CN108643852B - 一种深孔桩清渣系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深孔桩清渣系统，包括沉淀池和泥浆池，以及设置在泥浆池内的泥浆泵，所述泥浆泵的出口连接有注浆导管；还包括用于放入孔桩内的清渣桶和用于起吊所述清渣桶的起吊装置，所述清渣桶的中部同轴设置有可供所述注浆导管穿过的套管机构，所述清渣桶直径小于待清渣孔桩的直径，使所述清渣桶与待清渣孔桩的内壁之间形成可供待清碎渣通过的空间；所述清渣桶的底部为可供泥浆流过的滤网，所述滤网的孔径小于待清碎渣的最小直径；所述清渣桶上还设置有吊耳，所述起吊装置的吊绳连接至所述吊耳。本发明具有结构设计合理，操作方便，能够适用于各种深度的孔桩，清渣彻底，效率高，有利于提高后期成桩质量，降低施工成本等优点。

Description

一种深孔桩清渣系统

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，特别的涉及一种深孔桩清渣系统。

背景技术

孔桩清孔是将孔底部沉渣清干净，如果沉渣过厚，水下灌注混凝土时容易造成夹层、断桩，甚至废桩，所以灌注桩清孔到位是非常必要的。目前，孔桩清孔主要采用泥浆泵将一定比重的泥浆输进导管，带有压力的泥浆经导管底部排出。孔底沉渣在喷出泥浆的冲击作用下悬浮起来，孔内泥浆、沉渣沿桩孔向上运行，被排出孔口，进入沉淀池，过滤出泥浆中的沉渣后又重新流入泥浆池，再通过泥浆泵冲进孔内，反复循环直至孔底沉渣厚度达到规范要求。

然而，孔底沉渣通常时在冲孔过程中产生的碎石，碎石在随泥浆上浮的过程中，也会受到自身重力作用下沉，因此，碎石的最大上浮高度是有限的。目前，对于深度在20米以内的冲孔桩，可以采用大功率泥浆泵用泥浆将其吹出孔外，但是对于深度大于20米，特别是深度超过30米的冲孔桩，碎石随泥浆上升到最高点后无法继续上升，最终会落回孔底，无法实现孔桩的彻底清渣，影响后期成桩质量。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种结构设计合理，操作方便，能够适用于各种深度的孔桩，清渣彻底，效率高，有利于提高后期成桩质量，降低施工成本的深孔桩清渣系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种深孔桩清渣系统，包括相邻设置的沉淀池和泥浆池，以及设置在所述泥浆池内的泥浆泵，所述泥浆泵的出口通过管道连接有用于竖向伸入孔底的注浆导管；其特征在于，还包括用于放入孔桩内的清渣桶和用于起吊所述清渣桶的起吊装置，所述清渣桶的中部同轴设置有供所述注浆导管穿过的套管机构，所述清渣桶直径小于待清渣孔桩的直径，使所述清渣桶与待清渣孔桩的内壁之间形成供待清碎渣通过的空间；所述清渣桶的底部为供泥浆流过的滤网，所述滤网的孔径小于待清碎渣的最小直径；所述清渣桶上还设置有吊耳，所述起吊装置的吊绳连接至所述吊耳。

采用上述结构，使用时，将注浆导管穿过清渣桶的套管机构，然后将注浆导管竖向插入孔桩的底部，下放起吊装置的吊绳将清渣桶放入孔桩底部，启动泥浆泵对孔桩底部的碎石等碎渣进行冲击，使碎渣随泥浆沿清渣桶与孔壁之间的空间上浮至清渣桶上方。这样，即使碎渣在自身的重力作用下在泥浆内下沉，也会落到清渣桶内，由于清渣桶的底部滤网的孔径小于碎渣的最小直径，使得碎渣被收集在清渣桶内，清渣完成后，利用起吊装置将清渣桶吊起，就可以将孔底的碎渣清理完毕。上述系统结构设计合理，操作方便，能够适用于各种深度的孔桩。本系统中采用放入孔底的清渣桶收集碎渣，只需要碎渣的上浮高度高于清渣桶所在位置即可，因此可以适当降低泥浆泵的功率，减少泥浆泵对孔桩自身的冲击，避免泥浆冲击而造成的孔底坍塌，有利于保持孔桩的成型质量，提高后期的成桩质量，清渣彻底，效率高，有利于提高后期成桩质量，降低施工成本。

