一种旋转扩孔器 【技术领域】
本发明涉及一种旋转扩孔器，尤其涉及一种具有伸缩功能的旋转扩孔器。主要应用于建筑、桥梁及其它工程中灌注桩的施工，是基础设备中旋挖钻机的辅助设备。
背景技术
在建筑建筑、桥梁及其它工程中经常会遇到软土地基，由于高层建筑、高速公路、高速铁路、高架桥的发展，对地基的承载能力要求越来越高。目前，在软土地基中大量使用摩擦桩类如：灌注桩、拉锚等桩、柱。桩体与土层间摩擦力的大小决定了桩体承载力的大小。但应用现有的灌注桩技术，形成的圆柱形桩体的外壁较平滑，导致桩体与土层的结合度较差、摩擦力较小，桩体的承载能力较弱。为确保工程质量，设计人员多采用增加桩数或加深孔深等方法，但这不仅会加大工程量，还会导致泥浆污染增大。
为解决这一问题，目前一些工程采用了凹凸形钻孔灌注桩。实验证明凹凸形桩能提高桩体与土层的摩擦力，从而提高桩体的承载力。中国发明申请公开说明书ZL 96229360.1公开了一种可变径扩孔钻，在钻孔施工时该扩孔钻可按要求进行改变而增大切削直径，在桩体上形成一个个凸齿。该可变径扩孔钻是在钻头与钻杆之间设置有一扩孔器，该扩孔器包含有一外径与桩孔设计孔径相同的筒体，一个设置在筒体内的动力叶轮、一个齿轮传动装置及一个与齿轮传动装置相连、其切削头可伸缩的扩孔头，该筒体以其上、下两端分别与钻杆及钻头柄相固连。该扩孔器利用钻具的液流带动叶轮转动，经齿轮传动装置带动扩孔头之切削头的伸缩，实现扩孔的目的。但这种扩孔钻是在打桩的过程中同时完成扩孔，钻成的桩体上的凸齿较小，仅是通过增加桩体表面与土层的摩擦力来一定程度上增大承载力。因此桩体的承载能力还是有限的。
为了进一步提高钻孔灌注桩的承载能力，适应大型建筑物的建设。近几年来开始推广竹节形的灌注桩，实验证明其可使单桩的垂直静压力提高40％以上。而竹节形的灌注桩的关键是能否在桩体上钻出符合要求的竹节形桩孔。中国发明专利说明书ZL 97235191.4公开了一种液压灌注桩扩孔器。该液压灌注桩扩孔器由液压缸、支架、驱动块和曲臂构成，通过液压缸活塞的推动迫使曲臂向桩体周壁挤压进行扩孔；液压缸活塞收缩带动曲臂回复原位。但液压扩孔器的机器容易损坏，成本高；并且不能保证工程所需桩孔的质量，难以推广。因此在竹节形灌注桩施工过程中需要一种简单可控，无需添加额外动力装置就能挖掘出承载力强的扩孔，且成本低的扩孔器。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种旋转扩孔器，使得在竹节形钻孔灌注桩施工时可以按照要求简单方便地在桩体上钻出符合施工要求的能提高桩体垂直承载压力的扩孔。且只利用机械旋转动力，施工成本低。
本发明是这样实现的，一种旋转扩孔器，由筒体、旋转装置、刮泥装置、刮泥装置安装架和联接套组成，其特征在于：所述刮泥装置设于旋转装置的前端；所述联接套固定在旋转装置的后端；所述筒体内壁有一凸环，所述凸环上设有内螺纹；所述旋转装置由旋转装置外套、旋转轴、连接板构成，所述旋转装置外套和旋转轴通过连接板固连；所述旋转装置外套的外侧有一凸环，所述凸环上设有外螺纹；所述筒体套在旋转装置外，两者通过各自的内螺纹和外螺纹配合。
所述筒体内壁凸环是旋转装置外套的外侧凸环长度的一半。所述筒体的下端通过连接盘与刮泥装置安装架连接；所述刮泥装置安装架为方型结构，其四周设有安装口，在所述安装口两侧安有固定架。
所述刮泥装置由连接盘、联动块、刮泥刀构成；所述连接盘固定在旋转装置的旋转轴的前端；所述刮泥刀通过联动块与所述连接盘活动连接。
所述刮泥刀由连接块、刀架、定位轴和刀头构成；所述连接块与刀架固接，所述刀架与刀头固接，所述刀架穿过刮泥装置安装架上的安装孔，且通过定位轴与所述固定架活动连接。至少有两个所述刮泥装置，呈对称分布。
所述刀架上设有固定架，所述刀头通过固定架与刀架固连。
本发明的有益效果是：通过旋转径向力转换到轴向伸缩力，由轴向伸缩调节刮泥刀的角度，控制刮泥刀的伸缩，从而保证在原有垂直桩体的基础上进行扩孔。并能在所需位置扩孔，及根据扩孔施工要求控制桩孔深度、扩孔长度及圆直径。在减少施工费用的同时，提高桩孔的承载力。
