CN110424888A - 基于冲击钻钻机的施工系统的清渣方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及建筑桩基施工技术领域，本申请提供一种基于冲击钻钻机的施工系统的清渣方法，所述冲击钻钻机的施工系统包括：冲击钻钻机、清渣钻杆和与所述清渣钻杆底部连接的高压气系统，所述冲击钻钻机的底端设置冲锤，所述高压气系统包括连接于所述清渣钻杆底部的高压气管和与所述高压气管另一端连接的高压气生成装置。该清渣方法包括以下步骤：将所述冲锤就位，设置所述清渣钻杆使其底端位于与所述冲锤的冲程上限位置保持第一预设距离的位置；启动所述冲击钻钻机使冲锤钻进至岩层，以破碎岩层；在冲锤钻进的过程中，启动高压气系统，进行反循环清渣工序以清除钻渣。本方法可提高清渣效果，从而提升钻孔‑清渣的整体工序的效率。

Description

基于冲击钻钻机的施工系统的清渣方法

【技术领域】

本申请涉及建筑桩基施工技术领域，尤其涉及基于冲击钻钻机的施工系统的清渣方法。

【背景技术】

建筑桩基施工采用循环钻孔施工方法，所述循环钻孔施工方法包括冲击正循环钻孔施工方法和冲击反循环钻孔施工方法。

冲击正循环钻孔施工方法由于清渣效果差，从而导致桩基钻钻进速度慢的问题。而冲击反循环钻孔施工方法主要利用钻头的水平切削作用将岩层破碎，通过反循环作用将切削破碎的岩体抽出，达到清渣的目的。由于该种设备的体型巨大、能耗高造成此方法主要存在资源需求量大(包括电力、场地、吊装设备等)、造价高等缺点。上述任何单一的冲击循环钻孔施工方法无法满足在低耗能的情况下完成大直径的桩基施工对清渣和钻进效率的要求。

【发明内容】

为克服以上技术问题，特别是目前的冲击循环钻孔施工方法存在耗能过高，清渣效果差的问题，特提出以下技术方案：

本申请提供了一种基于冲锤的施工系统的清渣方法，

其中，所述冲击钻钻机的施工系统包括：冲击钻钻机、清渣钻杆和与所述清渣钻杆底部连接的高压气系统，所述冲击钻钻机的底端设置冲锤，所述高压气系统包括连接于所述清渣钻杆底部的高压气管和与所述高压气管另一端连接的高压气生成装置；

