CN110965937A - 一种双动力全程泵吸反循环冲孔设备及施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双动力全程泵吸反循环冲孔设备，属于桩基施工技术领域。一种双动力全程泵吸反循环冲孔设备，包括车体和钻孔装置，所述车体上方设置有驾驶室、卷扬机、滑轮装置和可伸缩液压杆，所述可伸缩液压杆的末端还设置有第二钢绳轮；所述卷扬机有两台，设置在滑轮装置的两侧，且所述卷扬机卷绕有钢丝绳，所述钢丝绳经过滑轮装置，再经过第二钢绳轮与钻孔装置相连接；所述车体下方设置有由驾驶室控制的液压步履底盘；所述钻孔装置包括钻机回转装置、连接杆、回转电机、钻头和钻杆。本发明成孔质量好，钻头寿命长，消耗材料少，成本低。

Description

一种双动力全程泵吸反循环冲孔设备及施工工艺

技术领域

本发明公开了一种双动力全程泵吸反循环冲孔设备及施工工艺，属于桩基施工技术领域。

背景技术

随着社会经济的迅速发展，建筑越来越成为城市一道靓丽的风景线，铁路、公路桥梁与工业与民用建筑基础工程广泛运用冲孔灌注桩。冲孔灌注桩施工原理是桩机将冲锤提升到一定高度，然后利用冲锤自由落体的冲击能量冲击打碎土层或岩石，并通过泥浆循环出碴达到进尺成孔。

但是现有的施工桩机中，多数都采用正循环桩机，而这种桩机随着钻渣的逐渐加多，泥浆浓度会变得越来越大，从而导致钻渣沉淀而致重复碾磨，所以效率相对较为低下。同时，现有的桩机基本都使用单一的动力驱动，在面对地质较硬的施工区域、桩孔孔径较大的施工要求时，单动力的桩机在施工时耗时耗力，成本会上升，对操作桩机的施工人员的身体负荷也有着非常大的消耗。

发明内容

为了解决现有技术中效率低下，成本较高的缺点，本发明提供了一种双动力全程泵吸反循环冲孔设备及施工工艺，本发明采用反循环桩机设计，泥浆上流速度快，排放土渣能力强，同时采用双动力驱动，提高了工作效率，同时能够减轻工作人员的工作强度。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种双动力全程泵吸反循环冲孔设备，包括车体和钻孔装置，所述车体上方设置有驾驶室、卷扬机、滑轮装置和可伸缩液压杆，所述可伸缩液压杆的末端还设置有第二钢绳轮；所述卷扬机有两台，设置在滑轮装置的两侧，且所述卷扬机卷绕有钢丝绳，所述钢丝绳经过滑轮装置，再经过第二钢绳轮与钻孔装置相连接；所述车体下方设置有由驾驶室控制的液压步履底盘；所述钻孔装置包括钻机回转装置、空心连接杆、回转电机、钻头和空心钻杆，所述空心连接杆的上端和下端分别与钢丝绳和钻机回转装置的上端固定连接，所述钻机回转装置的下端与空心钻杆旋转连接，且钻机回转装置上设置有回转电机用于带动空心钻杆旋转，所述空心钻杆底端连接有钻头，所述钻头上设置有吸渣口，且吸渣口与空心钻杆连通；所述空心连接杆和空心钻杆相连通；还包括一砂石泵，所述砂石泵通过送料管与空心连接杆连接，且连接处设置有专用水龙头；所述砂石泵与沉淀池连通，沉淀池上半部分与桩孔连通，且沉淀池与桩孔之间设置有过滤网。

进一步地，所述可伸缩液压杆与所述空心连接杆之间设置有限动装置，所述限动装置包括轮架、滚轮、中间杆和扣件，所述轮架固定在可伸缩液压杆上，且轮架上安装有滚轮，所述滚轮的侧面与中间杆的一端固定连接，所述中间杆另一端固定连接有扣件，所述扣件可以通过螺母套接在空心连接杆上。

进一步地，所述车体上与可伸缩液压杆相对的一侧还设置有用于平衡冲孔桩机、防止倾倒的平衡重块。

进一步地，所述钻头与空心钻杆连接的一端设置有凸杆，所述空心钻杆上设置有与凸杆相互配合的凹槽，所述凸杆、凹槽的两端相同位置处都设置有等大小的螺纹孔，所述凸杆、凹槽通过螺栓连接在一起。

