施工钻孔灌注桩用的钻头及利用该钻头的施工方法技术领域
本发明涉及桩基施工领域，具体讲是一种施工钻孔灌注桩用的钻头及利用该钻头的
施工方法。
背景技术
混凝土钻孔灌注桩因为承载力高、适应性强、桩长可达百米进而减少了桩数量等优
点，已成为国内外建(构)筑物特别是大型建(构)筑物如桥梁、油罐、液化天然气罐、
核电站首选的基础形式。混凝土钻孔灌注桩主要施工过程有：成孔、下钢筋笼、灌混凝
土。在上述主要施工过程中，成孔是关键环节。成孔过程中，通常是采用三翼刮刀式钻
头在地层钻进。
如图1所示，现有技术的三翼刮刀式钻头包括中空的基础杆101、钻尖102、挡圈103、
三块连接板104和三块刮刀105；基础杆101顶端设有用于与钻机的钻杆连接的连接部
106，具体的说，钻机的钻杆设公扣而钻头的基础杆101设母扣，两者公母配合拧紧连接，
所述的连接部106即母扣；钻尖102焊接在基础杆101下端，三块连接板104的内端均
焊接在基础杆101上且沿基础杆101周向均匀分布，三块连接板104的外端均与挡圈103
的内圆周面焊接，每块刮刀105与一块连接板104为一组，每块刮刀105下端与基础杆
101焊接而上端与同组的那块连接板104焊接，钻尖102下端的两侧边焊接有合金切削齿
107，而每块刮刀105的侧边也焊接有合金切削齿107。钻头钻孔时，钻尖102及刮刀105
上的合金切削齿107用于切削土体。挡圈103的外圆周面上还设有竖列排布的多个保筋
块108。当用钻头的钻尖102及刮刀105钻进成孔时，挡圈103的作用是对孔壁提供支撑，
以防止塌孔，但挡圈103的外圆周面不断与孔壁摩擦势必会造成磨损，所以焊接多个保
筋块108用以将挡圈103的外圆周面与孔壁隔开，避免挡圈103磨损。
在使用现有技术的三翼刮刀式钻头成孔过程中，当遇到上部如填土、淤泥、砂层等
松散易垮地层时，尽管钻进同时采用了泥浆护壁，但由于泥浆性能、钻进技术、地层复
杂性和地下水渗流等原因，易产生坍孔，结果造成桩底沉渣过多影响桩承载力、钻头和
钻机被坍下来的砂土埋住、无法顺利下放钢筋笼、影响桩身质量等一系列问题，从而影
响了施工进度，增加了施工成本。在实践中，为了防止上述事故的发生，常用液压振动
锤把大于设计桩直径的护筒沉入地层中，然后钻进，该护筒底部低于易垮坍的地层，导
致护筒长达十多米，甚至几十米；成孔后下钢筋笼；灌混凝土；护筒最后或留在地层中，
或在混凝土初凝前被拔出。
然而，虽然沉入护筒有利钻进，但在护筒的高度范围内，护筒与桩孔之间的这部分
砂土体仍然可能坍塌，仍然存在沉渣、埋住钻头和钻杆、无法顺利下放钢筋笼、影响桩
身质量等一系列问题，为了彻底根治上述弊端，有人提出了用一大一小两个尺寸的钻头
的技术设想，即先用大钻头在护筒高度钻直径与护筒内径吻合的大孔，再用小钻头钻与
钻孔灌注桩设计直径相同的小孔。然而，上述设想的实际可操作性不强，这是因为，每
次施工需要准备两种钻头，增大了施工成本，而且，每次需要将钻头上提到孔外，再将
整个钻头从钻机拧下后更换新钻头，钻头的整体重量本身就不轻，而且粘了泥巴后更重，
使得更换过程麻烦费力，很不方便，进一步延缓了工作过程，故无论从时间成本和经济
成本看，均得不偿失。而且，该技术方案还存在一个缺陷，保筋块的保护性虽然避免了
挡圈的磨损，但保筋块与孔壁土体不断摩擦也会被磨损，一旦保筋块磨损报废后，只能
