CN111411908A - 一种钻孔灌注桩综合清孔装置及其清孔方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻孔灌注桩综合清孔装置，包括导管、供气设备、气液双重管道、混合器、冲刷器、泥浆处理设备以及泥浆泵；导管插入钻孔内，导管的底端与钻孔的底部预留有空间，气液双重管道包括同轴的内管和外管，内管设置在外管中，在外管和内管之间形成空气通道；泥浆处理设备的入口与导管顶部的开口相连通，泥浆处理设备的出口与泥浆泵的入口相连通，混合器设置在导管内，外管的底端与混合器顶部的开口相连通，混合器的侧面上均布有多个空气喷嘴，冲刷器设置在导管底端与钻孔底部之间的空间内，冲刷器的底面上均布有多个泥浆喷嘴；本发明的有益效果是：可多对孔底的既有沉淀物进行冲刷，又可以连续对导管下口位置的泥浆进行抽取。

Description

一种钻孔灌注桩综合清孔装置及其清孔方法

技术领域

本发明涉及钻孔灌注桩泥浆置换技术领域，更具体的说，本发明涉及一种钻孔灌注桩综合清孔装置及清孔方法。

背景技术

随着楼宇的不断增高和公路工程的飞速发展，钻孔灌注桩的以其承载力大、噪音低、对邻近建筑物影响小等优点，而成为建筑和桥梁工程基础的首选形式。钻孔灌注桩主要有钻孔、清孔、下导管、灌注几个工序，清孔是钻孔灌注桩的一个重要环节，清孔质量的好坏，直接影响灌注桩的质量。

清孔的目的是抽、换原钻孔内泥浆，降低泥浆的相对密度、粘度、含砂率等指标，清除钻渣，减少孔底沉淀厚度，防止桩底存留沉淀土过厚而降低桩的承载力。特别是随着施工工艺的发展，采用大直径钻孔桩已趋于普遍，在施工中彻底清除孔底沉淀土对充分发挥桩底原土层的支承力、提高大直径钻孔桩竖直承载力尤为重要。清孔还为灌注水下混凝土创造良好条件，使测深正确、灌注顺利，确保混凝土质量，避免出现断桩之类重大工程质量事故。

清孔方法应根据设计要求、钻孔方法、机械设备和土质情况决定。目前灌注桩在成孔后经过初步清孔后(一清)在安装好钢筋笼和混凝土浇筑导管后在关注混凝土前，再次进行清孔。目的是清除在安装钢筋笼过程中可能从井壁碰下的泥土，在安装钢筋笼和导管这段时间里，沉降到孔底的悬浮在泥浆中钻屑孔(二清)分为正循环和反循环清孔两类。

其中正循环清孔方式存在的缺点是，孔内泥浆上升的速度比较慢，携带有钻屑的泥浆上升到一定高度后，其能量逐渐衰减，所携带的钻屑失去上升动能后，在孔内处于悬浮状态不再继续上升；这些钻屑在停止向孔内压入泥浆后，由于失去上升浮力将再次下沉到孔底；因此为了取得较好的排渣效果，往往需要花费较长的循环时间。反循环清孔方式存在的缺点是，钻屑和小团粒一旦沉淀到孔底后，用反循环法无法清除孔底的沉渣。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种钻孔灌注桩综合清孔装置，该装置可多对孔底的既有沉淀物进行冲刷，又可以连续对导管下口位置的泥浆进行抽取，将钻屑排出，避免钻屑沉淀到钻孔底部。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种钻孔灌注桩综合清孔装置，其改进之处在于：包括导管、供气设备、气液双重管道、混合器、冲刷器、泥浆处理设备以及泥浆泵；

