CN113668533B - 大直径混凝土灌注桩桩底沉渣过厚处理装置及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了大直径混凝土灌注桩桩底沉渣过厚处理装置及处理方法，包括桩底沉渣过厚的桩体，桩底沉渣过厚的桩体上设有贯入桩底沉渣的第一钻孔和第二钻孔；桩底沉渣过厚的桩体外侧设有清渣循环系统，清渣循环系统分别与第一钻孔内的可接长自对中高压注浆水射管和第二钻孔内的充气膨胀式封堵装置相连；清理桩底沉渣时，调整清渣循环系统的循环方向来分别完成对第一、第二钻孔下的桩底沉渣清理；为减轻桩底沉渣清理过程中对桩底沉渣过厚的桩体造成扰动和不均匀沉降变形，在桩底沉渣过厚的桩体桩头两侧插筋植入支撑牛腿并搭放在托举坑内的钢垫板上；桩底沉渣清理完成后，借助清渣循环系统完成对原桩底沉渣部位的水泥灌浆料封堵。

Description

大直径混凝土灌注桩桩底沉渣过厚处理装置及处理方法

技术领域

本发明属于岩土工程中的混凝土灌注桩施工技术领域，具体涉及大直径混凝土灌注桩桩底沉渣过厚处理装置的处理方法。

背景技术

混凝土灌注桩是我国桩基施工中最为常见的一种方法，受地层情况、施工方法限制，很多时候混凝土灌注桩施工过程中必然会产生桩底沉渣。有些桩底沉渣可以在灌注前被发现并处理，但仍有个别桩底沉渣在成桩后检测时才被发现，这类成桩后的桩底沉渣不易处理。桩底沉渣较厚会直接影响桩基质量，降低单桩承载力，增大桩身沉降位移。

常规的处理方法为补桩、加桩，这些方法在检测到桩底沉渣后，一般需破坏原有混凝土灌注桩，才能很好的处理桩底沉渣，因此会造成成本上的巨大损失和工期上的浪费。

发明内容

本发明的主要目的在于提供大直径混凝土灌注桩桩底沉渣过厚处理装置及处理方法，可以有效解决成桩检测后发现的桩底沉渣厚度过厚问题，保证桩基质量。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种大直径混凝土灌注桩桩底沉渣过厚处理装置，桩底沉渣过厚的桩体上设有贯入桩底沉渣的第一钻孔和第二钻孔；第一钻孔内安装有可接长自对中高压注浆水射管、第二钻孔内安装充气膨胀式封堵装置；桩底沉渣过厚的桩体外侧设有清渣循环系统，清渣循环系统与第一钻孔内的可接长自对中高压注浆水射管以及第二钻孔内的充气膨胀式封堵装置相连；

清理桩底沉渣时，调整清渣循环系统的清渣循环系统和沉渣排出系统的作用位置，来分别完成对第一钻孔、第二钻孔下的桩底沉渣清理；

为减轻桩底沉渣清理过程中对桩底沉渣过厚的桩体造成扰动和不均匀沉降变形，在桩底沉渣过厚的桩体桩头两侧插筋植入支撑牛腿并搭放在托举坑内的钢垫板上；

桩底沉渣清理完成后，借助清渣循环系统完成对原桩底沉渣部位的水泥灌浆料封堵。

优选地，第一钻孔、第二钻孔位于桩底沉渣过厚的桩体的桩芯两侧，第一钻孔、第二钻孔贯穿桩底沉渣过厚的桩体并深入桩底沉渣一定深度，但无需贯穿桩底沉渣；

根据第一钻孔的孔深，在第一钻孔内调整充气膨胀式封堵装置和可接长自对中高压注浆水射管的连接形式，从孔口往下的连接方式依次为一节可接长自对中高压注浆水射管+一节充气膨胀式封堵装置+若干节可接长自对中高压注浆水射管；

在第二钻孔的孔口位置附近布置充气膨胀式封堵装置。

优选地，可接长自对中高压注浆水射管包括可接长杆、对中装置和涡轮式旋转喷头，可接长杆的杆体中间位置外侧连接有对中装置，可接长杆的杆体端头连接有涡轮式旋转喷头；可接长杆包括杆体、杆体内螺纹、杆体外螺纹、限位滑槽和内置螺母，杆体的顶部和底部内壁均设有杆体内螺纹，杆体的底部外壁还设有杆体外螺纹，当单根杆体长度不够时，可通过一根杆体底部的杆体外螺纹与另一根杆体的杆体内螺纹相连，完成杆体的接长，杆体的杆身中间部位外壁还设有限位滑槽，限位滑槽里面放置有可滑动但不可转动的内置螺母，用以连接对中装置；对中装置包括对中铁片、半环形外开口、螺纹孔和螺丝，对中装置的主体由对中铁片构成，对中铁片的外周环向均匀设有半环形外开口，半环形外开口的中间位置设有螺纹孔用以插入螺丝，螺丝的端头连入内置螺母，完成对中装置与可接长杆的连接；涡轮式旋转喷头包括螺纹套管、螺纹、连杆、转杆、转轴、涡轮、气嘴、侧向喷头和底端喷头，涡轮式旋转喷头的主体为转杆，转杆由上到下分别接有转轴、涡轮、侧向喷头和底端喷头，转轴上设有连杆与螺纹套管内壁相连固定转杆，转杆的转动由气压来时的涡轮转动提供，螺纹套管的底端只留有一个可通过转杆的孔洞用以穿过转杆，螺纹套管的底端其余钢片部位环向均匀设有气嘴，当气压来时气体或液体通过气嘴喷出，气压越大则通过气嘴喷出的气体和液体就越快，涡轮的旋转速度也就越快，反之则减小，螺纹套管的侧壁为螺纹，用以连接可接长杆的杆体内螺纹。