【附图说明】
图1为原桩体剖面示意图
图2为采用本发明扩孔后桩体剖面示意图；
图3为本发明的结构示意图；
图4为本发明筒体和刮泥装置安装架的结构示意图；
图5为本发明旋转装置的结构示意图；
图6为本发明刮泥装置的结构示意图。
具体实施例
下面结合附图和实施例对本发明作详细说明：
本发明是一种旋转扩孔器，由筒体1、旋转装置2、刮泥装置3、刮泥装置安装架4和联接套5组成。所述旋转装置2通过固定在其上的方升5与施工作业的旋挖钻机的方形柱固连，通过旋挖钻机的方形柱为旋转装置2提供旋转动力。所述刮泥装置3设于旋转装置2的前端，旋转装置2带动刮泥装置3一起旋转。
所述筒体1内壁有一凸环11，所述凸环11上设有内螺纹12；所述旋转装置2由旋转装置外套21、旋转轴22、连接板23构成；所述旋转装置外套21和旋转轴22通过连接板23固连；所述旋转装置外套21地外侧有一凸环24，所述凸环24上设有外螺纹25；
所述筒体1和刮泥装置安装架4通过连接盘13固连；所述刮泥装置安装架设有安装口41，在所述安装口41两侧安有固定架42。在施工初始阶段，所述筒体1的内螺纹12的上端和旋转装置外套21的外螺纹25的底端部分配合；在施工过程中随着所述旋转装置2向右旋转，所述筒体1的内螺纹12和旋转装置外套21的外螺纹25反向配合，所产生径向旋转动力带动筒体1向上运动，从而转换为轴向伸缩力。直至所述旋转装置2上连接叶片23的底部触碰到筒体1的底部。为保证筒体1有足够的向上距离，凸环11的长度是凸环24的一半。
所述刮泥装置3由连接盘31、联动块32、刮泥刀33构成；所述连接盘31固定在旋转装置2的旋转轴22的前端；所述刮泥刀33通过联动块32与所述连接盘31活动连接。连接盘31随旋转轴22转动，并带动挂泥刀33的旋转，从而进行桩孔的扩孔作业。
所述刮泥刀33由连接块331、刀架332、定位轴333和刀头334构成；所述连接块331与刀架332固接，所述刀架332与刀头334固接，所述刀架332穿过刮泥装置安装架4上的安装孔41，且通过定位轴333与所述固定架42活动连接。
在竹节形钻孔灌注桩施工时，施工人员先根据施工要求利用旋挖钻机，钻出垂直与地面的圆柱形桩体。然后将所述旋转扩孔器通过联接套5固连在旋挖钻机的方形柱上；所述旋转扩孔器通过旋挖钻机伸入到桩体中，在桩体两侧挖出竹节形桩孔。在伸入桩体时，所述刀架332和刀头334呈垂直向下的状态收缩在刮泥装置安装架4的两侧。当所述旋转扩孔器的刮泥装置3达到施工要求扩孔的位置时，施工人员通过电脑系统，控制旋挖钻机向右旋转，则所述旋转装置2亦向右旋转，引起所述旋转装置外套21的向右旋转，从而带动所述筒体1的内螺纹12和旋转装置外套21的外螺纹25之间的反向配合运动，产生旋转径向力带动所述筒体1向上运动，从而带动刮泥装置安装架4的向上运动；所述刮泥装置安装架4的向上运动带动了所述刀架332和刀头334的向上转动，所述刀架332和刀头334旋转的角度，随着刮泥装置安装架4的向上运动而增大，旋转角度的范围是0°-90°。
当完成施工所需要的扩孔后，施工人员通过吊车的电脑系统控制旋挖钻机的方形柱向左旋转，则所述旋转装置2亦向左旋转，通过所述筒体1的内螺纹12和旋转装置外套21的外螺纹25的配合，带动筒体1向下运动，从而带动刮泥装置安装架4向下运动；直至所述凸环24的上端碰到筒体1的顶端；所述刮泥装置安装架4的向下运动带动了所述刀架332和刀头334的向下转动，所述刀架332和刀头334的从90°逐渐旋转到0°，从而停止了刀头334的扩孔动作。
为保证施工质量，本发明设有四个所述刮泥装置3，呈两两对称分布。亦可以设有两个所述刮泥装置3，呈对称分布。
为满足各种工程项目对于竹节形灌注桩桩孔不同尺寸的要求，本发明在所述刀架332上设有固定架335，所述刀头334通过固定架335与刀架332固连。这样可以根据施工的要求更换刀头334，或将磨损老化的刀头334替换下，保证施工的质量。