擴(kuò)底鉆頭

擴(kuò)底鉆頭在回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)中施工擴(kuò)底樁的鉆頭。一般由擴(kuò)底翼、加壓架、連桿、底座和銷軸組成。

學(xué)科：鉆探工程

詞目：擴(kuò)底鉆頭

英文：underreaming bit

釋文：擴(kuò)底翼有兩翼、三翼或四翼,當(dāng)鉆機(jī)回轉(zhuǎn)時(shí)在鉆具自重作用下使擴(kuò)底翼逐漸張開,切削孔壁進(jìn)行擴(kuò)底。

該項(xiàng)目共研制了5大系列，100多個(gè)型號(hào)的旋挖鉆斗、短螺旋鉆具、擴(kuò)底鉆頭、取心鉆頭、連續(xù)墻抓斗和無(wú)循環(huán)施工工藝。成功解決了基樁施工中傳統(tǒng)工藝效率低下、泥漿污染環(huán)境、缺水地區(qū)難以施工的問(wèn)題，尤其是"在青藏鐵路基礎(chǔ)工程施工中發(fā)揮了決定性的作用"，解決了總長(zhǎng)超過(guò)150公里的橋梁基礎(chǔ)樁在高原凍土層、巖石層、卵礫石層的施工難題，實(shí)施在巖石層擴(kuò)底施工，推動(dòng)了國(guó)內(nèi)嵌巖鉆進(jìn)、防滲墻施工以及擴(kuò)底技術(shù)的發(fā)展，完善和發(fā)展了無(wú)循環(huán)施工工藝和施工技術(shù)，填補(bǔ)了這一領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)空白。該項(xiàng)目在工藝、器具研制中在旋挖鉆斗錐筒防抽吸水力學(xué)設(shè)計(jì)、中心管大扭距傳遞技術(shù)、凍土層限量切削技術(shù)、液壓抓斗高壓密封強(qiáng)制潤(rùn)滑技術(shù)、螺旋托盤式聯(lián)接技術(shù)及大口徑的防斜措施等方面有多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，特別在旋挖鉆具等方面達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平 2100433B

1、常見旋挖鉆頭的分類

常見的旋挖鉆頭有螺旋鉆頭、旋挖斗、筒式取芯鉆頭、擴(kuò)底鉆頭、沖擊鉆頭、沖抓錐鉆頭和液壓抓斗，下面逐類簡(jiǎn)單介紹。

1、1 螺旋鉆頭

（1）錐形：雙頭雙螺，適用于堅(jiān)硬基巖。雙頭單螺，適用于風(fēng)化基巖、卵石、含冰凍土等。以上鉆頭配裝各種截齒，通過(guò)齒型、螺距、螺旋升角的變化又可派生出很多類型的鉆頭。

（2）直螺旋鉆頭：

a、斗齒直螺

雙頭雙螺，適用于砂土，膠結(jié)差的小直徑礫石層；雙頭單螺，適用于砂土、土層；單頭單螺，適用于膠結(jié)差的大直徑卵石，粘性土及硬膠泥。

b、截齒直螺：有雙螺、三螺和四螺，適用于是硬基巖或卵礫石。

1、2 旋挖鉆斗

按所裝齒可分為截齒鉆斗和斗齒鉆斗；按底板數(shù)量可分為雙層底斗和單層底斗；按開門數(shù)量可分為雙開門斗和單開門斗；按桶的錐度可分為錐桶鉆斗和直桶鉆斗；按低板形狀可分為鍋底鉆斗和平底鉆斗。以上結(jié)構(gòu)形式相互組合，再加上是否帶通氣孔、開門機(jī)構(gòu)的變化，可以組合出幾十種旋挖鉆斗。一般來(lái)說(shuō)雙層底鉆斗適用地層范圍較寬，單層底的只適用于粘性較強(qiáng)的土層，雙門鉆斗適用地層范圍較寬，單門鉆斗只是用于大直徑的卵石及硬膠泥。

1、3 筒式取芯鉆頭

常見的有兩種：截齒筒鉆（適用于中硬基巖和卵礫石），牙輪筒鉆（適用于堅(jiān)硬基巖和大漂石）。在筒式取芯鉆的兩大類鉆頭中，又帶取芯裝置和不帶取芯裝置之分，主要取決于取芯的難度。因?yàn)檠垒喨⌒俱@頭主要用于硬巖鉆進(jìn)，且鉆取的環(huán)狀面積大，如果有條件的還可以通在在鉆頭部分加裝反循環(huán)鉆進(jìn)，以提高鉆進(jìn)效率。

1、4 擴(kuò)底鉆頭

在樁徑不增大樁深不增加的基礎(chǔ)上，為了提高單樁的承載力，設(shè)計(jì)部門往往通過(guò)擴(kuò)底樁來(lái)實(shí)現(xiàn)，旋挖鉆機(jī)施工擴(kuò)底是無(wú)需任何改動(dòng)就可施工，只需選用擴(kuò)底鉆頭即可。擴(kuò)底鉆頭常用的以機(jī)械式為主，這種鉆頭使用和維護(hù)都比較簡(jiǎn)單，有上開式和下開式的，張開機(jī)構(gòu)一般為四連桿的，用于土層、強(qiáng)風(fēng)、中風(fēng)化地層甚至堅(jiān)硬基巖。由于旋挖鉆進(jìn)是非循環(huán)鉆進(jìn)，擴(kuò)底完成后用清渣桶清渣即可。