所述清渣方法包括以下步骤：

将所述冲锤就位，设置所述清渣钻杆使其底端位于与所述冲锤的冲程上限位置保持第一预设距离的位置；

启动所述冲击钻钻机使冲锤钻进至岩层，以破碎岩层；

在冲锤钻进的过程中，启动高压气系统，进行反循环清渣工序以清除钻渣。

在其中一个实施例中，所述清渣方法，还包括以下步骤：

钻进第一预设时长后，所述冲击钻钻机暂停工作并使所述冲锤保持原位；

将所述清渣钻杆下放至第二预设距离进行二次清渣；

其中，所述第二预设距离为所述清渣钻杆的底端与桩底的距离，所述第二预设距离小于所述冲锤在所述冲击钻钻机暂停工作时与桩底的距离。

在其中一个实施例中，所述二次清渣进行第二预设时长；

之后，将所述清渣钻杆恢复至所述第一预设距离继续进行清渣；

其中，所述清渣钻杆恢复至所述第一预设距离后继续进行清渣的过程中，再次重新启动所述冲击钻钻机使冲锤进行钻进，重复上述工序，直至钻进到位。

在其中一个实施例中，所述第一预设距离为0.3～0.7m。

在其中一个实施例中，当所述清渣钻杆位于第一预设距离时，所述清渣钻杆与桩底的距离为3～5m。

在其中一个实施例中，所述第二预设距离为0.4-0.6m。

在其中一个实施例中，所述第一预设时长与所述第二预设时长的比例为3：1。

在其中一个实施例中，所述第一预设时长为3h，所述第二预设时长为1h。

在其中一个实施例中，所述冲击钻钻机的施工系统还包括泥浆池和对所述钻渣进行过滤的过滤装置；

利用所述清渣钻杆抽出带有钻渣的混合泥浆，并通过所述过滤装置过滤钻渣，形成泥浆；

将所述泥浆存储于泥浆池，并回流至钻孔内。

在其中一个实施例中，所述启动高压气系统，进行反循环清渣包括：

利用所述高压气管的高压气体形成负压，将带有钻渣的混合泥浆从钻孔抽出。

本申请利用了冲击钻钻机的施工系统，提供了一种基于冲击钻钻机的施工系统的清渣方法，将清渣方法将所述清渣钻杆的底端的位置设置在与所述冲锤的冲程上限位置保持第一预设距离，在冲锤钻进的过程中，利用高压气系统进行反循环清渣，这样能降低施工系统整体能耗的同时，在不妨碍冲锤钻进的前提下，提高了清渣的效果，从而提升了钻进的速度，提高了整体钻进-清渣的工序的效率。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

【附图说明】

图1为本申请中的一个实施例所提供的清渣方法在钻进-清渣的工序中冲击钻钻机的施工系统的状态示意图；

图2为图1中I区域的放大图；

图3为本申请中的另一个实施例所提供的清渣方法在二次清渣的工序中冲击钻钻机的施工系统的状态示意图；

图4为图3中II区域的放大图；

图5为本申请中的一个实施例所提供基于冲击钻钻机的施工系统的清渣方法的流程图；

图6为本申请中的另一个实施例所提供基于冲击钻钻机的施工系统的清渣方法的流程图；

图7为本申请中的又一个实施例所提供基于冲击钻钻机的施工系统的清渣方法的流程图。

【具体实施方式】

下面结合附图和示例性实施例对本申请作进一步地描述，其中附图中相同的标号全部指的是相同的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出本申请的特征是不必要的，则将其省略。

参照图1，图1是申请中的一个实施例所提供的清渣方法在钻进-清渣的工序中冲击钻钻机的施工系统的状态示意图。

在本申请中，所提供的一种基于冲击钻钻机10的施工系统的清渣方法的执行主体为一种冲击钻钻机10的施工系统。该施工系统包括以下几个部分：冲击钻钻机10、清渣钻杆20和与所述清渣钻杆20底部连接的高压气系统30。其中，所述冲击钻钻机10的底端设置冲锤11，所述冲锤11用于在建立桩基的位置进行钻孔，该钻孔由覆盖层1钻至岩层，直到钻进到位。所述清渣钻杆20，用于清理冲锤11钻进所造成的带有钻渣S3的混合泥浆S1，该钻渣S3主要由冲锤11钻进而破碎的砂石组成。所述高压气系统30，包括连接于所述清渣钻杆20底部的高压气管31和与所述高压气管31另一端连接的高压气生成装置32。该高压气系统30是高压气生成装置32通过高压气管31使得所述清渣钻杆20形成负压，从而有助于加快混合泥浆S1往上方运送，加快清渣速度。

参照图5，图5为本申请中的一个实施例所提供基于冲击钻钻机的施工系统的清渣方法的流程图。

在上述的冲击钻钻机10的施工系统基础上，执行本申请所提供的一种基于冲击钻钻机10的施工系统的清渣方法，包括以下步骤：

S210、将所述冲锤就位，设置所述清渣钻杆使其底端位于与所述冲锤的冲程上限位置保持第一预设距离的位置；

S220、启动所述冲击钻钻机使冲锤钻进至岩层，以破碎岩层；

S230、在冲锤钻进的过程中，启动高压气系统，进行反循环清渣工序以清除钻渣。

在上述步骤S210-S230中，利用冲击钻钻机10将所述冲锤11置于预设的桩基对应的位置。当所述冲锤11就位完毕后，下放所述清渣钻杆20，使得该清渣钻杆20的底端位于冲锤11和其冲程上方，且该清渣钻杆20的底端与所述冲锤11的冲程上限位置保持第一预设距离H1。参考图2，图2为图1中I区域的放大图，该图2用于表示该清渣钻杆20的底端与所述冲锤11的冲程上限位置保持第一预设距离H1进行清渣时钻孔内的状态。

