CN111472394B - 一种快速测定泥浆护壁性能的装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种快速测定泥浆护壁性能的装置及使用方法，它包括外筒，所述外筒的下部设置有第一隔板，所述第一隔板的顶部固定有内筒，所述外筒和内筒之间形成环形腔体，所述环形腔体的顶部连通有注水装置，所述内筒的上方中心部位设置有钻机，所述钻机的输出轴安装有钻筒，所述钻机与用于提供护壁泥浆的泥浆循环系统相连，所述钻筒的正下方底部设置有沉渣盒。解决实际工程中钻机钻孔成型后，孔隙水压力对孔壁破坏作用和现配泥浆对护壁性能的好坏，需要有一个确切的指标参数，这一参数能够指导工程实际中对不同地区，不同地质条件中能使用的不同性能泥浆对施工钻孔进行最优化的护壁。

Description

一种快速测定泥浆护壁性能的装置及使用方法

技术领域

本发明属于钻孔灌注桩施工技术领域，具体涉及一种建筑桩基钻孔后沉渣的测量装置和其使用方法。

背景技术

钻孔灌注桩作为建筑和路桥工程中应用量较为普遍的一种人工地基，按其护壁形式的不同可分为泥浆护壁和全套管施工两种。其中，泥浆护壁是在施工中十分常见的一种施工方式，泥浆护壁冲孔灌注桩因工艺简便、桩身强度大、可适应不同复杂地质条件，被广泛应用于各类建筑中。

但在护壁过程中，由于施工场地的地质条件差异尤其在岩溶发育地区，因溶洞发育的不确定性，冲孔施工中常遇到各种问题，如塌孔、卡锤、灌注中漏浆及浮笼等质量问题，探讨岩溶发育地区冲孔灌注桩施工工艺，分析存在的质量控制问题，需要我们提出适合解决的办法，因此泥浆的护壁性能是决定钻孔成桩质量的好坏关键因素。

发明内容

为解决现有技术中钻孔灌注桩中现场配制的泥浆对孔壁护壁性能的好坏没有准确的评判指标缺陷，而实际测量钻孔桩内沉渣，现场实施困难以及数据不准确。本发明提供一种评价建筑施工混凝土灌注桩中快速测定泥浆护壁性能装置及其使用方法。本发明的目的在于能够模拟不同地区的不同土质条件，添加孔隙水压力对土质的影响。解决实际工程中钻机钻孔成型后，孔隙水压力对孔壁破坏作用和现配泥浆对护壁性能的好坏，需要有一个确切的指标参数，这一参数能够指导工程实际中对不同地区，不同地质条件中能使用的不同性能泥浆对施工钻孔进行最优化的护壁。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种快速测定泥浆护壁性能的装置，它包括外筒，所述外筒的下部设置有第一隔板，所述第一隔板的顶部固定有内筒，所述外筒和内筒之间形成环形腔体，所述环形腔体的顶部连通有注水装置，所述内筒的上方中心部位设置有钻机，所述钻机的输出轴安装有钻筒，所述钻机与用于提供护壁泥浆的泥浆循环系统相连，所述钻筒的正下方底部设置有沉渣盒。

所述第一隔板将外筒的底部分隔成为底层腔体，所述底层腔体的中间沿其径向方向设置有滑槽，所述滑槽与沉渣盒构成滑动配合，并使其能够抽出到外筒的外部。

所述注水装置包括连通在环形腔体顶部的注水容器，所述注水容器的注水管上安装有水压表。

试验时，所述内筒的内部盛放有用于试验的土样。

所述泥浆循环系统包括泥浆圆筒，所述泥浆圆筒的内部通过第二隔板分隔成泥浆池和沉淀池两个独立的腔体；所述泥浆池通过第一导管与钻筒相连，钻出土样和泥浆混合物通过第二导管与沉淀池相连通。