所述导管的底端插入钻孔内，导管的底端与钻孔的底部预留有空间；所述的气液双重管道包括同轴的内管和外管，内管设置在外管中，在外管和内管之间形成空气通道；

所述泥浆处理设备的入口与导管顶端的开口相连通，泥浆处理设备的出口与泥浆泵的入口相连通，泥浆泵的出口与所述内管的顶端相连通，所述供气设备的出口与空气通道相连通；

所述的混合器设置在导管内，并位于导管的底端，所述外管的底端与混合器顶部的开口相连通，混合器的侧面上均布有多个空气喷嘴，混合器上还设置有用于使内管穿过的通孔；所述的冲刷器设置在导管底端与钻孔底部之间的空间内，所述内管的底端从导管中伸出后，与冲刷器顶部的开口相连通，冲刷器的底面上均布有多个泥浆喷嘴。

在上述的结构中，所述钻孔灌注桩综合清孔装置还包括气液分流器，该气液分流器的顶端封闭，底端呈开口状，且气液分流器的底端同导管的顶端相连接；

所述气液分流器的侧边设置有一气液混合物出口，所述泥浆处理设备的入口同气液混合物出口相连通；

所述气液分流器上还设置有第一管道和第二管道，第二管道设置在第一管道内部，且第一管道和第二管道均从气液分流器的顶部穿出，第二管道的顶端从第一管道的侧壁中穿出；

所述第一管道的顶端为空气进口端，与供气设备的出口相连通；第一管道的底端为外管接头端，与所述外管的顶端相连通，用于向空气通道中通入空气；

所述第二管道的顶端为泥浆进口，与泥浆泵的出口相连通，第二管道的底端为内管接头端，与所述内管的顶端相连通。

在上述的结构中，所述的供气设备为空压机，空压机的空气出口通过空气管道与气液分流器的空气进口端相连通。

在上述的结构中，所述的多个泥浆喷嘴中，具有与水平面所呈最小夹角的泥浆喷嘴，且该泥浆喷嘴与水平所呈的角度为A；

所述冲刷器与钻孔的底面之间的距离为H，该钻孔的半径为R，距离H的计算公式为H＝R*tanA。

在上述的结构中，所述导管由多个中空的钢管依次连接形成。

在上述的结构中，所述泥浆处理设备为泥浆池或泥浆处理机。

在上述的结构中，所述的泥浆泵上还设置有通入钻孔中的管道，且该管道上安装有阀门。

另外，本发明还公开了一种钻孔灌注桩综合清孔方法，其改进之处在于：该方法包括以下的步骤：

S1、多个中空的钢管依次连接后形成导管，将导管插入钻孔内，并保证导管的底端与钻孔的底部预留有空间，在导管顶部连接上带有气液混合物出口的气液分流器，再将导管固定在孔口操作平台上；

S2、将混合器固定安装在气液双重管道中外管的底端，将冲刷器固定安装在气液双重管道中内管的底端，再将气液双重管道插入导管内；

S3、将内管顶部的接口与第二管道的内管接头端相连接，从而与泥浆泵的出口相连通；将外管顶部的接口与第一管道的外管接头端相连接，同时将空压机的空气管道与第一管道的空气进口端相连接；将气液分流器的气液混合物出口与泥浆处理设备的入口相连通；将泥浆处理设备的出口与泥浆泵的入口相连通；

S4、开启泥浆泵从泥浆处理设备中抽取泥浆，调整进入钻孔和导管内的浆量，当孔底的钻屑被冲刷泛起后，开启空压机；

S5、空压机产生的压缩空气进入空气通道内，从混合器的空气喷嘴中喷出，与导管中的泥浆和钻屑混合，形成泥浆、钻屑以及空气的三相混合流，由于三相混合流的容重小于导管外的泥浆与钻屑混合液的容重，三相混合流沿着导管的内壁上升到导管上方的开口处，进入泥浆处理设备内；

S6、开启泥浆处理设备，实现泥浆中钻屑的分离；

S7、重复上述的步骤S4-S6，通过仪器检查泥浆的物理参数，达到规定的标准后则停止清孔。

本发明的有益效果是：既具有可以冲刷孔底既有沉淀物的优点，又可以在导管的底部不断连续抽吸泥浆中不断下沉到导管下口位置的钻屑，使之不沉淀到钻孔的底部，进而改善清孔效果和提高清孔速度。