优选地，充气膨胀式封堵装置包括空心杆体、钢管套、充气气囊、膨胀外橡胶、空心杆体端头外螺纹、滑杆、滑槽、充气嘴和充气管；空心杆体的底部和顶部设有空心杆体端头外螺纹用以将空心杆体与可接长自对中高压注浆水射管和第三注浆软管连接；空心杆体的中间部位外侧分别设有由钢管套、充气气囊和膨胀外橡胶构成的膨胀装置；钢管套的内表面设有滑槽，空心杆体的中间部位设置有滑杆，滑杆套接于滑槽内，空心杆体可由滑杆沿着钢管套内表面的滑槽自由滑动；充气气囊的顶部设有充气嘴和充气管，充气管与充气嘴相连，充气管可连接于空压机对充气气囊充气，使得充气气囊膨胀，挤压膨胀外橡胶，使得膨胀外橡胶挤压充填于第一钻孔和第二钻孔的孔壁来完成密闭封堵。

优选地，清渣循环系统包括清渣系统和沉渣排出系统，清渣系统包括泥浆池、清渣泥浆、第一注浆软管、空压机和第二注浆软管，第一注浆软管一端置于泥浆池内的清渣泥浆内，另一端接入空压机，将第二注浆软管一端连接空压机，另一端连接在位于第一钻孔内的可接长自对中高压注浆水射管一端，经过空压机加压后，清渣泥浆从伸入桩底沉渣的可接长自对中高压注浆水射管的端头处高速射出，对桩底沉渣进行破碎切割，空压机的压强分级设置，确保第一级压强最大，经过其加压后的清渣泥浆可以在桩底沉渣内部形成第一钻孔、第二钻孔的连接通路；沉渣排出系统包括沉淀池、带渣泥浆和第三注浆软管，第三注浆软管一端连接在位于第二钻孔内的充气膨胀式封堵装置的顶部，另一端连接于沉淀池内，当清渣系统进行工作后，清渣泥浆清渣后形成的带渣泥浆将沿着第二钻孔以及位于第二钻孔内的充气膨胀式封堵装置和第三注浆软管排出至沉淀池内进行沉淀。

优选地，支撑牛腿包括上部弯折插筋、下部弯折插筋、连接筋、箍筋和混凝土，上部弯折插筋和下部弯折插筋垂直于桩底沉渣过厚的桩体并沿着支撑牛腿的纵向均匀布置；箍筋布置于上部弯折插筋和下部弯折插筋的外侧并将上部弯折插筋和下部弯折插筋包裹，沿着支撑牛腿的横向均匀布置；上部弯折插筋的一端通过连接筋与端头部位的箍筋相连，另一端向下弯折锚入桩底沉渣过厚的桩体内；下部弯折插筋的一端连接于箍筋，另一端向上弯折锚入桩底沉渣过厚的桩体内；待上部弯折插筋、下部弯折插筋、连接筋以及箍筋连接完成后，浇筑混凝土并形成混凝土保护层。

一种大直径混凝土灌注桩桩底沉渣过厚处理装置的处理方法，包括以下步骤：

A.使用取芯设备在桩底沉渣过厚的桩体桩芯左右两侧对称钻设第一钻孔、第二钻孔，第一钻孔、第二钻孔均贯入桩底沉渣一定深度但不贯通桩底沉渣；

B.在桩底沉渣过厚的桩体外侧适当区域分别设置好泥浆池和沉淀池，在进行桩底沉渣清理工作前在泥浆池内配置好清渣泥浆；

C.在桩底沉渣过厚的桩体桩头两侧开挖好托举坑，托举坑的基础设置在土层性质较好的土层上，托举坑的基础顶设置有钢垫板，钢垫板上设有支撑牛腿，支撑牛腿均插筋植入桩底沉渣过厚的桩体，养护支撑牛腿至一定强度后开始清理桩底沉渣，保证支撑牛腿可以托举和支撑桩底沉渣过厚的桩体，不使桩底沉渣过厚的桩体在清理桩底沉渣时产生不均匀沉降；

D.将可接长自对中高压注浆水射管和充气膨胀式封堵装置连接好放置于第一钻孔内，根据第一钻孔的深度由孔口往下自由调整其连接方式为一节可接长自对中高压注浆水射管+一节充气膨胀式封堵装置+若干节可接长自对中高压注浆水射管；将充气膨胀式封堵装置放置于第二钻孔的孔口位置附近；在进行桩底沉渣清理工作之前，先通过空压机对充气膨胀式封堵装置进行充气，使充气膨胀式封堵装置膨胀并紧密贴合于第一钻孔、第二钻孔的孔壁，并检查其气密性，气密性检测符合使用要求后方可进行下一步桩底沉渣清理工作；

E.完成清渣循环系统的连接和气密性检查，首先按如下方式完成清渣系统的连接：将第一注浆软管的一端接入泥浆池内的清渣泥浆中，另一端连接于空压机的进浆口，将第二注浆软管一端连接于空压机的出浆口，另一端连接于位于第一钻孔内的可接长自对中高压注浆水射管的顶部；其次按如下方式完成沉渣排出系统的连接：将第三注浆软管一端连接于位于第二钻孔内的充气膨胀式封堵装置的顶部，另一端接入沉淀池；清渣系统和沉渣排出系统的连接工作完成后，对整个清渣循环系统进行气密性检测工作；

F.气密性检测合格后，对清渣系统内的空压机进行分级加压，使得泥浆池内的清渣泥浆经过空压机的加压作用后从第一钻孔内的可接长自对中高压注浆水射管的端头位置急速射出，产生水射切割力破碎桩底沉渣；破碎桩底沉渣时，由上至下缓慢推进可接长自对中高压注浆水射管，空压机所施加的分级压强随着可接长自对中高压注浆水射管的推进由上至下进行由大至小的分级调整，进而随着可接长自对中高压注浆水射管的由上至下推进产生由大至小的水射切割力，在第一钻孔的底部产生上大下小的阶梯状的清孔效果，形成清渣系统的使用目的；需要注意的是，第一阶梯的破碎范围需满足将第一钻孔、第二钻孔贯通，进而使得第一钻孔底部的桩底沉渣破碎后可在清渣泥浆的托举作用下沿着第二钻孔上升排出至沉淀池内沉淀，构成沉渣排出系统的使用目的；

