1.本发明属于建筑地基处理技术领域，更具体地，涉及用于湿陷性黄土地基加固的钻头、钻具、加固装置及方法。
背景技术：2.目前行业内处理湿陷性黄土地基的方法主要为换填法、强夯法、挤密桩法及cfg桩法等，随着行业的发展，提出了一种新型的湿陷性黄土地基处理方法：振杆密实法。
3.振杆密实法施工时无需额外的填料，且施工简便，为环境友好型的地基处理方法。然而，由于湿陷性黄土地基具有低含水率、压缩性较小、强度较高的特性，往往振动杆无法沉杆；对于可实施地段，由于黄土地基土体结构破坏困难，因此施工过程中沉杆速度慢、能量扩散(加固效果)差，施工效率低下，加固效果差。
4.申请号202010470675.8的专利文件中公开了一种湿陷性黄土地基加固方法，该方法通过振动杆按照预设振动频率进行振动，同时开启高压气流注入使高压气流切割土体，破坏土体结构，提高沉杆效率；在振动杆下沉到达预设深度后，关闭高压气流注入，并保持振动杆的振动以密实加固黄土地基。该方案解决了传统的振杆密实法应用在湿陷性黄土地基加固时沉杆困难、施工中效率低的问题。
5.然而，进一步的研究，上述现有技术仍然存在以下的缺陷或不足：首先，该技术方案在加固土体的过程中是依靠土体的自重和振动杆的振动加固土体，即在振动杆到达预设深度后，关闭气体辅助，保持振动杆振动以加固土体，该种方式加固效果有限，对于压实要求较高的场地，难以达到相应的密实度；其次，振动杆在振动过程中产生较大噪声和震感，引起噪声污染。
6.基于上述缺陷和不足，本领域亟需对湿陷性黄土地基的加固装置及方法进行进一步的改进设计，以解决现有技术中的振杆密实法加固效果有限、难以达到较高密实度的问题，以及振动杆振动产生噪声和震感的问题。
技术实现要素：7.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于湿陷性黄土地基加固的钻头、设置有该钻头的钻具、包含该钻具的加固装置，以及利用该加固装置加固湿陷性黄土地基的方法，相应的可有效解决现有技术中的振杆密实法加固效果有限、难以达到较高密实度的问题，同时解决振动杆振动产生噪声和震感的问题。
8.为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种钻头，所述钻头包括连接构件、变形罩、驱动部件和多个喷嘴；所述连接构件的尾端用于与钻杆相连，前端连接所述变形罩且二者合围形成空腔，连接构件内部形成有贯通前后两端的气体通道；所述驱动部件位于所述空腔内，且一端与所述连接构件相连，另一端与所述变形罩的罩面内侧相连，所述驱动部件用于驱动所述变形罩的罩面变形；所述多个喷嘴安装在所述变形罩的罩面外侧；
9.所述变形罩的罩面能够在所述驱动部件的驱动下变形为弧形凸面，使所述多个喷
嘴朝前并沿该弧形凸面呈发散状，所述变形罩的罩面还能够在所述驱动部件的驱动下变形为弧形凹面，使所述多个喷嘴朝前并沿该弧形凹面呈汇聚状。
10.工作时，在钻头下沉以深入湿陷性黄土地基的过程中，驱动部件驱动变形罩的罩面变形为弧形凸面，多个喷嘴向下并呈发散状地喷射高压气流用于切割土体，高压气流将土体结构切割破碎，形成散粒，从而破坏湿陷性黄土结构；在钻头提升以抽离黄土地基的过程中，驱动部件驱动变形罩的罩面变形为弧形凹面，多个喷嘴向下并呈汇聚状地喷射高压气流，形成高压气流罩，高压气流罩对土体产生压密作用将土体密实，实现对湿陷性黄土地基的加固。
11.通过以上构思，一方面，通过改变高压气流的喷射方向以实现对土体的切割和加固，该方式加固效果好，土体能够达到较高的密实度；另一方面，该方案中钻头仅需下沉或提升，避免了利用振动的方式加固土体而产生较大噪声或震感，从而避免了噪声污染。
