扩孔钻头及扩孔组件的制作方法

1.本发明涉及一种扩孔钻头及扩孔组件，属于基础建筑工程领域。


背景技术：

2.近年来，随着我国经济的高速发展，建筑领域也得到了蓬勃发展，在基桩施工完成后，应由建设单位委托第三方检测机构按照《建筑基桩检测技术规范》(jgj106-2014)进行检测，在基桩质量检测中，因混凝土离析、不密实、夹泥等因素导致桩身出现缺陷，被判为不合格桩(ⅲ、ⅳ类)的情况屡见不鲜。
3.针对如何处理基桩桩身缺陷，目前没有明确的技术标准规范，通常使用钻机从桩顶钻2至3个孔至桩底，然后使用高压喷射注浆法以清理缺陷及加固基桩。具体的，利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进基桩的预定位置后，以高压设备使浆液或水、(空气)成为20～40mpa的高压射流从喷嘴中喷射出来，形成水刀，以冲切、扰动、破坏缺陷部位，同时钻杆以一定速度逐渐提升，将浆液与破碎物强制搅拌混合，浆液凝固后，在基桩中形成一个圆柱状固结体，以达到加固基桩的目的。
4.然而，在实际应用中，水刀深入孔内，因水刀的受力点太短，使得水刀在运行过程中的方向性难以把控，无法根据基桩桩身缺陷大小彻底清除缺陷部位，不仅无法保证建筑工程质量和安全，且该方法处理缺陷成本非常高。
5.目前，市场上也出现了使用机械结构对基桩缺陷部位进行变径清理的扩孔钻头，然而，现有的扩孔钻头大多使用液压或气压装置驱动，使得钻头能够变径，当钻头切割到没有缺陷的基桩时，对钻头的磨损很大，使得钻头的使用寿命变短；与此同时，现有钻头也无法实现根据缺陷形状和大小进行自动变径，在使用时需要多次查看缺陷部分是否清理干净，工作效率较低。此外，现有的扩孔钻头在清理缺陷时，由于离心力的作用，使得扩孔钻头在使用过程中会出现大幅度晃动，无法实现扩孔钻头的平稳工作。
6.有鉴于此，确有必要对扩孔钻头及扩孔组件提出改进，以解决上述问题。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种扩孔钻头及扩孔组件，以解决现有基桩缺陷清理装置成本高、无法自动变径、使用寿命短、工作效率低和晃动幅度大的技术问题之一。
8.为实现上述目的，本发明提供了一种扩孔钻头，用于基桩缺陷处理，所述扩孔钻头包括：轴杆；
9.前端头，套设于所述轴杆并能够与所述轴杆同步转动，且所述前端头能够相对于所述轴杆上下移动；
10.后端头，套设于所述轴杆并能够与所述轴杆同步转动，且所述后端头能够相对于所述轴杆上下移动；
11.破碎装置，一端与所述前端头转动连接、另一端与所述后端头转动连接；
12.伸缩件，一端连接所述前端头、另一端连接所述后端头，以在自然状态下缩小所述
前端头和所述后端头之间的距离，所述伸缩件与所述破碎装置间隔设置；
13.所述轴杆上设有能够与所述前端头和/或所述后端头相抵接的锁节，以限制所述前端头和/或所述后端头的移动位置，所述轴杆的长度不小于所述前端头与所述后端头之间的最大距离。
14.作为本发明的进一步改进，所述锁节包括分别设于所述轴杆两端的前锁节和后锁节，所述前端头能够与所述前锁节抵接，所述后端头能够与所述后锁节抵接。
15.作为本发明的进一步改进，所述轴杆包括限位面，所述前端头包括前滑孔和设于所述前滑孔内的限位边，所述后端头包括后滑孔和设于所述后滑孔内的卡接边，所述轴杆穿过所述前滑孔和所述后滑孔，且所述限位边和所述卡接边分别与所述限位面配合，使得所述轴杆、所述前端头和所述后端头能够同步转动。