1、5 沖擊鉆頭、沖抓錐鉆頭

在鉆進(jìn)大直徑卵石、大漂石和堅(jiān)硬基巖，使用沖擊鉆頭、沖抓錐鉆頭配合旋挖鉆進(jìn)特別有效，這類鉆頭的使用是通過(guò)旋挖機(jī)副鉤吊掛來(lái)作業(yè)，因?yàn)橐袥_擊作用，所以要求副鉤具有自由放繩功能效果才能更好。

1、6 液壓抓斗

連續(xù)墻和防滲墻的施工工程日趨見多，如果對(duì)旋挖鉆機(jī)稍作改動(dòng)就可作業(yè)，液壓抓斗的開閉是通過(guò)液壓來(lái)驅(qū)動(dòng)的，液壓抓斗上只有一根油缸，所以只需進(jìn)出兩個(gè)油管，一個(gè)控制閥即可。

2、根據(jù)地質(zhì)情況選用鉆頭

旋挖鉆機(jī)主要的功能是在地表形成孔槽，工作對(duì)象是巖石，由于所施工的樁孔深度較淺，巖石經(jīng)過(guò)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、自然界的機(jī)械和化學(xué)的作用，結(jié)構(gòu)、粒度、孔隙率、膠結(jié)狀況、產(chǎn)狀、抗壓強(qiáng)度等發(fā)生了復(fù)雜的變化，加上我國(guó)幅原遼闊，所以旋挖鉆機(jī)工作的對(duì)象是特別復(fù)雜的。歸納起來(lái)有以下幾類。

按巖性分（常見）為泥頁(yè)巖、砂巖、灰?guī)r、花崗巖等；按成因分巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖；按力學(xué)特性分為堅(jiān)固、塑性和松散。那么如何根據(jù)地層情況來(lái)選用鉆頭呢？下面分類介紹。

（1）粘土：選用單層底的旋挖鉆斗，如果直徑偏小可采用兩瓣斗或帶卸土板的鉆斗。

（2）淤泥、粘性不強(qiáng)土層、砂土、膠結(jié)較差粒徑較小的卵石層，可配用雙層底的鉆挖鉆斗。

（3）硬膠泥：選用單進(jìn)土口的（單雙底皆可）旋挖鉆斗，或斗齒直螺。

（4）凍土層：含冰量少的可用斗齒直形螺鉆斗和旋挖鉆斗，含冰量大的可用錐形螺旋鉆頭，需要說(shuō)明的是，螺旋鉆頭用于土層（除淤泥外）皆有效，但一定有在沒(méi)有地下水的情況下使用，以免產(chǎn)生抽吸作用造成卡死?！。?）膠結(jié)好的卵礫石和強(qiáng)風(fēng)化巖石：需要配備錐形螺旋鉆頭和雙層底的旋挖鉆斗（粒徑較大的用單口，粒徑小的用雙口）

（6）中風(fēng)基巖：配備截齒筒式取心鉆頭--錐形螺旋鉆頭--雙層底的旋挖鉆斗，或者截齒直形螺旋鉆頭--雙層底的旋挖鉆斗。

（7）微風(fēng)化基巖：配備牙輪筒式取心鉆頭--錐形螺旋鉆頭--雙層底的旋挖鉆斗如果直徑偏大還要采取分級(jí)鉆進(jìn)工藝。

3、根據(jù)旋挖鉆機(jī)的功能來(lái)選擇鉆頭

如果旋挖鉆機(jī)具有做連續(xù)的功能，可以選配液抓斗或雙輪銑進(jìn)行連續(xù)施工。如果副卷?yè)P(yáng)有自動(dòng)放繩功能，可選擇沖擊鉆頭和沖抓鉆頭鉆進(jìn)大直徑卵石或漂石。如果配備有氣室和水龍頭可進(jìn)行氣液鉆進(jìn)。如果配備有雙動(dòng)力頭或搓管機(jī)的可進(jìn)套管鉆進(jìn)，這是解決流砂、破碎卵礫石、淤泥層的有效工法。

4、根據(jù)其他一些因素選用鉆頭

如果沉碴厚度要求比較嚴(yán)格或在進(jìn)行擴(kuò)底鉆進(jìn)時(shí)，需要配備專門的清碴斗。在進(jìn)管套鉆進(jìn)時(shí)，鉆頭與套管的間隙小，為了防止鉆頭掛碰套管和減少抽吸作用，選配鉆頭時(shí)應(yīng)帶有通氣孔，鉆頭上配帶有導(dǎo)向裝置，開合裝置盡量靠近鉆頭中心，最好是機(jī)手一體的。還可以通過(guò)選用組合形式的鉆頭來(lái)解決這一特殊問(wèn)題。