12.按照本发明的另一个方面，提出了一种钻具，该钻具包括所述钻头，还包括内部为中空结构的钻杆，所述钻杆的前端与钻头的所述连接构件的尾端相连，且钻杆的中空结构与连接构件的气体通道连通；工作时，钻杆竖向放置，钻头连接于钻杆前端，通过使钻杆的中空结构与连接构件的气体通道连通，能够实现向钻头的空腔内输送高压气体，并使气体由喷嘴喷出。
13.优选的，所述变形罩包括由中间向两侧依次布置且依次可转动连接的多个活动连接片，每个所述喷嘴可拆卸连接于一个活动连接片上。
14.作为进一步优选的，所述喷嘴与所连接的活动连接片垂直，该方式能够确保在变形罩的罩面变形为弧形凸面和弧形凹面时，多个喷嘴朝前并分别呈发散状和汇聚状，且简单易行。
15.优选的，所述连接构件包括空心柱状的连接主体，以及可转动连接于所述连接主体前端的支撑板；所述支撑板在所述变形罩两侧各设若干个，两侧所述支撑板分别与变形罩的位于两侧的所述活动连接片可转动连接，以实现所述连接构件与所述变形罩的连接，通过该方案，实现连接构件与变形罩的连接，并在连接构件内部形成贯通前后两端的气体通道。
16.优选的，所述钻杆包括空心柱状的钻杆主体和垂直连接于所述钻杆主体前端端部的第一连接板；所述连接构件还包括垂直连接于所述连接主体尾端端部的第二连接板；所述第一连接板和第二连接板对应地设置有通孔；所述第一连接板和第二连接板可拆卸连接，以实现所述钻杆与所述连接构件的连接，且第一连接板和第二连接板的通孔贯通，以实现所述钻杆的中空结构与所述连接构件的气体通道连通。
17.优选的，所述驱动部件包括与所述变形罩的活动连接片一一对应设置的液压杆；所述连接构件还包括设置于所述连接主体的空心结构内部并与连接主体的内壁相连的第三连接板；所述液压杆的一端与所述活动连接片可转动连接，另一端可转动连接于所述第三连接板；本方案通过各液压杆的伸张或收缩，驱动所连接的活动连接片运动，进而使变形罩的罩面变形为弧形凸面或弧形凹面。
18.优选的，所述加固装置还包括由钻头的所述空腔延伸至所述钻杆尾端外部的气体回流管；通过设置气体回流管，使喷射入土体中的气体能够通过气体回流管部分释放，一方面，以在土体中维持合适的气压，防止土体中因气压过高而形成高压腔，导致土颗粒悬浮，
影响密实效果；另一方面，形成气流循环，以利于气流持续喷射入土体中。
19.按照本发明的再一个方面，提出了一种用于加固湿陷性黄土地基的加固装置，该加固装置包括所述钻具，还包括连接于所述钻具的钻杆尾部并与钻杆的中空结构相通的气体输送单元。
20.优选的，所述气体输送单元包括高压气泵，以及连接所述高压气泵和所述钻杆的输气管，所述输气管与所述钻杆尾部相连，并与钻杆的中空结构相通。
21.按照本发明的又一方面，提出了一种加固湿陷性黄土地基的方法，该方法包括以下步骤：
22.s1：所述钻杆竖向定位，钻杆前端的钻头位于待加固的湿陷性黄土地基上方；
23.s2：钻杆下沉，同时所述钻头以向下并呈发散状的方式喷射高压气流；
24.s3：在所述钻杆下沉到预设深度后，所述钻杆上提，同时所述钻头以向下并呈汇聚状的方式喷射高压气流；直至钻杆上提至设定位置。
25.按照本发明的还一方面，提出了一种桩机，该桩机包括所述加固装置，还包括桩机主体、固定于所述桩机主体的竖向支架，以及与所述竖向支架可滑动连接的钻杆支撑结构；所述加固装置的钻杆竖向设置，并可拆卸固定于所述钻杆支撑结构；本方案利用现有桩机进行改造，实施简单。
26.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