进一步地，所述滑轮装置包括第一钢绳轮、销轴传感器和固定装置，所述固定装置一端固定在车体上，另一端连接有第一钢绳轮，且所述固定装置上设置有能够检测过载的销轴传感器。

一种应用双动力全程泵吸反循环冲孔设备的施工工艺，包括以下步骤：

步骤一：施工准备，提供双动力全程泵吸反循环冲孔设备，将车体驾驶到需要施工的地段，然后调整好可伸缩液压杆的高度，调整好钢丝绳的位置，然后通过卷扬机调整好钻头的位置；

步骤二：桩位放样；

步骤三：下沉、埋设钢护筒；

步骤四：开挖沉淀池，并备制黏土浆、泥浆；

步骤五：钻机开孔：钻孔装置就位后，利用限动装置校正空心钻杆的位置，确保对准所要开设的钻孔，使钻头对准钻孔中心，同时使钻头竖直向下，再启动回转电机钻进；

步骤六：初次清孔：当钻孔装置钻进到设计深度时，停止钻孔装置的工作，并且将砂石泵加满纯净水，关紧专用水龙，然后启动砂石泵，使送料管内形成真空，当送料管内压力达到0.2兆帕时打开专用水龙头，形成反循环，在大气压力的作用下钻头钻出的废料通过空心钻杆、连接杆、送料管的内腔流入沉淀池内，废料经沉淀池沉淀、过滤网过滤后剩下的浆液又流入桩孔内，这样能够将泥浆中的钻渣及桩孔底部大部分的沉渣清除，防止在下钢筋笼的过程中，钻渣大量下沉；

步骤七：对桩孔直径、深度及垂直度进行验收；若不合格，继续重复步骤五、步骤六，直至符合设计要求为准；

步骤八：验收合格后安装钢筋笼：撤掉钻孔装置，利用吊机将和桩孔相匹配的钢筋笼安装在桩孔内；

步骤九：二次清孔：重新将钻孔装置下沉到桩孔的底部，并重复步骤六；

步骤十：拔出钢护筒，浇灌回填混凝土：再次检查孔内泥浆性能指标和桩孔底部的沉淀厚度，桩孔底部的沉渣厚度应小于5厘米，符合要求后方可浇灌回填混凝土，且灌注必须连续进行，中间不得停滞时间过长防止断桩。

进一步地，所述步骤三中钢护筒采用钢板卷制，根据孔桩直径的大小确定钢护筒的直径和壁厚，并求得深度，最后利用振动锤将钢护筒压入桩点所在位置并钻地成孔。

进一步地，所述步骤四的黏土浆、泥浆要在桩孔内壁形成泥壁，隔断孔内外渗流，防止坍塌。

进一步地，所述步骤五的钻孔装置，在硬黏土中钻进时，用一档转速，放松起吊钢丝绳；在高液限黏土、含砂低液限黏土中钻进时，用二档转速；在含少量卵石地质中钻进时，用二档转速。

进一步地，所述泥壁中泥浆的比重为1.10～1.14，粘度为20～25s，含砂率＜5％。

与现有技术相比本发明有以下特点和有益效果：

1.采用了双卷扬机驱动并利用载荷同步装置实现两侧的受力均匀，因此提升了工作效率，降低了工作人员的工作强度；

2.采用泵吸反循环工作模式，能够在超厚、不良的地质条件下完成超深、超大桩孔成孔，降低了施工成本，提高了经济效益。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明：