16.作为本发明的进一步改进，所述前端头上设有第一固定件，所述后端头上设有第二固定件，所述第一固定件与所述第二固定件相对设置，所述伸缩件的两端分别与所述第一固定件和所述第二固定件连接。
17.作为本发明的进一步改进，所述前端头上开设有活动孔，所述后端头上开设有转孔，所述破碎装置包括连接轴，所述连接轴设于所述破碎装置的两端，且所述连接轴分别穿过所述活动孔和所述转孔，使得所述破碎装置分别与所述前端头和所述后端头转动连接。
18.作为本发明的进一步改进，所述破碎装置包括翼杆，所述翼杆设有至少两个，相邻的两个所述翼杆之间通过所述连接轴转动连接。
19.作为本发明的进一步改进，所述翼杆包括破碎齿，所述破碎齿设有多个且设于所述翼杆的至少一面。
20.为实现上述目的，本发明提供了一种扩孔组件，包括动力装置以及与所述动力装置连接的前述的扩孔钻头，所述动力装置包括钻机以及与所述钻机连接的钻杆，所述钻杆与所述扩孔钻头连接，以驱动所述扩孔钻头转动。
21.作为本发明的进一步改进，所述扩孔组件包括平衡装置，所述平衡装置包括后钻筒和前钻筒，所述后钻筒的一端与所述钻杆连接、另一端与所述后端头连接，所述后端头与所述后钻筒之间形成收容腔，至少部分所述轴杆收容在所述收容腔内，所述前钻筒与所述轴杆远离所述后钻筒的一端连接。
22.作为本发明的进一步改进，所述扩孔组件包括水孔，所述水孔沿所述扩孔组件的中心轴线方向依次贯穿所述钻杆、后钻筒、轴杆以及前钻筒，通过所述水孔向所述扩孔组件注水，以降低所述扩孔组件的温度。
23.本发明的有益效果是：本发明的扩孔组件通过将前端头和后端头套设在轴杆上，并使得前端头和后端头均能够相对于轴杆上下移动，实现了扩孔钻头在清理缺陷时能够自由移动，进一步实现扩孔钻头的自动变径；通过在轴杆的两端设置锁节，且两个锁节之间的距离大于前端头和后端头之间的最大距离，以将前端头和后端头限制在轴杆上，避免前端头和后端头脱离轴杆，提高扩孔钻头的稳定性。
附图说明
24.图1是本发明优选实施例的扩孔组件的立体示意图。
25.图2是图1中扩孔组件的爆炸图。
26.图3是图2中扩孔钻头的立体示意图。
27.图4是图3中后端头的立体示意图。
28.图5是图3中后端头和翼杆的连接示意图。
29.图6是图3中前端头和翼杆的连接示意图。
30.图7是图3中前端头、后端头和破碎装置的连接示意图。
31.图8是图1中后端头和后钻筒的剖面图。
32.图9是图2中钻杆的立体示意图。
33.图10是图2中前锁节的剖面图。
34.图11是图2中后钻筒的剖面图。
具体实施方式
35.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
36.请参阅图1所示，本发明揭示了一种扩孔组件100，用于处理基桩桩身缺陷。扩孔组件100包括动力装置300、扩孔钻头200以及平衡装置400，具体的，当桩身存在缺陷时，通过动力装置300在桩身上开设一个穿过缺陷部位的孔(未图示)，扩孔钻头200伸入开设在桩身上的孔内并置于缺陷部位，动力装置300与扩孔钻头200连接，以向扩孔钻头200提供驱动力，以驱动扩孔钻头200在上述孔中旋转，以清除桩身上的缺陷部位；平衡装置400收容在孔内，并与孔壁接触，平衡装置400与扩孔钻头200连接，避免扩孔钻头200在转动时产生晃动，提高了扩孔钻头200的稳定性，使扩孔钻头200能够稳定的清理桩身缺陷部分。