27.1.本方案通过驱动部件驱动变形罩变形，使变形罩的罩面形成弧形凸面或弧形凹面、多个喷嘴的喷口朝前并分别呈发散状或汇聚状；该加固装置工作时，通过以向下并呈发散状的方式喷射高压气流，以切割湿陷性黄土地基从而破坏土体结构，通过以向下呈汇聚状的方式喷射高压气流，形成高压气流罩以将土体密实，实现对湿陷性黄土地基的加固；一方面，该方式加固效果好，土体能够达到较高的密实度；另一方面，该方案中钻头仅需下沉或提升，避免了采用振动的方式加固土体而产生较大噪声或震感。
28.2.通过设置气体回流管，一方面，以在土体中维持合适气压，防止土体中因气压过高而形成高压腔，导致土颗粒悬浮，影响密实效果；另一方面，形成气流循环，以利于气流持续喷射入土体中。
29.3.本方案利用现有桩机进行改造，实施简单。
附图说明
30.图1是本发明实施例的桩机和湿陷性黄土地基的加固装置示意图；
31.图2是本发明实施例的钻杆和钻头在下沉时的示意图；
32.图3是图2的侧视图；
33.图4是图2的仰视图；
34.图5是本发明实施例的钻杆和钻头在提升时的示意图；
35.图6是图5的侧视图。
36.在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
37.钻杆1，钻头2，气体输送单元3，桩机4，气体回流管5，钻杆主体11，第一连接板12，配重13，连接构件21，变形罩22，喷嘴23，驱动部件24，高压气泵31，桩机主体41，竖向支架
42，钻杆支撑结构43，连接主体211，支撑板212，第二连接板213，第三连接板214，活动连接片221，液压杆241，卷扬411，竖向连接部431，水平连接部432。
具体实施方式
38.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
39.如图1中所示，本发明实施例提供的用于加固湿陷性黄土地基的加固装置包括钻具和气体输送单元3；该钻具包括钻头2和内部为中空结构的钻杆1；气体输送单元3连接于钻杆1尾部并与钻杆1的中空结构相通，钻头2连接于钻杆1的前端；
40.如图2-图6中所示，钻头2包括连接构件21、变形罩22、驱动部件24和多个喷嘴23；连接构件21的尾端与钻杆1的前端相连，连接构件21的前端连接变形罩22且二者合围形成空腔，连接构件21内部形成有贯通前后两端的气体通道，且钻杆1的中空结构与连接构件21的气体通道连通；驱动部件24位于连接构件21和变形罩22合围形成的空腔内，且一端与连接构件21相连，另一端与变形罩22的罩面内侧相连，驱动部件24用于驱动变形罩22的罩面变形；多个喷嘴23安装在变形罩22的罩面外侧；
41.变形罩22的罩面能够在驱动部件24的驱动下变形为弧形凸面，使多个喷嘴23朝前并沿该弧形凸面呈发散状，变形罩22的罩面还能够在驱动部件24的驱动下变形为弧形凹面，使多个喷嘴23朝前并沿该弧形凹面呈汇聚状。
42.通过上述各个部件的相互配合，工作时，加固装置的钻杆1竖向设置，气体输送单元3通过钻杆1的中空结构和连接构件21的气体通道向连接构件21和变形罩22合围形成的空腔内输送气体，气体由喷嘴喷出；在加固装置深入湿陷性黄土地基的过程中，钻头下沉，如图2中所示，同时驱动部件24驱动变形罩22的罩面变形为弧形凸面，多个喷嘴23向下并呈发散状地喷射高压气流，以切割湿陷性黄土地基；在加固装置抽离黄土地基的过程中，钻头提升，如图5中所示，同时驱动部件24驱动变形罩22的罩面变形为弧形凹面，多个喷嘴23向下并呈汇聚状地喷射高压气流，形成高压气流罩，高压气流罩对土体产生压密作用将土体密实，实现对湿陷性黄土地基的加固。
43.如图1中所示，本发明实施例提供的湿陷性黄土地基的加固装置安装于桩机4，该桩机4还包括桩机主体41、固定于桩机主体41的竖向支架42、以及与竖向支架42可滑动连接的钻杆支撑结构43；加固装置的钻杆1竖向设置，并可拆卸固定于钻杆支撑结构43。
44.下面将对各个部件逐一进行更为具体的说明。
