杆631，活塞杆631一端与连接钢板65通过实心圆柱体66加固连接，连接钢板65另一端与挡泥板61固定连接，连接钢板65由四块大小相同弧形钢板652组成，连接钢板65上端与挡泥板61固定连接，并通过圆环651对连接钢板65进行加固，液压阀62通过连接方1与自带液压结构的钻杆相连。

工作原理：

采用本发明可安放护筒的扩底旋挖钻头进行施工时，包括如下步骤：

(1)测量放线：将旋挖桩施工范围内场地碾压整平，根据设计图纸找出灌注桩中心坐标，确定旋挖钻筒筒体2的尺寸，通过测量仪器放出桩中心点位置，并进行标记。

(2)钻机就位：旋挖钻机就位，底盘保持水平，将旋挖钻头中心点对准桩孔中心，控制液压阀62通过油路管道64给每个液压缸41的无杆腔45同时进油，从而推动每个活塞杆411向外移动，并带动弧形板51向外伸出筒体2，直至达到护筒直径，液压阀62停止进油。

(3)护筒预埋位钻孔：旋挖钻头顺时针转动，对护筒预埋位置进行钻孔，钻头底部的土体通过切削盘3进入筒体2，钻头周围的土体经过弧形板51的切削从槽口21进入筒体2。

(4)提钻自动卸渣：控制液压阀62通过油路管道64给液压缸41的有杆腔44进油，使得液压缸41的活塞杆411向内移动，并带动弧形板51向内移动，使得弧形锁杆72绕着支撑座73旋转，使得挂钩75从弧形锁杆72上脱落，从而实现切削盘3自动脱落，控制液压阀62通过油路管道64给液压缸63加压，使得活塞杆631向下运动，并带动连接钢板65和挡泥板61同时向下移动，将筒体2内的渣土通过挡泥板61向下挤压出来，从而实现自动卸渣功能，重复以上步骤直至旋挖钻机钻进至预埋护筒深度。

(5)安放护筒：将旋挖钻头移至护筒上方并伸入护筒里面，使旋挖钻头接触地面，控制液压阀62通过油路管道64给每个液压缸41的无杆腔45同时进油，从而推动每个活塞杆411向外移动，并带动弧形板51向外支撑住护筒内壁，关闭液压阀62停止进油，提升旋挖钻头并带动护筒埋设至指定位置，控制液压阀62通过油路管道64给每个液压缸41的有杆腔44同时进油，从而推动每个活塞杆411向内收紧，护筒安防完成。

(6)桩孔中心轴线校核：安放护筒完成后，需对护筒的偏移及垂直度进行校核，护筒中心偏差不超过50mm，垂直度偏差不得大于1％。

(7)钻孔施工：重复步骤(3)、(4)钻孔、卸渣，对灌注桩继续钻孔，直至达到设计深度。

(8)扩底施工：在旋挖钻孔灌注桩施工过程中如有扩底需求，控制控制液压阀62通过油路管道64给每个液压缸41的无杆腔45同时进油，从而推动每个活塞杆411向外移动，并带动弧形板51向外伸出筒体槽口21、直至扩底直径，液压阀62停止进油，对扩底部分进行施工，筒体2中渣土装满准备提钻时，控制液压阀62通过油路管道64给每个液压缸41的有杆腔44同时进油，从而推动每个活塞杆411向内收缩至筒体2表面平行位置，提钻至地面以上，重复步骤(4)对筒体2内渣土进行自动卸渣，继续扩底施工，直至满足扩底设计要求。