[发明专利]倒伞形扩大头钻机及变径钻孔灌注桩的施工方法

权利要求书

1.倒伞形扩大头钻机，其包括滑动支架和安装在滑动支架上的螺旋钻杆，该螺旋钻杆沿一轴线延伸，该倒伞形扩大头钻机的特征在于，该螺旋钻杆包括螺旋杆和安装在该螺旋杆的底端的钻头部，该钻头部包括导向套、滑动杆、连杆和扩大头刀片，导向套的一端固定安装在螺旋杆的底端上；导向套外套在滑动杆上，滑动杆的一端朝远离螺旋杆的方向延伸并伸出导向套，在滑动杆的伸出导向套的一端的端部形成有钻头；

扩大头刀片的一端经第一铰接轴连接在滑动杆的伸出导向套的一端的外壁上，连杆的一端经第二铰接轴连接在导向套上，连杆的另一端经第三铰接轴连接在扩大头刀片上；在滑动杆上设置有突出部，该突出部由滑动杆的外周面向外突出而形成，导向套能够抵靠在该突出部上；在滑动杆的位于第一铰接轴与钻头之间的外壁上设置有第一螺旋刀片；

扩大头刀片具有第一工作位和第二工作位，当扩大头刀片处于第一工作位时，扩大头刀片处于收缩状态；当导向套抵靠在该突出部上时，扩大头刀片处于第二工作位；当滑动杆朝导向套内缩进时，扩大头刀片从第一工作位绕第一铰接轴转动到第二工作位；当扩大头刀片处于第二工作位时，扩大头刀片的旋转半径大于第一螺旋刀片的旋转半径、且大于螺旋杆的旋转半径；

在外力的作用下，滑动杆能够在轴向方向上沿导向套的内周面移动，使扩大头刀片在第一工作位与第二工作位之间转动，当扩大头刀片处于第一工作位时，在径向方向上，第三铰接轴相对于第一铰接轴更靠近螺旋钻杆的中轴线；

在滑动支架上安装有支撑架和限位架，支撑架和限位架能够沿滑动支架往复移动，支撑架和限位架沿滑动支架相邻设置；在支撑架上安装有用于驱动螺旋钻杆转动的驱动马达；在支撑架与限位架之间安装有间距调节装置，该间距调节装置能够使支撑架和限位架之间的距离扩大或缩少；

在滑动支架上设置有锁定部，在限位架上设置有能够与上述锁定部固定连接的锁扣，当锁扣固定连接在锁定部上时，限位架被固定在滑动支架上；

当钻头位置被限定、且限位架被固定在滑动支架上时，间距调节装置能够使支撑架相对于限位架沿轴线方向移动，从而带动螺旋杆和导向套相对于滑动杆移动，使扩大头刀片绕第一铰接轴在第一工作位与第二工作位之间转动。

2.根据权利要求1所述的倒伞形扩大头钻机，其特征在于，扩大头刀片包括刀体和安装在刀体上的刀齿，当扩大头刀片处于第一工作位时，至少在刀体的背离导向套的一侧安装有上述刀齿。

3.根据权利要求1所述的倒伞形扩大头钻机，其特征在于，

在导向套与滑动杆之间设置有沿轴线方向延伸的导向件。

4.根据权利要求1所述的倒伞形扩大头钻机，其特征在于，所述间距调节装置为液压千斤顶或机械千斤顶。

5.根据权利要求1所述的倒伞形扩大头钻机，其特征在于，在导向套与滑动杆之间设置有密封装置，该密封装置将导向套与滑动杆之间的缝隙封闭。

6.根据权利要求5所述的倒伞形扩大头钻机，其特征在于，该密封装置包括呈环状的密封端盖，该密封端盖套设在滑动杆上、且密封连接在导向套的下端面上，在密封端盖与滑动杆之间安装有第一密封圈；或该密封装置为安装在导向套与滑动杆之间的第二密封圈。

7.根据权利要求6所述的倒伞形扩大头钻机，其特征在于，当密封装置包括环状的密封端盖时，连杆的一端经第二铰接轴连接在该密封端盖上。

8.根据权利要求1所述的倒伞形扩大头钻机，其特征在于，在导向套的外侧面上设置有第二螺旋刀片。

9.根据权利要求1所述的倒伞形扩大头钻机，其特征在于，当扩大头刀片处于第二工作位时，第一铰接轴朝向第三铰接轴的射线朝钻头方向倾斜延伸，该射线与轴线之间的夹角为60-85°。

10.一种变径钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的倒伞形扩大头钻机，该施工方法包括如下步骤：

(1)将倒伞形扩大头钻机的滑动支架安装到设定位置，使扩大头刀片处于第一工作位，启动驱动马达，使螺旋钻杆正转并沿设定方向钻出主桩孔；

(2)保持螺旋钻杆的高度位置，将锁扣固定连接在锁定部上，使限位架固定在滑动支架上，然后使螺旋钻杆反转，启动间距调节装置，使支撑架带动螺旋杆和导向套朝钻头方向移动，滑动杆向导向套内缩进，使扩大头刀片由第一工作位转动到第二工作位，再使螺旋钻杆正转，完成扩大头桩孔的挖掘；主桩孔和扩大头桩孔形成桩孔；

(3)向上提升螺旋钻杆，在桩孔周围土体的阻碍下，扩大头刀片向上朝第一工作位方向转动，同步浇注混凝土，在完成混凝土浇注的同时，将螺旋钻杆吊出桩孔；

(4)在混凝土完成初凝前，向桩孔内插入钢筋笼，形成钻孔灌注桩。