一种钻孔灌注桩砼灌注前局部气举反循环孔底清渣装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种钻孔灌注桩砼灌注前局部气举反循环孔底清渣装置及方法。其特点是包括空压机、送风管、补浆管、排渣管、泥浆泵、灌注架、灌注导管、气浆混合三通管、吸渣管；泥浆从灌注导管上端注入→导管下端排出→吸渣管与排渣管将携带沉渣的泥浆混合物吸入→气浆混合三通管中高压空气形成的气泡与泥浆混合物上升→经排渣管上段和排渣管地面段排向泥浆沉淀池→→泥浆泵将泥浆池中泥浆由灌注导管上端口注入，如此闭合反循环；设备简单、轻巧，移动方便，易于推广使用；可减少或消除桩底沉渣、桩身夹渣、断桩、钢筋笼上浮等成桩质量问题，特别是有效解决孔底清渣造成孔壁坍塌事故的难题，可减少桩头需要凿除的混浆砼预留量，节约砼用量。

A device and method of local air-lift reverse circulation bottom slag removal for bored pile before concrete pouring

The invention relates to a device and a method for removing slag at the bottom of a local air lift reverse circulation hole before concrete pouring of a bored cast-in-place pile. Its characteristics include air compressor, air supply pipe, slurry supply pipe, slag discharge pipe, slurry pump, filling rack, filling duct, slurry mixing three-way pipe and dreg suction pipe; slurry is injected from the upper end of the filling duct discharged from the lower end of the duct dreg suction pipe and dreg discharge pipe will inhale slurry mixture carrying sediment air bubbles and slurry mixture formed in the slurry mixing three-way pipe through dreg discharge. The upper section of the pipe and the surface section of the slag discharge pipe are discharged into the slurry settling tank_the slurry pump to inject the slurry into the upper end of the grouting duct so as to close the recirculation; the equipment is simple, light, convenient to move and easy to popularize; the quality problems of pile-forming such as bottom sediment, slag inclusion in the pile body, broken pile and floating of steel cage can be reduced or eliminated, especially the hole wall collapse caused by bottom slag clearance can be effectively solved. The problem of collapse accident can reduce the reserve amount of concrete mixing for pile head chiseling and save the amount of concrete.

【技术实现步骤摘要】
一种钻孔灌注桩砼灌注前局部气举反循环孔底清渣装置及方法
本专利技术涉及建筑领域桩基施工方法，特别涉及一种钻孔灌注桩砼灌注前局部气举反循环孔底清渣装置及方法。
技术介绍
