CN109184598B - 一种泥浆可高效循环利用的桩基成孔方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桩机泥浆处理领域，具体是一种泥浆可高效循环利用的桩基成孔方法。桩位上埋设加高型钢护筒，使得加高型钢护筒的上部露出地面，钻杆钻进到位后，渣土泥浆混合物通过加高型钢护筒上的渣土泥浆混合物连通管排放至泥浆处理箱的沉淀区，渣土泥浆混合物中的泥浆能够通过泥浆处理箱的沉淀区与泥浆区之间的溢流口溢流至泥浆区进一步沉淀，泥浆处理箱的泥浆区的泥浆能够通过泥浆输出接口进入下一个泥浆处理箱的沉淀区，重复前述。本发明解决了传统桩机作业中泥浆处理难度大的问题，避免了环境污染，也避免了水资源浪费的问题，将桩机作业中产生的泥浆物尽其用，而且降低了现场作业的劳动强度。

Description

一种泥浆可高效循环利用的桩基成孔方法

技术领域

本发明涉及桩机泥浆处理领域，具体是一种泥浆可高效循环利用的桩基成孔方法。

背景技术

我国应用钻孔灌注桩始于20世纪60年代初，首先在桥梁和港口建设中采用。1965年4月交通部在河南召开钻孔桩技术鉴定会，被认定是一项重大技术革新，成为公、铁路桥梁下部基础的首选形式，风靡全国。

正循环排渣法是在钻孔过程中，钻头将碎泥渣处理成浆状后，利用泥浆泵压送高压泥浆，经钻机中心管将泥浆送入到钻头底部强力喷出，与切削成浆状的碎泥渣混合，携带泥土沿孔壁向上运动，从护筒的溢流孔排出到现场挖设的沉淀池中。

常规的泥浆沉淀池需要在现场就地挖设，不仅挖设时需要费工费时把土方移出、完工时还需要回填，而且还对地面造成了破坏，还会造成各种环境污染；施工过程中产生大量的泥浆，处理难度大，直接排放污染严重。

发明内容

本发明为了解决传统泥浆处理存在的诸多问题，提供了一种泥浆可高效循环利用的桩基成孔方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种泥浆可高效循环利用的桩基成孔方法，桩位上埋设加高型钢护筒，使得加高型钢护筒的上部露出地面，钻杆钻进到位后，渣土泥浆混合物通过加高型钢护筒上的渣土泥浆混合物连通管排放至泥浆处理箱的沉淀区，渣土泥浆混合物中的泥浆能够通过泥浆处理箱的沉淀区与泥浆区之间的溢流口溢流至泥浆区进一步沉淀，泥浆处理箱的泥浆区的泥浆能够通过泥浆输出接口进入下一个泥浆处理箱的沉淀区，重复前述步骤后，最末端的泥浆处理箱的泥浆区的泥浆通过泥浆输入输出口排放至至少一个泥浆存储箱内，泥浆存储箱内的澄清泥浆供下一个桩机作业工位使用。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述泥浆处理箱与泥浆存储箱均带有能够行走的车轮。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述泥浆处理箱包括箱体，所述箱体内部的进泥端上方设有滤网筐，箱体内部的进泥端底部与出渣端上方之间设有呈管状的螺旋输送器外壳，所述螺旋输送器外壳内部沿轴向设有传动中心轴，位于进泥端的螺旋输送器外壳一端内部设有与传动中心轴一端旋转配合的轴承，螺旋输送器外壳另外一端设有渣土输出导流器，渣土输出导流器上设有用于安装电机减速机组件的安装底座，传动中心轴另外一端伸出螺旋输送器外壳并且与电机减速机组件输出端同轴连接，位于螺旋输送器外壳内的传动中心轴周身同轴的固定套接有变径管，由进泥端至出渣端的变径管直径逐渐增大，变径管的外壁上沿轴向环绕设置有螺旋叶片；