37.动力装置300包括钻机7和钻杆6，具体的，钻机7与钻杆6连接，使得钻机7能够将动力传输至钻杆6，并驱动钻杆6转动，本发明中，钻杆6的一端连接钻机7，另一端可以连接钻筒，在钻杆6的驱动下在桩身上开孔；钻杆6的另一端也可以连接扩孔钻头200，在钻杆6的驱动下清理桩身的缺陷部位。
38.请参阅图2所示，扩孔钻头200包括前端头1、后端头2、轴杆3、破碎装置4和伸缩件5，具体的，前端头1和后端头2均套设在轴杆3上并能够与轴杆3同步转动，且前端头1和后端头2均能够相对于轴杆3上下移动。伸缩件5的一端与前端头1连接、另一端与后端头2连接，以在前端头1和后端头2之间产生拉力，以缩小前端头1和后端头2之间的距离。破碎装置4用于破碎桩基缺陷部位，且一端与前端头1连接、另一端与后端头2连接，在自然状态下，伸缩件5收缩，以缩小前端头1和后端头2之间的距离，前端头1和后端头2相互挤压，使得破碎装置4受力向外扩张，破碎装置4与前端头1和后端头2同步转动，以扩大破碎的范围。
39.请参阅图3至图7所示，前端头1包括前本体11和与前本体11固定连接的第一固定件13，后端头2包括后本体21和与后本体21固定连接的第二固定件23，具体的，第一固定件13和第二固定件23相对设置，即，第一固定件13设于前本体11靠近后端头2的一侧，第二固定件23设于后本体21靠近前端头1的一侧，第一固定件13上开设有第一固定孔131，第二固定件23上开设有第二固定孔231。
40.伸缩件5的两端分别与第一固定件13和第二固定件23连接，具体的，伸缩件5的两端均设有连接钩(未图示)，通过连接钩分别穿过第一固定孔131和第二固定孔231，以将伸缩件5分别与前端头1和后端头2活动连接。当然，在其他实施例中，第一固定孔131和第二固
定孔231可以直接开设在前本体11和后本体21上，实现伸缩件5与前端头1和后端头2的活动连接；也可以将伸缩件5的两端分别与前端头1和后端头2焊接，使得伸缩件5与前端头1和后端头2固定连接；还可以将连接钩设置于前本体11和后本体21上，伸缩件5的两端设置与连接钩匹配的拉环，使伸缩件5的两端分别与前端头1和后端头2连接。
41.优选的，伸缩件5为拉伸弹簧，连接钩设于拉伸弹簧5的两端，在自然状态下，前端头1和后端头2受到拉伸弹簧5的拉力，以缩小前端头1和后端头2之间的距离。
42.前本体11上还设置有前墩座12，前墩座12上开设有活动孔121，后本体21上设置有后墩座22，后墩座22上开设有转孔221，具体的，前墩座12设于前本体11靠近后端头2的一侧，后墩座22设于后本体21靠近前端头1的一侧，即前墩座12和后墩座22相对设置。破碎装置4包括连接轴(未图示)、翼杆41和开设在翼杆41上的与连接轴相匹配的连接孔411，其中，连接孔411开设在翼杆41的两端，且连接孔411分别与活动孔121和转孔221相对应，并使得连接轴能够穿过连接孔411并收容在活动孔121或转孔221内，实现了翼杆41的两端分别与前端头1和后端头2转动连接，优选的，连接轴为铆钉，方便组装且使用寿命长。
43.本实施例中，翼杆41设有两个，分别为第一翼杆412和第二翼杆413，第一翼杆412的一端通过连接轴与后端头2可转动连接、另一端通过连接轴与第二翼杆413可转动连接，第二翼杆413远离第一翼杆412的一端通过连接轴与前端头1可转动连接，使得伸缩件5在缩小前端头1和后端头2之间的距离时，前端头1和后端头2能够挤压第一翼杆412和第二翼杆413，使得第一翼杆412和第二翼杆413的连接处向外伸出，以扩大扩孔钻头200的扩孔范围，当然，在其他实施例中，翼杆41的数量可以设为三个、四个或者其他数量，此处不做限制。
