用于高导墙基础底部硬岩扩桩成墙的冲击钻头的制作方法

1.本实用新型涉及水利水电工程领域，尤其涉及一种用于高导墙基础底部硬岩扩桩成墙的冲击钻头。


背景技术：

2.在电站中经常会遇到导墙受河床测水流淘刷导致导墙底部基础受损扩大的情况，在这种情况下，对导墙整治迫在眉睫。为减轻水流对导墙基础的淘刷影响，加强导墙承载能力，通常设计桩基施工，即，通过增设桩体间薄弱地层处的连接，形成墙段，以增加导墙基础的防渗能力，保障地质的稳定性，进而增强电站运营的安全稳定。
3.对于桩体间地层的扩挖，现有技术中，房建类专业采用特制的可在孔内通过液压扩展的钻头，但只适应于软弱地层的底部桩径扩大。也有采用改装单轮铣侧面扩挖、根据地层情况进行高压射水切割、通过改装液压钻头扩桩搭接等，但这种以技术与设备相结合进行的扩挖方案通常会因场地、技术、设备等局限原因而难以实现。
4.因此，在结合地形、地质条件的情况下实现防淘刷导墙的成墙施工，在施工过程中采用何种结构的冲击钻头成为解决上述问题的一个关键技术。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的问题，提供一种用于高导墙基础底部硬岩扩桩成墙的冲击钻头，可以将桩间墙基岩进行凿除，益于桩墙工艺结合，形成可操作性强、施工简单的配套工艺，可广泛运用于各种地层的扩桩成墙套接防渗需求，且耐磨、使用时间长，可降低安全隐患。
6.为了实现上述目的，本实用新型提供一种用于高导墙基础底部硬岩扩桩成墙的冲击钻头，其包括：钻头本体；环设在钻头本体底部一周且沿钻头本体的径向朝外突出的耐磨头；将耐磨头与钻头本体连接在一起的用于增加连接强度的加强筋。
7.其中，所述耐磨头为外表面的横截面呈圆形的耐磨头。
8.其中，所述耐磨头为实心耐磨头。
9.或者，所述耐磨头为空心耐磨头。
10.优选的，所述耐磨头由耐磨材料制成。
11.其中，所述钻头本体包括位于上部的一对吊装耳，且吊装耳上设有用于供吊装钢丝绳穿过的吊孔。
12.进一步的，所述钻头本体还包括连接一对吊装耳下端的主体部，主体部上设有用于固定辅助钢丝绳的辅助吊装槽。
13.其中，所述钻头本体的底端面为平面。
14.或者，所述钻头本体的底端面上设有用于减小接触面积且沿钻头本体轴向朝下突出的多个弧形凸起和用于返渣的多个返渣孔。
15.其中，所述加强筋为环设在钻头本体外周的环形加强筋或对称设于钻头本体外周
的多对加强块。
16.与现有技术相比，本实用新型的用于高导墙基础底部硬岩扩桩成墙的冲击钻头具有可以将桩间墙基岩进行凿除、耐磨、使用时间长的优点。
17.以下，结合各附图对本实用新型实施例进行描述。
附图说明
18.图1是本实用新型用于高导墙基础底部硬岩扩桩成墙的冲击钻头第一种结构的主视图；
19.图2是图1冲击钻头的俯视图；
20.图3是图1冲击钻头的仰视图；
21.图4是本实用新型冲击钻头第二种结构的仰视图；
22.图5是本实用新型冲击钻头第三种结构的主视图；
23.图6是图5冲击钻头的俯视图；
24.图7是采用本实施例冲击钻头施工成墙时从第一个桩孔冲击成墙的作业示意图；
25.图8是采用本实施例冲击钻头施工成墙时从第二个桩孔冲击成墙的作业示意图。
具体实施方式
26.为解决电站导墙底部基础的防淘刷问题，实现电站导墙基础钻孔桩体在特定深度间的连接，本实用新型研制出一种可定向扩挖的冲击钻头，如图1
‑
图6所示，分别为本实用新型用于高导墙基础底部硬岩扩桩成墙的冲击钻头的不同结构示意图，由图可知，本实用新型的冲击钻头包括：钻头本体1；环设在钻头本体1底部一周且沿钻头本体1的径向朝外突出的耐磨头2；将耐磨头2与钻头本体1连接在一起的用于增加连接强度的加强筋4。