在本申请中，所述冲程用于表示冲锤在钻孔的过程中的冲击行程，也就是冲锤提升的高度。对应地，所述冲程上限为冲锤在钻孔的过程中所提升的最大高度。

确认所述冲锤11和所述清渣钻杆20就位完毕后，启动所述冲击钻钻机10，该冲锤11从所述覆盖层1向岩层进行钻进，以将对应位置的岩层段破碎成碎石，以便建立桩基。在该冲锤11钻进的过程中，启动高压气生成装置32，通过高压气管31的连通，使清渣钻杆20内形成负压，所述钻渣S3通过清渣钻杆20将混合泥浆S1从钻孔往上抽出，进行反循环清渣，以清除钻渣S3。

本申请所提供的一种基于冲击钻钻机10的施工系统的清渣方法，将所述清渣钻杆20和连接所述清渣钻杆20底部的高压气系统30设置与所述冲锤11的冲程上限位置保持第一预设距离H1，使得所述清渣钻杆20在负压的作用下，将更容易将带有钻渣S3的混合泥浆S1抽出，使得在低能耗的情况下，能够提高清渣效果，进而提升钻孔的速度，缩短了钻孔-清渣的整体工序的时间。

对于步骤S210中的所述第一预设距离H1可为0.3～0.7m。其中，m为长度单位米的符号。所述清渣钻杆20的底端与冲锤11的冲程上限的位置保持在0.3～0.7m的距离，所述冲锤11在钻进的过程中，无需顾虑清渣钻杆20对冲锤11的运转会造成妨碍的情况；同时，所述清渣钻杆20与冲锤11保持适度距离，不会因大量带有钻渣S3的混合泥浆S1而对清渣钻杆20造成堵塞，影响清渣。所述清渣钻杆20与高压气系统30连通的情况下，使其内部产生负压，将混合泥浆S1快速地吸走。

当所述清渣钻杆20与所述冲锤11的冲程上限位置满足第一预设距离H1时，即当所述清渣钻杆20位于第一预设距离H1时，所述清渣钻杆20与桩底的距离为3～5m。

在所述冲锤11钻进的过程中，所述冲程一般为3m，所述冲击钻钻机10的冲锤11的高度在0.5-0.7m。同时，所述清渣钻杆20与所述冲锤11的冲程上限位置满足第一预设距离H1的情况下，所述清渣钻杆20与桩底的距离为3～5m，可为避免混合泥浆S1对清渣钻杆20造成堵塞而影响清渣的问题，也满足了在高压气系统30在所述清渣钻杆20形成负压的情况下，能够将混合泥浆S1快速地吸走。

参照图6，图6是申请中的另一个实施例所提供的执行基于冲击钻钻机的施工系统的清渣方法的流程图。

在上述实施例的基础上，还包括以下步骤：

S240、钻进第一预设时长后，所述冲击钻钻机暂停工作并所述冲锤保持原位；

S250、将所述清渣钻杆下放至第二预设距离进行二次清渣。

具体可参照图3，图3是申请中的另一个实施例所提供的清渣方法在二次清渣的工序中的冲击钻钻机的施工系统的状态示意图。

在步骤S240-S250中，所述冲锤11钻进和所述清渣钻杆20清渣共同进行了第一预设时长后，将所述冲击钻钻机10暂停工作并使冲锤11保持在钻孔中原来的高度位置。然后，将所述清渣钻孔下放至冲锤11下方进行二次清渣。