45.作为本发明的关键部件，变形罩22包括由中间向两侧依次布置且依次可转动连接的多个活动连接片221；本实施例中，如图2-图6中所示，变形罩22包括由中间向两侧依次布置且依次可转动连接的四个活动连接片221，本实施例中活动连接片221均为矩形，由中间向两侧对称布置；活动连接片221之间的可转动连接为铰接，具体地，相邻的活动连接片221相互靠近的边的两端分别铰接。
46.每个喷嘴23可拆卸连接于一个活动连接片221上；本实施例中，如图2-图6中所示，喷嘴23沿多个活动连接片221的中心线对称布置，每个活动连接片221上连接两个喷嘴23，
且喷嘴23与所连接的活动连接片221垂直；在一些实施例中，喷嘴23的数量、位置、以及喷嘴23与活动连接片221的连接角度均可以根据实际需要进行调整，以达到变形罩22的罩面变形为弧形凸面时喷嘴23的喷射方向朝前并呈发散状、变形罩22的罩面变形为弧形凹面时喷嘴23的喷射方向朝前并呈汇聚状的效果；本实施例中，喷嘴23与活动连接片221的可拆卸连接为螺栓连接。
47.如图2中所示，钻头2下沉时，变形罩22的罩面变形为弧形凸面，具体地，变形罩22中部向下凸起，形成折线弧形凸面，变形罩22上喷嘴23的喷射方向为向下并呈发散状；如图5中所示，钻头2提升时，变形罩22的罩面变形为弧形凹面，具体地，变形罩22中部向上凹陷，形成折线弧形凹面，变形罩22上喷嘴23的喷射方向为向下并呈汇聚状。
48.连接构件21包括空心柱状的连接主体211，以及可转动连接于连接主体211前端的支撑板212；
49.支撑板212在变形罩22两侧各设若干个，两侧支撑板212分别与变形罩22的位于两侧的活动连接片221可转动连接，以实现连接构件21与变形罩22的连接，通过该方案，实现连接构件21与变形罩22的连接，并在连接构件21内部形成贯通前后两端的气体通道；具体地，本实施例中，如图2-图3、图5-图6中所示，连接主体211为空心方柱且其轴线与钻杆1的轴线平行，支撑板212为矩形且位于连接主体211下方，并在变形罩22两侧各竖向设置设一个，两个支撑板212的顶部分别连接于连接主体211的相对的两侧面，两个支撑板212的底部分别连接变形罩22的位于两侧的活动连接片221；更具体地，本实施例中，支撑板212与活动连接片221的长度相等，支撑板212底部的两端分别与所靠近的活动连接片221外侧边的两端铰接；并且，本实施例中，支撑板212与所连接的连接主体211侧面长度相等，支撑板212顶部的两端分别与该侧面的两端铰接；在一些实施例中，支撑板212在变形罩22两侧沿活动连接片221外侧边依次布置多个，每个支撑板212的底部均与所靠近的活动连接片221铰接、顶部均与所靠近的连接主体211侧面铰接；可以理解，支撑板212的长度与活动连接片221的长度可以不同、与所连接的连接主体211的侧面长度也可以不同；
50.在另一些实施例中，连接主体211为空心圆柱，支撑板212为弧形，在这些实施例中，支撑板212可以在变形罩22两侧各设一个，每个支撑板212与连接主体211侧壁和所靠近的活动连接片221分别只铰接一处，或者，支撑板212可以在变形罩22两侧各设两个，两个支撑板212沿所靠近的活动连接片221的外侧边布置，并沿该外侧边的中心线对称，并与连接主体211侧壁和所靠近的活动连接片221分别只铰接一处。
