本發明屬于建筑物工程領域的現場鉆孔混凝土灌注樁，能被廣泛應用于建筑物承壓或抗拔所采用的樁基礎。

背景技術：

相對于常規的等截面樁，擴底樁可以通過端部擴孔僅增加少量混凝土便可獲得承壓或抗拔承載力的大幅提高，具有很高的經濟效益和應用前景。擴底鉆孔灌注樁是在鉆孔灌注樁的基礎上，在樁的底部成孔時調換擴底鉆頭，然后在鉆進過程中，依靠鉆頭的擴孔刀展開擴孔鉆進形成鍥形的樁底端。夯擴、爆擴、人工挖擴等擴孔方法適用性較差，機械擴孔成為較好的擴底施工方法。動力傳動系統的不同可，機械式擴孔鉆頭根據分為液壓傳動式和機械傳動式。液壓傳動式擴底鉆頭系統復雜，制造難度大，且對鉆機的要求較高，生產成本大。因此研發機械式擴底鉆頭具有施工便捷、成本低、利于推廣應用。但由于缺少相應的液壓傳動控制裝置，當前已有的擴底鉆頭存在結構簡單、在鉆進過程中承的巨大扭力作用下鉆頭結構受力不合理，特別是一些連接節點受力過大，使得在施工過程中擴底鉆頭機械容易出現故障，且操控不穩定。因此，在缺少液壓傳動裝置的前提下，研發一種原理簡單、結構合理、質量可靠的擴底鉆頭，是機械擴底鉆頭開發中面臨的首要問題。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供了一種機械式擴底鉆頭，該鉆頭在下降至孔底后能逐漸擴展開，并切削周圍土體實現底部擴孔，鉆頭結構需滿足擴孔尺寸要求及施工過程中受力需求，施工完成后能順利收攏并提升。

這種鉆具工作原理是在鉆進過程中，在鉆壓作用下，鉆具底部的支承盤支承在地基上產生反作用力，使鉆刀逐漸展開擴底成孔。

為簡潔可靠地實現上述目的，本發明設計了一種由上下支座及附屬構件組成并巧妙連接的機械式擴底鉆頭。本發明包括上支座、下底座、中心軸筒與所述上支座垂直固定連接、中心軸桿的底端與所述下底座垂直固定連接，所述中心軸桿的上端插入所述中心套筒內，多個可擴展刀架以所述中心軸筒為軸心均勻布置在所述中心軸筒的外側，可擴展刀架的上端與上支座鉸接，并能向外轉動，下斜支撐桿的上端與所述可擴展刀架鉸接，并能互相轉動，所述下斜支撐桿的下端與所述下底座鉸接。

上述基本技術方案中：可擴展刀架的上端與上支座鉸接的技術措施可替換為：在可擴展刀架兩側設置限位受力板，限位受力板與上支座或中心軸筒垂直固定。可擴展刀架可以與上支座直接鉸接，也可以與限位受力板鉸接。可擴展刀架的上部受所述兩側限位受力板限位，只能沿與限位受力板平面的平行面向外轉動。本方案中，限位受力板實現對可擴展刀架在旋轉過程中的支撐，這樣的結構且剛度大利于受力。

本發明的工作原理為：在擴底鉆頭的下降與提升過程中，在下支座的自重作用下，上支座和下底座分開、可擴展刀架收攏，從而實現其在等截面孔身范圍內的升降。在擴底鉆頭下放至擴底后，在上支座上鉆桿的鉆壓作用下，支承在地基上下支座產生反作用力，中心軸桿在中心軸筒內滑動，并帶動斜撐桿逐漸撐開擴展刀架，切削周圍的土體形成擴孔。

基于上述基本技術方案，可擴展刀架可設置四個，以中心軸筒為軸心呈十字對稱布置，以實現受力均勻并減小每個刀架的受力；可擴展刀架可設置三個，以中心軸筒為軸心對稱布置，以實現受力均勻并減小每個刀架的受力；可擴展刀架也可以設置二個，以中心軸筒為軸心呈一字對稱布置，當然也可采取其它數量和形式的均勻布置。

基于上述基本技術方案，本發明還設計了兩個可調裝置實現擴底部分尺寸和角度的調節，其一在中心桿上設置限位孔，實現下底座中心軸桿在上支座中心套筒內的行程的調節；其二，在可擴展刀架上設置連接孔，下斜支撐桿的上端能分別鉸接在這些連接孔上，以實現下斜支撐桿與可擴展刀架連接位置的調節。下斜支撐桿既可固定長短，也可采用可伸縮結構，同時通過該上述兩處限位調節或選擇其中一處限位調節，即可靈活控制擴底直徑與擴展角度，能代替多種不同樁徑的擴底鉆頭使用。

該機械式擴底鉆頭能自由收攏或加壓展開，且擴底直徑和角度可調整，刀架限位與受力分離，結構可靠，使用方便靈活，且質量可控。

附圖說明

下面結合附圖和實施例及應用施工方法對本發明作進一步的描述。

圖1是本發明的擴底鉆頭收攏時縱剖面圖。

圖2是本發明的擴底鉆頭展開時剖面圖。

圖3本發明的限位與受力結構橫剖面圖，可擴展刀架為十字行布置。

圖4是本發明的另外一種限位與受力結構橫剖面圖，可擴展刀架為三個，均勻布置。

圖5為是本發明的另外一種限位與受力結構橫剖面圖，可擴展刀架為兩個，一字對稱布置。

具體實施方式

如圖1和圖2所示，與鉆桿連接接口2連接的上支座及連接構件包括：上支座1、下底座6、中心軸筒3與上支座1垂直固定連接、中心軸桿7的底端與下底座6垂直固定連接，中心軸桿7的上端插入中心軸筒3內，兩個可擴展刀架4以中心軸筒3為軸心一字形布置在中心軸筒3的外側，限位受力板5頂部與上支座1焊接或與中心軸筒3焊接，可擴展刀架4與限位受力板5用銷軸連接，使可擴展刀架4能沿與限位受力板5平面的平行面范圍內向外轉動，如圖2所示。中心軸桿7上設置的限位孔9，可擴展刀架4上設置了多個連接孔10作為調節，下斜支撐桿8的上端與可擴展刀架4的一個連接孔鉸接轉動，下斜支撐桿8的下端與所述下底座6鉸接。

如圖3所示，可擴展刀架4設置成寬幅式，數量為四，形成十字形布置，限位受力板5可擴展刀架4連接，相應地也形成十字形布置。

圖4為可擴展刀架4為三個，均勻地沿中心軸筒3的軸心均勻布置。

圖5為可擴展刀架4為兩個，均勻地沿中心軸筒3的軸心一字布置。

以上對本發明實施例所提供的方案詳細介紹，對于本領域的一般技術人員，依據本發明實施例的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處，如可擴展刀架的數量等。鉸接形式可采用銷軸、螺栓等現有任何技術實現。下斜支撐桿的可伸縮結構及鉆桿連接接口等也可為現有技術中的任何形式。綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制，凡依本發明設計思想所做的任何改變都在本發明的保護范圍之內。