一种脉冲扩孔装置及脉冲扩孔施工方法与流程

1.本发明涉及建筑施工相关技术领域，具体涉及一种脉冲扩孔装置及脉冲扩孔施工方法。


背景技术：

2.随着市政基础设施、桥梁、公用及民用等建筑物向高、大、重、深方向发展，软土、淤泥质土中桩直径要求越来越大。桩基础施工过程中，为节省施工成本，同时提高单桩竖向承载力及抗拔力，常采用扩底施工方式，增大桩端截面积。目前，行业内主流的扩底成桩方法主要为机械或静压式扩底成桩，通过将机械式扩底钻或者静压式扩底钻与旋挖钻机连接，利用旋挖钻机转动实现对钻孔底部径向的扩大。但是，采用机械式扩底方式只能对钻孔底部进行扩大、不能满足对钻孔其他位置的扩孔需求，而采用静压式扩底方式，由于要设置油缸等复杂结构，使用成本相对较高。
3.为此，现有技术出现了一种电脉冲扩孔的施工方式，能够对钻孔任意位置进行扩孔操作，而且使用成本相对较低，其具体步骤包括先利用脉冲放电钻具进行钻孔，再利用脉冲放电钻具上的脉冲放电部件在所需扩孔位置进行扩孔，之后向钻孔内灌注混凝土，形成灌注桩。但是，这种电脉冲扩孔施工方式，是利用脉冲放电钻具上的脉冲放电部件进行扩孔，扩孔完成后，需要从钻孔中取出脉冲放电钻具，再进行混凝土灌注，而在刚进行完扩孔、尚未浇筑混凝土时，由于扩孔段径向扩大的孔壁土体较松、缺乏支撑，工程桩侧摩阻力较小，钻孔有很大的坍塌风险，甚至可能会损坏正在取出的脉冲放电钻具，导致卡钻事故发生。


技术实现要素：

4.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术采用先扩再灌的施工方式，存在钻孔塌陷风险、影响施工安全的缺陷，从而提供一种能有效避免钻孔塌陷风险、保证施工安全的脉冲扩孔装置及脉冲扩孔施工方法。
5.为了解决上述问题，本发明提供了一种脉冲扩孔装置，所述脉冲扩孔装置包括护筒和至少一组电极组件，所述电极组件包括回流筒以及间隔设置的正电极和负电极，所述正电极和所述负电极置于所述护筒的下方，并且所述正电极和所述负电极至少部分设置在所述回流筒内。
6.作为脉冲扩孔装置的优选技术方案，所述回流筒的筒壁在靠近所述正电极所述负电极的间隔位置处成型有通孔；所述正电极和所述负电极均沿竖直方向设置，所述正电极和所述负电极相互靠近的端部均为尖端部。
7.作为脉冲扩孔装置的优选技术方案，所述正电极和所述负电极之间通过金属丝连接；
8.所述正电极和所述负电极均沿竖直方向设置，所述金属丝在所述正电极和所述负电极之间的部分也沿竖直方向设置；
9.或者所述正电极的下端部和所述负电极的上端部位于同一水平面上，所述金属丝在所述正电极和所述负电极之间的部分沿水平方向设置；
10.或者所述正电极和所述负电极之间还连接有电爆炸驱动含能材料件，所述金属丝设置在所述电爆炸驱动含能材料件内部，且所述电爆炸驱动含能材料件内填充有含能材料。
11.作为脉冲扩孔装置的优选技术方案，所述电极组件为一组时，所述电极组件设置于所述护筒的中心处，所述脉冲扩孔装置为单组电极组件脉冲扩孔装置；所述电极组件为两组或两组以上时，多组所述电极组件沿所述护筒的周向间隔均匀布置，所述脉冲扩孔装置为多组电极组件脉冲扩孔装置。
12.一种脉冲扩孔施工方法，包括：
13.在开孔位置钻进成孔，形成钻孔；
14.向所述钻孔内灌注混凝土；
15.利用上述的脉冲扩孔装置进行脉冲扩孔，形成扩孔段。
16.作为脉冲扩孔施工方法的优选技术方案，在所述利用脉冲扩孔装置进行脉冲扩孔，形成扩孔段的步骤中，当所述钻孔直径小于等于预设直径时，采用单组电极组件脉冲扩孔装置进行脉冲扩孔，当所述钻孔直径大于所述预设直径时，采用多组电极组件脉冲扩孔装置进行脉冲扩孔。