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的整体工作示意图；

图3是本发明限动装置的工作示意图；

图4是本发明的钻杆的结构示意图；

图5是本发明的钻头的结构示意图；

图6是本发明的钻头钻杆的配合示意图；

图7是本发明第一钢绳轮的局部放大图；

图8是本发明的工艺流程图。

其中附图标记为：1、车体；11、驾驶室；12、平衡重块；13、卷扬机；14、液压步履底盘；15、钢丝绳；16、滑轮装置；161、第一钢绳轮；162、销轴传感器；163、固定装置；17、第二钢绳轮；18、可伸缩液压杆；2、钻孔装置；21、钻机回转装置；22、空心连接杆；23、专用水龙头；24、回转电机；25、钻头；251、凸杆；252、螺栓；26、空心钻杆；261、凹槽；27、吸渣口；3、送料管；4、砂石泵；5、沉淀池；6、桩孔；7、过滤网；8、限动装置；81、轮架；82、中间杆；83、扣件；84、滚轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1至图7所示，本实施例的双动力全程泵吸反循环冲孔设备，包括车体1和钻孔装置2，车体1上方设置有驾驶室11、卷扬机13、滑轮装置16和可伸缩液压杆18，可伸缩液压杆18的末端还设置有第二钢绳轮17；卷扬机13有两台，设置在滑轮装置16的两侧，且卷扬机13卷绕有钢丝绳15，钢丝绳15经过滑轮装置16，再经过第二钢绳轮17与钻孔装置2相连接；车体1下方设置有由驾驶室11控制的液压步履底盘14；钻孔装置2包括钻机回转装置21、空心连接杆22、回转电机24、钻头25和空心钻杆26，空心连接杆22的上端和下端分别与钢丝绳15和钻机回转装置21的上端固定连接，钻机回转装置21的下端与空心钻杆26旋转连接，且钻机回转装置21上设置有回转电机24用于带动空心钻杆26旋转，空心钻杆26底端连接有钻头25，钻头25上设置有吸渣口27，且吸渣口27与空心钻杆26连通；空心连接杆22和空心钻杆26相连通；还包括一砂石泵4，砂石泵4通过送料管3与空心连接杆22连接，且连接处设置有专用水龙头23；砂石泵4与沉淀池5连通，沉淀池5上半部分与桩孔6连通，且沉淀池5与桩孔6之间设置有过滤网7。

如图3所示，可伸缩液压杆18与空心连接杆22之间设置有限动装置8，限动装置8包括轮架81、滚轮84、中间杆82和扣件83，轮架81固定在可伸缩液压杆18上，且轮架81上安装有滚轮84，滚轮84的侧面与中间杆82的一端固定连接，中间杆82另一端固定连接有扣件83，扣件83可以通过螺母套接在空心连接杆22上。

进一步地，车体1上与可伸缩液压杆18相对的一侧还设置有用于平衡冲孔桩机、防止倾倒的平衡重块12。

如图4至6所示，钻头25与空心钻杆26连接的一端设置有凸杆251，空心钻杆26上设置有与凸杆251相互配合的凹槽261，凸杆251、凹槽261的两端相同位置处都设置有等大小的螺纹孔，凸杆251、凹槽261通过螺栓252连接在一起。

进一步地，滑轮装置16包括第一钢绳轮161、销轴传感器162和固定装置163，固定装置163一端固定在车体1上，另一端连接有第一钢绳轮161，且固定装置163上设置有能够检测过载的销轴传感器162，当两根钢丝绳15所受载荷不同时，所述轴销传感器162能够通过电路即使控制卷扬机13的输出转矩，使得两根钢丝绳15所受载荷相同。

本实施例的应用双动力全程泵吸反循环冲孔设备的施工工艺，包括以下步骤：

步骤一：施工准备，提供双动力全程泵吸反循环冲孔设备，将车体1驾驶到需要施工的地段，然后调整好可伸缩液压杆18的高度，调整好钢丝绳15的位置，然后通过卷扬机13调整好钻头25的位置；

步骤二：桩位放样；

步骤三：下沉、埋设钢护筒；

步骤四：开挖沉淀池5，并备制黏土浆、泥浆；

步骤五：钻机开孔：钻孔装置2就位后，利用限动装置8校正空心钻杆26的位置，确保对准所要开设的钻孔，使钻头25对准钻孔中心，同时使钻头25竖直向下，再启动回转电机24钻进；

步骤六：初次清孔：当钻孔装置2钻进到设计深度时，停止钻孔装置2的工作，并且将砂石泵4加满纯净水，关紧专用水龙23，然后启动砂石泵4，使送料管3内形成真空，当送料管3内压力达到0.2兆帕时打开专用水龙头23，形成反循环，在大气压力的作用下钻头25钻出的废料通过空心钻杆26、连接杆22、送料管3的内腔流入沉淀池5内，废料经沉淀池5沉淀、过滤网7过滤后剩下的浆液又流入桩孔6内，这样能够将泥浆中的钻渣及桩孔6底部大部分的沉渣清除，防止在下钢筋笼的过程中，钻渣大量下沉；