进一步的，所述套管机构包括内筒体，以及通过轴承可转动地套装在所述内筒体上的外筒体，所述外筒体的周向具有多个与桶壁连接的加强筋；所述吊耳设置在所述内筒体上。

由于吊绳在起吊装置上缠绕时，会产生绕轴向的扭转，在起吊或下放清渣桶的过程中，会带动清渣桶旋转，而清渣桶的重量相对更重，惯性更大，旋转后会带动吊绳扭转，如此反复影响吊绳的使用寿命，也容易造成吊绳与注浆导管发生缠绕，影响起吊或下放操作。采用上述结构，由于吊环设置在内筒体上，而内筒体和外筒体通过轴承可转动地连接，使得吊绳与清渣桶之间能够通过轴承的相对转动，从而避免吊绳与注浆导管发生缠绕，也可以提高吊绳的使用寿命。

进一步的，所述清渣桶整体呈锥形，且顶部开口的直径大于底部滤网的直径。

这样，较大的顶部开口直径可以更好地接收下沉的碎渣，而较小的滤网直径，可以减少泥浆从滤网底部反灌量，防止下沉的碎渣被反灌的泥浆冲出清渣桶，有利于提高清渣的效率，提高清渣稳定性。

进一步的，所述清渣桶的外壁上沿周向均布有多个螺旋叶片，所述螺旋叶片整体沿所述清渣桶的轴向设置，且下端沿所述清渣桶的周向向一侧倾斜。

由于在清渣桶的外壁上设置下端沿清渣桶周向的一侧倾斜设置的螺旋叶片，使得泥浆从底部通过清渣桶与孔壁之间的空间时，会对螺旋叶片产生一个作用力，从而推动清渣桶绕轴心转动。在没有设置螺旋叶片时，清渣桶受到泥浆向上的推力，会使清渣桶上浮，提高清渣桶的高度，以增大清渣桶的重力势能；而设置螺旋叶片后，泥浆施加给清渣桶的推力，一部分被转换成清渣桶旋转的动能，根据能量守恒定律，势必会减小最终转化到清渣桶上的重力势能，也就是说在同等条件下，设置有螺旋叶片的清渣桶上升的高度会低于没有设置螺旋叶片的清渣桶高度。这样，可以更好的防止清渣桶上浮，保证清渣桶处于较低的位置，方便碎渣能够在较小的泥浆冲击力下就能够升到清渣桶上方，提高清渣效率，更小的泥浆冲击力需要的泥浆泵功率更小，更有利于节省成本。

进一步的，所述螺旋叶片的旋转直径与所述清渣桶顶部开口的直径一致。

这样，可以在保证清渣桶与孔壁之间的空间满足待清碎渣通过的情况下，尽量增大清渣桶顶部开口的直径，使得清渣桶对下沉碎渣的收集效果更好。

进一步的，相邻两个所述螺旋叶片之间的最小间距大于待清碎渣的最大直径。

这样，可以防止夹杂在泥浆中的碎渣通过两个螺旋叶片之间时被卡住，阻碍后续的泥浆通过，影响清渣桶旋转释放能量的效果，使得清渣桶被泥浆推举到更高位置。

进一步的，所述内筒体的内侧还具有沿径向对称设置的夹持机构，所述夹持机构包括沿垂直于所述内筒体的轴线方向设置的滚轮，所述滚轮与所述内筒体之间设置有弹性件，使所述滚轮在弹性力的作用下朝向内筒体轴心方向移动；沿所述内筒体的径向相对的两个所述滚轮之间的最小间距小于注浆导管的直径。

由于相对两个滚轮之间的最小间距小于注浆导管的直径，使得注浆导管穿过内筒体后，滚轮在弹性件的作用下，会紧贴在注浆导管的外壁上。又由于滚轮沿垂直于内筒体的轴线方向设置，使得滚轮能够沿注浆导管的轴向上顺畅滚动，而在注浆导管的周向上，滚轮与注浆导管之间存在较大的滑动摩擦力。这样，既可以保证内筒体能够沿注浆导管顺畅地上升或下降，又能够在一定程度上限制内筒体相对注浆导管在周向方向上的转动。