G.待第一钻孔底部的桩底沉渣经过清渣系统的清理及扩孔操作后，采用与上述步骤D～F一样的方法，将清渣系统转移至第二钻孔处进行第二钻孔底部的桩底沉渣清理，即将原先设置于第一钻孔和第二钻孔内的装置调换，变更为从第二钻孔位置开始加压清孔，在原沉淀池进行清渣泥浆的制备，清孔后的带渣泥浆从第一钻孔排出至原泥浆池进行沉淀；

H.由于支撑牛腿的托举和支撑作用，故可不用担心桩底沉渣过厚的桩体产生不均匀沉降，因而重复执行步骤D～F，最后通过小应变测试确认桩底沉渣范围被清理成阶梯状孔径，通过含砂率测定来确认桩底沉渣被清理干净，使得第一钻孔、第二钻孔底部的桩底沉渣被清理干净，形成灌浆封堵的工作空间；

I.待清孔完毕后，将充气膨胀式封堵装置分别设置于第一钻孔、第二钻孔的端口部位，在原沉淀池位置配置好水泥灌浆料，通过空压机对清理后的桩底沉渣位置进行水泥灌浆料置换，最终使得桩底沉渣位置、第一钻孔、第二钻孔位置处均被水泥灌浆料填充；

J.养护一定的时间后，待水泥灌浆料达到设计强度后，修整施工现场，填埋泥浆池和沉淀池，使用素混凝土回填托举坑部位，转移设备至下一处桩底沉渣厚度过厚的桩体处重复上述步骤进行桩底沉渣的清理工作。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

一、在混凝土灌注桩上钻孔就能够对其桩底沉渣进行清理，不破坏原有的混凝土灌注桩，使其充分发挥作用，较其他桩底沉渣处理方法更加便于操作，施工时间更短，成本更低。

二、该种方法节省材料、缩短工期、使用成功率高，在提升施工效率的同时，还获得了很好的经济效益。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的第一钻孔底部沉渣处理示意图；

图3为本发明的第二钻孔底部沉渣处理示意图；

图4为本发明的桩底沉渣灌浆处理后效果示意图；

图5为本发明的可接长自对中高压注浆水射管结构示意图；

图6为本发明的可接长自对中高压注浆水射管的管体俯视剖面图；

图7为本发明的可接长自对中高压注浆水射管的对中支架剖面结构示意图；

图8为本发明的可接长自对中高压注浆水射管的涡轮式旋转喷头剖面结构示意图；

图9为本发明的可接长自对中高压注浆水射管的涡轮式旋转喷头底面结构示意图；

图10为本发明的充气膨胀式装置的结构示意图；

图11为本发明的充气膨胀式装置的杆体结构示意图；

图12为本发明的充气膨胀式装置的钢管套剖面结构示意图；

图13为本发明的支撑牛腿结构示意图；

图中：1桩底沉渣过厚的桩体；2可接长自对中高压注浆水射管；3充气膨胀式封堵装置；4清渣循环系统；5支撑牛腿；6钢垫板；7托举坑；8桩底沉渣；9水泥灌浆料；11第一钻孔；12第二钻孔；21可接长杆；22对中装置；23涡轮式旋转喷头；211杆体；212杆体内螺纹；213杆体外螺纹；214限位滑槽；215内置螺母；221对中铁片；222半环形外开口；223螺纹孔；224螺丝；231螺纹套管；232螺纹；233连杆；234转杆；235转轴；236涡轮；237气嘴；238侧向喷头；239底端喷头；31空心杆体；32钢管套；33充气气囊；34外橡胶；35空心杆体端头外螺纹；36滑杆；37滑槽；38充气嘴；39充气管；31上部弯折插筋；32下部弯折插筋；33连接筋；34箍筋；35混凝土；41清渣系统；42沉渣排出系统；411泥浆池；412清渣泥浆；413第一注浆软管；414空压机；415第二注浆软管；421沉淀池；422带渣泥浆；423第三注浆软管；51上部弯折插筋；52下部弯折插筋；53连接筋；54箍筋；55混凝土。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

一种大直径混凝土灌注桩桩底沉渣过厚处理装置，桩底沉渣过厚的桩体1上设有贯入桩底沉渣的第一钻孔11和第二钻孔12；第一钻孔11内安装有可接长自对中高压注浆水射管2、第二钻孔12内安装充气膨胀式封堵装置3；桩底沉渣过厚的桩体1外侧设有清渣循环系统4，清渣循环系统4与第一钻孔11内的可接长自对中高压注浆水射管2以及第二钻孔12内的充气膨胀式封堵装置3相连；

清理桩底沉渣8时，调整清渣循环系统4的清渣循环系统41和沉渣排出系统42的作用位置，来分别完成对第一钻孔11、第二钻孔12下的桩底沉渣8清理；

为减轻桩底沉渣8清理过程中对桩底沉渣过厚的桩体1造成扰动和不均匀沉降变形，在桩底沉渣过厚的桩体1桩头两侧插筋植入支撑牛腿5并搭放在托举坑7内的钢垫板6上；

桩底沉渣8清理完成后，借助清渣循环系统4完成对原桩底沉渣8部位的水泥灌浆料9封堵。

其中：第一钻孔11、第二钻孔12位于桩底沉渣过厚的桩体1的桩芯两侧，第一钻孔11、第二钻孔12贯穿桩底沉渣过厚的桩体1并深入桩底沉渣8一定深度，但无需贯穿桩底沉渣8；

根据第一钻孔11的孔深，在第一钻孔11内调整充气膨胀式封堵装置3和可接长自对中高压注浆水射管2的连接形式，从孔口往下的连接方式依次为一节可接长自对中高压注浆水射管2+一节充气膨胀式封堵装置3+若干节可接长自对中高压注浆水射管2；

