扩底钻头

扩底钻头在回转钻进中施工扩底桩的钻头。一般由扩底翼、加压架、连杆、底座和销轴组成。

学科：钻探工程

词目：扩底钻头

英文：underreaming bit

释文：扩底翼有两翼、三翼或四翼,当钻机回转时在钻具自重作用下使扩底翼逐渐张开,切削孔壁进行扩底。

该项目共研制了5大系列，100多个型号的旋挖钻斗、短螺旋钻具、扩底钻头、取心钻头、连续墙抓斗和无循环施工工艺。成功解决了基桩施工中传统工艺效率低下、泥浆污染环境、缺水地区难以施工的问题，尤其是"在青藏铁路基础工程施工中发挥了决定性的作用"，解决了总长超过150公里的桥梁基础桩在高原冻土层、岩石层、卵砾石层的施工难题，实施在岩石层扩底施工，推动了国内嵌岩钻进、防渗墙施工以及扩底技术的发展，完善和发展了无循环施工工艺和施工技术，填补了这一领域的国内空白。该项目在工艺、器具研制中在旋挖钻斗锥筒防抽吸水力学设计、中心管大扭距传递技术、冻土层限量切削技术、液压抓斗高压密封强制润滑技术、螺旋托盘式联接技术及大口径的防斜措施等方面有多项技术创新，特别在旋挖钻具等方面达到国际先进水平 2100433B

1、常见旋挖钻头的分类

常见的旋挖钻头有螺旋钻头、旋挖斗、筒式取芯钻头、扩底钻头、冲击钻头、冲抓锥钻头和液压抓斗，下面逐类简单介绍。

1、1 螺旋钻头

（1）锥形：双头双螺，适用于坚硬基岩。双头单螺，适用于风化基岩、卵石、含冰冻土等。以上钻头配装各种截齿，通过齿型、螺距、螺旋升角的变化又可派生出很多类型的钻头。

（2）直螺旋钻头：

a、斗齿直螺

双头双螺，适用于砂土，胶结差的小直径砾石层；双头单螺，适用于砂土、土层；单头单螺，适用于胶结差的大直径卵石，粘性土及硬胶泥。

b、截齿直螺：有双螺、三螺和四螺，适用于是硬基岩或卵砾石。

1、2 旋挖钻斗

按所装齿可分为截齿钻斗和斗齿钻斗；按底板数量可分为双层底斗和单层底斗；按开门数量可分为双开门斗和单开门斗；按桶的锥度可分为锥桶钻斗和直桶钻斗；按低板形状可分为锅底钻斗和平底钻斗。以上结构形式相互组合，再加上是否带通气孔、开门机构的变化，可以组合出几十种旋挖钻斗。一般来说双层底钻斗适用地层范围较宽，单层底的只适用于粘性较强的土层，双门钻斗适用地层范围较宽，单门钻斗只是用于大直径的卵石及硬胶泥。

1、3 筒式取芯钻头

常见的有两种：截齿筒钻（适用于中硬基岩和卵砾石），牙轮筒钻（适用于坚硬基岩和大漂石）。在筒式取芯钻的两大类钻头中，又带取芯装置和不带取芯装置之分，主要取决于取芯的难度。因为牙轮取芯钻头主要用于硬岩钻进，且钻取的环状面积大，如果有条件的还可以通在在钻头部分加装反循环钻进，以提高钻进效率。

1、4 扩底钻头

在桩径不增大桩深不增加的基础上，为了提高单桩的承载力，设计部门往往通过扩底桩来实现，旋挖钻机施工扩底是无需任何改动就可施工，只需选用扩底钻头即可。扩底钻头常用的以机械式为主，这种钻头使用和维护都比较简单，有上开式和下开式的，张开机构一般为四连杆的，用于土层、强风、中风化地层甚至坚硬基岩。由于旋挖钻进是非循环钻进，扩底完成后用清渣桶清渣即可。

1、5 冲击钻头、冲抓锥钻头

在钻进大直径卵石、大漂石和坚硬基岩，使用冲击钻头、冲抓锥钻头配合旋挖钻进特别有效，这类钻头的使用是通过旋挖机副钩吊挂来作业，因为要有冲击作用，所以要求副钩具有自由放绳功能效果才能更好。

1、6 液压抓斗

连续墙和防渗墙的施工工程日趋见多，如果对旋挖钻机稍作改动就可作业，液压抓斗的开闭是通过液压来驱动的，液压抓斗上只有一根油缸，所以只需进出两个油管，一个控制阀即可。

2、根据地质情况选用钻头

旋挖钻机主要的功能是在地表形成孔槽，工作对象是岩石，由于所施工的桩孔深度较浅，岩石经过构造运动、自然界的机械和化学的作用，结构、粒度、孔隙率、胶结状况、产状、抗压强度等发生了复杂的变化，加上我国幅原辽阔，所以旋挖钻机工作的对象是特别复杂的。归纳起来有以下几类。

按岩性分（常见）为泥页岩、砂岩、灰岩、花岗岩等；按成因分岩浆岩、沉积岩、变质岩；按力学特性分为坚固、塑性和松散。那么如何根据地层情况来选用钻头呢？下面分类介绍。

（1）粘土：选用单层底的旋挖钻斗，如果直径偏小可采用两瓣斗或带卸土板的钻斗。

（2）淤泥、粘性不强土层、砂土、胶结较差粒径较小的卵石层，可配用双层底的钻挖钻斗。

（3）硬胶泥：选用单进土口的（单双底皆可）旋挖钻斗，或斗齿直螺。

（4）冻土层：含冰量少的可用斗齿直形螺钻斗和旋挖钻斗，含冰量大的可用锥形螺旋钻头，需要说明的是，螺旋钻头用于土层（除淤泥外）皆有效，但一定有在没有地下水的情况下使用，以免产生抽吸作用造成卡死。　（5）胶结好的卵砾石和强风化岩石：需要配备锥形螺旋钻头和双层底的旋挖钻斗（粒径较大的用单口，粒径小的用双口）

（6）中风基岩：配备截齿筒式取心钻头--锥形螺旋钻头--双层底的旋挖钻斗，或者截齿直形螺旋钻头--双层底的旋挖钻斗。

（7）微风化基岩：配备牙轮筒式取心钻头--锥形螺旋钻头--双层底的旋挖钻斗如果直径偏大还要采取分级钻进工艺。

3、根据旋挖钻机的功能来选择钻头

如果旋挖钻机具有做连续的功能，可以选配液抓斗或双轮铣进行连续施工。如果副卷扬有自动放绳功能，可选择冲击钻头和冲抓钻头钻进大直径卵石或漂石。如果配备有气室和水龙头可进行气液钻进。如果配备有双动力头或搓管机的可进套管钻进，这是解决流砂、破碎卵砾石、淤泥层的有效工法。

4、根据其他一些因素选用钻头

如果沉碴厚度要求比较严格或在进行扩底钻进时，需要配备专门的清碴斗。在进管套钻进时，钻头与套管的间隙小，为了防止钻头挂碰套管和减少抽吸作用，选配钻头时应带有通气孔，钻头上配带有导向装置，开合装置尽量靠近钻头中心，最好是机手一体的。还可以通过选用组合形式的钻头来解决这一特殊问题。