在基础设施的建设中，如桥梁、高层建筑，钻孔灌注桩是最为广泛的一种桩基形式。现在钻孔灌注桩的施工在不断地向大直径、超深桩的方向发展。钻孔灌注桩的施工工艺中钻孔灌注桩的孔底清渣处理是施工中的关键问题之一。对于使用泥浆护壁钻孔的施工工艺主要有正、反循环钻机钻孔，冲击钻机钻孔，旋挖钻机钻孔。目前，钻孔灌注桩的施工过程中形成孔底沉渣的因素及成孔后灌注砼前孔底清渣处理方法是：1、正循环钻机成孔，依靠泥浆携带钻渣钻孔，其适应地层为无砂卵石层的土层，其钻孔内泥浆中含有大量在泥浆沉淀池中不易沉淀的细小颗粒物，主要为粉土、粉细砂。在下入导管后，测量孔底沉渣不能满足规范、设计要求的，一般采用泥浆泵连接导管送合格泥浆循环冲洗，将孔底沉渣冲上来，该方法清渣时间长，效率低，清渣不彻底。2、反循环钻机钻孔，其依靠快速反循环上返的泥浆携带钻渣钻孔，适合含砂卵石层的土层钻孔，泥浆比重小，在沉淀池中较大的固体颗粒可快速沉淀，成孔后孔内泥浆中含有少量不易沉淀的细小颗粒物，主要为粉土、粉砂。反循环钻机成孔后的孔底沉渣较少，在砼灌注前可通过反循环砂石泵连接导管，通过导管将孔底沉渣抽出清除，但在钻机成孔后需等待安装钢筋笼、下导管，之后用砂石泵清完孔底沉渣后才能施工下一个钻孔，影响钻机使用效率。冲击钻机钻孔依靠冲击钻头将钻孔内泥土与砂卵石或岩石捣碎与泥浆形成稠泥浆，用捞渣桶掏出来钻孔，一般用于砂卵石地层与含岩石地层钻孔，其泥浆较稠，含有大量泥沙颗粒，成孔换浆后泥浆中仍会含有粉土、粉细砂。冲击钻机成孔，在下导管后，钻机本身无法清除孔底沉渣。旋挖钻机钻孔，使用旋挖钻斗直接挖出土石，施工效率高，污染小，现在是钻孔灌注桩钻孔的最主要方式，除坚硬岩石外，其它地层均可钻孔，因施工时护壁泥浆无循环，钻孔稳定性较好，但在施工过程中旋挖钻斗在泥浆中升降时像活塞一样运动，导致孔内泥浆对孔壁形成的冲击与抽吸作用较大，可能使稳定性较差的地层如砂卵石层、粉土层、粉细砂层、回填土层等地层失稳，造成大量粉土、砂卵石混入护壁泥浆中，钻孔到设计孔深时，较大的卵石、块石等可用清底钻头清除，但泥浆中的粉土、粉细砂等微小颗粒无法清除。安装钢筋笼、下导管后如果沉渣不能满足要求，则钻机本身无法清除。所以往往采用违规超钻加深孔深方法满足砼灌注前孔深达到设计要求，这几乎是基桩施工中违规但被默许的行业通病。而纵然这样也严重影响旋挖钻机钻孔的安全与效率。一是孔底超挖部分钻进难度大、时间长，二是施工安全风险大。根据以上对不同钻机钻孔的过程分析可知，孔底沉渣的成分主要为粉土、粉细砂。成孔后到灌注砼前需要安装钢筋笼(设计有钢筋笼时)、下导管，在此时间段内泥浆中的粉土、粉细砂等粗颗粒物质沉淀产生孔底沉渣；在下钢筋笼的过程中也可能刮擦孔壁，掉落泥沙产生沉渣。在处理灌注砼前孔底沉渣技术中，对孔底沉渣要求严格的钻孔灌注桩，采用气举反循环孔底清渣装置和方法。其气举反循环孔底清渣装置和工作原理，如下图1所示。气举反循环孔底清渣装置包括空压机1、风管2、补浆管3、排渣管4、护筒5、灌注导管7、灌注架11；在灌注桩孔20孔口有护筒5和灌注架11，所述灌注导管7装在灌注架11和护筒上；所述空气压缩机1连接风管2，风管2经灌注导管7中插入灌注桩孔20的孔底，排渣管4与灌注导管7在地面外的顶部连接。气举反循环孔底清渣方法：空气压缩机1通过风管2从灌注导管7的上端将高压空气送入孔底排出，和孔内泥浆形成气浆混合物，同时，补浆泵通过补浆管3将泥浆送入钻孔中，见泥浆流向6。由于高压空气的大量注入，在导管(Φ200--300)内的泥浆中形成大量高压气泡8，高压气泡在上升过程中随着泥浆压力降低不断膨胀，产生很大的升力，同时，使导管中形成的气浆混合物密度急剧降低，与导管外的泥浆形成较大的压力差，导管外的泥浆从导管底部快速进入导管，在注入高压空气与导管外快速进入导管泥浆的双重作用下，导管内的气浆混合物在空气的托举作用下快速上升，从导管顶端的三通上排渣管4排出，见泥浆混合物流向10。在上述过程中，泥浆从孔口注入，经孔底从灌注导管上返反循环排出。孔底沉渣9在快速流动的泥浆冲击带动下进入导管内，由于导管内气浆混合物的流速远大于沉渣颗粒物在泥浆中的悬浮速度，孔底沉渣9随同气浆混合物一起排出孔外，达到孔底清渣的目的。该方法清除孔底沉渣的优点是：清渣速度快，清渣效果好。缺点是：由于排浆速度太快，极易造成导管外孔内泥浆面的快速下降，在清渣过程中如果不能及时补浆极易造成孔壁坍塌事故，所以，对施工技术管理要求较高；第二是投入较大，清渣需要投入大型空压机(6～9m3/min)、补浆用大型泥浆泵；第三是使用不方便，由于钻孔灌注桩施工现场不可能挖很多泥浆池、泥浆沉淀池，施工不同桩孔时距离泥浆池、泥浆沉淀池都较远，气举反循环清渣时需要快速大量排出的渣浆与钻孔大量补浆需要较长距离的较大断面泥浆槽或较大直径排、送浆管，这在施工现场是极不方便的。鉴于以上缺点，气举反循环孔底清渣方法虽然清渣快、效果好，但钻孔灌注桩施工中还是很少使用。中国专利CN103696417B201310704555公开了“一种钻孔灌注桩底部二次清孔装置及方法”。该清孔装置包括环形喷嘴、导水管、泵、介质槽、空压机、及风管，所述风管及导水管沿着钢筋笼的长度方向固定连接于钢筋笼，所述风管的一端与所述空压机相连，所述风管的另一端插入钻孔底部，所述泵的一端与所述介质槽连接，所述泵的另一端与所述导水管的一端连接，所述导水管的另一端与所述环形喷嘴相连，所述环形喷嘴固定于钢筋笼的底部，所述环形喷嘴环绕所述钢筋笼的外壁。