重力启闭式灌注桩底扩孔机.pdf

本实用新型所属的技术领域是在基础工程中，采用现浇混凝土灌注采时，为增加桩底承压面积采用桩底扩大头形式时，先用钻机成型桩孔后，再开挖扩大头时所使用的扩孔机设备，因此该扩孔机可属于土建工程中土方施工或基础施工时所采用的土方施工机械中的一种工作装置机构。
    现有的扩孔机设备有多种形式，其中最接近本实用新型的扩孔机是英国MCALPINE公司提供的单页技术样本片式刮刀扩孔机，其原理是通过加压机构，伸缩中央回转杆，再通过连杆启闭刮刀实现刮土和取土功能。刮刀是利用整片钢板加肋制成的。前沿加了刀齿，可实现取土功能，减少取土次数，但是由此带来的缺点是使整个扩孔机构复杂，加工麻烦，重量较大，相应的成本也较高。

    本实用新型的目的在于提供一种机构简单、加工容易、使用方便、价格较低、靠钻杆自重加压，长杆式刮土刀的轻便型扩孔机，在我国国情条件下，能很好地满足当前混凝土灌注桩的机械扩孔的需要。

    本实用新型的内容是在保证扩孔的扩孔切土和取土功能前提下尽可量简化扩孔机的构造来实现的，首先直接与钻杆连接的中央回转杆（1、2）底部支承在集土斗（5）底上，这个支点有效地减小了切土时由回转杆断面承受的最大扭矩值，缩小了回转杆断面尺寸。本实用新型采用了正方形空心簿壁断面，为了实现回转杆的伸缩位移，将它分成上回转杆（1）和下回转杆（2）部分，并将下回转杆（2）套进上回转杆（1）中，构成一个可以传递扭矩的完整的回转杆部件。上回转杆（1）上部设有耳板构造，与刮土刀（3）部件的刮刀杆顶部通过销轴销空构造实现可转动的铰接。回转杆（2）下部也设有耳板构造与刮土刀部件地连杆（4）通过销轴销空构造实现可转动的铰接。连杆（4）的另一端支承在刮刀杆（6）中部的内侧，也是通过销轴销孔构造实现可转动的铰接。这样在钻杆下降时，由钻杆的自重压缩回转杆（1、2）继而通过连杆（4）支撑开刮刀杆（6）。当驱动回转杆（1、2）转动时则可实现扩孔切土功能。其次尽量简化了刮土刀（3）部件，由大型的扳肋式刮刀部件改为长杆式刮土刀部件。由刮刀杆（6）刮刀体（7、8）及连杆（4）三部分组成的刮刀杆（6）采用了矩形空心簿壁断面，上端与上回转杆（1）的耳板实现可转动铰接，底部设有扫土板  （9），将刮下来的松土扫入集土斗（5）部件中，刮刀体（7、8）是采用直角三角形断面的分块式刮刀体，直角边焊在刮刀杆（6）一侧，另一直角边在切土面，并分为高刃块体（7）和低刃块体（8），并且交错地焊接在刮刀杆（6）侧面上。在安装扩孔机时，一对刮土刀部件在同一高度也要交错布置，其一个刮刀杆上为高刃刀体（7），则另一个刮刀杆上即为低刃刀体（8），反之也然。这种布置方式可以使切土时的初始起动扭矩有效的缩小，在逐层切土的正常回转过程中，切土扭矩也可有效的减小。因此采用细长刮刀杆也可满足侧向刚度，从而大大地简化了刮土刀部件的构造和重量，也可以缩小中央回转杆的断面，因此可以不用另外再设置为支撑开刮刀杆（6）而压缩回转杆（1、2）的加压机构，只靠钻杆自重即可实现回转杆运行时的压缩位移功能。虽然这种长杆式刮土刀部件不能实现集土功能，但在该扩孔机底部设有较大容积的集土斗（5）部件，可以作一补偿，集土斗（5）部件是由园形桶壁（11）、活动式斗底（12）、启闭机构（13）、下回转杆与斗底连接机构（17）和斗底浮土清除装置（14）组成。通过合页连接的两扇半园形活动斗底（12），扩孔时闭合好斗门集土，卸土时打开斗门自动向下卸土。斗底中央部件设有可以安装止推轴承（16）及转向离合器（15、18）的固定轴承座（17），其结构特点是中间有个园孔，可将下回转杆根部杆可动配合地插入其中，上端内侧设有可安装止推轴承（16）的凸槽，上端内侧设有几处开有安装钢珠（15）、弹簧（18）式转向离合器之用的楔形槽，与其配合的下回转杆根部轴杆有一台阶压在止推轴承之上，台阶周围有一凸缘将转向离合器的楔形槽盖住，当回转杆沿切土方向旋转时，根部轴杆与集土斗的轴承座处于分离状态，即集土斗不动，回转杆旋转当回转杆沿切土方向反向旋转时转向离合器（15、18）中的钢珠（15）通过楔形槽将其根部轴杆（2）同集土斗轴承座（17）挤压摩擦连成一体，由回转杆（1、2）带动集土斗（5）一起反向转动。使集土斗（5）反向回转的目的在于清除集土斗底板下面的虚土，在两个活动斗底（12）安装合页的条形斗底部位，设有集土斗（5）反转时的水平方向切土刀（14）并在条形斗底扳对应部位开一进土口，其上又设有挡土盖（19），当反转切土时，挡土盖（19）被切下的土层顶开，土进入集土斗（5）。这种斗底清土装置是本扩孔机的特殊装置，解决了长期遗留的斗底虚土清理的难题，确保了该处桩端承载力。此外在下回转杆（2）上部和上回转杆（1）下部对应于收紧刮刀杆位置开有一销轴孔（10），插入销抽后可使上、下回转停止压缩位移，无法打开刮土刀（3），以便于回转杆反转清理斗底虚土。同时在下回转杆（2）中部的以定范围开有几个控制刮土刀所需的张开角度位置的销钉孔（20），当销钉插入其中的某销钉孔中，上回转杆向下的压缩位移到该销钉（10）自行停止位移，从而准确地控制了刮土刀（3）的张开角度，确保了括孔桩底开挖尺寸和形状。