17.作为脉冲扩孔施工方法的优选技术方案，所述脉冲扩孔装置上设置有超声波探头；在所述利用脉冲扩孔装置进行脉冲扩孔，形成扩孔段的步骤之后，还包括采用所述超声波探头进行成桩质量检测的步骤。
18.作为脉冲扩孔施工方法的优选技术方案，在所述利用脉冲扩孔装置进行脉冲扩孔，形成扩孔段的步骤和所述采用所述超声波探头进行成桩质量检测的步骤之间，还包括：补充混凝土液的步骤。
19.作为脉冲扩孔施工方法的优选技术方案，在所述采用所述超声波探头进行成桩质量检测的步骤之后，还包括：脉冲修孔的步骤。
20.作为脉冲扩孔施工方法的优选技术方案，在所述在开孔位置钻进成孔，形成钻孔的步骤和所述向所述钻孔内灌注混凝土的步骤之间，还包括：
21.清孔，置换所述钻孔底部的沉渣；
22.向所述钻孔内下放钢筋笼；
23.向所述钻孔内下放所述脉冲扩孔装置至扩孔位置；
24.向所述钻孔内下放混凝土导管。
25.本发明具有以下优点：
26.(1)本发明提供的脉冲扩孔装置，包括护筒和至少一组电极组件，电极组件包括回流筒以及间隔设置的正电极和负电极，正电极和负电极置于护筒的下方，并且正电极和负电极至少部分设置在回流筒内。这种脉冲扩孔装置的电极组件在护筒的导引保护作用下，能深入混凝土进行扩孔施工，充分满足在混凝土环境下的扩孔施工需要，而且脉冲放电效果好，保证扩孔施工质量。
27.(2)本发明提供的脉冲扩孔装置，回流筒的筒壁在靠近正电极和负电极的间隔位置处成型有通孔，当电极组件深入混凝土之后，混凝土能够进入该通孔，混凝土中的水分作
为负载，通过液电效应放电形式，使液体击穿，释放出冲击波进行扩孔施工，这种脉冲扩孔装置结构比较简单，而且冲击波强，保证扩孔施工质量。
28.(3)本发明提供的脉冲扩孔装置，还可以设置为正电极和负电极之间通过金属丝连接，采用金属丝放电形式，以金属丝作为负载，使金属丝电爆炸产生压力冲击波，对孔壁进行扩孔，而且金属丝的布置方式包括竖丝结构和横丝结构两种，可根据需要进行选择布置，这种电极组件结构简单、布置灵活，冲击波强，扩孔效果好。
29.(4)本发明提供的脉冲扩孔装置，脉冲扩孔装置中电极组件的正电极和负电极之间还可以通过电爆炸驱动含能材料件连接，金属丝设置在电爆炸驱动含能材料件内部，且电爆炸驱动含能材料件内填充有含能材料，由于电爆炸驱动含能材料件内具有含能材料，可降低正电极和负电极之间所需电压，同时能大幅提高冲击波强度，显著提升扩孔效果。
30.(5)本发明提供的脉冲扩孔装置，其中采用的脉冲扩孔装置具有单组电极组件脉冲扩孔装置形式和多组电极组件脉冲扩孔装置形式，以满足不同钻孔直径需要，适用范围广。
31.(6)本发明提供的脉冲扩孔施工方法，先向钻孔内灌注混凝土，再利用本发明提供的脉冲扩孔装置进行脉冲扩孔，形成扩孔段，这种先灌后扩的扩孔施工方式，既能实现在钻孔任意位置进行扩孔，而且由于先向钻孔内灌注混凝土，钻孔内充满了混凝土，脉冲产生的冲击波能够带动混凝土挤密压实桩周土体，提高工程桩侧摩阻力，塌孔风险低，特别适用于软土、淤泥质土中，而且在脉冲扩孔时，沉渣会在冲击波的作用下贴合到孔壁上，进一步对孔壁形成支撑，更加有效地降低塌孔风险，提高了扩孔施工的安全性，有利于加快施工进度、提升施工质量。
32.(7)本发明提供的脉冲扩孔施工方法，可根据钻孔直径选择不同类型的脉冲扩孔装置，当钻孔直径小于等于预设直径时，采用单组电极组件脉冲扩孔装置进行脉冲扩孔，当钻孔直径大于所述预设直径时，采用多组电极组件脉冲扩孔装置进行脉冲扩孔，以保证对不同孔径钻孔的扩孔效果，提高扩孔的施工效率和施工质量。