将其切割掉再焊接上新的保筋块，其过程麻烦费力，而且反复焊接对挡圈的损伤较大。
发明内容
本发明要解决一个的技术问题是，提供一种在填土、淤泥、砂层等松散易垮地层中
使用护筒钻进时，能有效钻掉护筒与桩孔之间砂土体、且不会大幅度增加时间成本和经
济成本、操作方便快捷省力、且更换保筋块简单方便对挡圈无损伤的施工钻孔灌注桩用
的钻头。
本发明的一个技术解决方案是，提供一种施工钻孔灌注桩用的钻头，它包括中空的
基础杆、钻尖、挡圈、多块连接板和与连接板数目相同的刮刀；基础杆顶端设有连接部；
多块连接板的内端均焊接在基础杆上且沿基础杆周向均匀分布，多块连接板的外端均与
挡圈的内圆周面焊接；每块刮刀与一块连接板为一组，每块刮刀下端与基础杆焊接而上
端与同组的那块连接板焊接；钻尖焊接在基础杆下端；
该钻头还设有可拆式刮泥组件，每个刮泥组件包括一块刮泥板和两块安装板，安装
板焊接在挡圈的内圆周面，安装板上设有螺钉过孔，刮泥板上设有开口向下的第一卡槽，
刮泥板位于第一卡槽内侧的部分为安装部，刮泥板位于第一卡槽外侧的部分为刮泥部，
安装部上也设有螺钉过孔，刮泥部外侧设有钢刷，刮泥板经第一卡槽钩挂在挡圈上，刮
泥板的安装部位于同组的两块安装板之间，刮泥板的安装部与两侧的安装板螺接固定；
该钻头还包括可拆式的多块保筋块，每块保筋块上设有开口向下的用于与挡圈钩挂
的第二卡槽，保筋块位于第二卡槽内侧的部分为螺接部，保筋块位于第二卡槽外侧的部
分为护筋部，护筋部的两个表面均焊接有加强条，螺接部也设有螺钉过孔。
本发明要解决的另一个技术问题是，提供一种在填土、淤泥、砂层等松散易垮地层
中使用护筒钻进时，能有效钻掉护筒与桩孔之间砂土体、且不会大幅度增加时间成本和
经济成本、操作方便快捷省力、且更换保筋块简单方便对挡圈无损伤的利用钻头的施工
方法。
本发明的另一种技术解决方案是，提供一种利用钻头的施工方法，其步骤包括：
a、用液压振动锤将护筒沉入地层的设计深度；
b、将每组刮泥组件的两块安装板焊接在钻头的挡圈的内圆周面，将刮泥板的第一卡
槽钩挂在挡圈上且使得刮泥板的安装部位于同组的两块安装板之间，并将该安装部与两
侧的安装板螺接固定；
c、将钻头安装在钻机的钻杆上；
d、向下钻进，直至钻头的刮泥板到达护筒底部；
e、上提钻头，卸掉刮泥组件的刮泥板；
f、将保筋块的第二卡槽钩挂在挡圈上且使得保筋块的螺接部位于一组刮泥组件的
两块安装板之间，并将该螺接部与两侧的安装板螺接固定；
g、继续向下钻进，直至钻头到达桩设计深度；
h、清孔再下放钢筋笼，并灌注混凝土。
采用以上结构的施工钻孔灌注桩用的钻头及利用钻头的施工方法与现有技术相比，
具有以下优点。
首先，装配上刮泥板后，刮泥板钢刷的外边缘与基础杆轴线之间的距离为护筒内径
的一半，这样，首次下钻时能钻出与护筒尺寸吻合的大孔，彻底将护筒内的砂土体刮干
净，进而杜绝了后续的沉渣、埋住钻头和钻杆、无法顺利下放钢筋笼、影响桩身质量等
一系列问题；而且，该技术方案无需像现有技术一样准备两个尺寸不同的钻头，自然从
经济上降低了施工的成本；况且，该技术方案只需要将较轻的刮泥板从钻头上拆卸即可，
无需像现有技术一样将较重的整体钻头从钻机的钻杆拧下，然后再更换较重的整体式钻
头，故施工过程快速、方便、省力，节省了时间成本；而保筋块的存在能将挡圈与孔壁
隔开，有效避免挡圈磨损。