附图说明

图1为本发明的一种钻孔灌注桩综合清孔装置的结构示意图。

图2为本发明的一种钻孔灌注桩综合清孔装置的气液分流器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

参照图1所示，本发明揭示了一种钻孔灌注桩综合清孔装置，该装置应用在钻孔灌注桩的清孔工序中，提高清孔的质量，提高灌注桩的质量。具体的，该钻孔灌注桩综合清孔装置包括导管10、供气设备20、气液双重管道30、混合器40、冲刷器50、泥浆处理设备60以及泥浆泵70；所述导管10的底端插入钻孔内，导管10的底端与钻孔的底部预留有空间，即，导管10的底端具有钻孔的底部具有一定的距离，避免导管10的底端直接接触钻孔的底部；所述的气液双重管道30包括同轴的内管301和外管302，内管301设置在外管302中，在外管302和内管301 之间形成空气通道；所述泥浆处理设备60的入口与导管10顶部的开口相连通，泥浆处理设备60的出口与泥浆泵70的入口相连通，泥浆泵70的出口与所述内管301 的顶端相连通，所述供气设备20的出口与空气通道相连通；所述的混合器40设置在导管10内，并位于导管10的底端，所述外管302的底端与混合器40顶部的开口相连通，混合器40的侧面上均布有多个空气喷嘴，混合器40上还设置有用于使内管301穿过的通孔；所述的冲刷器50设置在导管10底端与钻孔底部之间的空间内，所述内管301的底端从导管10中伸出后，与冲刷器50顶部的开口相连通，冲刷器50的底面上均布有多个泥浆喷嘴。

如图2所示，本发明的钻孔灌注桩综合清孔装置，还包括有一气液分流器80，该气液分流器呈圆柱形，其顶端封闭，底端801呈开口状，气液分流器80的底端同导管10的顶端相连接，并保证两者之间不会漏气；进一步的，所述气液分流器 80的侧边设置有一气液混合物出口802，所述泥浆处理设备60的入口同气液混合物出口802相连通；所述气液分流器80上还设置有第一管道803和第二管道804，第二管道804设置在第一管道803内部，且第一管道803和第二管道804均从气液分流器80的顶部穿出，第二管道804的顶端从第一管道803的侧壁中穿出；所述第一管道803的顶端为空气进口端8031，与供气设备20的出口相连通；第一管道 803的底端为外管接头端8032，与所述外管302的顶端相连通，用于向空气通道中通入空气；所述第二管道804的顶端为泥浆进口8041，与泥浆泵70的出口相连通，第二管道804的底端为内管接头端8042，与所述内管301的顶端相连通。

进一步的，对于冲刷器50与钻孔底面之间的距离，本发明提供了一具体实施例，所述的多个泥浆喷嘴中，具有与水平面所呈最小夹角的泥浆喷嘴，且该泥浆喷嘴与水平所呈的角度为A；所述冲刷器50与钻孔的底面之间的距离为H，该钻孔的半径为R，距离H的计算公式为H＝R*tanA，通过这种方式，使冲刷器50与钻孔底面之间具有最佳的距离，当冲刷器50的泥浆喷嘴中喷出泥浆时，能够最大范围的确保喷射的泥浆作用在钻孔底部的钻屑上，使钻屑泛起，达到最佳的清孔效果。

在上述的实施例中，所述导管10由多个中空的钢管依次连接形成，导管10 的主要作用是引导混凝土从导管10底部流出，进而形成灌注桩混凝土桩体；另外，所述的供气设备20为空压机，空压机的空气出口通过空气管道与气液分流器80 的空气进口端相连通；所述泥浆处理设备60为泥浆池或泥浆处理机。所述的泥浆泵70上还设置有通入钻孔中的管道，且该管道上安装有阀门。本实施例中，所述的气液双重管道30由多段拼接而成，气液双重管的两端设置有法兰接头，通过法兰接头连接后，则可以根据需要调整到所需的长度。