位于螺旋输送器外壳圆面中部以上的螺旋输送器外壳进泥端开有进泥口，靠近出渣端的进泥口上方的箱体内壁上布设有带有若干泥浆孔的稳流板，位于稳流板与箱体出渣端之间的箱体内壁上布设有分隔挡板，所述溢流口至少为一个且位于分隔挡板上部，位于进泥口处的螺旋输送器外壳两侧与箱体内壁之间分别支撑固定有沉淀导流板，两个沉淀导流板在水平方向上朝向螺旋输送器外壳均形成能够使沉淀进入进泥口的向下倾斜结构，两个沉淀导流板在竖直方向上斜向上延伸、直至分别与分隔挡板底部对接，每个沉淀导流板均与稳流板（8）之间存在允许沉淀进入进泥口的间距；

所述螺旋输送器外壳、沉淀导流板与分隔挡板共同将箱体分隔成沉淀区和泥浆区，泥浆输出接口至少有一个且位于泥浆区的箱体壁上，位于泥浆区的箱体壁下部上开有至少一个泥浆箱清理口。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述螺旋输送器外壳管身具有至少一条向外凸设的凸部，凸部具有螺旋输送器外壳内圆之外的容纳腔，所述容纳腔与螺旋输送器外壳内圆空间相连通，至少一条凸部沿轴向布设于螺旋输送器外壳一段管身或全长管身。

作为本发明技术方案的进一步改进，位于出渣端的螺旋输送器外壳上部开有带有渣土溢出盖板的渣土溢出口，位于分隔挡板和螺旋输送器外壳出渣端之间的螺旋输送器外壳圆面中部两侧分别竖直设有渣土溢出回流挡板，靠近分隔挡板的两个渣土溢出回流挡板分别与分隔挡板对接固定在一起并且将分隔挡板分隔成两部分，两个渣土溢出回流挡板之间的空间与沉淀区相连通，分隔挡板的每个部分至少设有一个溢流口。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述渣土溢出盖板是通过扭簧固定于渣土溢出口边缘的螺旋输送器外壳上的，渣土溢出口边缘的螺旋输送器外壳上还设有与渣土溢出盖板限位配合的挡块。

作为本发明技术方案的进一步改进，位于稳流板与分隔挡板之间的螺旋输送器外壳两侧与箱体内壁之间分别固定连接有加强连接板。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述螺旋输送器外壳是由上半管和下半管对接而成的，所述上半管与下半管的对接处分别向外延伸形成连接耳，对应的连接耳之间通过多个连接螺栓组固定在一起。

作为本发明技术方案的进一步改进，安装有电机减速机组件的安装底座位于渣土输出导流器外，变径管大径端与渣土输出导流器内壁之间的传动中心轴上活套有连接管，连接管的其中一端固定于变径管大径端端面上。

桩机作业中的渣土泥浆混合物经本发明的泥浆处理工艺处理后，较为澄清的泥浆能够输送至泥浆存储箱进一步沉淀供下一个工位的桩机使用。本发明解决了传统桩机作业中泥浆处理难度大的问题，避免了环境污染，也避免了水资源浪费的问题，将桩机作业中产生的泥浆物尽其用，将桩机作业中产生的泥浆循环利用实现物尽其用，且减少了泥浆的总用量及废泥浆处理量，而且降低了现场作业的劳动强度；泥浆净化分离采用的是物理原理，不引入化学方法，循环利用经济且避免了化学品的二次污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述泥浆净化处理工艺所使用的处理装置示意图。