44.优选的，第一翼杆412的两端均开设有缺口，第二翼杆413的一端开设有缺口、另一端为与缺口相匹配的凸块，连接孔411分别开设在缺口两侧的侧壁以及凸块上，具体的，第一翼杆412一端的缺口与后墩座22相配合、另一端的缺口与第二翼杆413的凸块相配合，第二翼杆413的缺口与前墩座12相配合，以将第一翼杆412、第二翼杆413、前端头1和后端头2活动连接。
45.优选的，第一固定件13、前墩座12、第二固定件23和后墩座22均设有三个，且分别在前本体11和后本体21上间隔设置，即，第一固定件13和前墩座12交叉设置，第二固定件23和后墩座22交叉设置，破碎装置4和伸缩件5均设有相对应的三个，使得前端头1和后端头2在各个方向上的受力均匀，提高了扩孔钻头200的使用稳定性，同时，提高了扩孔钻头200的使用寿命。当然，在其他实施例中，对第一固定件13、前墩座12、第二固定件23、后墩座22、破碎装置4和伸缩件5的数量不作限制。
46.破碎装置4还包括破碎齿43，破碎齿43设有多个且设于翼杆41的至少一面，具体的，破碎齿43设于扩孔钻头200转动的方向上，即破碎齿43设于翼杆41的侧面，扩孔钻头200在转动时，破碎齿43能够直接与桩基缺陷部位接触，以清理缺陷部位，当然，破碎齿43也可以设于翼杆41的外侧，也能实现清理缺陷部位。优选的，破碎齿43在翼杆41的侧面间隔设置，且破碎齿43的两端自翼杆41的侧面向外侧和/或内侧延伸，以增加破碎装置4的清理效率，同时提高了破碎齿43与翼杆41的连接强度，以延长扩孔钻头200的使用寿命。
47.请参阅图8至图11并结合图2所示，轴杆3包括主杆31和与主杆31连接的锁节32，其中，主杆31呈圆柱状设计，且主杆31的侧壁上设有限位面311，使得主杆31的横截面不能围设呈一个圆形。前端头1包括开设在前本体11中部位置的前滑孔14，前滑孔14的形状和大小
与主杆31相似，主杆31能够穿过前滑孔14，实现前端头1能够套设在主杆31上，并能够相对于主杆31上下滑动。前滑孔14上设有限位边141，当前端头1套设在主杆31上时，限位边141与限位面311相匹配，使得前端头1不能相对于主杆31转动，实现了前端头1和主杆31的同步转动。
48.后端头2包括开设在后本体21中部位置的后滑孔24，后滑孔24的形状和大小与主杆31相似，主杆31穿过后滑孔24，实现主杆31和后端头2的连接，且使得后端头2能够相对于主杆31上下移动，后滑孔24上设有与限位面311相匹配的卡接边241，使得后端头2不能相对于主杆31转动，实现了后端头2与主杆31的同步转动。
49.锁节32设有两个，分别为前锁节321和后锁节322，前锁节321设于主杆31靠近前端头1的一端，且前端头1能够与前锁节321抵接，后锁节322设于主杆31靠近后端头2的一端，且后端头2能够与后锁节322抵接，锁节32的尺寸大于前滑孔14和后滑孔24的尺寸，以将前端头1和后端头2限位在前锁节321和后锁节322之间，避免前端头1和后端头2脱离主杆31，前锁节321和后锁节322均通过螺纹与主杆31连接，便于安装和拆卸。优选的，主杆31的两端均向外突伸以分别形成“v”形的外螺纹，前锁节321和后锁节322的与主杆31相对的一端向内凹陷，形成与主杆31的外螺纹相匹配的“v”形的内螺纹，使得前锁节321和后锁节322均分别与主杆31螺纹连接。