另外，本发明还提供了一种钻孔灌注桩综合清孔方法，本实施例中，该方法包括以下的步骤：

S1、多个中空的钢管依次连接后形成导管10，将导管10插入钻孔内，并保证导管10的底端与钻孔的底部预留有空间，在导管顶部连接上带有气液混合物出口的气液分流器，再将导管10固定在孔口操作平台上；

S2、将混合器40固定安装在气液双重管道30中外管302的底端，将冲刷器 50固定安装在气液双重管道30中内管301的底端，再将气液双重管道30插入导管10内；

S3、将内管301顶部的接口与第二管道804的内管接头端8042相连接，从而与泥浆泵70的出口相连通；将外管302顶部的接口与第一管道803的外管接头端8032相连接，同时将空压机的空气管道与第一管道803的空气进口端8031相连接；将气液分流器80的气液混合物出口802与泥浆处理设备60的入口相连通；将泥浆处理设备60的出口与泥浆泵70的入口相连通；

S4、开启泥浆泵70从泥浆处理设备60中抽取泥浆，调整进入钻孔和导管10 内的浆量，当孔底的钻屑被冲刷泛起后，开启空压机；

S5、空压机产生的压缩空气进入空气通道内，从混合器的空气喷嘴中喷出，与导管中的泥浆和钻屑混合，形成泥浆、钻屑以及空气的三相混合流，由于三相混合流的容重小于导管外的泥浆与钻屑混合液的容重，三相混合流沿着导管的内壁上升到导管上方的开口处，进入泥浆处理设备内；

S6、开启泥浆处理设备60，实现泥浆中钻屑的分离；

S7、重复上述的步骤S4-S6，通过仪器检查泥浆的物理参数，达到规定的标准后则停止清孔。

结合上述的清孔结构和清孔方法，我们对本发明的钻孔灌注桩综合清孔装置的工作原理进行详细的说明，空压机产生的压缩空气进入空气通道内，从混合器40 的空气喷嘴中喷出，与导管10中的泥浆和钻屑混合，形成泥浆、钻屑以及空气的三相混合流，由于三相混合流的容重小于导管10外的泥浆与钻屑混合液的容重，三相混合流沿着导管10的内壁上升到导管10上方的开口处，进入泥浆处理设备 60内，并通过泥浆处理设备60对钻屑进行处理。本发明中，通过在导管10内设置气液双重管道30，在导管10底部形成三相混合流，三相混合流沿着导管10上升，导管10起到了隔绝作用；通过冲刷器50的泥浆喷嘴喷出的泥浆，对钻孔底部的钻屑进行冲刷。既具有可以冲刷孔底既有沉淀物的优点，又可以在导管10的底部不断连续抽吸泥浆中不断下沉到导管10下口位置的钻屑，使之不沉淀到钻孔的底部，进而改善清孔效果和提高清孔速度。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种钻孔灌注桩综合清孔装置，其特征在于：包括导管、供气设备、气液双重管道、混合器、冲刷器、泥浆处理设备以及泥浆泵；

所述导管的底端插入钻孔内，导管的底端与钻孔的底部预留有空间；所述的气液双重管道包括同轴的内管和外管，内管设置在外管中，在外管和内管之间形成空气通道；

所述泥浆处理设备的入口与导管顶端的开口相连通，泥浆处理设备的出口与泥浆泵的入口相连通，泥浆泵的出口与所述内管的顶端相连通，所述供气设备的出口与空气通道相连通；

所述的混合器设置在导管内，并位于导管的底端，所述外管的底端与混合器顶部的开口相连通，混合器的侧面上均布有多个空气喷嘴，混合器上还设置有用于使内管穿过的通孔；所述的冲刷器设置在导管底端与钻孔底部之间的空间内，所述内管的底端从导管中伸出后，与冲刷器顶部的开口相连通，冲刷器的底面上均布有多个泥浆喷嘴。