51.如图2-图3、图5-图6中所示，钻杆1包括空心柱状的钻杆主体11和垂直连接于钻杆主体11前端端部的第一连接板12；本实施例中，钻杆主体11为空心方柱，在一些实施例中，钻杆主体11为空心圆柱；连接构件21还包括垂直连接于连接主体211尾端端部的第二连接板213；第一连接板12和第二连接板213对应地设置有通孔；第一连接板12和第二连接板213可拆卸连接，以实现钻杆1与连接构件21的连接，且第一连接板12和第二连接板213的通孔贯通，以使钻杆1的中空结构与连接构件21的气体通道连通，高压气流能够通过钻杆1的中空结构和连接构件21的气体通道流入连接结构21和变形罩22合围形成的空腔内；在一些实施例中，进一步地，第一连接板12和第二连接板213为格栅板，以实现使高压气流通过的功能；本实施例中第一连接板12和第二连接板213的可拆卸连接为螺栓连接。
52.如图1中所示，本实施例的钻杆1顶部还配有配重13，以提供下压力。
53.如图2-图3、图5-图6中所示，驱动部件24包括与变形罩22的活动连接片221一一对应设置的液压杆241；连接构件21还包括设置于连接主体211的空心结构内部并与连接主体211的内壁相连的第三连接板214；液压杆241的一端与活动连接片221可转动连接，另一端可转动连接于第三连接板214；在一些实施例中，还可以不设第三连接板214，使液压杆241远离活动连接片221的一端与第二连接板213可转动连接；本实施例中，液压杆241设置有四根，液压杆241的一端分别与四个活动连接片221的中心相连，另一端相互靠近并连接第三连接板214；液压杆241与活动连接片221和第三连接板214的可转动连接均为铰接；本实施例中，还设置有四根液压油管，四根液压油管的一端分别与四根液压杆241的液压油入口相连，液压油管的另一端均连接桩机主体41的液压系统；具体地，液压油管穿过第三连接板214、第二连接板213以及第一连接板12，沿钻杆主体11内延伸并伸出钻杆1外，以与桩机主体41的液压系统连接；液压油管用于从桩机主体41的液压系统向液压杆241传递液压，以驱动液压杆241，该方案充分利用桩机主体41自身系统，具有实施简单的优势；加固装置工作时，液压杆241相应地进行伸张或收缩，并驱动所连接的活动连接片221运动，进而带动变形罩22形状改变，使变形罩22的罩面在弧形凸面和弧形凹面切换；根据不同场地、不同深度等的湿陷性黄土地基结构特征，能够通过对液压杆241的伸张和收缩进行调整，以调整变形罩22罩面的形状及喷嘴23角度。
54.如图1中所示，本实施例的加固装置还包括由钻头2延伸至钻杆1尾端外部的气体回流管5，且气体回流管5靠近钻头2的一端位于变形罩22和连接构件21合围形成的空腔内；本实施例中，气体回流管5穿过第三连接板214、第二连接板213和第一连接板12，并沿钻杆1的中空结构延伸至钻杆1顶端，然后由钻杆1顶端穿出；通过设置气体回流管5，使喷射入土体中的气体能够通过气体回流管5部分释放到地面大气环境中，以在土体中维持合适的气压，并形成气流循环。
55.气体输送单元3包括高压气泵31，以及连接高压气泵31和钻杆1的输气管，输气管与钻杆1尾部相连，并与钻杆1的中空结构相通；本实施例中，输气管为高压软管，该高压软管由顶端插入钻杆主体11内，并通过螺帽固定；高压气泵31用于提供高压气流，输气管将高压气流导入钻杆1，并通过钻杆1的中空结构和连接构件21的气体通道将高压气流引至连接结构21和变形罩22合围形成的空腔内，再由喷嘴23喷出；本实施例中，高压气泵31安装于钻杆支撑结构43；如图1中所示，钻杆支撑结构43包括竖向连接部431和水平连接部432，竖向连接部431与竖向支架42可滑动连接，以带动钻杆1竖向运动，水平连接部432用于连接钻杆1，同时用于安装高压气泵31；钻杆1竖向设置，钻杆1的顶端穿过水平连接部432并与水平连接部432螺栓连接。