33.(8)本发明提供的脉冲扩孔施工方法，其中脉冲扩孔装置上设置有超声波探头，在利用脉冲扩孔装置进行完脉冲成孔后，可立即进行超声波检测，减少下放单独超声波探头的步骤和时间，有利于加快施工进度。
34.(9)本发明提供的脉冲扩孔施工方法，在利用脉冲扩孔装置进行脉冲扩孔之后还包括采用超声波探头进行成桩质量检测的步骤，能够对扩孔形状进行检测，以判断是否满足施工要求，特别是采用超声波探头进行质量检测，能快速、准确地测量出扩孔形状，确保扩孔施工满足工程施工要求，保证工程质量。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1示出了本发明脉冲扩孔施工方法的流程图；
37.图2示出了本发明脉冲扩孔施工方法进一步细化的流程图；
38.图3示出了本发明中脉冲扩孔装置电极组件的一种布置方式示意图；
39.图4示出了图3的俯视图；
40.图5示出了本发明中脉冲扩孔装置电极组件的另一布置方式示意图；
41.图6示出了图5的俯视图；
42.图7示出了本发明中脉冲扩孔装置作业状态示意图；
43.图8示出了本发明中脉冲扩孔装置电极组件实施例一的示意图；
44.图9示出了本发明中脉冲扩孔装置电极组件实施例二的示意图；
45.图10示出了本发明中脉冲扩孔装置电极组件实施例三的示意图；
46.图11示出了本发明中脉冲扩孔装置电极组件实施例四的示意图。
47.附图标记说明：
48.1、护筒；2、电极组件；201、正电极；202、负电极；203、回流筒；204、金属丝；205、紧固螺栓；206、绝缘材料；207、正极高压电缆线；208、负极高压电缆线；209、线夹；210、导管；3、液压振动锤；4、履带吊；5、脉冲电流发生器；6、卡箍；7、微型遥控卷扬机；8、卷筒；9、卡槽；10、含能材料；11、金属片；12、弹簧；13、电爆炸驱动含能材料件。
具体实施方式
49.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
50.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
51.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
52.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
53.实施例一
54.如图1所示，是本发明脉冲扩孔施工方法的优选实施例。这种脉冲扩孔施工方法能实现在钻孔任意位置进行扩孔，而且塌孔风险低，扩孔施工的安全性强，有利于加快施工进度、以及提升施工质量。
55.在本实施例中，该脉冲扩孔施工方法，包括：
56.在开孔位置钻进成孔，形成钻孔；
57.向钻孔内灌注混凝土；
58.利用脉冲扩孔装置进行脉冲扩孔，形成扩孔段。
59.这种脉冲扩孔施工方法适用于桩基础施工中的扩孔施工中，特别适用于软土、淤泥质土中的扩孔施工过程，能有效防止塌孔风险，提高施工安全行，保证施工质量，而且能实现钻孔任意位置的扩孔需求，使用成本也比较低。
60.下面结合附图2对本实施例的脉冲扩孔施工方法进行详细说明，本实施例脉冲扩孔施工方法，具体包括：
61.步骤(1)、在开孔位置钻进成孔，形成钻孔；