50.本实施例中，通过在主杆31的两端设置锁节32以限制前端头1和/或后端头2不脱离主杆31，且主杆31的长度不小于前端头1和后端头2之间的最大距离，当然，在其他实施例中，可以在主杆31上设置突块以限制前端头1和后端头2不脱离主杆31，也可以通过锁节32分别限制前端头1和/或后端头2的移动范围，只要能够实现前端头1和后端头2至少一个能够在主杆31上自由滑动即可。
51.在本发明优选实施例中，扩孔组件100还包括平衡装置400，以提高扩孔钻头200在转动时的稳定性，具体的，平衡装置400包括前钻筒9和后钻筒8，前钻筒9设于扩孔钻头200的前端，后钻筒8设于扩孔钻头200的后端，使得扩孔钻头200、前钻筒9和后钻筒8能够同步转动。前钻筒9和后钻筒8的尺寸相同，且前钻筒9和后钻筒8的至少部分外侧壁均能够与桩基上开设的孔壁相接触，当扩孔钻头200转动时，前钻筒9和后钻筒8将扩孔钻头200的两端限制在孔内，使得扩孔钻头200绕同一直线转动，避免了扩孔钻头200在转动过程中晃动，提高了扩孔钻头200的稳定性及使用寿命。
52.当然，在其他实施例中，扩孔组件100也可以不设置前钻筒9和/或后钻筒8，通过动力装置300直接驱动扩孔钻头200实现缺陷清理。
53.后钻筒8的一端与动力装置300的钻杆6连接、另一端与后端头2连接，具体的，钻杆6靠近后钻筒8的一端向外延伸，形成一个“v”字形的外螺纹，后钻筒8靠近钻杆6的一端向内凹陷，形成一个“v”字形的内螺纹，实现了钻杆6与后钻筒8的螺纹连接。后本体21远离前本体11一侧向外延伸以形成后外螺纹211，后钻筒8靠近后本体21的一端的内侧壁上设有后内螺纹81，后外螺纹211和后内螺纹81相互配合，使得后钻筒8和后本体21通过螺纹连接。
54.后钻筒8和后端头2之间形成一个收容腔82，至少部分轴杆3能够收容在该收容腔82内，其中，后锁节322收容在该收容腔82内，并能够在该收容腔82内移动。优选的，收容腔82的高度与轴杆3的高度相适应，使得在前锁节321上升到最高点时，后锁节322不会与后钻筒8抵接。
55.当然，在其他实施例中，后锁节322也可以直接与钻杆6连接，具体的，后锁节322远离主杆31的一端向内凹陷形成“v”字形的内螺纹，钻杆6远离钻机7的一端向外突出形成“v”字形的外螺纹，后锁节322直接与钻杆6螺纹连接，通过钻杆6带动扩孔钻头200转动。
56.前钻筒9与轴杆3远离后钻筒8的一端连接，具体的，前钻筒9与前锁节321通过螺纹连接，前锁节321靠近前钻筒9的一端向外延伸，形成一个“v”字形的外螺纹，前钻筒9靠近前锁节321的一端向内凹陷，形成一个“v”字形的内螺纹，实现了前锁节321与前钻筒9的螺纹连接。进一步的，前钻筒9远离前锁节321的一端设有钻齿，能够在清理缺陷的同时进行开孔，以提高扩孔组件100的工作效率。
57.在本发明优选实施例中，扩孔组件100还包括水孔10，水孔10沿扩孔组件100的中心轴线方向依次贯穿钻杆6、后钻筒8、轴杆3以及前钻筒9，通过水孔10向扩孔组件100内注水，以降低扩孔组件100的温度，具体的，水通过该水孔10流入开设在桩基上的孔内，以降低扩孔钻头200在清理缺陷部位时的温度，同时，在孔内充满水，能够实现对缺陷部位的材料进行冲洗，质量轻的杂质漂浮在水上流出桩基，质量重的桩基材料留在孔内，清理完毕后灌浆重铸，降低了桩基缺陷处理的成本。