所述第二隔板的高度小于泥浆圆筒的高度。

所述沉渣盒的顶部通过弹簧和螺栓支撑安装有带孔网筛。

所述内筒的内部竖直设置有测杆，沿着测杆的高度方向设置有多个孔隙水压传感器。

所述快速测定泥浆护壁性能装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1：将底部沉渣盒通过滑槽送入外筒底部中心固定；

步骤2：在内筒内部固定测杆，并在测杆上埋设孔隙水压传感器，在内筒内部装填土样，装填好之后将土样进行压实；

步骤3：填埋好后，用注水容器向在外筒和内筒的环形腔体内注水，使水平面和土样保持平齐，工作完成后，将现配泥浆装入泥浆池内，用钻机对准沉渣盒中心钻取土样，在钻取过程，钻筒连接第一导管和第二导管，泥浆通过第一导管输入到钻筒内，钻机钻取的土样和泥浆混合物通过第二导管输入到沉淀池内，待沉淀池中泥浆混合物超过第二隔板后，泥浆又流到泥浆池，因此泥浆从泥浆池到钻筒，在钻筒流回到沉淀池，形成循环线路；

步骤4：本装置在钻取土样工作完成后，关掉钻机，关闭第一导管，利用第二导管抽取钻筒内泥浆混合物；

步骤5：清孔工作完后，取下钻筒后，静置一段时间后，记录测杆内埋设的孔隙水压传感器中土样的孔隙水压力和注水容器下部水压表的压力值，同时通过底部滑槽将沉渣盒从土样下面取出；

步骤6：将固定在沉渣盒上的带孔网筛取出，用尺子测量沉渣的厚度，并称量其泥皮沉渣各指标性能，即可评价该现配泥浆的护壁性能。

本发明有如下有益效果：

通过本发明的一种评价建筑施工混凝土灌注桩中现配泥浆对其孔壁的护壁效果的装置，能够在室内选取施工地区的土质条件下，快速测定现场调配泥浆对其当地土样孔壁的护壁性能情况，从而调配出对该地区最优化的泥浆配方，降低孔洞塌方等不必要的危险事故；此外所述装置还添加了孔隙水压力对泥浆护壁的影响条件，通多调节不同水压力，更加贴合真实实际钻孔多遇到的情况，提高测量的精确性，提升泥浆护壁钻孔的安全系数。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的俯视图。

图3为本发明沉渣盒局部放大图。

图中：1土样、2孔隙水压传感器、3外筒、4内筒、5注水容器、6水压表、7泥浆池、8沉淀池、9沉渣盒、10钻机、11第一导管、12第二导管、13弹簧、14带孔网筛、15螺母、16钻筒、17第二隔板、18滑槽、19测杆、20第一隔板、21圆筒、22环形腔体、23底层腔体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

参见图1-3，一种快速测定泥浆护壁性能的装置，它包括外筒3，所述外筒3的下部设置有第一隔板20，所述第一隔板20的顶部固定有内筒4，所述外筒3和内筒4之间形成环形腔体22，所述环形腔体22的顶部连通有注水装置，所述内筒4的上方中心部位设置有钻机10，所述钻机10的输出轴安装有钻筒16，所述钻机10与用于提供护壁泥浆的泥浆循环系统相连，所述钻筒16的正下方底部设置有沉渣盒9。通过采用上述结构的装置能够用于模拟室外桩基钻孔后评价泥浆护壁性能，有效解决了实际工程中钻机钻孔成型后，孔隙水压力对孔壁破坏作用和现配泥浆对护壁性能的好坏，需要有一个确切的指标参数，这一参数能够指导工程实际中对不同地区，不同地质条件中能使用的不同性能泥浆对施工钻孔进行最优化的护壁。

进一步的，所述第一隔板20将外筒3的底部分隔成为底层腔体23，所述底层腔体23的中间沿其径向方向设置有滑槽18，所述滑槽18与沉渣盒9构成滑动配合，并使其能够抽出到外筒3的外部。通过上述的滑槽18保证了在测定过程中能够方便的放置沉渣盒9，并能够方便的将其取出。