62.在本步骤中，将钻机的钻头对准桩位(即开孔位置)，在对开孔位置复合无误后，调整钻机的垂直度，使钻机的钻杆和钻头垂直于开孔位置的土地，采用泥浆护壁，钻进至设计深度，形成钻孔。其中，设计深度为根据施工需要，进行预先设置的钻孔深度值。
63.步骤(2)、清孔，置换钻孔底部的沉渣；
64.在本步骤中，使用泵吸或气举反循环的方式，向钻孔内不断注入新鲜浆液(如膨润土浆液等)，以置换钻孔底部的沉渣，使成渣厚度满足规范要求。其中，成渣厚度规范要求为根据施工需要，进行预先设置的成渣厚度值。
65.步骤(3)、向钻孔内下放钢筋笼；
66.在本步骤中，根据钻孔设计深度，事先将钢筋笼分段制作成型并进行质量检验，以保证钢筋笼尺寸规格和成型质量都能满足施工要求，在质量检验合格后，将钢筋笼吊装并下放至钻孔底部，为后续灌注混凝土做准备。
67.步骤(4)、向钻孔内下放脉冲扩孔装置至扩孔位置；
68.在本步骤中，将用于脉冲扩孔的脉冲扩孔装置吊装并下放至所需扩孔位置，其中，该扩孔位置可以是钻孔底部，也可以是钻孔中间段的某个位置，只需对应调整脉冲扩孔装置的吊装高度，即可实现钻孔任意位置的扩孔施工。
69.优选的是，将脉冲扩孔装置的轴向与钻孔轴向平行设置，以确保后续脉冲扩孔效果和扩孔质量。
70.步骤(5)、向钻孔内下放混凝土导管；
71.在本步骤中，将混凝土导管下放至导管底端与钻孔底部距离30～50cm的位置，以防止混凝土浇筑过程中产生离析现象，为后续灌注混凝土做准备。
72.步骤(6)、向钻孔内灌注混凝土；
73.在本步骤中，通过混凝土导管向钻孔内灌注混凝土，以形成灌注桩。
74.步骤(7)、利用脉冲扩孔装置进行脉冲扩孔，形成扩孔段；
75.在本步骤中，由于脉冲扩孔装置具有一定重量，即使周围充满了混凝土，受重力作用，脉冲扩孔装置也能尽量保持其轴向与钻孔轴向平行的姿态位置，对脉冲扩孔装置通电，利用脉冲扩孔装置进行脉冲扩孔，需要根据土的密实程度调整脉冲扩孔装置能量的大小，例如采用改变放电中心峰值压力大小的方式，进行多次放电冲击，以形成扩孔段。
76.之后，可根据混凝土液面的下降高度及钻孔孔径，计算出扩孔部分的体积。
77.步骤(8)、补充混凝土液；
78.在本步骤中，根据上述步骤中获得的混凝土液面下降高度，向钻孔内补充混凝土，直至混凝土液面达到设计标高。其中，设计标高为根据施工需要，进行预先设置的混凝土液面高度值。
79.步骤(9)、采用超声波探头进行成桩质量检测；
80.在本步骤中，利用超声波探头进行成桩质量检测，具体的，将超声波探头下放至钻孔内的扩孔段位置，由于混凝土与孔壁土体密度不同，波阻抗不同，通过超声波在不同介质界面发生反射，进而收集接收到反射波的时间，以确定扩孔段的扩孔形状，并判断扩孔形状是否满足扩孔设计要求。
81.当然，也可利用集成有超声波探头的脉冲扩孔装置进行成桩质量检测，此时在利用脉冲扩孔装置进行完脉冲成孔后，可立即进行超声波成桩质量检测，从而减少下放单独超声波探头设备的步骤和时间，有利于加快施工进度。
82.步骤(10)、脉冲修孔；
83.在本步骤中，根据上述步骤中超声波探头显示的扩孔形状，获得孔壁需要修补的位置，之后通过调整脉冲扩孔装置在钻孔内的位置，对需要修补的孔壁进行脉冲修孔，以保证扩孔形状符合设计要求。
84.步骤(11)、拔出脉冲扩孔装置。
85.在本步骤中，完成脉冲修孔后，拔出脉冲扩孔装置并拔出超声波探头，至此完成了脉冲扩孔施工。