进一步的，所述滚轮的直径由两端向中部逐渐变小，且其外圆面在水平面上的投影为一段圆弧，该圆弧的直径与所述注浆导管的直径一致。

这样，就可以增加滚轮与注浆导管之间的接触面积，进而增大滚轮与注浆导管之间在周向上的滑动摩擦力，可以更好地防止内筒体绕注浆导管转动，避免清渣桶转动时带动吊耳及吊绳转动。

进一步的，所述滚轮的转轴两端各有一个沿所述内筒体的轴向设置的撑杆，两个所述撑杆的另一端通过平行于所述滚轮转轴的铰轴安装在所述内筒体上；所述撑杆的铰轴上设置扭簧，所述扭簧的两端分别抵接在所述撑杆和所述内筒体上。

上述结构可以充分利用内筒体轴向上的空间，便于装配。

进一步的，所述轴承为推力轴承和径向轴承，所述内筒体的下端具有沿径向向外突出形成的凸台，所述凸台的外径与所述外筒体的外径一致，且所述凸台与所述外筒体的下端之间设置有所述推力轴承；所述内筒体的上端与所述外筒体之间设置有所述径向轴承。

这样，通过内筒体底部的凸台和推力轴承，既可以保证二者能够顺畅地相对转动，还可以更好地承载清渣桶以及清理碎渣的重量，提高使用寿命。

综上所述，本发明具有结构设计合理，操作方便，能够适用于各种深度的孔桩，清渣彻底，效率高，有利于提高后期成桩质量，降低施工成本等优点。

附图说明

图1为深孔清渣系统的结构示意图。

图2为图1中清渣桶部分的结构示意图。

图3为图2中注浆导管与滚轮的位置关系结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

具体实施时：如图1~图3所示，一种深孔桩清渣系统，包括相邻设置的沉淀池3和泥浆池4，以及设置在所述泥浆池内的泥浆泵5，所述泥浆泵5的出口通过管道连接有用于竖向伸入孔底的注浆导管1；还包括用于放入孔桩内的清渣桶2和用于起吊所述清渣桶2的起吊装置6，所述清渣桶2的中部同轴设置有供所述注浆导管1穿过的套管机构21，所述清渣桶2直径小于待清渣孔桩的直径，使所述清渣桶2与待清渣孔桩的内壁之间形成供待清碎渣通过的空间；所述清渣桶2的底部为供泥浆流过的滤网22，所述滤网22的孔径小于待清碎渣的最小直径；所述清渣桶2上还设置有吊耳23，所述起吊装置的吊绳连接至所述吊耳23。

采用上述结构，使用时，将注浆导管穿过清渣桶的套管机构，然后将注浆导管竖向插入孔桩的底部，下放起吊装置的吊绳将清渣桶放入孔桩底部，启动泥浆泵对孔桩底部的碎石等碎渣进行冲击，使碎渣随泥浆沿清渣桶与孔壁之间的空间上浮至清渣桶上方。这样，即使碎渣在自身的重力作用下在泥浆内下沉，也会落到清渣桶内，由于清渣桶的底部滤网的孔径小于碎渣的最小直径，使得碎渣被收集在清渣桶内，清渣完成后，利用起吊装置将清渣桶吊起，就可以将孔底的碎渣清理完毕。上述系统结构设计合理，操作方便，能够适用于各种深度的孔桩。本系统中采用放入孔底的清渣桶收集碎渣，只需要碎渣的上浮高度高于清渣桶所在位置即可，因此可以适当降低泥浆泵的功率，减少泥浆泵对孔桩自身的冲击，避免泥浆冲击而造成的孔底坍塌，有利于保持孔桩的成型质量，提高后期的成桩质量，清渣彻底，效率高，有利于提高后期成桩质量，降低施工成本。

实施时，所述套管机构21包括内筒体211，以及通过轴承可转动地套装在所述内筒体211上的外筒体212，所述外筒体212的周向具有多个与桶壁连接的加强筋；所述吊耳23设置在所述内筒体211上。

由于吊绳在起吊装置上缠绕时，会产生绕轴向的扭转，在起吊或下放清渣桶的过程中，会带动清渣桶旋转，而清渣桶的重量相对更重，惯性更大，旋转后会带动吊绳扭转，如此反复影响吊绳的使用寿命，也容易造成吊绳与注浆导管发生缠绕，影响起吊或下放操作。采用上述结构，由于吊环设置在内筒体上，而内筒体和外筒体通过轴承可转动地连接，使得吊绳与清渣桶之间能够通过轴承的相对转动，从而避免吊绳与注浆导管发生缠绕，也可以提高吊绳的使用寿命。