进一步的，所述注水装置包括连通在环形腔体22顶部的注水容器5，所述注水容器5的注水管上安装有水压表6。通过上述的注水容器5能够用于模拟在高水压环境下的钻孔过程，同时通过水压表6能够用于检测注水的水压。

进一步的，试验时，所述内筒4的内部盛放有用于试验的土样1。

进一步的，所述泥浆循环系统包括泥浆圆筒21，所述泥浆圆筒21的内部通过第二隔板17分隔成泥浆池7和沉淀池8两个独立的腔体；所述泥浆池7通过第一导管11与钻筒16相连，钻出土样和泥浆混合物通过第二导管12与沉淀池8相连通。通过上述的泥浆循环系统，能够配合循环钻机实现泥浆的循环。

进一步的，所述第二隔板17的高度小于泥浆圆筒21的高度。通过上述的高度设计，保证了沉淀池8内部的内泥浆顺利流入泥浆池内，以便实现泥浆循环利用。

进一步的，所述沉渣盒9的顶部通过弹簧13和螺栓15支撑安装有带孔网筛14。通过上述的带孔网筛14能够用于对钻孔过程中产生的沉渣进行过滤和收集，以便于在测量结束之后在规定时间从底部滑道内取出沉渣盒，取下盒内带孔网筛14测量其沉渣厚度后，再称量其掉落沉渣的质量，用以评价护壁质量。

进一步的，所述内筒4的内部竖直设置有测杆19，沿着测杆19的高度方向设置有多个孔隙水压传感器2。通过孔隙水压传感器2能够用于监测测量过程中的水压数据。

实施例2：

所述快速测定泥浆护壁性能装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1：将底部沉渣盒9通过滑槽18送入外筒3底部中心固定；

步骤2：在内筒4内部固定测杆19，并在测杆19上埋设孔隙水压传感器2，在内筒4内部装填土样1，装填好之后将土样1进行压实；

步骤3：填埋好后，用注水容器5向在外筒3和内筒4的环形腔体22内注水，使水平面和土样1保持平齐，工作完成后，将现配泥浆装入泥浆池7内，用钻机10对准沉渣盒9中心钻取土样1，在钻取过程，钻筒16连接第一导管11和第二导管12，泥浆通过第一导管11输入到钻筒16内，钻机10钻取的土样1和泥浆混合物通过第二导管12输入到沉淀池8内，待沉淀池8中泥浆混合物超过第二隔板17后，泥浆又流到泥浆池7，因此泥浆从泥浆池7到钻筒16，在钻筒16流回到沉淀池8，形成循环线路；

步骤4：本装置在钻取土样1工作完成后，关掉钻机10，关闭第一导管11，利用第二导管12抽取钻筒16内泥浆混合物；

步骤5：清孔工作完后，取下钻筒16后，静置一段时间后，记录测杆19内埋设的孔隙水压传感器2中土样1的孔隙水压力和注水容器5下部水压表6的压力值，同时通过底部滑槽18将沉渣盒9从土样1下面取出；

步骤6：将固定在沉渣盒9上的带孔网筛14取出，用尺子测量沉渣的厚度，并称量其泥皮沉渣各指标性能，即可评价该现配泥浆的护壁性能。

实施例3：

与实施例2不同之处在于：如图1所示，在室内试验时在内筒4埋设土样1后，注水容器5可不用在向内筒4和外筒3的空腔内注水，测杆19上也不要埋设孔隙压力传感器2，即排除外部水压力对土样1的影响后，重复实施案例一中操作，最后取出沉渣盒9，测得沉渣各指标参数即为无空隙水压力影响条件影响下的泥浆护壁的性能。

Claims (6)