步骤七：对桩孔6直径、深度及垂直度进行验收；若不合格，继续重复步骤五、步骤六，直至符合设计要求为准；

步骤八：验收合格后安装钢筋笼：撤掉钻孔装置2，利用吊机将和桩孔6相匹配的钢筋笼安装在桩孔6内；

步骤九：二次清孔：重新将钻孔装置2下沉到桩孔6的底部，并重复步骤六；

步骤十：拔出钢护筒，浇灌回填混凝土：再次检查孔内泥浆性能指标和桩孔6底部的沉淀厚度，桩孔6底部的沉渣厚度应小于5厘米，符合要求后方可浇灌回填混凝土，且灌注必须连续进行，中间不得停滞时间过长防止断桩。

进一步地，步骤三中钢护筒采用钢板卷制，根据孔桩6直径的大小确定钢护筒的直径和壁厚，并求得深度，最后利用振动锤将钢护筒压入桩点所在位置并钻地成孔。

进一步地，步骤四的黏土浆、泥浆要在桩孔6内壁形成泥壁，隔断孔内外渗流，防止坍塌。

进一步地，步骤五的钻孔装置2，在硬黏土中钻进时，用一档转速，放松起吊钢丝绳15；在高液限黏土、含砂低液限黏土中钻进时，用二档转速；在含少量卵石地质中钻进时，用二档转速。

进一步地，泥壁中泥浆的比重为1.10～1.14，粘度为20～25s，含砂率＜5％。

本发明的工作原理：将车体1驾驶到需要施工的地段，然后调整好可伸缩液压杆18的高度，调整好钢丝绳15的位置，然后通过卷扬机13调整好钻头25的位置，再通过限动装置8限制好钻孔装置2的水平位移即可；工作时，通过砂石泵4的泵吸作用，在钻杆26、连接杆22、送料管3的内腔形成内压，而桩孔6内又存在泥浆等，在大气压力的作用下钻头25钻出的废料通过钻杆26、连接杆22、送料管3的内腔流入沉淀池5内，废料经沉淀池5沉淀、过滤网7过滤后剩下的液体又流入桩孔6内，即可形成泥壁，泥壁可以有效地防止坍塌以及保持桩孔形状，避免因为施工失败而造成的高额成本。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种双动力全程泵吸反循环冲孔设备，包括车体（1）和钻孔装置（2），其特征在于：所述车体（1）上方设置有驾驶室（11）、卷扬机（13）、滑轮装置（16）和可伸缩液压杆（18），所述可伸缩液压杆（18）的末端还设置有第二钢绳轮（17）；所述卷扬机（13）有两台，设置在滑轮装置（16）的两侧，且所述卷扬机（13）卷绕有钢丝绳（15），所述钢丝绳（15）经过滑轮装置（16），再经过第二钢绳轮（17）与钻孔装置（2）相连接；所述车体（1）下方设置有由驾驶室（11）控制的液压步履底盘（14）；所述钻孔装置（2）包括钻机回转装置（21）、空心连接杆（22）、回转电机（24）、钻头（25）和空心钻杆（26），所述空心连接杆（22）的上端和下端分别与钢丝绳（15）和钻机回转装置（21）的上端固定连接，所述钻机回转装置（21）的下端与空心钻杆（26）旋转连接，且钻机回转装置（21）上设置有回转电机（24）用于带动空心钻杆（26）旋转，所述空心钻杆（26）底端连接有钻头（25），所述钻头（25）上设置有吸渣口（27），且吸渣口（27）与空心钻杆（26）连通；所述空心连接杆（22）和空心钻杆（26）相连通；还包括一砂石泵（4），所述砂石泵（4）通过送料管（3）与空心连接杆（22）连接，且连接处设置有专用水龙头（23）；所述砂石泵（4）与沉淀池（5）连通，沉淀池（5）上半部分与桩孔（6）连通，且沉淀池（5）与桩孔（6）之间设置有过滤网（7）。

2.根据权利要求1所述的一种双动力全程泵吸反循环冲孔设备，其特征在于：所述可伸缩液压杆（18）与所述空心连接杆（22）之间设置有限动装置（8），所述限动装置（8）包括轮架（81）、滚轮（84）、中间杆（82）和扣件（83），所述轮架（81）固定在可伸缩液压杆（18）上，且轮架（81）上安装有滚轮（84），所述滚轮（84）的侧面与中间杆（82）的一端固定连接，所述中间杆（82）另一端固定连接有扣件（83），所述扣件（83）可以通过螺母套接在空心连接杆（22）上。

3.根据权利要求1所述的一种双动力全程泵吸反循环冲孔设备，其特征在于：所述车体（1）上与可伸缩液压杆（18）相对的一侧还设置有用于平衡冲孔桩机、防止倾倒的平衡重块（12）。