58.组装时，先将破碎装置4的两端分别与前端头1和后端头2连接，然后将伸缩件5的两端分别与前端头1和后端头2连接，然后将前端头1和后端头2套设在主杆31上，随后将前锁节321和后锁节322分别安装在主杆31的两端，以将前端头1和后端头2限制在前锁节321和后锁节322之间，完成扩孔钻头200的组装。将后钻筒8与钻杆6连接，然后将扩孔钻头200的后端头2与后钻筒8连接，前钻筒9与前端头1连接，完成扩孔组件100的组装。
59.使用时，首先，使用检测装置检测桩基的缺陷部位，随后利用钻机7连接钻筒，在桩基上开设至少一个穿过该缺陷部位的孔，随后通过外力将扩孔钻头200的伸缩件5拉伸，例如手动拉伸或机械拉伸，使得第一翼杆412和第二翼杆413处于同一直线上，且第一翼杆412和第二翼杆413相互抵接，由于伸缩件5的拉力方向与第一翼杆412和第二翼杆413平行，在外力消除后，第一翼杆412和第二翼杆413能够保持在同一直线上的状态，随后将后端头2与后钻筒8连接，前端头1与前钻筒9连接，将扩孔钻头200伸入孔内并置于缺陷部位。
60.然后，启动钻机7，带动钻杆6和扩孔钻头200旋转，扩孔钻头200旋转能够产生离心力，以破坏第一翼杆412和第二翼杆413之间的平衡状态，使得第一翼杆412和第二翼杆413之间呈一定角度且在离心力的作用下向外扩张；在伸缩件5的拉力和扩孔钻头200旋转产生的离心力的共同作用下，前端头1和后端头2之间的距离缩小，第一翼杆412和第二翼杆413之间的角度变小，实现了扩孔钻头200的自动变径，使得破碎装置4能够与缺陷部位接触并清理缺陷部位，由于桩基的正常部位的冲击韧性大于缺陷部位的冲击韧性，当破碎装置4接触到正常部位时，破碎装置4所产生的冲击力小于桩基正常部位的冲击韧性，使得破碎装置4无法清理桩基的正常部位，则破碎装置4延轴杆3向下或向上移动，一方面避免破碎装置4磨损，以降低清理成本，另一方面提高了扩孔钻头200的工作效率。也就是说，扩孔钻头200产生的冲击力大于桩基缺陷部位的冲击韧性，小于桩基正常部位的冲击韧性，冲击力即扩孔钻头200在转动过程中能够产生的最大的力，冲击韧性即材料在冲击力的作用下抵抗破坏的能力。
61.最后，当缺陷部位清理完成后，钻机7停止旋转，向上拉升以将扩孔钻头200从孔中取出，拉升过程中，破碎装置4的外侧与缺陷部位的壁滑动抵接，并使得第一翼杆412和第二
翼杆413之间的角度变大，同时使得前端头1和后端头2之间的距离变大，进一步的拉伸伸缩件5，使得破碎装置4能够穿过桩基上的孔并取出。
62.综上所述，本发明的扩孔组件100通过将前端头1和后端头2套设在轴杆3上，并使得前端头1和后端头2均能够相对于轴杆3上下移动，实现了扩孔钻头200在清理缺陷时能够自由移动；通过在轴杆3上设置限位面311，实现了后端头2、轴杆3和前端头1的同步转动；通过在轴杆3的两端设置前锁节321和后锁节322，且前锁节321和后锁节322之间的距离大于前端头1和后端头2之间的最大距离，以将前端头1和后端头2限制在轴杆3上，避免前端头1和后端头2脱离轴杆3，提高扩孔钻头200的稳定性，进一步的，后锁节322能够直接与钻杆6连接，使得扩孔钻头200能够适用不同状况，提高了扩孔钻头200的实用性；通过在扩孔钻头200的两端分别连接前钻筒9和后钻筒8，避免扩孔钻头200在使用时左右晃动，提高了扩孔钻头200在使用时的稳定性；通过在前端头1和后端头2之间设置拉伸弹簧，通过拉力改变扩孔钻头200的扩孔直径，实现了扩孔钻头200根据缺陷部位进行自动变径。
63.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。