在第二钻孔12的孔口位置附近布置充气膨胀式封堵装置3。

其中：可接长自对中高压注浆水射管2包括可接长杆21、对中装置22和涡轮式旋转喷头23，可接长杆21的杆体中间位置外侧连接有对中装置22，可接长杆21的杆体端头连接有涡轮式旋转喷头23；可接长杆21包括杆体211、杆体内螺纹212、杆体外螺纹213、限位滑槽214和内置螺母215，杆体211的顶部和底部内壁均设有杆体内螺纹213，杆体211的底部外壁还设有杆体外螺纹213，当单根杆体211长度不够时，可通过一根杆体211底部的杆体外螺纹213与另一根杆体211的杆体内螺纹212相连，完成杆体211的接长，杆体211的杆身中间部位外壁还设有限位滑槽214，限位滑槽214里面放置有可滑动但不可转动的内置螺母215，用以连接对中装置22；对中装置22包括对中铁片221、半环形外开口222、螺纹孔223和螺丝224，对中装置22的主体由对中铁片221构成，对中铁片221的外周环向均匀设有半环形外开口222，半环形外开口222的中间位置设有螺纹孔223用以插入螺丝224，螺丝224的端头连入内置螺母215，完成对中装置22与可接长杆21的连接；涡轮式旋转喷头23包括螺纹套管231、螺纹232、连杆233、转杆234、转轴235、涡轮236、气嘴237、侧向喷头238和底端喷头239，涡轮式旋转喷头23的主体为转杆234，转杆234由上到下分别接有转轴235、涡轮236、侧向喷头238和底端喷头239，转轴235上设有连杆233与螺纹套管231内壁相连固定转杆234，转杆234的转动由气压来时的涡轮236转动提供，螺纹套管231的底端只留有一个可通过转杆234的孔洞用以穿过转杆234，螺纹套管231的底端其余钢片部位环向均匀设有气嘴237，当气压来时气体或液体通过气嘴237喷出，气压越大则通过气嘴237喷出的气体和液体就越快，涡轮236的旋转速度也就越快，反之则减小，螺纹套管231的侧壁为螺纹232，用以连接可接长杆21的杆体内螺纹212。

其中：充气膨胀式封堵装置3包括空心杆体31、钢管套32、充气气囊33、膨胀外橡胶34、空心杆体端头外螺纹35、滑杆36、滑槽37、充气嘴38和充气管39；空心杆体31的底部和顶部设有空心杆体端头外螺纹35用以将空心杆体31与可接长自对中高压注浆水射管2和第三注浆软管423连接；空心杆体31的中间部位外侧分别设有由钢管套32、充气气囊33和膨胀外橡胶34构成的膨胀装置；钢管套32的内表面设有滑槽37，空心杆体31的中间部位设置有滑杆36，滑杆36套接于滑槽37内，空心杆体31可由滑杆36沿着钢管套32内表面的滑槽37自由滑动；充气气囊33的顶部设有充气嘴38和充气管39，充气管39与充气嘴38相连，充气管39可连接于空压机414对充气气囊33充气，使得充气气囊33膨胀，挤压膨胀外橡胶34，使得膨胀外橡胶34挤压充填于第一钻孔11和第二钻孔12的孔壁来完成密闭封堵。

其中：清渣循环系统4包括清渣系统41和沉渣排出系统42，清渣系统41包括泥浆池411、清渣泥浆412、第一注浆软管413、空压机414和第二注浆软管415，第一注浆软管413一端置于泥浆池411内的清渣泥浆412内，另一端接入空压机414，将第二注浆软管415一端连接空压机414，另一端连接在位于第一钻孔11内的可接长自对中高压注浆水射管2一端，经过空压机414加压后，清渣泥浆412从伸入桩底沉渣8的可接长自对中高压注浆水射管2的端头处高速射出，对桩底沉渣8进行破碎切割，空压机414的压强分级设置，确保第一级压强最大，经过其加压后的清渣泥浆412可以在桩底沉渣8内部形成第一钻孔11、第二钻孔12的连接通路；沉渣排出系统42包括沉淀池421、带渣泥浆422和第三注浆软管423，第三注浆软管423一端连接在位于第二钻孔内12的充气膨胀式封堵装置3的顶部，另一端连接于沉淀池421内，当清渣系统41进行工作后，清渣泥浆412清渣后形成的带渣泥浆422将沿着第二钻孔12以及位于第二钻孔12内的充气膨胀式封堵装置3和第三注浆软管423排出至沉淀池421内进行沉淀。

其中：支撑牛腿5包括上部弯折插筋51、下部弯折插筋52、连接筋53、箍筋54和混凝土55，上部弯折插筋51和下部弯折插筋52垂直于桩底沉渣过厚的桩体1并沿着支撑牛腿5的纵向均匀布置；箍筋54布置于上部弯折插筋51和下部弯折插筋52的外侧并将上部弯折插筋51和下部弯折插筋52包裹，沿着支撑牛腿5的横向均匀布置；上部弯折插筋51的一端通过连接筋53与端头部位的箍筋54相连，另一端向下弯折锚入桩底沉渣过厚的桩体1内；下部弯折插筋52的一端连接于箍筋54，另一端向上弯折锚入桩底沉渣过厚的桩体1内；待上部弯折插筋51、下部弯折插筋52、连接筋53以及箍筋54连接完成后，浇筑混凝土55并形成混凝土保护层。

一种大直径混凝土灌注桩桩底沉渣过厚处理装置的处理方法，包括以下步骤：

A.使用取芯设备在桩底沉渣过厚的桩体1桩芯左右两侧对称钻设第一钻孔11、第二钻孔12，第一钻孔11、第二钻孔12均贯入桩底沉渣8一定深度但不贯通桩底沉渣8；

B.在桩底沉渣过厚的桩体1外侧适当区域分别设置好泥浆池411和沉淀池421，在进行桩底沉渣8清理工作前在泥浆池411内配置好清渣泥浆412；

C.在桩底沉渣过厚的桩体1桩头两侧开挖好托举坑7，托举坑7的基础设置在土层性质较好的土层上，托举坑7的基础顶设置有钢垫板6，钢垫板6上设有支撑牛腿5，支撑牛腿5均插筋植入桩底沉渣过厚的桩体1，养护支撑牛腿5至一定强度后开始清理桩底沉渣8，保证支撑牛腿5可以托举和支撑桩底沉渣过厚的桩体1，不使桩底沉渣过厚的桩体1在清理桩底沉渣8时产生不均匀沉降；