进行二次清渣时，下放所述清渣钻杆20的具体位置为所述清渣钻杆20的底端距离桩底的第二预设距离H2的位置。该清渣钻杆20位于暂停工作时冲锤11与桩底的之间位置，即所述第二预设距离H2小于所述冲击钻钻机10暂停工作时所述冲锤11与桩底的距离。这样，能进一步地保证清渣效果，从而更有助于提升钻孔-清渣的整体工序的效率。参考图4，图4为图3中II区域的放大图，该图4用于表示清渣钻杆20位于暂停工作时冲锤11与桩底的之间位置进行二次清渣时的钻孔内的状态。参考图7，图7是申请中的又一个实施例所提供的执行基于冲击钻钻机的施工系统的清渣方法的流程图。

S260、所述二次清渣进行了第二预设时长。

之后，将所述清渣钻杆恢复至所述第一预设距离H1继续进行清渣。

其中，所述清渣钻杆20恢复至所述第一预设距离H1后继续进行清渣的同时，将所述冲锤11就位，再次重新启动所述冲击钻钻机10使冲锤11进行钻进，重复上述工序，直至钻进到位。

所述步骤S260为一次“钻进并清渣—二次清渣”的工序中的最后一个步骤。当二次清渣的时间满足了第二预设时长后，将所述清渣钻杆20从第二预设距离H2恢复至第一预设距离H1的位置，并且继续进行清渣。

同时，待清渣钻杆20完成恢复至第一预设距离H1的位置并继续清渣时，再次启动冲击钻钻机10使冲锤11并进行执行钻进。此时，按照上述步骤S210-S260，进行二次“钻进并清渣—二次清渣”的工序，并一直循环执行所述工序，直至所述冲锤11钻进到位为止。

对于步骤S250中的第二预设距离H2可为0.4～0.6m。这时，所述清渣钻杆20的底端位于所述冲锤11的下方，即在冲锤11和桩底之间。所述清渣钻杆20在此位置可以避免因所述冲锤11的阻挡而影响清渣的效果，也不会因为靠近桩底而容易被钻渣S3堵塞，从而保证了清渣钻杆20的畅通性，确保清渣过程顺利进行。

在上述步骤中，所述第一预设时长与所述第二预设时长的比例为3：1。在该申请中，所述第一预设时长和所述第二预设时长分别对应钻进并清渣及二次清渣的过程。该预设时长的分配，确保了冲锤11具有足够的钻进深度，产生足够的钻渣S3待所述清渣钻杆20进行清理。

进一步地，所述第一预设时长可为3h。其中，h为时间单位小时的符号。对应地，第二预设时长对应地为1h。对于该预设时长的设定，保证钻进和清渣能进行一定的时间长度，以保证钻进的效果，具体为深度和产生足够的钻渣S3；同时保证清渣和二次清渣的效果，即对钻孔中钻渣S3的清理效果。利用预设时长的比例和长度的具体设定，可以更容易地实现反循环清渣，以便提高泥浆循环效率，从而提高钻进速度，提升钻进和清渣的效率，缩短整体工序的用时。

在上述提到的冲击钻钻机10的施工系统还包括泥浆池50和对所述钻渣S3进行过滤的过滤装置40。

利用所述清渣钻杆20抽出带有钻渣S3的混合泥浆S1，并通过所述过滤装置40过滤钻渣S3，形成泥浆S2；

将所述泥浆S2存储于泥浆池50，并回流至所述钻孔内。

在本实施例中，在清渣的过程中，钻渣S3在回流至钻孔内的泥浆S2所形成浮力的作用下，离开桩底，并靠近清渣钻杆20。所述清渣钻杆20将带有钻渣S3的混合泥浆S1从钻孔抽出后，通过位于所述清渣钻杆20的排出混合泥浆S1的一端的过滤装置40对混合泥浆S1中的钻渣S3进行过滤得到泥浆S2。在本实施例中，所述过滤装置40包括过滤网41，利用该过滤网41对钻渣S3进行隔离，防止其回流至泥浆池50。经过过滤后产生的泥浆S2存储至泥浆池50，并沿着钻孔回流至桩底，再次与冲锤11在钻进的过程中所形成的钻渣S3再次形成混合泥浆S1，被清渣钻杆20抽出并由过滤装置40过滤得到泥浆S2。此上述的整个工序中不断循环往复，直至转进到位，所述清渣钻杆20停止工作为止。