更可贵的是，本发明还存在两个技术上的亮点，一是本技术方案中刮泥板与挡圈的
可拆式连接的具体结构，该连接方式结构简单，仅仅为两安装板和带第一卡槽的刮泥板，
装配方便，只需将刮泥板钩挂再螺钉锁紧，拆卸过程也同样简单；还可以多次循环利用，
经济性也好；况且，一旦安装固定后，刮泥板的与挡圈也结合牢固，强度可靠，确保刮
泥时不会松脱。采取对比的方式更能理解该连接结构的优点，如果不采用上述连接，那
刮泥板无非是采用焊接或直接在挡圈上打孔螺接两种方式，焊接之后，必须切割掉，操
作麻烦，而且下次使用还得重新焊接，反复焊接对挡圈伤害较大；如果在挡圈上打孔，
则容易使挡圈的孔位置应力集中，破坏挡圈，影响其使用寿命。唯有采用本发明的技术
方案，才四两拨千斤地解决了各方面问题，即杜绝护筒内土体塌孔、又操作方便、加快
速度、降低成本，而且结合牢固，对挡圈本身无破坏。
第二个亮点是保筋块的设计和安装方式，保筋块的护筋部的宽度远小于刮泥板的刮
泥部的宽度，而且护筋部两个表面焊接了两块加强条后厚度也远大于刮泥部的厚度，顾
名思义，护筋部不是用来切削土体的，不需要太宽，但需要不断与孔壁摩擦，将挡圈保
护起来，所以加厚，使得强度增大，尽可能延长使用寿命；而且保筋块不仅结构简单，
安装也方便，将保筋块地第二卡槽钩挂在挡圈上并与两安装板螺接即可，况且安装后连
接牢固，而且保筋块与挡圈的安装没有增加新的结构，而是利用到挡圈上已有的安装板
进行螺接，该设计方案充分考虑到使用刮泥板和使用保筋块两道工序的时间差，将两者
错开，先后与安装板螺接，最大化利用了已有的连接结构，使得刮泥板和保筋块的两者
的功能互不干扰、有机结合、相互加成；而且，当保筋块上的护筋部磨损后，螺接新的
保筋块即可，无需将其切割再焊接新的，自然避免了反复焊接对挡圈的伤害。
附图说明
图1是现有技术施工钻孔灌注桩用的钻头的正视结构示意图。
图2是本发明施工钻孔灌注桩用的钻头安装了刮泥板后的结构示意图。
图3是本发明施工钻孔灌注桩用的钻头安装了刮泥板后的俯视结构示意图。
图4是利用本发明施工钻孔灌注桩用的钻头钻出的孔的侧视结构示意图。
图5是本发明施工钻孔灌注桩用的钻头安装了保筋块后的结构示意图。
图中所示
现有技术钻头的零部件101、基础杆，102、钻尖，103、挡圈，104、连接板，105、
刮刀，106、连接部，107、合金切削齿，108、保筋块；
本发明钻头的零部件1、基础杆，2、钻尖，3、挡圈，4、连接板，5、刮刀，6、
连接部，7、合金切削齿，8、刮泥板，8.1、安装部，8.2、刮泥部，9、安装板，9.1、翻
边，10、第一卡槽，11、护筒，12、大孔，13、小孔，14、保筋块，14.1、螺接部，14.2、
护筋部，15、第二卡槽，16、加强条，17、钢刷。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图2、图3、图4、图5所示，本发明施工钻孔灌注桩用的钻头，它包括中空的基
础杆1、钻尖2、挡圈3、多块连接板4和与连接板4数目相同的刮刀5。本实施例中是
三块连接板4和三块刮刀5。
基础杆1顶端设有连接部6；具体的说，钻机的钻杆设公扣而钻头的基础杆1设母扣，
两者公母配合拧紧连接，所述的连接部6即母扣。
三块连接板4的内端均焊接在基础杆1上且沿基础杆1周向均匀分布，三块连接板4