D.将可接长自对中高压注浆水射管2和充气膨胀式封堵装置3连接好放置于第一钻孔11内，根据第一钻孔11的深度由孔口往下自由调整其连接方式为一节可接长自对中高压注浆水射管2+一节充气膨胀式封堵装置3+若干节可接长自对中高压注浆水射管2；将充气膨胀式封堵装置3放置于第二钻孔12的孔口位置附近；在进行桩底沉渣8清理工作之前，先通过空压机414对充气膨胀式封堵装置3进行充气，使充气膨胀式封堵装置3膨胀并紧密贴合于第一钻孔11、第二钻孔12的孔壁，并检查其气密性，气密性检测符合使用要求后方可进行下一步桩底沉渣8清理工作；

E.完成清渣循环系统4的连接和气密性检查，首先按如下方式完成清渣系统41的连接：将第一注浆软管413的一端接入泥浆池411内的清渣泥浆412中，另一端连接于空压机414的进浆口，将第二注浆软管415一端连接于空压机414的出浆口，另一端连接于位于第一钻孔11内的可接长自对中高压注浆水射管2的顶部；其次按如下方式完成沉渣排出系统42的连接：将第三注浆软管423一端连接于位于第二钻孔12内的充气膨胀式封堵装置3的顶部，另一端接入沉淀池421；清渣系统41和沉渣排出系统42的连接工作完成后，对整个清渣循环系统4进行气密性检测工作；

F.气密性检测合格后，对清渣系统41内的空压机414进行分级加压，使得泥浆池411内的清渣泥浆412经过空压机414的加压作用后从第一钻孔11内的可接长自对中高压注浆水射管2的端头位置急速射出，产生水射切割力破碎桩底沉渣8；破碎桩底沉渣8时，由上至下缓慢推进可接长自对中高压注浆水射管2，空压机414所施加的分级压强随着可接长自对中高压注浆水射管2的推进由上至下进行由大至小的分级调整，进而随着可接长自对中高压注浆水射管2的由上至下推进产生由大至小的水射切割力，在第一钻孔11的底部产生上大下小的阶梯状的清孔效果，形成清渣系统41的使用目的；需要注意的是，第一阶梯的破碎范围需满足将第一钻孔11、第二钻孔12贯通，进而使得第一钻孔11底部的桩底沉渣8破碎后可在清渣泥浆412的托举作用下沿着第二钻孔12上升排出至沉淀池421内沉淀，构成沉渣排出系统42的使用目的；

G.待第一钻孔11底部的桩底沉渣8经过清渣系统41的清理及扩孔操作后，采用与上述步骤D～F一样的方法，将清渣系统41转移至第二钻孔12处进行第二钻孔12底部的桩底沉渣8清理，即将原先设置于第一钻孔11和第二钻孔12内的装置调换，变更为从第二钻孔12位置开始加压清孔，在原沉淀池421进行清渣泥浆的制备，清孔后的带渣泥浆422从第一钻孔11排出至原泥浆池411进行沉淀；

H.由于支撑牛腿5的托举和支撑作用，故可不用担心桩底沉渣过厚的桩体1产生不均匀沉降，因而重复执行步骤D～F，最后通过小应变测试确认桩底沉渣8范围被清理成阶梯状孔径，通过含砂率测定来确认桩底沉渣被清理干净，使得第一钻孔11、第二钻孔12底部的桩底沉渣8被清理干净，形成灌浆封堵的工作空间；

I.待清孔完毕后，将充气膨胀式封堵装置3分别设置于第一钻孔11、第二钻孔12的端口部位，在原沉淀池421位置配置好水泥灌浆料9，通过空压机414对清理后的桩底沉渣8位置进行水泥灌浆料9置换，最终使得桩底沉渣8位置、第一钻孔11、第二钻孔12位置处均被水泥灌浆料9填充；

J.养护一定的时间后，待水泥灌浆料9达到设计强度后，修整施工现场，填埋泥浆池411和沉淀池421，使用素混凝土回填托举坑7部位，转移设备至下一处桩底沉渣厚度过厚的桩体1处重复上述步骤进行桩底沉渣8的清理工作。