56.本实施例的桩机主体41包括控制系统、液压系统和动力系统；控制系统与液压系统和动力系统电信号连接，以控制液压系统和动力系统动作；液压系统通过液压油管向液压杆241输送液压油，以使液压杆241伸缩进而驱动变形罩22变形；动力系统包括动力装置和卷扬411，动力装置可以为电动机或燃油机，为卷扬411提供动力；卷扬411的传动端连接钻杆支撑结构43，以驱动钻杆支撑结构43沿竖向支架42上下滑动，进一步带动钻杆1下沉或提升；控制系统还与气体输送单元3的高压气泵31相连，以控制高压气流开启和关闭，以及高压气流压力。
57.利用本实施例的加固装置加固湿陷性黄土地基的方法，包括以下步骤：
58.s1：钻杆1竖向定位，钻杆1前端的钻头2位于待加固的湿陷性黄土地基上方；具体地，在本实施例中，首先桩机4就位，然后放线使钻杆1定位；
59.s2：钻杆1下沉，同时钻头2以向下并呈发散状的方式喷射高压气流；
60.具体地，在本实施例中，启动动力装置为卷扬411提供动力，卷扬411驱动钻杆支撑结构43沿竖向支架42向下移动，进而带动钻杆1下沉；启动液压系统，液压杆241伸张，使变形罩22中间凸起，变形罩22的罩面形成折线弧形凸面，喷嘴23的喷射方向为向下并呈发散状；启动高压气泵31，喷嘴23喷射高压气流；高压气流破坏湿陷性黄土结构，将土体颗粒打散后重新排列，且高压气流有助于钻杆1下沉；同时气体回流管5导通，形成气流循环，以利于气流持续喷射入土体中；
61.s3：在钻杆1下沉到预设深度后，钻杆1上提，同时钻头2以向下并呈汇聚状的方式喷射高压气流；直至钻杆1上提至设定位置；
62.具体地，卷扬411驱动钻杆支撑结构43沿竖向支架42向上移动，进而带动钻杆1提升；液压系统驱动液压杆241收缩，使变形罩22中间向上凹陷，变形罩22的罩面形成折线弧形凹面，喷嘴23喷射高压气流，喷射方向为向下并呈汇聚状；变形罩22下方形成高压气流罩，高压气流罩对下方土体产生压密作用，将下方土体密实；同时气体回流管5导通，使喷射入土体中的气体能够通过气体回流管5部分释放到地面大气环境中。
63.完成上述步骤后，桩机4移至下一桩位，并重复上述步骤。
64.以上例子用于对本发明的用于加固湿陷性黄土地基的加固装置及方法进行示例性说明，不构成对本发明保护范围的限制。
65.综上，按照本发明的加固装置及方法通过向下并呈汇聚状地喷射高压气流，形成高压气流罩，高压气流罩对土体产生压密作用将土体密实，实现对湿陷性黄土地基的加固；该方式加固效果好，能够达到较高的密实度；并且该方案中钻杆无需振动，不产生较大噪音或震感，避免了噪声污染，因而尤其适用于湿陷性黄土地基加固的应用场合。
66.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：1.一种钻头，其特征在于，包括连接构件(21)、变形罩(22)、驱动部件(24)和多个喷嘴(23)；所述连接构件(21)的尾端用于与钻杆(1)相连，前端连接所述变形罩(22)且二者合围形成空腔，连接构件(21)内部形成有贯通前后两端的气体通道；所述驱动部件(24)位于所述空腔内，且一端与所述连接构件(21)相连，另一端与所述变形罩(22)的罩面内侧相连，所述驱动部件(24)用于驱动所述变形罩(22)的罩面变形；所述多个喷嘴(23)安装在所述变形罩(22)的罩面外侧；所述变形罩(22)的罩面能够在所述驱动部件(24)的驱动下变形为弧形凸面，使所述多个喷嘴(23)朝前并沿该弧形凸面呈发散状，所述变形罩(22)的罩面还能够在所述驱动部件的驱动下变形为弧形凹面，使所述多个喷嘴(23)朝前并沿该弧形凹面呈汇聚状。2.设置有如权利要求1所述的钻头的钻具，其特征在于，还包括内部为中空结构的钻杆(1)，所述钻杆(1)的前端与所述连接构件(21)的尾端相连，且钻杆(1)的中空结构与连接构件(21)的气体通道连通。3.