本申请利用了冲击钻钻机10的施工系统，提供了一种基于冲击钻钻机10的施工系统的清渣方法，将清渣方法将所述清渣钻杆20的底端的位置设置在与所述冲锤11的冲程上限位置保持第一预设距离H1，在冲锤11钻进的过程中，利用高压气系统30进行反循环清渣，这样能降低施工系统整体能耗的同时，在不妨碍冲锤11钻进的前提下，提高了清渣的效果，从而提升了钻进的速度，提高了整体钻进-清渣的工序的效率。

在此基础上，本申请进一步提供的一种基于冲击钻钻机10的施工系统的清渣方法，将整体的钻进-清渣工序分为钻进并清渣与二次清渣的两个过程。在该两个过程中，对冲击钻钻机10设定了工作和暂停工作的两个模式。根据不同的工作环境，将所述清渣钻杆20对应设定在第一预设距离H1的位置和第二预设距离H2，有利于进一步提高所述清渣钻杆20的清渣效率，从而提升钻孔-清渣的整体工序的效率。

虽然上面已经示出了本申请的一些示例性实施例，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离本申请的原理或精神的情况下，可以对这些示例性实施例作出改变，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于冲击钻钻机的施工系统的清渣方法，其特征在于，

所述冲击钻钻机的施工系统包括：冲击钻钻机、清渣钻杆和与所述清渣钻杆底部连接的高压气系统，所述冲击钻钻机的底端设置冲锤，所述高压气系统包括连接于所述清渣钻杆底部的高压气管和与所述高压气管另一端连接的高压气生成装置；

所述清渣方法包括以下步骤：

将所述冲锤就位，设置所述清渣钻杆使其底端位于与所述冲锤的冲程上限位置保持第一预设距离的位置；

启动所述冲击钻钻机使冲锤钻进至岩层，以破碎岩层；

在冲锤钻进的过程中，启动高压气系统，进行反循环清渣工序以清除钻渣。

2.根据权利要求1所述的清渣方法，其特征在于，还包括以下步骤：

钻进第一预设时长后，所述冲击钻钻机暂停工作并使所述冲锤保持原位；

将所述清渣钻杆下放至第二预设距离进行二次清渣；

其中，所述第二预设距离为所述清渣钻杆的底端与桩底的距离，所述第二预设距离小于所述冲锤在所述冲击钻钻机暂停工作时与桩底的距离。

3.根据权利要求2所述的清渣方法，其特征在于，

所述二次清渣进行第二预设时长；

之后，将所述清渣钻杆恢复至所述第一预设距离继续进行清渣；

其中，所述清渣钻杆恢复至所述第一预设距离后继续进行清渣的过程中，再次重新启动所述冲击钻钻机使冲锤进行钻进，重复上述工序，直至钻进到位。

4.根据权利要求1所述的清渣方法，其特征在于，

所述第一预设距离为0.3～0.7m。

5.根据权利要求1所述的清渣方法，其特征在于，当所述清渣钻杆位于第一预设距离时，所述清渣钻杆与桩底的距离为3～5m。

6.根据权利要求2所述的清渣方法，其特征在于，

所述第二预设距离为0.4-0.6m。

7.根据权利要求2所述的清渣方法，其特征在于，

所述第一预设时长与所述第二预设时长的比例为3：1。

8.根据权利要求7所述的清渣方法，其特征在于，

所述第一预设时长为3h，所述第二预设时长为1h。

9.根据权利要求1所述的清渣方法，其特征在于，

所述冲击钻钻机的施工系统还包括泥浆池和对所述钻渣进行过滤的过滤装置；

利用所述清渣钻杆抽出带有钻渣的混合泥浆，并通过所述过滤装置过滤钻渣，形成泥浆；

将所述泥浆存储于泥浆池，并回流至钻孔内。

10.根据权利要求1所述的清渣方法，其特征在于，

所述启动高压气系统，进行反循环清渣包括：

利用所述高压气管的高压气体形成负压，将带有钻渣的混合泥浆从钻孔抽出。