具体实施时可以这样实现：该处理装置，包括桩底沉渣过厚的桩体1，桩底沉渣过厚的桩体1上设有插入桩底沉渣8一定深度的第一钻孔11和第二钻孔12，第一钻孔11、第二钻孔12与清渣循环系4连接，分两步完成桩底沉渣8的清理。第一步进行第一钻孔11底部的桩底沉渣8清理：在第一钻孔11内插有充气膨胀式封堵装置3和可接长自对中高压注浆水射管2，可接长自对中高压注浆水射管2安接在充气膨胀式封堵3装置顶部和底部；在第二钻孔12中设置有充气膨胀式封堵装置3；在接通清渣循环系统4清渣前，完成第一钻孔11、第二钻孔12内的充气膨胀式封堵装置3的充气封堵并检查气密性；待气密性检查合格后，完成第一钻孔11、第二钻孔12与清渣循环系统4的连接，构成清渣系统41和沉渣排出系统42；首先是清渣系统41的连接，具体操作方法为，通过第一注浆软管413将泥浆池411内的清渣泥浆412接入空压机414，经过空压机414加压后，由第二注浆软管415输出至第一钻孔11内的可接长自对中高压注浆水射管中2，其次是沉渣排出系统42的连接，具体操作方法为，使用第三注浆软管423将位于第二钻孔12内的充气膨胀式封堵装置3与沉淀池421相连；待清渣循环系统4的清渣系统41和沉渣排出系统42完成连接后，启动清渣系统41的空压机414，调整空压机414的压强和可接长自对中高压注浆水射管2的插入深度，不同插入深度设置不同的气压，进而使得随着可接长自对中高压注浆水射管2的插入在第一钻孔11下的桩底沉渣8内产生上大下小的阶梯状沉渣切割效果，确保在第一级气压下使得第一钻孔11下的桩底沉渣8被破碎，进而使得插入桩底沉渣8一定深度的第一钻孔11、第二钻孔12被贯通，此时，沉渣排出系统42发挥作用，在气压作用下，破碎后的桩底沉渣8可沿着第二钻孔12及连接在位于第二钻孔12内的充气膨胀式封堵装置3顶端的第三注浆软管423排出至沉淀池421沉淀，重复上述操作，使得第一钻孔11下的桩底沉渣8被清理干净且产生上大下小的阶梯状扩孔效果；第二步进行第二钻孔12底部的桩底沉渣8清理：将第一步操作中第一钻孔11、第二钻孔12内布置的装置位置调换，此时清渣循环系统4的清渣系统41连接在第二钻孔12，沉渣排出系统42连接在第一钻孔11，变化的是第一步泥浆池411变换使用功能为第二步沉淀池421，第一步沉淀池421变换使用功能为第二步泥浆池411，其余操作步骤同第一步操作步骤，完成此时第二钻孔12底部的桩底沉渣8清理；而在进行上述两步桩底沉渣8清理步骤的过程中，由于桩体的自重和施工扰动，桩底沉渣过厚的桩体1势必会产生大变形和桩底沉降，因此在桩底沉渣过厚的桩体1桩头位置两侧开挖托举坑7，托举坑7的基础坐落在土质良好的土体上，托举坑7的基础顶放置有一定厚度的钢垫板6，钢垫板7上放置有支撑牛腿5，支撑牛腿5外部包裹有混凝土55，混凝土55内部设有上部弯折插筋51、下部弯折插筋52、连接筋53以及箍筋54，上部弯折插筋51和下部弯折插筋52垂直于桩底沉渣过厚的桩体1并沿着支撑牛腿5的纵向均匀布置；箍筋54布置于上部弯折插筋51和下部弯折插筋52的外侧并将上部弯折插筋51和下部弯折插筋52包裹，沿着支撑牛腿5的横向均匀布置；上部弯折插筋51的一端通过连接筋53与端头部位的箍筋54相连，另一端向下弯折锚入桩底沉渣过厚的桩体1内；下部弯折插筋52的一端连接于箍筋54，另一端向上弯折锚入桩底沉渣过厚的桩体1内，进而在桩底沉渣8清理过程中，由支撑牛腿5对桩底沉渣过厚的桩体1提供托举挂力，托举挂力反向作用于钢垫板6，由钢垫板6传递至托举坑7的基础上，完成整体力系传递，防止桩底沉渣过厚的桩体1的桩底沉降和大变形，在桩底沉渣8的清理过程中，时刻监测桩底沉渣过厚的桩体1的桩底沉降和大变形数值，若沉降值和变形值过大，先停止桩底沉渣8清理，在桩底沉渣过厚的桩体1的桩头增设支撑牛腿5，保证桩底沉渣过厚的桩体1不发生桩底沉降和大变形；最后，当桩底沉渣过厚的桩体1的桩底沉渣8被完全清理干净且桩底沉渣过厚的桩体1无桩底沉降和大变形发生，通过第二步清渣过程中的清渣系统41对原桩底沉渣8部位进行水泥灌浆料9封堵，养护一定的时间后，待水泥灌浆料9达到设计强度后，修整施工现场，填埋泥浆池411和沉淀池421，使用素混凝土回填托举坑7部位。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种大直径混凝土灌注桩桩底沉渣过厚处理装置，其特征在于：所述桩底沉渣过厚的桩体（1）上设有贯入桩底沉渣的第一钻孔（11）和第二钻孔（12）；第一钻孔（11）内安装有可接长自对中高压注浆水射管（2）、第二钻孔（12）内安装充气膨胀式封堵装置（3）；桩底沉渣过厚的桩体（1）外侧设有清渣循环系统（4），清渣循环系统（4）与第一钻孔（11）内的可接长自对中高压注浆水射管（2）以及第二钻孔（12）内的充气膨胀式封堵装置（3）相连；

清理桩底沉渣（8）时，调整清渣循环系统（4）的清渣系统（41）和沉渣排出系统（42）的作用位置，来分别完成对第一钻孔（11）、第二钻孔（12）下的桩底沉渣（8）清理；

为减轻桩底沉渣（8）清理过程中对桩底沉渣过厚的桩体（1）造成扰动和不均匀沉降变形，在桩底沉渣过厚的桩体（1）桩头两侧插筋植入支撑牛腿（5）并搭放在托举坑（7）内的钢垫板（6）上；

桩底沉渣（8）清理完成后，借助清渣循环系统（4）完成对原桩底沉渣（8）部位的水泥灌浆料（9）封堵；

所述第一钻孔（11）、第二钻孔（12）位于桩底沉渣过厚的桩体（1）的桩芯两侧，第一钻孔（11）、第二钻孔（12）贯穿桩底沉渣过厚的桩体（1）并深入桩底沉渣（8）一定深度，但无需贯穿桩底沉渣（8）；

根据第一钻孔（11）的孔深，在第一钻孔（11）内调整充气膨胀式封堵装置（3）和可接长自对中高压注浆水射管（2）的连接形式，从孔口往下的连接方式依次为一节可接长自对中高压注浆水射管（2）+一节充气膨胀式封堵装置（3）+若干节可接长自对中高压注浆水射管（2）；