27.本实用新型的冲击钻头为设置在扩桩成墙技术体系内的用以定向扩挖耐磨的构制件，在旋挖钻孔将桩基钻毕后，采用定位导向器定位冲击钻头钻凿的深度、提供坚固的护壁、引导冲击的方向、限制切削的距离，分组将桩基侧向扩挖，在特定深度连通而形成墙段，所形成的墙体，能够保证套接厚度50cm及以上，浇筑钢筋混凝土后，具有防渗作用。
28.本实用新型冲击钻头的这种施工方法，能适用于处理各种地层，可定向凿除混凝土或桩间基岩；结合了防渗墙墙段套接方法，如：水下混凝土压球法浇筑法、接头拔管法，填充高扩散度混凝土后，形成特定深度的地下连续墙，能有效处理特定区域内的防渗问题，从而保护基础稳定。
29.下面，对本实用新型冲击钻头的结构进行详细描述。
30.实施例1
31.如图1
‑
图3所示，分别为本实施例用于高导墙基础底部硬岩扩桩成墙的冲击钻头的主视图，俯视图和仰视图。
32.由图1
‑
图3可知，本实施例冲击钻头包括钻头本体1、耐磨头2、加强筋4。
33.其中，钻头本体1分为上、下两个部分，上部为片状的一对吊装耳3，且每个吊装耳3上设有用于供吊装冲击钻头的钢丝绳穿过的吊孔。钻头本体1的下部为连接一对吊装耳3下端的主体部5，呈圆台形，主体部5上可设有用于固定辅助钢丝绳的辅助吊装槽。钻头本体1可采用现有技术的普通冲击钻头。
34.主体部5的下部外周焊接有耐磨头2，该耐磨头2环设在主体部5下部一圈，并沿主体部5的径向朝外突出。
35.耐磨头2由比钻头本体1耐磨的耐磨材料制成，该耐磨材料可采用现有技术的耐磨材料。耐磨头2外表面的横截面呈圆形，内表面横截面也呈圆形，即，耐磨头2为柱筒形。耐磨头2内表面与主体部5下部外边缘焊接在一起。
36.为了增加耐磨头2与钻头本体1的连接强度，本实施例还采用加强筋4将两者连接在一起。如图1、图2所示，本实施例的加强筋4包括对称设于钻头本体1外周的两对加强块。加强块为呈梯形的加强块，每个加强块的下表面为平面，用于与耐磨头2上表面及外边缘焊接在一起，加强块的一侧表面为弧形表面，形状和尺寸与钻头本体1主体部的下部外表面相适配，以便与主体部下部焊接在一起。
37.其中，本实施例耐磨头可以为实心耐磨头，也可以为空心耐磨头，优选的，采用实心耐磨头，以增加冲击钻头在冲击扩桩过程中的冲击寿命。而如图3所示，本实施例钻头本体1的底端面为平面。
38.本实施例利用普通冲击钻头作为钻头本体，在钻头本体底部10cm范围内焊接抗冲磨材料作为耐磨头，从而增加本实施例冲击钻头的耐磨性能，不需经常修复，提高施工效率；而通过加强筋可增加耐磨头与钻头本体的连接强度，有效增加冲击钻头的使用寿命。
39.制作时，冲击钻头匹配桩径、成墙宽度和套接厚度要求，具有与用于引导其方向的定位导向器相适应的厚度、尺寸和角度要求，冲击钻头具有耐磨。
40.实施例2
41.本实施例用于高导墙基础底部硬岩扩桩成墙的冲击钻头的结构与实施例1的基本相同，不同之处在于，本实施例钻头本体1的底端面与实施例1不同。
42.具体的，如图4所示，为本实施例冲击钻头的仰视图，由图可知，本实施例钻头本体1的底端面上设有用于减小钻头本体1与桩间基岩的接触面积的多个弧形凸起7(图中示出5个)，这些弧形凸起7沿钻头本体1轴向朝下突出，但突出的高度不超出耐磨头2，此外，在钻头本体底端面还设有在钻头钻进过程中用于返渣的多个返渣孔6(图中示出4个)。
43.本实施例的其它结构与实施例1相同，在此不再赘述。
44.实施例3
45.本实施例用于高导墙基础底部硬岩扩桩成墙的冲击钻头的结构与实施例1的结构基本相同，不同之处在于，本实施例加强筋4与实施例1不同。
46.具体的，如图5、图6所示，本实施例加强筋为环设在钻头本体1外周的环形加强筋，环形加强筋的下表面为平面，用于与耐磨头2上表面及外边缘焊接在一起，加强筋的内侧面为弧形表面，形状和尺寸与钻头本体1主体部的下部外表面相适配，以便与主体部下部焊接在一起。