2.根据权利要求1所述的一种钻孔灌注桩综合清孔装置，其特征在于：所述钻孔灌注桩综合清孔装置还包括气液分流器，该气液分流器的顶端封闭，底端呈开口状，且气液分流器的底端同导管的顶端相连接；

所述气液分流器的侧边设置有一气液混合物出口，所述泥浆处理设备的入口同气液混合物出口相连通；

所述气液分流器上还设置有第一管道和第二管道，第二管道设置在第一管道内部，且第一管道和第二管道均从气液分流器的顶部穿出，第二管道的顶端从第一管道的侧壁中穿出；

所述第一管道的顶端为空气进口端，与供气设备的出口相连通；第一管道的底端为外管接头端，与所述外管的顶端相连通，用于向空气通道中通入空气；

所述第二管道的顶端为泥浆进口，与泥浆泵的出口相连通，第二管道的底端为内管接头端，与所述内管的顶端相连通。

3.根据权利要求2所述的一种钻孔灌注桩综合清孔装置，其特征在于：所述的供气设备为空压机，空压机的空气出口通过空气管道与气液分流器的空气进口端相连通。

4.根据权利要求1所述的一种钻孔灌注桩综合清孔装置，其特征在于：所述的多个泥浆喷嘴中，具有与水平面所呈最小夹角的泥浆喷嘴，且该泥浆喷嘴与水平所呈的角度为A；

所述冲刷器与钻孔的底面之间的距离为H，该钻孔的半径为R，距离H的计算公式为H＝R*tanA。

5.根据权利要求1所述的一种钻孔灌注桩综合清孔装置，其特征在于：所述导管由多个中空的钢管依次连接形成。

6.根据权利要求1所述的一种钻孔灌注桩综合清孔装置，其特征在于：所述泥浆处理设备为泥浆池或泥浆处理机。

7.根据权利要求1所述的一种钻孔灌注桩综合清孔装置，其特征在于：所述的泥浆泵上还设置有通入钻孔中的管道，且该管道上安装有阀门。

8.一种钻孔灌注桩综合清孔方法，其特征在于：该方法包括以下的步骤：

S1、多个中空的钢管依次连接后形成导管，将导管插入钻孔内，并保证导管的底端与钻孔的底部预留有空间，在导管顶部连接上带有气液混合物出口的气液分流器，再将导管固定在孔口操作平台上；

S2、将混合器固定安装在气液双重管道中外管的底端，将冲刷器固定安装在气液双重管道中内管的底端，再将气液双重管道插入导管内；

S3、将内管顶部的接口与第二管道的内管接头端相连接，从而与泥浆泵的出口相连通；将外管顶部的接口与第一管道的外管接头端相连接，同时将空压机的空气管道与第一管道的空气进口端相连接；将气液分流器的气液混合物出口与泥浆处理设备的入口相连通；将泥浆处理设备的出口与泥浆泵的入口相连通；

S4、开启泥浆泵从泥浆处理设备中抽取泥浆，调整进入钻孔和导管内的浆量，当孔底的钻屑被冲刷泛起后，开启空压机；

S5、空压机产生的压缩空气进入空气通道内，从混合器的空气喷嘴中喷出，与导管中的泥浆和钻屑混合，形成泥浆、钻屑以及空气的三相混合流，由于三相混合流的容重小于导管外的泥浆与钻屑混合液的容重，三相混合流沿着导管的内壁上升到导管上方的开口处，进入泥浆处理设备内；

S6、开启泥浆处理设备，实现泥浆中钻屑的分离；

S7、重复上述的步骤S4-S6，通过仪器检查泥浆的物理参数，达到规定的标准后则停止清孔。

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