在第二钻孔（12）的孔口位置附近布置充气膨胀式封堵装置（3）；

所述可接长自对中高压注浆水射管（2）包括可接长杆（21）、对中装置（22），其中最后一节可接长自对中高压注浆水射管（2）还包括有涡轮式旋转喷头（23），可接长杆（21）的杆体中间位置外侧连接有对中装置（22），最后一节可接长自对中高压注浆水射管（2）的可接长杆（21）的杆体端头连接有涡轮式旋转喷头（23）；可接长杆（21）包括杆体（211）、杆体内螺纹（212）、杆体外螺纹（213）、限位滑槽（214）和内置螺母（215），杆体（211）的顶部和底部内壁均设有杆体内螺纹（212），杆体（211）的底部外壁还设有杆体外螺纹（213），当单根杆体（211）长度不够时，可通过一根杆体（211）底部的杆体外螺纹（213）与另一根杆体（211）的杆体内螺纹（212）相连，完成杆体（211）的接长，杆体（211）的杆身中间部位外壁还设有限位滑槽（214），限位滑槽（214）里面放置有可滑动但不可转动的内置螺母（215），用以连接对中装置（22）；对中装置（22）包括对中铁片（221）、半环形外开口（222）、螺纹孔（223）和螺丝（224），对中装置（22）的主体由对中铁片（221）构成，对中铁片（221）的外周环向均匀设有半环形外开口（222），半环形外开口（222）的中间位置设有螺纹孔（223）用以插入螺丝（224），螺丝（224）的端头连入内置螺母（215），完成对中装置（22）与可接长杆（21）的连接；涡轮式旋转喷头（23）包括螺纹套管（231）、螺纹（232）、连杆（233）、转杆（234）、转轴（235）、涡轮（236）、气嘴（237）、侧向喷头（238）和底端喷头（239），涡轮式旋转喷头（23）的主体为转杆（234），转杆（234）由上到下分别接有转轴（235）、涡轮（236）、侧向喷头（238）和底端喷头（239），转轴（235）上设有连杆（233）与螺纹套管（231）内壁相连固定转杆（234），转杆（234）的转动由气压来时的涡轮（236）转动提供，螺纹套管（231）的底端只留有一个可通过转杆（234）的孔洞用以穿过转杆（234），螺纹套管（231）的底端其余钢片部位环向均匀设有气嘴（237），当气压来时气体或液体通过气嘴（237）喷出，气压越大则通过气嘴（237）喷出的气体和液体就越快，涡轮（236）的旋转速度也就越快，反之则减小，螺纹套管（231）的侧壁为螺纹（232），用以连接可接长杆（21）的杆体内螺纹（212）；

所述清渣循环系统（4）包括清渣系统（41）和沉渣排出系统（42），清渣系统（41）包括泥浆池（411）、清渣泥浆（412）、第一注浆软管（413）、空压机（414）和第二注浆软管（415），第一注浆软管（413）一端置于泥浆池（411）内的清渣泥浆（412）内，另一端接入空压机（414），将第二注浆软管（415）一端连接空压机（414），另一端连接在位于第一钻孔（11）内的可接长自对中高压注浆水射管（2）一端，经过空压机（414）加压后，清渣泥浆（412）从伸入桩底沉渣（8）的可接长自对中高压注浆水射管（2）的端头处高速射出，对桩底沉渣（8）进行破碎切割，空压机（414）的压强分级设置，确保第一级压强最大，经过其加压后的清渣泥浆（412）可以在桩底沉渣（8）内部形成第一钻孔（11）、第二钻孔（12）的连接通路；沉渣排出系统（42）包括沉淀池（421）、带渣泥浆（422）和第三注浆软管（423），第三注浆软管（423）一端连接在位于第二钻孔内（12）的充气膨胀式封堵装置（3）的顶部，另一端连接于沉淀池（421）内，当清渣系统（41）进行工作后，清渣泥浆（412）清渣后形成的带渣泥浆（422）将沿着第二钻孔（12）以及位于第二钻孔（12）内的充气膨胀式封堵装置（3）和第三注浆软管（423）排出至沉淀池（421）内进行沉淀。

2.根据权利要求1的一种大直径混凝土灌注桩桩底沉渣过厚处理装置，其特征在于：所述充气膨胀式封堵装置（3）包括空心杆体（31）、钢管套（32）、充气气囊（33）、膨胀外橡胶（34）、空心杆体端头外螺纹（35）、滑杆（36）、滑槽（37）、充气嘴（38）和充气管（39）；空心杆体（31）的底部和顶部设有空心杆体端头外螺纹（35）用以将空心杆体（31）与可接长自对中高压注浆水射管（2）和第三注浆软管（423）连接；空心杆体（31）的中间部位外侧设有由钢管套（32）、充气气囊（33）和膨胀外橡胶（34）构成的膨胀装置；钢管套（32）的内表面设有滑槽（37），空心杆体（31）的中间部位设置有滑杆（36），滑杆（36）套接于滑槽（37）内，空心杆体（31）可由滑杆（36）沿着钢管套（32）内表面的滑槽（37）自由滑动；充气气囊（33）的顶部设有充气嘴（38）和充气管（39），充气管（39）与充气嘴（38）相连，充气管（39）可连接于空压机（414）对充气气囊（33）充气，使得充气气囊（33）膨胀，挤压膨胀外橡胶（34），使得膨胀外橡胶（34）挤压充填于第一钻孔（11）和第二钻孔（12）的孔壁来完成密闭封堵。

3.根据权利要求2的一种大直径混凝土灌注桩桩底沉渣过厚处理装置，其特征在于：所述支撑牛腿（5）包括上部弯折插筋（51）、下部弯折插筋（52）、连接筋（53）、箍筋（54）和混凝土（55），上部弯折插筋（51）和下部弯折插筋（52）垂直于桩底沉渣过厚的桩体（1）并沿着支撑牛腿（5）的纵向均匀布置；箍筋（54）布置于上部弯折插筋（51）和下部弯折插筋（52）的外侧并将上部弯折插筋（51）和下部弯折插筋（52）包裹，沿着支撑牛腿（5）的横向均匀布置；上部弯折插筋（51）的一端通过连接筋（53）与端头部位的箍筋（54）相连，另一端向下弯折锚入桩底沉渣过厚的桩体（1）内；下部弯折插筋（52）的一端连接于箍筋（54），另一端向上弯折锚入桩底沉渣过厚的桩体（1）内；待上部弯折插筋（51）、下部弯折插筋（52）、连接筋（53）以及箍筋（54）连接完成后，浇筑混凝土（55）并形成混凝土保护层。