86.进一步的，在步骤(7)利用脉冲扩孔装置进行脉冲扩孔，形成扩孔段的步骤中，根据钻孔直径来选择不同类型的脉冲扩孔装置，具体的是，当钻孔直径小于等于预设直径时，采用单组电极组件脉冲扩孔装置进行脉冲扩孔，当钻孔直径大于预设直径时，采用多组电极组件脉冲扩孔装置进行脉冲扩孔。在本实施例中，预设直径为600mm。
87.本实施例还提供一种该脉冲扩孔装置，包括护筒1和至少一组电极组件2。其中，护筒1具有一定结构强度，护筒1的高度和外径与其所要进行扩孔作业的钻孔深度和孔径相匹配，在进行扩孔作业时，护筒1的外壁尽量贴近钻孔孔壁，以使护筒1能对钻孔内壁提供一定支撑力、防止塌孔。
88.如图8所示，电极组件2包括回流筒203以及间隔设置的正电极201和负电极202，正电极201和负电极202置于护筒1的下方，并且正电极201和负电极202至少部分设置在回流筒203内。由于正电极201和负电极202均需要与电缆线进行连接，因此电极组件2还包括导管210，导管210至少部分设置于护筒1内，电缆线(包括正极高压电缆线207和负极高压电缆线208)穿设于导管210中，导管210可以对电缆线进行有效保护。
89.如图7所示，在进行扩孔施工时，钻孔周围设置有脉冲电流发生器5，正极高压电缆线207和负极高压电缆线208从脉冲电流发生器5引出并分别与正电极201和负电极202连接，在护筒1内正极高压电缆线207和负极高压电缆线208穿设在导管210中，避免液体混凝土对电缆线产生压力。另外，为了使正极高压电缆线207和负极高压电缆线208更好地进行固定，在护筒1的内壁设置有卡箍6，卡箍6能固定正极高压电缆线207和负极高压电缆线208，同时将电极组件2保持在护筒1的下方。在进行扩孔施工时，吊机通过履带吊4连接液压振动锤3(也可以采用其他辅助装置)，液压振动锤3的夹头夹住护筒1的上部，护筒1被逐渐下放至钻孔内需要扩孔的位置。在扩孔施工完成后，通过操作吊机、液压振动锤3能使脉冲扩孔装置顺利从钻孔中拔出。
90.进一步的，在本实施例中，正电极201与回流筒203之间绝缘，负电极202与回流筒203的筒壁连接。具体的，回流筒203采用导电材料制成，如金属导电材料铜、铁等。正电极201插入回流筒203内，为了使正电极201与回流筒203之间绝缘、不导电，正电极201插入回
流筒203后不与回流筒203的筒壁接触，并且在正电极201与回流筒203之间填充绝缘材料206，具体的是，在正电极201的外壁与回流筒203的筒壁之间填充绝缘材料206，并且正电极201的上端和下端都露出绝缘材料206，正电极201的下端与负电极202配合。而负电极202与回流筒203的筒壁连接，以使负电极202位置固定。在本实施例中，正电极201采用高压铜杆。
91.进一步的，正电极201的上端露出绝缘材料206并与正极高压电缆线207连接，具体的，正极高压电缆线207与线夹209连接，线夹209套设在正电极201上，两个紧固螺栓205也套设于正电极201上，并且两个紧固螺栓205夹紧线夹209使其位置固定。负极高压电缆线208与回流筒203的筒壁连接，而由于负电极202与回流筒203的筒壁连接，从而使负电极202与负极高压电缆线208进行连接。
92.进一步的，回流筒203的筒壁在靠近正电极201和负电极202的间隔位置处成型有通孔。具体的，正电极201和负电极202均沿竖直方向设置，正电极201的下端与负电极202的上端相对并间隔一段距离设置，回流筒203筒壁上的通孔需要将正电极201的下端与负电极202的上端相对并间隔设置的位置露出，以使击穿混凝土从通孔进入，混凝土中的水即为负载。由于回流筒203的筒壁具有通孔，在脉冲扩孔装置下放到钻孔内后，由于钻孔内已经灌注了混凝土，混凝土会从通孔进入正电极201的下端与负电极202的上端相对并间隔设置的位置(即正电极201和负电极202之间的间隙处)，由于混凝土中含有水分，水分作为负载，正电极201与负电极202之间会形成放电通道，放电将产生强大的冲击波，从而完成对钻孔进行扩孔作业。