图2为本发明所述泥浆处理箱的使用状态图。

图3为图2的A-A剖视图。

图4为图2的B-B剖视图。

图5为图2的C-C剖视图。

图6为本发明所述螺旋输送器外壳的轴向剖面示意图。

图7为渣土溢出盖板的安装示意图。

图8为本发明所述螺旋输送器外壳的径向剖面示意图。

图9为本发明所述泥浆存储箱的结构示意图。

图10为图9的侧视图。

图中：：1-加高型钢护筒，2-渣土泥浆混合物连通管，3-弯头，4-滤网筐，5-滤网筐挂钩，6-连接耳，7、沉淀导流板，8-稳流板，9-螺旋输送器外壳，10-渣土溢出回流挡板，11-分割挡板，12-螺旋叶片，13-传动中心轴，14-连接螺栓组，15-变径管，16-泥浆输出接口，17-渣土溢出口盖板，18-泥浆箱清理口，19-渣土输出导流器，20-连接管，21-安装底座，22-电机减速机组件，23-进泥口，24-泥浆孔，25-加强连接板，26-溢流口，27-轴承，28-扭簧，29-挡块，30-凸部，31-泥浆存储箱，32-泥浆输入输出口，33-泥浆存储箱清理口，34-泥浆处理箱。

具体实施方式

为使本发明的目的-技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细的说明。

一种泥浆可高效循环利用的桩基成孔方法，桩位上埋设加高型钢护筒1，使得加高型钢护筒1的上部露出地面，钻杆钻进到位后，渣土泥浆混合物通过加高型钢护筒1上的渣土泥浆混合物连通管2排放至泥浆处理箱34的沉淀区，渣土泥浆混合物中的泥浆能够通过泥浆处理箱34的沉淀区与泥浆区之间的溢流口26溢流至泥浆区进一步沉淀，泥浆处理箱34的泥浆区的泥浆能够通过泥浆输出接口16进入下一个泥浆处理箱34的沉淀区，重复前述步骤后，最末端的泥浆处理箱34的泥浆区的泥浆通过泥浆输入输出口32排放至至少一个泥浆存储箱31内，泥浆存储箱31内的澄清泥浆供下一个桩机作业工位使用。

优选的，所述泥浆处理箱34与泥浆存储箱31均带有能够行走的车轮。这样泥浆处理箱34与泥浆存储箱31可根据具体桩机作业需求，调整其位置。当需要到下一个工位进行作业时，通过加装可自由收起放下的由机械或液压控制的车轮使本发明所述泥浆处理箱34与泥浆存储箱31升离地面用牵引车进行牵引移位，也可用平板车运输等方式实现可移动式移场作业。

为了使得渣土泥浆混合物处理效果更好，本发明提供了一种泥浆处理箱34包括箱体，

所述箱体内部的进泥端上方设有滤网筐4，箱体内部的进泥端底部与出渣端上方之间设有呈管状的螺旋输送器外壳9，所述螺旋输送器外壳9内部沿轴向设有传动中心轴13，位于进泥端的螺旋输送器外壳9一端内部设有与传动中心轴13一端旋转配合的轴承27，螺旋输送器外壳9另外一端设有渣土输出导流器19，渣土输出导流器19上设有用于安装电机减速机组件22的安装底座21，传动中心轴13另外一端伸出螺旋输送器外壳9并且与电机减速机组件22输出端同轴连接，位于螺旋输送器外壳9内的传动中心轴13周身同轴的固定套接有变径管15，由进泥端至出渣端的变径管15直径逐渐增大，变径管15的外壁上沿轴向环绕设置有螺旋叶片12；

位于螺旋输送器外壳9圆面中部以上的螺旋输送器外壳9进泥端开有进泥口23，靠近出渣端的进泥口23上方的箱体内壁上布设有带有若干泥浆孔24的稳流板8，位于稳流板8与箱体出渣端之间的箱体内壁上布设有分隔挡板11，所述溢流口26至少为一个且位于分隔挡板11上部，位于进泥口23处的螺旋输送器外壳9两侧与箱体内壁之间分别支撑固定有沉淀导流板7，两个沉淀导流板7在水平方向上朝向螺旋输送器外壳9均形成能够使沉淀进入进泥口23的向下倾斜结构，两个沉淀导流板7在竖直方向上斜向上延伸、直至分别与分隔挡板11底部对接，每个沉淀导流板7均与稳流板8之间存在允许沉淀进入进泥口23的间距；