4.一种根据权利要求3的大直径混凝土灌注桩桩底沉渣过厚处理装置的处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

A.使用取芯设备在桩底沉渣过厚的桩体（1）桩芯左右两侧对称钻设第一钻孔（11）、第二钻孔（12），第一钻孔（11）、第二钻孔（12）均贯入桩底沉渣（8）一定深度但不贯通桩底沉渣（8）；

B.在桩底沉渣过厚的桩体（1）外侧适当区域分别设置好泥浆池（411）和沉淀池（421），在进行桩底沉渣（8）清理工作前在泥浆池（411）内配置好清渣泥浆（412）；

C.在桩底沉渣过厚的桩体（1）桩头两侧开挖好托举坑（7），托举坑（7）的基础设置在土层性质较好的土层上，托举坑（7）的基础顶设置有钢垫板（6），钢垫板（6）上设有支撑牛腿（5），支撑牛腿（5）均插筋植入桩底沉渣过厚的桩体（1），养护支撑牛腿（5）至一定强度后开始清理桩底沉渣（8），保证支撑牛腿（5）可以托举和支撑桩底沉渣过厚的桩体（1），不使桩底沉渣过厚的桩体（1）在清理桩底沉渣（8）时产生不均匀沉降；

D.将可接长自对中高压注浆水射管（2）和充气膨胀式封堵装置（3）连接好放置于第一钻孔（11）内，根据第一钻孔（11）的深度由孔口往下自由调整其连接方式为一节可接长自对中高压注浆水射管（2）+一节充气膨胀式封堵装置（3）+若干节可接长自对中高压注浆水射管（2）；将充气膨胀式封堵装置（3）放置于第二钻孔（12）的孔口位置附近；在进行桩底沉渣（8）清理工作之前，先通过空压机（414）对充气膨胀式封堵装置（3）进行充气，使充气膨胀式封堵装置（3）膨胀并紧密贴合于第一钻孔（11）、第二钻孔（12）的孔壁，并检查其气密性，气密性检测符合使用要求后方可进行下一步桩底沉渣（8）清理工作；

E.完成清渣循环系统（4）的连接和气密性检查，首先按如下方式完成清渣系统（41）的连接：将第一注浆软管（413）的一端接入泥浆池（411）内的清渣泥浆（412）中，另一端连接于空压机（414）的进浆口，将第二注浆软管（415）一端连接于空压机（414）的出浆口，另一端连接于位于第一钻孔（11）内的可接长自对中高压注浆水射管（2）的顶部；其次按如下方式完成沉渣排出系统（42）的连接：将第三注浆软管（423）一端连接于位于第二钻孔（12）内的充气膨胀式封堵装置（3）的顶部，另一端接入沉淀池（421）；清渣系统（41）和沉渣排出系统（42）的连接工作完成后，对整个清渣循环系统（4）进行气密性检测工作；

F.气密性检测合格后，对清渣系统（41）内的空压机（414）进行分级加压，使得泥浆池（411）内的清渣泥浆（412）经过空压机（414）的加压作用后从第一钻孔（11）内的可接长自对中高压注浆水射管（2）的端头位置急速射出，产生水射切割力破碎桩底沉渣（8）；破碎桩底沉渣（8）时，由上至下缓慢推进可接长自对中高压注浆水射管（2），空压机（414）所施加的分级压强随着可接长自对中高压注浆水射管（2）的推进由上至下进行由大至小的分级调整，进而随着可接长自对中高压注浆水射管（2）的由上至下推进产生由大至小的水射切割力，在第一钻孔（11）的底部产生上大下小的阶梯状的清孔效果，形成清渣系统（41）的使用目的；需要注意的是，第一阶梯的破碎范围需满足将第一钻孔（11）、第二钻孔（12）贯通，进而使得第一钻孔（11）底部的桩底沉渣（8）破碎后可在清渣泥浆（412）的托举作用下沿着第二钻孔（12）上升排出至沉淀池（421）内沉淀，构成沉渣排出系统（42）的使用目的；

G.待第一钻孔（11）底部的桩底沉渣（8）经过清渣系统（41）的清理及扩孔操作后，采用与上述步骤D~F一样的方法，将清渣系统（41）转移至第二钻孔（12）处进行第二钻孔（12）底部的桩底沉渣（8）清理，即将原先设置于第一钻孔（11）和第二钻孔（12）内的装置调换，变更为从第二钻孔（12）位置开始加压清孔，在原沉淀池（421）进行清渣泥浆的制备，清孔后的带渣泥浆（422）从第一钻孔（11）排出至原泥浆池（411）进行沉淀；

H.由于支撑牛腿（5）的托举和支撑作用，故可不用担心桩底沉渣过厚的桩体（1）产生不均匀沉降，因而重复执行步骤D~F，最后通过小应变测试确认桩底沉渣（8）范围被清理成阶梯状孔径，通过含砂率测定来确认桩底沉渣被清理干净，使得第一钻孔（11）、第二钻孔（12）底部的桩底沉渣（8）被清理干净，形成灌浆封堵的工作空间；

I.待清孔完毕后，将充气膨胀式封堵装置（3）分别设置于第一钻孔（11）、第二钻孔（12）的端口部位，在原沉淀池（421）位置配置好水泥灌浆料（9），通过空压机（414）对清理后的桩底沉渣（8）位置进行水泥灌浆料（9）置换，最终使得桩底沉渣（8）位置、第一钻孔（11）、第二钻孔（12）位置处均被水泥灌浆料（9）填充；

J.养护一定的时间后，待水泥灌浆料（9）达到设计强度后，修整施工现场，填埋泥浆池（411）和沉淀池（421），使用素混凝土回填托举坑（7）部位，转移设备至下一处桩底沉渣厚度过厚的桩体（1）处重复上述步骤进行桩底沉渣（8）的清理工作。

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