93.进一步的，正电极201和负电极202相互靠近的端部均为尖端部，有利于正电极201和负电极202之间进行放电，增强放电产生的脉冲冲击波。
94.本实施例脉冲扩孔装置的电极组件采用液电效应放电形式，液电效应放电形式是以浸于液体中电极间隙的液体为负载，在高压强电场作用下，电极间液体中的电子被加速，并电离电极附近的液体分子，液体中被电离出的电子被电极间强电场加速以电离出更多的电子，形成电子雪崩。在液体分子被电离的区域形成等离子体通道，随着电离区域的扩展，在电极间形成放电通道，液体被击穿。放电通道产生后，由于放电电阻很小，将产生几十千安的放电电流，放电电流加热放电通道周围液体，使液体汽化并迅速向外膨胀，迅速膨胀的气腔外沿在液体介质中产生强大的冲击波，以冲量或者冲击压力的方式作用于钻孔孔壁，实现扩孔作业。
95.为了确保正电极201与负电极202之间的液体(即混凝土中的水)能够击穿，在本实施例中，正电极201与负电极202之间的间隔距离大于3mm，正电极201与负电极202之间电压大于10kv，正电极201与负电极202击穿后将产生大于1kj的冲击能量。
96.进一步的，脉冲扩孔装置上还设置有超声波探头，在脉冲扩孔后能及时进行成桩质量检测，而无需再下放单独的超声波探头，能够节约下放时间和步骤，有利于加快施工进度。通过超声波探头能够了解扩孔形状是否满足施工要求，如果不满足施工要求，再利用脉冲扩孔装置进行脉冲修孔，以确保扩孔施工满足设计要求。
97.该脉冲扩孔装置的电源设计电压为20kv、储能电容500μf，以实现0～100kj的放电需求。并且，该脉冲扩孔装置采用整体集成设计，包括操作屏、电源接口、电极接口、超声波检测端口等，便于整机集成安装。该脉冲扩孔装置可实现一键放电，可进行包括放电次数、放电间隔等的设置，并且在其操作屏上可以显示超声波探头的测孔结果，显示扩孔形状，方
便操作人员查看。
98.如图3、4所示，脉冲扩孔装置具有一组电极组件时，为单组电极组件脉冲扩孔装置，单组电极组件脉冲扩孔装置中，一组电极组件2设置在护筒1的中心处，利用脉冲放电形成的冲击波对钻孔进行扩孔施工。这种结构的脉冲扩孔装置适用于钻孔孔径较小的扩孔施工，即钻孔孔径小于等于预设直径的扩孔施工中，如预设直径为600mm，则这种单组电极组件脉冲扩孔装置适于应用于钻孔孔径小于或等于600mm的扩孔施工中。
99.如图5、6所示，脉冲扩孔装置具有两组或两组以上电极组件时，为多组电极组件脉冲扩孔装置，多组电极组件脉冲扩孔装置中，多组电极组件2沿护筒1的周向间隔均匀布置，利用脉冲放电形成的冲击波对钻孔进行扩孔施工。这种结构的脉冲扩孔装置适用于钻孔孔径较大的扩孔施工，即钻孔孔径大于等于预设直径的扩孔施工中，如预设直径为600mm，则这种单组电极组件脉冲扩孔装置适于应用于钻孔孔径大于600mm的扩孔施工中。
100.具体在本实施例中，由于钻孔直径比较大，电极组件2为四组，能对钻孔孔壁的压力更大，从而有效地进行扩孔。
101.实施例二