1.一种快速测定泥浆护壁性能的装置，其特征在于：它包括外筒（3），所述外筒（3）的下部设置有第一隔板（20），所述第一隔板（20）的顶部固定有内筒（4），所述外筒（3）和内筒（4）之间形成环形腔体（22），所述环形腔体（22）的顶部连通有注水装置，所述内筒（4）的上方中心部位设置有钻机（10），所述钻机（10）的输出轴安装有钻筒（16），所述钻机（10）与用于提供护壁泥浆的泥浆循环系统相连，所述钻筒（16）的正下方底部设置有沉渣盒（9）；

所述第一隔板（20）将外筒（3）的底部分隔成为底层腔体（23），所述底层腔体（23）的中间沿其径向方向设置有滑槽（18），所述滑槽（18）与沉渣盒（9）构成滑动配合，并使其能够抽出到外筒（3）的外部；

所述注水装置包括连通在环形腔体（22）顶部的注水容器（5），所述注水容器（5）的注水管上安装有水压表（6）；

所述沉渣盒（9）的顶部通过弹簧（13）和螺栓（15）支撑安装有带孔网筛（14）。

2.根据权利要求1所述一种快速测定泥浆护壁性能的装置，其特征在于：试验时，所述内筒（4）的内部盛放有用于试验的土样（1）。

3.根据权利要求1所述一种快速测定泥浆护壁性能的装置，其特征在于：所述泥浆循环系统包括泥浆圆筒（21），所述泥浆圆筒（21）的内部通过第二隔板（17）分隔成泥浆池（7）和沉淀池（8）两个独立的腔体；所述泥浆池（7）通过第一导管（11）与钻筒（16）相连，钻出土样和泥浆混合物通过第二导管（12）与沉淀池（8）相连通。

4.根据权利要求3所述一种快速测定泥浆护壁性能的装置，其特征在于：所述第二隔板（17）的高度小于泥浆圆筒（21）的高度。

5.根据权利要求1所述一种快速测定泥浆护壁性能的装置，其特征在于：所述内筒（4）的内部竖直设置有测杆（19），沿着测杆（19）的高度方向设置有多个孔隙水压传感器（2）。

6.权利要求1-5任意一项所述快速测定泥浆护壁性能装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：将底部沉渣盒（9）通过滑槽（18）送入外筒（3）底部中心固定；

步骤2：在内筒（4）内部固定测杆（19），并在测杆（19）上埋设孔隙水压传感器（2），在内筒（4）内部装填土样（1），装填好之后将土样（1）进行压实；

步骤3：填埋好后，用注水容器（5）向在外筒（3）和内筒（4）的环形腔体（22）内注水，使水平面和土样（1）保持平齐，工作完成后，将现配泥浆装入泥浆池（7）内，用钻机（10）对准沉渣盒（9）中心钻取土样（1），在钻取过程，钻筒（16）连接第一导管（11）和第二导管（12），泥浆通过第一导管（11）输入到钻筒（16）内，钻机（10）钻取的土样（1）和泥浆混合物通过第二导管（12）输入到沉淀池（8）内，待沉淀池（8）中泥浆混合物超过第二隔板（17）后，泥浆又流到泥浆池（7），因此泥浆从泥浆池（7）到钻筒（16），在钻筒（16）流回到沉淀池（8），形成循环线路；

步骤4：本装置在钻取土样（1）工作完成后，关掉钻机（10），关闭第一导管（11），利用第二导管（12）抽取钻筒（16）内泥浆混合物；

步骤5：清孔工作完后，取下钻筒（16）后，静置一段时间后，记录测杆（19）内埋设的孔隙水压传感器（2）中土样（1）的孔隙水压力和注水容器（5）下部水压表（6）的压力值，同时通过底部滑槽（18）将沉渣盒（9）从土样（1）下面取出；

步骤6：将固定在沉渣盒（9）上的带孔网筛（14）取出，用尺子测量沉渣的厚度，并称量其泥皮沉渣各指标性能，即可评价该现配泥浆的护壁性能。

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