该清孔方法主要采用的是钻孔灌注桩砼灌注前孔底沉渣的搅动技术，只是通过设置于钢筋笼底部的环形喷嘴，在高压气流与水流的冲击作用下将孔底沉渣暂时搅动成为泥浆，从而保证砼首次灌注时孔底无沉渣。其存在主要问题是：1、孔底沉渣并没有清除，而通过高压水流稀释后的泥浆比重、粘度降低，对沉渣颗粒的悬浮能力进一步降低，沉渣会在更短的时间内沉淀，新形成的沉渣会堆积在灌注砼的上部随着砼面上升，随着时间的推移(钻孔灌注桩砼灌注过程包含砼灌注、多次拆卸灌注导管、与拆卸灌注导管同步的多次拆卸、安装灌注漏斗、测量砼面等工作，钻孔较深或砼灌注量较大时，灌注砼时间1--2小时都很正常)，沉渣厚度增加，与灌注用的砼相比较，沉渣流动性很差，极易在钢筋笼外侧形成沉渣滞留，导致桩身缩径、露筋，沉渣较厚时甚至形成桩身夹渣等质量问题。2、该技术环形喷嘴是固定在钢筋笼底部的，当桩内设计的钢筋笼不在桩底时，该技术无法使用。3、搅动孔底沉渣需要高压水流与高压气流进行10--20分钟冲击，如果孔底部位正处于砂卵石、粉土、粉细砂地层，则该方法也容易造成孔壁坍塌事故。4、该技术环形喷头与导水管、风管为固定在钢筋笼上的，为一次性消耗品，制作安装消耗较多工料。5、留置于桩身中的导水管、风管、环形喷嘴为桩身设计时没有的异物，属于桩身缺陷。
技术实现思路
本专利技术目的旨在解决现有技术中长期以来难以解决的孔底清渣造成孔壁坍塌事故的难题和克服现有技术不足，提供一种设备更加小巧、使用更经济，清渣更直接彻底本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钻孔灌注桩砼灌注前局部气举反循环孔底清渣装置，包括空压机(1)、送风管(2)、补浆管(3)、排渣管(4)、灌注导管(7)、灌注架(11)、泥浆沉淀池(21)、泥浆池(22)、泥浆泵(23)；所述泥浆沉淀池与泥浆池设置于地面；所述灌注导管由安置在地面灌注桩孔口的灌注架支撑，并悬挂沉入灌注桩孔内的泥浆中；其特征在于：还包括气浆混合三通管(24)、吸渣管(25)；其中：所述空压机安置在地面，并连接送风管一端，送风管的另一端连接气浆混合三通管的进气口；所述补浆管一端连接泥浆泵，另一端置于灌注导管中，泥浆泵置于泥浆池中；所述排渣软管置于灌注导管中，其排渣软管的下端连接气浆混合三通管的上端口，排渣软管的上端经过灌注导管的上端口置于泥浆沉淀池中，向泥浆沉淀池内排出带渣泥浆；所述吸渣管连接气浆混合三通管的下端口，吸渣管的吸口置于灌注桩孔的孔底处。

【技术特征摘要】
1.一种钻孔灌注桩砼灌注前局部气举反循环孔底清渣装置，包括空压机(1)、送风管(2)、补浆管(3)、排渣管(4)、灌注导管(7)、灌注架(11)、泥浆沉淀池(21)、泥浆池(22)、泥浆泵(23)；所述泥浆沉淀池与泥浆池设置于地面；所述灌注导管由安置在地面灌注桩孔口的灌注架支撑，并悬挂沉入灌注桩孔内的泥浆中；其特征在于：还包括气浆混合三通管(24)、吸渣管(25)；其中：所述空压机安置在地面，并连接送风管一端，送风管的另一端连接气浆混合三通管的进气口；所述补浆管一端连接泥浆泵，另一端置于灌注导管中，泥浆泵置于泥浆池中；所述排渣软管置于灌注导管中，其排渣软管的下端连接气浆混合三通管的上端口，排渣软管的上端经过灌注导管的上端口置于泥浆沉淀池中，向泥浆沉淀池内排出带渣泥浆；所述吸渣管连接气浆混合三通管的下端口，吸渣管的吸口置于灌注桩孔的孔底处。2.根据权利要求1所述的一种钻孔灌注桩砼灌注前局部气举反循环孔底清渣装置，其特征在于：所述排渣管分为上、下两段排渣管，即排渣管上段(401)与排渣管下段(402)；所述排渣管上段的下端连接气浆混合三通管的一个端口，上端经过灌注导管的上端口置于泥浆沉淀池中，向泥浆沉淀池内排出带渣的泥浆混合物；所述吸渣管通过连接气浆混合三通管的下端口，吸渣管的吸口置于灌注桩孔的孔底处。3.根据权利要求1所述的一种钻孔灌注桩砼灌注前局部气举反循环孔底清渣装置，其特征在于：所述气浆混合三通管连接处设有防滑槽(241)。4.根据权利要求1所述的一种钻孔灌注桩砼灌注前局部气举反循环孔底清渣装置，其特征在于：所述吸渣管连接处也设有防滑槽(251)。5.根据权利要求1所述的一种钻孔灌注桩砼灌注前局部气举反循环孔底清渣装置，其特征在于：当灌注桩孔(20)的钻孔深度为小于30m较浅时，所述气浆混合三通管直接与吸渣管连接。6.根据权利要求1所述的一种钻孔灌注桩砼灌注前局部气举反循环孔底清渣装置，其特征在于：当灌注桩孔(20)的钻孔深度为大于30m较深时，所述气浆混合三通管通过排渣管下段与吸渣管连接。7.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁莎莎，宁蔚蔚，宁晋生，
申请(专利权)人：宁莎莎，
类型：发明
国别省市：山西,14