实施时，所述清渣桶2整体呈锥形，且顶部开口的直径大于底部滤网22的直径。

这样，较大的顶部开口直径可以更好地接收下沉的碎渣，而较小的滤网直径，可以减少泥浆从滤网底部反灌量，防止下沉的碎渣被反灌的泥浆冲出清渣桶，有利于提高清渣的效率，提高清渣稳定性。

实施时，所述清渣桶2的外壁上沿周向均布有多个螺旋叶片24，所述螺旋叶片24整体沿所述清渣桶2的轴向设置，且下端沿所述清渣桶2的周向向一侧倾斜。

由于在清渣桶的外壁上设置下端沿清渣桶周向的一侧倾斜设置的螺旋叶片，使得泥浆从底部通过清渣桶与孔壁之间的空间时，会对螺旋叶片产生一个作用力，从而推动清渣桶绕轴心转动。在没有设置螺旋叶片时，清渣桶受到泥浆向上的推力，会使清渣桶上浮，提高清渣桶的高度，以增大清渣桶的重力势能；而设置螺旋叶片后，泥浆施加给清渣桶的推力，一部分被转换成清渣桶旋转的动能，根据能量守恒定律，势必会减小最终转化到清渣桶上的重力势能，也就是说在同等条件下，设置有螺旋叶片的清渣桶上升的高度会低于没有设置螺旋叶片的清渣桶高度。这样，可以更好的防止清渣桶上浮，保证清渣桶处于较低的位置，方便碎渣能够在较小的泥浆冲击力下就能够升到清渣桶上方，提高清渣效率，更小的泥浆冲击力需要的泥浆泵功率更小，更有利于节省成本。

实施时，所述螺旋叶片的旋转直径与所述清渣桶2顶部开口的直径一致。

这样，可以在保证清渣桶与孔壁之间的空间满足待清碎渣通过的情况下，尽量增大清渣桶顶部开口的直径，使得清渣桶对下沉碎渣的收集效果更好。

实施时，相邻两个所述螺旋叶片之间的最小间距大于待清碎渣的最大直径。

这样，可以防止夹杂在泥浆中的碎渣通过两个螺旋叶片之间时被卡住，阻碍后续的泥浆通过，影响清渣桶旋转释放能量的效果，使得清渣桶被泥浆推举到更高位置。

实施时，所述内筒体211的内侧还具有沿径向对称设置的夹持机构213，所述夹持机构213包括沿垂直于所述内筒体211的轴线方向设置的滚轮，所述滚轮与所述内筒体211之间设置有弹性件，使所述滚轮在弹性力的作用下朝向内筒体轴心方向移动；沿所述内筒体211的径向相对的两个所述滚轮之间的最小间距小于注浆导管1的直径。

由于相对两个滚轮之间的最小间距小于注浆导管的直径，使得注浆导管穿过内筒体后，滚轮在弹性件的作用下，会紧贴在注浆导管的外壁上。又由于滚轮沿垂直于内筒体的轴线方向设置，使得滚轮能够沿注浆导管的轴向上顺畅滚动，而在注浆导管的周向上，滚轮与注浆导管之间存在较大的滑动摩擦力。这样，既可以保证内筒体能够沿注浆导管顺畅地上升或下降，又能够在一定程度上限制内筒体相对注浆导管在周向方向上的转动。

实施时，所述滚轮的直径由两端向中部逐渐变小，且其外圆面在水平面上的投影为一段圆弧，该圆弧的直径与所述注浆导管1的直径一致。

这样，就可以增加滚轮与注浆导管之间的接触面积，进而增大滚轮与注浆导管之间在周向上的滑动摩擦力，可以更好地防止内筒体绕注浆导管转动，避免清渣桶转动时带动吊耳及吊绳转动。

实施时，所述滚轮的转轴两端各有一个沿所述内筒体211的轴向设置的撑杆，两个所述撑杆的另一端通过平行于所述滚轮转轴的铰轴安装在所述内筒体211上；所述撑杆的铰轴上设置扭簧，所述扭簧的两端分别抵接在所述撑杆和所述内筒体211上。

上述结构可以充分利用内筒体轴向上的空间，便于装配。

实施时，所述轴承为推力轴承和径向轴承，所述内筒体211的下端具有沿径向向外突出形成的凸台，所述凸台的外径与所述外筒体212的外径一致，且所述凸台与所述外筒体212的下端之间设置有所述推力轴承；所述内筒体211的上端与所述外筒体212之间设置有所述径向轴承。