所述螺旋输送器外壳9、沉淀导流板7与分隔挡板11共同将箱体分隔成沉淀区和泥浆区，泥浆输出接口16至少有一个且位于泥浆区的箱体壁上，位于泥浆区的箱体壁下部上开有至少一个泥浆箱清理口18。

在桩机作业时，通过提高的加高型钢护筒1把流出的渣土泥浆混合物提升到一定高度，使其通过渣土泥浆混合物连通管2流入滤网筐4内，滤网筐4过滤掉较大直径颗粒渣土后，渣土泥浆混合物落入沉淀区内，稳流板8能够避免沉淀区内的渣土泥浆混合物发生较大的波动，波动较小的渣土泥浆混合物中的沉淀被沉淀导流板7导向至进泥口23内，电机减速机组件22带动传动中心轴13旋转，螺旋叶片12的螺距在轴向方向上递减，在轴直径方向上由于变径管15的应用使得其径向空间也在逐渐减小，沉淀在被推进过程中被逐渐沥出水分且压实形成渣土，经挤压沥除泥浆的渣土最终由螺旋输送器外壳9顶端落入渣土输出导流器19而排出。在本发明中，所述渣土输出导流器19设有便于清理渣土的清理口。优选的，所述滤网筐4是通过滤网筐挂钩5悬吊于箱体上的，需要定期对滤网筐4中的大直径颗粒渣土进行清理时，可直接将滤网筐4取出，方便快捷。

优选的，所述加高型钢护筒1为变截面，加高型钢护筒1下面部分内径尺寸与要进行施工的桩孔直径一致，起到护壁与导向的作用，加高型钢护筒1下面部分到上面部分直径过渡加粗至下部直径的1.2～2.0倍，起到提高泥浆液面作用，直径加大具有增大存储泥浆能力的作用。成孔后，在进行灌注前安装加高型钢护筒1，灌注过程中泥浆通过加高型钢护筒1增高液面，溢出后流入泥浆箱。为降低加高型钢护筒1整体高度，优化工艺流程，泥浆池箱体的安放布置， 可依据原地面情况下挖0~50cm，在转运容许的情况下选取最经济的方案。

渣土泥浆混合物中的泥浆通过分隔挡板11上的溢流口26进入泥浆区内进一步沉降，较为澄清的泥浆可通过泥浆输出接口16上的泥浆泵向注浆管注入高压泥浆供桩机使用，或者供下一个工位的桩机使用，泥浆中的杂质进一步沉降至泥浆区底部，现场作业一段时间后可通过泥浆箱清理口18清理出。

具体的，由于螺旋叶片12在推进的过程中，沉淀的径向空间逐渐减小，沉淀内部的压力逐渐增大，为了缓解内部压力，所述螺旋输送器外壳9管身具有至少一条向外凸设的凸部30，凸部30具有螺旋输送器外壳9内圆之外的容纳腔，所述容纳腔与螺旋输送器外壳9内圆空间相连通，至少一条凸部30沿轴向布设于螺旋输送器外壳9一段管身或全长管身。在本发明中，所述凸部30可以如图7所示的仅位于螺旋输送器外壳9下半管管身上，也可以均匀或不均匀的布设于螺旋输送器外壳9圆周上。当然，所述凸部30可沿轴向布设于螺旋输送器外壳9某一段管身或者全长管身上。在本发明中，优选的所述凸部30为沿轴向延伸的条状结构，当然也不排除所述凸部30为点状突起结构。

进一步的，为了避免沉淀在被螺旋叶片12推进过程中出现压力过大的问题，位于出渣端的螺旋输送器外壳9上部开有带有渣土溢出盖板17的渣土溢出口，位于分隔挡板11和螺旋输送器外壳9出渣端之间的螺旋输送器外壳9圆面中部两侧分别竖直设有渣土溢出回流挡板10，靠近分隔挡板11的两个渣土溢出回流挡板10分别与分隔挡板11对接固定在一起并且将分隔挡板11分隔成两部分，两个渣土溢出回流挡板10之间的空间与沉淀区相连通，分隔挡板11的每个部分至少设有一个溢流口26。当压力过大时，沉淀可通过带有渣土溢出盖板17的渣土溢出口溢出进行泄压，被挤出的沉淀从两个渣土溢出回流挡板10之间的空间进入至沉淀区内。