4.根据权利要求1所述的一种双动力全程泵吸反循环冲孔设备，其特征在于：所述钻头（25）与空心钻杆（26）连接的一端设置有凸杆（251），所述空心钻杆（26）上设置有与凸杆（251）相互配合的凹槽（261），所述凸杆（251）、凹槽（261）的两端相同位置处都设置有等大小的螺纹孔，所述凸杆（251）、凹槽（261）通过螺栓（252）连接在一起。

5.根据权利要求1所述的一种双动力全程泵吸反循环冲孔设备，其特征在于：所述滑轮装置（16）包括第一钢绳轮（161）、销轴传感器（162）和固定装置（163），所述固定装置（163）一端固定在车体（1）上，另一端连接有第一钢绳轮（161），且所述固定装置（163）上设置有能够检测过载的销轴传感器（162）。

6.一种应用双动力全程泵吸反循环冲孔设备的施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：施工准备，提供双动力全程泵吸反循环冲孔设备，将车体（1）驾驶到需要施工的地段，然后调整好可伸缩液压杆（18）的高度，调整好钢丝绳（15）的位置，然后通过卷扬机（13）调整好钻头（25）的位置；

步骤二：桩位放样；

步骤三：下沉、埋设钢护筒；

步骤四：开挖沉淀池（5），并备制黏土浆、泥浆；

步骤五：钻机开孔：钻孔装置（2）就位后，利用限动装置（8）校正空心钻杆（26）的位置，确保对准所要开设的钻孔，使钻头（25）对准钻孔中心，同时使钻头（25）竖直向下，再启动回转电机（24）钻进；

步骤六：初次清孔：当钻孔装置（2）钻进到设计深度时，停止钻孔装置（2）的工作，并且将砂石泵（4）加满纯净水，关紧专用水龙（23），然后启动砂石泵（4），使送料管（3）内形成真空，当送料管（3）内压力达到0.2兆帕时打开专用水龙头（23），形成反循环，在大气压力的作用下钻头（25）钻出的废料通过空心钻杆（26）、连接杆（22）、送料管（3）的内腔流入沉淀池（5）内，废料经沉淀池（5）沉淀、过滤网（7）过滤后剩下的浆液又流入桩孔（6）内，这样能够将泥浆中的钻渣及桩孔（6）底部大部分的沉渣清除，防止在下钢筋笼的过程中，钻渣大量下沉；

步骤七：对桩孔（6）直径、深度及垂直度进行验收；若不合格，继续重复步骤五、步骤六，直至符合设计要求为准；

步骤八：验收合格后安装钢筋笼：撤掉钻孔装置（2），利用吊机将和桩孔（6）相匹配的钢筋笼安装在桩孔（6）内；

步骤九：二次清孔：重新将钻孔装置（2）下沉到桩孔（6）的底部，并重复步骤六；

步骤十：拔出钢护筒，浇灌回填混凝土：再次检查孔内泥浆性能指标和桩孔（6）底部的沉淀厚度，桩孔（6）底部的沉渣厚度应小于5厘米，符合要求后方可浇灌回填混凝土，且灌注必须连续进行，中间不得停滞时间过长防止断桩。

7.根据权利要求6所述的一种应用双动力全程泵吸反循环冲孔设备的施工工艺，其特征在于：所述步骤三中钢护筒采用钢板卷制，根据孔桩（6）直径的大小确定钢护筒的直径和壁厚，并求得深度，最后利用振动锤将钢护筒压入桩点所在位置并钻地成孔。

8.根据权利要求6所述的一种应用双动力全程泵吸反循环冲孔设备的施工工艺，其特征在于：所述步骤四的黏土浆、泥浆要在桩孔（6）内壁形成泥壁，隔断孔内外渗流，防止坍塌。

9.根据权利要求6所述的一种应用双动力全程泵吸反循环冲孔设备的施工工艺，其特征在于：所述步骤五的钻孔装置（2），在硬黏土中钻进时，用一档转速，放松起吊钢丝绳（15）；在高液限黏土、含砂低液限黏土中钻进时，用二档转速；在含少量卵石地质中钻进时，用二档转速。

10.如权利要求9所述的一种应用双动力全程泵吸反循环冲孔设备的施工工艺，其特征在于：所述泥壁中泥浆的比重为1.10～1.14，粘度为20～25s，含砂率＜5％。

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