的外端均与挡圈3的内圆周面焊接。每块刮刀5与一块连接板4为一组，每块刮刀5下
端与基础杆1焊接而上端与同组的那块连接板4焊接。
基础杆1中空便于泥浆输送，而基础杆1下端设有下开口。钻尖2焊接在基础杆1
下端的下开口。
钻尖2下端的两侧边焊接有多个合金切削齿7，而每块刮刀5的外侧边也焊接有多个
合金切削齿7。
本发明施工钻孔灌注桩用的钻头还设有可拆式刮泥组件。每个刮泥组件包括一块刮
泥板8和两块安装板9。安装板9焊接在挡圈3的内圆周面，具体的说，安装板9外端设
有翻边9.1，安装板9的翻边9.1焊接在挡圈3的内圆周面。安装板9上设有螺钉过孔。
刮泥板8上设有开口向下的第一卡槽10，刮泥板8位于第一卡槽10内侧的部分为安装部
8.1，刮泥板8位于第一卡槽10外侧的部分为刮泥部8.2，安装部8.1上也设有螺钉过孔。
刮泥板8经第一卡槽10钩挂在挡圈3上。每块刮泥板8的钢刷17的外边缘与基础杆1
轴线之间的距离为护筒11内径的一半。刮泥板8的安装部8.1位于同组的两块安装板9
之间。刮泥板8的安装部8.1与两侧的安装板9螺接固定，即刮泥板8经穿过左侧安装板
9的螺钉过孔、安装部8.1的螺钉过孔和右侧安装板9的螺钉过孔的螺钉与两侧的安装板
9固定。刮泥板8的刮泥部8.2外侧设有由多股钢丝绳构成的钢刷17，具体的说，刮泥部
8.2的左右两侧螺接了两块压板，左边的压板将钢刷17的多股钢丝绳压紧在刮泥部8.2
的左表面，右边的压板将钢刷17的多股钢丝绳压紧在刮泥部8.2的右表面。
可拆式刮泥组件为三组，沿周向均匀分布在挡圈3的内圆周面。三块刮泥板8与三
块连接板4交替间隔布设，每块刮泥板8与相邻的每块连接板4之间的夹角为60度。
本发明施工钻孔灌注桩用的钻头还包括可拆式的多块保筋块14，每块保筋块14上设
有开口向下的用于与挡圈3钩挂的第二卡槽15。保筋块14位于第二卡槽15内侧的部分
为螺接部14.1，保筋块14位于第二卡槽15外侧的部分为护筋部14.2。护筋部14.2的两
个表面均焊接有加强条16，螺接部14.1也设有螺钉过孔。保筋块14的数目与刮泥组件
的数目相同，也为三块，每块保筋块14与一组刮泥组件对应存在。
利用本发明施工钻孔灌注桩用的钻头的施工方法，其步骤如下。
a、用液压振动锤将护筒11沉入地层的设计深度。
b、将每组刮泥组件的两块安装板9焊接在钻头的挡圈3的内圆周面，将刮泥板8的
第一卡槽10钩挂在挡圈3上且使得刮泥板8的安装部8.1位于同组的两块安装板9之间，
并将该安装部8.1与两侧的安装板9螺接固定。
c、将本发明施工钻孔灌注桩用的钻头安装在钻机的钻杆上。
d、向下钻进，直至钻头的刮泥板8到达护筒11底部，以钻出尺寸与护筒11内径相
同的大孔12。
e、上提钻头，卸掉刮泥组件的刮泥板8。
f、将每块保筋块14的第二卡槽15钩挂在挡圈3上且使得每块保筋块14的螺接部
14.1位于与该保筋块14对应的一组刮泥组件的两块安装板9之间，并将该螺接部14.1
与两侧的安装板9螺接固定。即螺接部14.1经穿过左侧安装板9的螺钉过孔、螺接部14.1
的螺钉过孔和右侧安装板9的螺钉过孔的螺钉与两侧的安装板9固定。
g、继续向下钻进，直至钻头到达桩设计深度，以钻出与钻孔灌注桩设计直径相同的
小孔13。
h、清孔再下放钢筋笼，并灌注混凝土。最后，或把护筒11留在地层中，或在混凝
土初凝前将护筒11拔出。