优选的，所述渣土溢出盖板17是通过扭簧28固定于渣土溢出口边缘的螺旋输送器外壳9上的，渣土溢出口边缘的螺旋输送器外壳9上还设有与渣土溢出盖板17限位配合的挡块29。渣土溢出时需要克服扭簧28的扭力将渣土溢出盖板17打开，能够避免过多的沉淀回流至沉淀区内。在本发明中，挡块29能够避免渣土溢出盖板17翻转至螺旋输送器外壳9内部。

为了加强螺旋输送器外壳9在箱体内的固定，位于稳流板8与分隔挡板11之间的螺旋输送器外壳9两侧与箱体内壁之间分别固定连接有加强连接板25。

为了便于清理及检修螺旋输送器外壳9，所述螺旋输送器外壳9是由上半管和下半管对接而成的，所述上半管与下半管的对接处分别向外延伸形成连接耳6，对应的连接耳6之间通过多个连接螺栓组14固定在一起。

为了便于维护电机减速机组件22，安装有电机减速机组件22的安装底座21位于渣土输出导流器19外，变径管15大径端与渣土输出导流器19内壁之间的传动中心轴13上活套有连接管20，连接管20的其中一端固定于变径管15大径端端面上。

进一步的，泥浆存储箱31上具有至少一个泥浆输入输出口32，泥浆存储箱31下部具有至少一个泥浆存储箱清理口33。优选的，至少一个泥浆输出接口16通过泥浆泵与泥浆输入输出口32相连通。可通过泥浆输出接口16与泥浆输入输出口32之间泥浆泵将泥浆送至一个或多个泥浆存储箱31，再通过泥浆输入输出口32经泥浆泵向注浆管注入高压泥浆供桩机使用。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种泥浆可高效循环利用的桩基成孔方法，其特征在于，桩位上埋设加高型钢护筒（1），使得加高型钢护筒（1）的上部露出地面，钻杆钻进到位后，渣土泥浆混合物通过加高型钢护筒（1）上的渣土泥浆混合物连通管（2）排放至泥浆处理箱（34）的沉淀区，渣土泥浆混合物中的泥浆能够通过泥浆处理箱（34）的沉淀区与泥浆区之间的溢流口（26）溢流至泥浆区进一步沉淀，泥浆处理箱（34）的泥浆区的泥浆能够通过泥浆输出接口（16）进入下一个泥浆处理箱（34）的沉淀区，重复前述步骤后，最末端的泥浆处理箱（34）的泥浆区的泥浆通过泥浆输入输出口（32）排放至至少一个泥浆存储箱（31）内，泥浆存储箱（31）内的澄清泥浆供下一个桩机作业工位使用；