如权利要求2所述的钻具，其特征在于，所述变形罩(22)包括由中间向两侧依次布置且依次可转动连接的多个活动连接片(221)，每个所述喷嘴(23)可拆卸连接于一个活动连接片(221)上。4.如权利要求3所述的钻具，其特征在于，所述连接构件(21)包括空心柱状的连接主体(211)，以及可转动连接于所述连接主体(211)前端的支撑板(212)；所述支撑板(212)在所述变形罩(22)两侧各设若干个，两侧所述支撑板(212)分别与变形罩(22)的位于两侧的所述活动连接片(221)可转动连接，以实现所述连接构件(21)与所述变形罩(22)的连接。5.如权利要求4所述的钻具，其特征在于，所述钻杆(1)包括空心柱状的钻杆主体(11)和垂直连接于所述钻杆主体(11)前端端部的第一连接板(12)；所述连接构件(21)还包括垂直连接于所述连接主体(211)尾端端部的第二连接板(213)；所述第一连接板(12)和第二连接板(213)对应地设置有通孔；所述第一连接板(12)和第二连接板(213)可拆卸连接，以实现所述钻杆(1)与所述连接构件(21)的连接，且第一连接板(12)和第二连接板(213)的通孔贯通，以使所述钻杆(1)的中空结构与所述连接构件(21)的气体通道连通。6.如权利要求5所述的钻具，其特征在于，所述驱动部件(24)包括与所述变形罩(22)的活动连接片(221)一一对应设置的液压杆(241)；所述连接构件(21)还包括设置于所述连接主体(211)的空心结构内部并与连接主体(211)的内壁相连的第三连接板(214)；所述液压杆(241)的一端与所述活动连接片(221)可转动连接，另一端可转动连接于所述第三连接板(214)。7.如权利要求2所述的钻具，其特征在于，还包括由钻头(2)的所述空腔延伸至所述钻杆(1)尾端外部的气体回流管(5)。8.设置有如权利要求2-7中任一所述的钻具的加固装置，其特征在于，还包括连接于所述钻杆(1)尾部并与钻杆(1)的中空结构相通的气体输送单元(3)。9.利用如权利要求8所述的加固装置加固湿陷性黄土地基的方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：所述钻杆(1)竖向定位，钻杆(1)前端的钻头(2)位于待加固的湿陷性黄土地基上方；
s2：钻杆(1)下沉，同时所述钻头(2)以向下并呈发散状的方式喷射高压气流；s3：在所述钻杆(1)下沉到预设深度后，所述钻杆(1)上提，同时所述钻头(2)以向下并呈汇聚状的方式喷射高压气流；直至钻杆(1)上提至设定位置。10.设置有如权利要求8所述的加固装置的桩机(4)，其特征在于，所述桩机(4)还包括桩机主体(41)、固定于所述桩机主体(41)的竖向支架(42)，以及与所述竖向支架(42)可滑动连接的钻杆支撑结构(43)；所述加固装置的钻杆(1)竖向设置，并可拆卸固定于所述钻杆支撑结构(43)。
技术总结本发明属于建筑地基处理领域，并具体公开了用于湿陷性黄土地基加固的钻头、钻具、加固装置及方法。该加固装置包括钻具及气体输送单元；钻具的钻头包括连接构件、变形罩、驱动部件及连接于变形罩罩面外侧的多个喷嘴；变形罩的罩面能够在驱动部件的驱动下变形；变形罩的罩面变形为弧形凸面时，多个喷嘴的喷射方向呈发散状；变形罩的罩面变形为弧形凹面时，多个喷嘴的喷射方向呈汇聚状。该方法通过向下并呈发散状地喷射高压气流，以切割土体；通过向下并呈汇聚状地喷射高压气流，形成高压气流罩，以将土体密实，实现对湿陷性黄土地基的加固；该方式加固效果好，土体能够达到较高的密实度，且该方案中钻杆无需振动，避免了噪声污染。避免了噪声污染。避免了噪声污染。
技术研发人员：郭绍影 张守超 邢亮 肖金凤 吴永胜
受保护的技术使用者：中铁第五勘察设计院集团有限公司
技术研发日：2022.03.22
技术公布日：2022/7/5