    本实用新型的特点是在于取消一般括孔机启闭刮土刀用的加压机构，只靠钻杆自重加压就行了，用长杆式刮土刀代替整片肋扳式刮土刀，通过分块式刮刀体的交错布置切土方式，减少切土扭矩等构造措施，使整个括孔机的结构大为简化，加工容易、操作简便、制造成本低，极适用于我国条件下推广利用，特别是本扩孔机可通过反转清除集土斗底虚土，解决了扩孔机长期遗留的难题，确保了扩孔桩底的挖土尺寸和形状，提高了桩端承载力。

    附图中：

    图1为扩孔机工作状态装配示意图

    图2为扩孔机左刮土刀体部件示意图

    图3为扩孔机右刮土刀体部件示意图

    图4为扩孔机刮刀体低刃剖视示意图

    图5为扩孔机刮刀体高刃剖视示意图

    图6为扩孔机上、下回转杆部件示意图

    图7为扩孔机上、下回转杆部件剖视示意图

    图8为扩孔机集土斗部件示意图

    图9为扩孔机集土斗部件剖视示意图

    图10为扩孔机集土斗清土刀剖视示意图

    1－扩孔机上回转杆    2－扩孔机下回转杆    3－扩孔机刮刀

    4－扩孔机刮刀连杆    5－扩孔机集土斗    6－扩孔机刮刀杆

    7－高刃刀体    8－低刃刀体    9－扫土板

    10－定位销轴    11－集土斗桶壁    12－活动斗底板

    13－启闭斗底开关    14－清土刀    15－钢珠

    16－止推轴承    17－固定轴承座    18－弹簧

    19－挡土盖    20－上定位销

    实施例尺寸

    采用本实用新型制成的样机参数是扩孔直径为1600毫米至2600毫米范围，分为5档可调直径尺寸，每档为200毫米。重量为400公斤，集土斗容量为0.3立方米，适用于800毫米直径桩的扩孔之用。钻杆输入扭矩为5000至15000N－M。参照图1、图6、图7，上回转杆（1）为钢板拼焊成的断面为120mm×120mm的正方形杆断面的闭合杆件，杆长920mm。下回转杆（2）为断面为100mm×100mm的两角钢对接焊成的正方形断面闭合杆件，杆长870mm，下回转杆（2）插入上回转杆（1）后的间隙为1至2mm，两者压缩时相对位移为400mm。参照图1、图2、图3、图4、图5。刮土刀部件（3）的刮刀杆（6）的断面为100mm×50mm的空心矩形断面。杆长为1400mm，其上焊有交错布置的高刃刮刀体（7）和低刃刮刀体（8），两者皆为实心的直角形断面，长度皆为250mm。刃高为70mm和40mm。刮刀杆（6）底部焊有扫土板（9），将刮下来的松土扫入集土斗（5）中。参照图1、图8、图9、图10。集土斗（5）直径为800mm，高为500mm，斗壁（11）厚5mm，底部中间部位焊有条形的固定斗底板，其上两侧装有合页，安装两扇半圆形活动斗底板（12），由它的启闭设备（13）临时固定，供集土，卸土之用。在固定条形斗底板上装有固定轴承座（17），上端内侧有安装止推轴承（16）的凹槽，外侧开有安装钢球（15）、弹簧（18）式的转向离合器的楔形槽。下回转杆（2）根部的轴杆可插入固定轴承座（17）的孔中，并有一台阶压在止推轴承（16）上，台阶周围的凸缘又将转向离合器的楔形槽钢盖住，从而实现正转脱开，反转结合的回转杆（12）同集土斗（5）间的转向离合器功能。在固定条形斗底部位，设有反转时的水平方向切土刀（14）切下的土可顶开挡土盖（19）进入集土斗（5）中。整个扩孔机总高度为2430mm。经轻亚粘土土质的扩孔实践考验，可保证成孔尺寸，孔的外形满足要求，孔底无虚土，在使用中收到良好的效果。