102.如图9所示，本实施例与实施例一的区别在于：脉冲扩孔装置中电极组件采用金属丝放电形式，金属丝放电形式是以金属丝为放电负载，使金属丝在高密度电流作用下发生的剧烈相变过程，随着电能量的不断注入，金属丝将依次经历熔化、汽化、击穿和等离子体放电等过程，而以上过程均会发生体积膨胀，可在周围水介质中产生压缩冲击波作用于钻孔孔壁，实现扩孔作业。
103.具体的是，正电极201和负电极202之间通过金属丝204连接，金属丝具有导电快、电阻率低、易于击穿的特点，通过以金属丝作为负载，在脉冲扩孔装置通电后，能使正电极201和负电极202快速击穿，形成脉冲冲击波，实现脉冲扩孔，这种放电形式能提高扩孔效率，保证扩孔质量。
104.进一步的，正电极201和负电极202均沿竖直方向设置，金属丝204在正电极201和负电极202之间的部分也沿竖直方向设置，这种金属丝结构为竖丝结构。而且，金属丝204穿过正电极201和负电极202，并与正电极201和负电极202连接。
105.在电极组件的回流筒203外设置有卷筒8，卷筒8采用绝缘材料制成，能够防止与回流筒导电，回流筒203内还设置有微型遥控卷扬机7，金属丝与高强度聚四氟乙烯线绳(绝缘体)形成复合线绳，在正电极201和负电极202内部成型穿出孔，复合线绳的穿过正电极201和负电极202内部的穿出孔并与正电极201、负电极202接触，形成闭合回路，并且复合线绳的两端分别与微型遥控卷扬机7、卷筒8连接，正电极201和负电极202之间的金属丝长度大于1cm。在进行扩孔时，使正极高压电缆线207和负极高压电缆线208通电，金属丝作为负载，正电极201与负电极202之间能快速击穿，形成脉冲冲击波，实现脉冲扩孔。在每次脉冲放电结束后，控制微型遥控卷扬机7转动，实现对正电极201与负电极202之间金属丝的更换。
106.实施例三
107.如图10所示，本实施例与实施例二的区别在于：在本实施例中，正电极201向下延伸一段距离，使正电极201的下端部和负电极202的上端部在同一水平面上，金属丝204在正电极201和负电极202之间的部分沿水平方向设置，即为横丝结构。由于金属丝电爆炸过程中，金属丝是从电极负端开始熔化、汽化传递到正极，因此金属丝电爆炸产生的压力冲击波
是沿着金属丝电爆炸方向产生的，这种横丝结构需要将正电极正对孔壁，以保证冲击波向孔壁方向传播，产生的冲击波峰值压力更大。
108.实施例四
109.如图11所示，本实施例与实施例二的区别在于：在本实施例中，脉冲扩孔装置中电极组件采用含能材料放电形式，含能材料放电形式是以脉冲功率与放电等离子体为基础，利用金属丝电爆炸产生等离子体驱动含能材料释能，能显著提高冲击波峰值压力的大小和持续时间。
110.在本实施例中，正电极201和负电极202之间通过电爆炸驱动含能材料件13电连接，金属丝204设置在电爆炸驱动含能材料件13内部，且电爆炸驱动含能材料件13内填充有含能材料，如含铝粉溶液，可大幅提高冲击波强度，并且能降低正电极201和负电极202之间所需电压，从而降低设备电压。
111.具体的，在正电极201的底部成型有卡槽9，电爆炸驱动含能材料件13的顶部和底部各连接一个金属片11，电爆炸驱动含能材料件13顶部的金属片11与正电极201之间通过弹簧12连接，弹簧12设置于卡槽9内，电爆炸驱动含能材料件13底部的金属片11与负电极202连接。
112.在其他实施例中，可根据钻孔直径的不同，选择适合数量的电极组件2，比如两组、三组、五组等，本发明对此不作限制。
113.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。