47.本实施例钻头本体1的底端面可采和实施例1的结构，也可以采用实施例2的结构，其它元件的结构与实施例1相同，在此不再赘述。
48.下面，以将本实用新型实施例冲击钻头应用于某电站导流明渠进行扩桩成墙施工为例，对其使用过程进行描述。
49.某电站导流明渠的c25混凝土导墙顶部平台宽度6.2m，离混凝土底板平均高度25m。其地基基础为砂岩、混合岩、碳质页岩等，断层带斜交40
°
穿过导墙底部基础。断层及其
影响带顺河床宽25～30m，断层带宽约2～2.5m，由碎裂岩、碳质页岩及断层泥组成；断层影响带主要为碳质页岩夹破碎砂岩。如图7、图8所示，a为砼导墙设计底线，b为防淘(渗)墙底线，c为抗冲桩底线，导墙上设计抗冲桩的桩径1m(即图7中1号桩400、2号桩500的孔径分别为1m)，两抗冲桩的中心间距1.5m(即图7中1号桩400和2号桩500之间的中心距为1.5m)。
50.施工时，首先采用旋挖钻机从第一个抗冲桩(如图7、图8中的1号桩400)的孔口钻至孔底成孔，其钻孔孔深要深于成墙深度5m，旋挖钻孔需控制孔斜不得大于0.2％。然后，使用携带有冲击钻头100的冲击钻机300与定位导向器200，将混凝土导墙基础面(也称为导墙底部，即砼导墙设计底线a处)至桩底(即抗冲桩底线c处)高程以上5m(即防渗墙底线b处)范围的桩间基岩凿除，即，自混凝土导墙底部钻砸至孔底以上5m定位导向器高度处，在钻凿过程中通过旋挖钻机配合捞渣。在凿除时：使用定位卷扬机将定位导向器顺钢丝绳下放，定位导向器的“u”型口底部放置于特定深度，定位导向器在桩孔内贴壁平稳后，固定位置，随后下设冲击钻头，冲击钻头沿定位导向器斜面定向朝侧面桩墙冲击、切削、震落岩体。在第一个抗冲桩扩孔完成之后，采用上述相同步骤，对第二个抗冲桩(如图7、图8中的2号桩500)进行扩孔，并使两个桩孔连通，以形成套接防渗墙，套接厚度大于50cm。最后采用水下混凝土压球法浇筑其中一孔、分组的另一孔使用接头拔管工艺套接，逐孔推进实现成墙。
51.作业时，可凭冲击钻操作人员丰富的经验、手感、触觉，判断冲击钻头是否冲击到位。如已有打空的感觉，或根据钢丝绳偏移的方向判断冲击钻头未对位，则及时调整，确保定位导向器与冲击钻头同步跟进下放并定向侧面冲击。每组桩墙含两个孔位(即两个抗冲桩桩孔)，分别在单孔内朝另一孔方向冲击形成两圆套接的咬合墙体。
52.冲击钻头本身有一定的自重和冲程惯性，当墙段一侧经冲击钻钻头冲击后，可能因基岩破碎或松动，将桩间薄于10cm厚度的岩层冲击或震掉至孔内，及时进行孔内残渣的清除，特别是大块径钻渣，以免将定位导向器埋至孔内。冲击钻头冲击过程中，需掺水作业，以冷却钻头和定位导向器；并经常将冲击钻头、定位导向器拉出孔内检查磨损情况并及时修补。
53.钻进软弱地层时“轻打勤放”，即采用小冲程、高频次、勤放钢丝绳的钻进方法时，勤检查定位导向器的固定，及时调整深度和角度。遇到坚硬地层，使用半轴、耐磨块加重加固钻头，采用高冲程、低频次的点击重打法时，勤检查定位导向器的磨损程度，及时补焊和修复。
54.本实用新型冲击钻头在“上桩下墙”成套施工工艺中属于核心要素，有效解决了冲击钻头磨损而频繁维护的问题，是长期实践经验凝聚成的通用构件，益于将桩墙工艺结合，形成可操作性强、施工简单的配套工艺，可广泛运用于各种地层的扩桩成墙套接防渗需求，可高效和出色的完成施工任务，产生良好的经济效益，又可极大的减小施工过程安全隐患。
55.尽管上述对本实用新型做了详细说明，但本实用新型不限于此，本技术领域的技术人员可以根据本实用新型的原理进行修改，因此，凡按照本实用新型的原理进行的各种修改都应当理解为落入本实用新型的保护范围。