这样，通过内筒体底部的凸台和推力轴承，既可以保证二者能够顺畅地相对转动，还可以更好地承载清渣桶以及清理碎渣的重量，提高使用寿命。

实施时，所述推力轴承和径向轴承均为密封轴承，且所述内筒体211和外筒体212之间填充有润滑脂。

这样，通过密封轴承可以防止泥浆进入内筒体和外筒体之间，同时，设置在内筒体和外筒体之间的润滑脂可以对二者的相对转动提供更好的润滑作用，使得清渣桶的旋转更加顺畅。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，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。

Claims (9)

1.一种深孔桩清渣系统，包括相邻设置的沉淀池（3）和泥浆池（4），以及设置在所述泥浆池内的泥浆泵（5），所述泥浆泵（5）的出口通过管道连接有用于竖向伸入孔底的注浆导管（1）；其特征在于，还包括用于放入孔桩内的清渣桶（2）和用于起吊所述清渣桶（2）的起吊装置（6），所述清渣桶（2）的中部同轴设置有供所述注浆导管（1）穿过的套管机构（21），所述清渣桶（2）直径小于待清渣孔桩的直径，使所述清渣桶（2）与待清渣孔桩的内壁之间形成供待清碎渣通过的空间；所述清渣桶（2）的底部为供泥浆流过的滤网（22），所述滤网（22）的孔径小于待清碎渣的最小直径；所述清渣桶（2）上还设置有吊耳（23），所述起吊装置的吊绳连接至所述吊耳（23）；

所述套管机构（21）包括内筒体（211），以及通过轴承可转动地套装在所述内筒体（211）上的外筒体（212），所述外筒体（212）的周向具有多个与桶壁连接的加强筋；所述吊耳（23）设置在所述内筒体（211）上。

2.如权利要求1所述的深孔桩清渣系统，其特征在于，所述清渣桶（2）整体呈锥形，且顶部开口的直径大于底部滤网（22）的直径。

3.如权利要求2所述的深孔桩清渣系统，其特征在于，所述清渣桶（2）的外壁上沿周向均布有多个螺旋叶片（24），所述螺旋叶片（24）整体沿所述清渣桶（2）的轴向设置，且下端沿所述清渣桶（2）的周向向一侧倾斜。

4.如权利要求3所述的深孔桩清渣系统，其特征在于，所述螺旋叶片的旋转直径与所述清渣桶（2）顶部开口的直径一致。

5.如权利要求3所述的深孔桩清渣系统，其特征在于，相邻两个所述螺旋叶片之间的最小间距大于待清碎渣的最大直径。

6.如权利要求1所述的深孔桩清渣系统，其特征在于，所述内筒体（211）的内侧还具有沿径向对称设置的夹持机构（213），所述夹持机构（213）包括沿垂直于所述内筒体（211）的轴线方向设置的滚轮，所述滚轮与所述内筒体（211）之间设置有弹性件，使所述滚轮在弹性力的作用下朝向内筒体（211）轴心方向移动；沿所述内筒体（211）的径向相对的两个所述滚轮之间的最小间距小于注浆导管（1）的直径。

7.如权利要求6所述的深孔桩清渣系统，其特征在于，所述滚轮的直径由两端向中部逐渐变小，且其外圆面在水平面上的投影为一段圆弧，该圆弧的直径与所述注浆导管（1）的直径一致。

8.如权利要求6所述的深孔桩清渣系统，其特征在于，所述滚轮的转轴两端各有一个沿所述内筒体（211）的轴向设置的撑杆，两个所述撑杆的另一端通过平行于所述滚轮转轴的铰轴安装在所述内筒体（211）上；所述撑杆的铰轴上设置扭簧，所述扭簧的两端分别抵接在所述撑杆和所述内筒体（211）上。

9.如权利要求6所述的深孔桩清渣系统，其特征在于，所述轴承为推力轴承和径向轴承，所述内筒体（211）的下端具有沿径向向外突出形成的凸台，所述凸台的外径与所述外筒体（212）的外径一致，且所述凸台与所述外筒体（212）的下端之间设置有所述推力轴承；所述内筒体（211）的上端与所述外筒体（212）之间设置有所述径向轴承。

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