所述泥浆处理箱（34）包括箱体，所述箱体内部的进泥端上方设有滤网筐（4），箱体内部的进泥端底部与出渣端上方之间设有呈管状的螺旋输送器外壳（9），所述螺旋输送器外壳（9）内部沿轴向设有传动中心轴（13），位于进泥端的螺旋输送器外壳（9）一端内部设有与传动中心轴（13）一端旋转配合的轴承（27），螺旋输送器外壳（9）另外一端设有渣土输出导流器（19），渣土输出导流器（19）上设有用于安装电机减速机组件（22）的安装底座（21），传动中心轴（13）另外一端伸出螺旋输送器外壳（9）并且与电机减速机组件（22）输出端同轴连接，位于螺旋输送器外壳（9）内的传动中心轴（13）周身同轴的固定套接有变径管（15），由进泥端至出渣端的变径管（15）直径逐渐增大，变径管（15）的外壁上沿轴向环绕设置有螺旋叶片（12）；位于螺旋输送器外壳（9）圆面中部以上的螺旋输送器外壳（9）进泥端开有进泥口（23），靠近出渣端的进泥口（23）上方的箱体内壁上布设有带有若干泥浆孔（24）的稳流板（8），位于稳流板（8）与箱体出渣端之间的箱体内壁上布设有分隔挡板（11），所述溢流口（26）至少为一个且位于分隔挡板（11）上部，位于进泥口（23）处的螺旋输送器外壳（9）两侧与箱体内壁之间分别支撑固定有沉淀导流板（7），两个沉淀导流板（7）在水平方向上朝向螺旋输送器外壳（9）均形成能够使沉淀进入进泥口（23）的向下倾斜结构，两个沉淀导流板（7）在竖直方向上斜向上延伸、直至分别与分隔挡板（11）底部对接，每个沉淀导流板（7）均与稳流板（8）之间存在允许沉淀进入进泥口（23）的间距；所述螺旋输送器外壳（9）、沉淀导流板（7）与分隔挡板（11）共同将箱体分隔成沉淀区和泥浆区，泥浆输出接口（16）至少有一个且位于泥浆区的箱体壁上，位于泥浆区的箱体壁下部上开有至少一个泥浆箱清理口（18）；

所述螺旋输送器外壳（9）管身具有至少一条向外凸设的凸部（30），凸部（30）具有螺旋输送器外壳（9）内圆之外的容纳腔，所述容纳腔与螺旋输送器外壳（9）内圆空间相连通，至少一条凸部（30）沿轴向布设于螺旋输送器外壳（9）一段管身或全长管身。

2.根据权利要求1所述的一种泥浆可高效循环利用的桩基成孔方法，其特征在于，所述泥浆处理箱（34）与泥浆存储箱（31）均带有能够行走的车轮。

3.根据权利要求1所述的一种泥浆可高效循环利用的桩基成孔方法，其特征在于，位于出渣端的螺旋输送器外壳（9）上部开有带有渣土溢出盖板（17）的渣土溢出口，位于分隔挡板（11）和螺旋输送器外壳（9）出渣端之间的螺旋输送器外壳（9）圆面中部两侧分别竖直设有渣土溢出回流挡板（10），靠近分隔挡板（11）的两个渣土溢出回流挡板（10）分别与分隔挡板（11）对接固定在一起并且将分隔挡板（11）分隔成两部分，两个渣土溢出回流挡板（10）之间的空间与沉淀区相连通，分隔挡板（11）的每个部分至少设有一个溢流口（26）。

4.根据权利要求3所述的一种泥浆可高效循环利用的桩基成孔方法，其特征在于，所述渣土溢出盖板（17）是通过扭簧（28）固定于渣土溢出口边缘的螺旋输送器外壳（9）上的，渣土溢出口边缘的螺旋输送器外壳（9）上还设有与渣土溢出盖板（17）限位配合的挡块（29）。

5.根据权利要求1所述的一种泥浆可高效循环利用的桩基成孔方法，其特征在于，位于稳流板（8）与分隔挡板（11）之间的螺旋输送器外壳（9）两侧与箱体内壁之间分别固定连接有加强连接板（25）。

6.根据权利要求1所述的一种泥浆可高效循环利用的桩基成孔方法，其特征在于，所述螺旋输送器外壳（9）是由上半管和下半管对接而成的，所述上半管与下半管的对接处分别向外延伸形成连接耳（6），对应的连接耳（6）之间通过多个连接螺栓组（14）固定在一起。

7.根据权利要求1所述的一种泥浆可高效循环利用的桩基成孔方法，其特征在于，安装有电机减速机组件（22）的安装底座（21）位于渣土输出导流器（19）外，变径管（15）大径端与渣土输出导流器（19）内壁之间的传动中心轴（13）上活套有连接管（20），连接管（20）的其中一端固定于变径管（15）大径端端面上。

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