CN114875897B - 一种带有护壁结构的反循环灌注桩施工装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种带有护壁结构的反循环灌注桩施工装置，属于灌注桩的领域，其包括护壁筒和引浆管，所述护壁筒位于桩孔的孔口处，所述护壁筒的外壁与桩孔孔壁接触，所述引浆管的一端与护壁筒连接，另一端与沉淀池连通。本申请通过护壁筒和引浆管对沉淀池内的泥浆进行引导，使得泥浆进入桩孔内的过程中几乎不与桩孔孔口处的土层结构发生接触或对其产生冲击，具有提高此处土层结构的稳定性，减小桩孔孔壁坍塌风险的效果。
Description
技术领域
本申请涉及灌注桩的领域，尤其是涉及一种带有护壁结构的反循环灌注桩施工装置。
背景技术
灌注桩是一种就位成孔，灌注混凝土或钢筋混凝土而制成的桩，由于具有施工时无振动、无挤土、噪音小、宜于在城市建筑物密集地区使用等优点，灌注桩在施工中得到较为广泛的应用。灌注桩按其成孔方法不同，可分为钻孔灌注桩、沉管灌注桩、人工挖孔灌注桩等。钻孔灌注桩应用较为广泛，其利用钻孔机械钻出桩孔，并在孔中浇筑混凝土而形成桩体。
基坑地面上且位于桩孔旁开设沉淀池，二者相互连通，沉淀池用于盛放泥浆，在钻孔灌注桩的成孔过程中，按排渣方式不同分为正循环回转钻成孔和反循环回转钻成孔两种；反循环回转钻成孔由钻机回转装置带动钻杆和钻头回转切削破碎岩土，利用泵吸、气举、喷射等措施抽吸循环护壁泥浆，挟带钻渣从钻杆内腔抽吸出孔外并流入沉淀池，经过沉淀和过滤之后再次回流入桩孔内。
相较于正循环钻孔的方式，反循环钻孔灌注桩的钻进与排渣效率高。而在钻孔施工时，桩孔顶部的土层结构受到进入桩孔内部的泥浆的不断冲刷作用，此处的孔壁坍塌风险较高。
发明内容
为了改善上述问题，本申请提供一种带有护壁结构的反循环灌注桩施工装置。
本申请提供的一种带有护壁结构的反循环灌注桩施工装置采用如下的技术方案：
一种带有护壁结构的反循环灌注桩施工装置，包括护壁筒和引浆管，所述护壁筒位于桩孔的孔口处，所述护壁筒的外壁与桩孔孔壁接触，所述引浆管的一端与护壁筒连接，另一端与沉淀池连通。
通过采用上述技术方案，泥浆从沉淀池进入桩孔内的过程中，护壁筒和引浆管对泥浆起到了引流，泥浆先后通过引浆管内腔、过渡腔以及泄浆孔进入桩孔内，几乎不与桩孔孔口处的土层结构发生接触或对其产生冲击，提高了此处土层结构的稳定性，减小了桩孔孔壁坍塌的风险。
优选的，所述护壁筒包括内筒、外筒和端板，所述端板位于内筒和外筒靠近桩孔孔底的一侧，内筒和外筒通过端板同轴固定连接，所述内筒和外筒之间形成过渡腔；所述引浆管与过渡腔连通，所述端板上开设有泄浆孔。
通过采用上述技术方案，泥浆从引浆管流出后并不直接进入桩孔内，而是先进入过渡腔，经过过渡腔后通过泄浆孔从护壁筒底部流下，泥浆的横向流动趋势减小，对桩孔内壁的冲击作用也减小。
优选的，所述引浆管的轴线与水平方向平行，所述引浆管的轴线于护壁筒轴线方向上的投影为内筒外壁的切线。
通过采用上述技术方案，由引浆管流入过渡腔内的泥浆在下落的同时也具备了绕护壁筒单向旋转的流动趋势，减小了过渡腔内由于泥浆自身流向交错而造成的流量分布不均。
优选的，所述内筒外壁与外筒内壁之间固定连接有若干导向板，所述导向板的板面倾斜设置，所述导向板沿泥浆流动方向的水平分量的一端靠近端板倾斜。
通过采用上述技术方案，在泥浆于过渡腔内流动的过程中，导向板可对流体中的大颗粒土壤凝块起到一定的破碎作用，提高泥浆的质量；同时，导向板的倾斜设置顺应泥浆的流动方向，提高泥浆于护壁筒周向流量分布的均匀程度。
优选的，所述泄浆孔设有多个且沿端板阵列排布，所述端板背离过渡腔的一侧设置有引导组件，所述引导组件包括引导板和推力扭簧，所述引导板与端板相对铰接，所述引导板的转动平面与端板的板面垂直；所述引导板的数量与泄浆孔的数量一致，所述引导板用于封堵泄浆孔，所述引导板位于端板背离过渡腔的一侧，所述引导板与端板抵接，所述推力扭簧用于向引导板施加朝向端板的推力，所述引导板位于铰接轴沿泥浆流动方向的水平分量的一侧。
通过采用上述技术方案，推力扭簧向引导板施加推力使得引导板的板面在自然状态下抵接端板的板面；由于引导板位于铰接轴沿泥浆流动方向的水平分量的一侧，即流至泄浆孔处的泥浆可顺势将引导板推开并继续流动，且泥浆于水平方向上的分量不改变，其次，由于引导板位于端板朝向桩孔孔底的一侧，已经进入桩孔内的泥浆便不易向过渡腔内回流，故引导板具有一定的止逆作用。
优选的，所述内筒的筒壁上开设有若干加强孔。
优选的，所述内筒上同轴转动连接有调节筒，所述调节筒外壁与内筒内壁接触，所述调节筒上开设有若干让位孔，单个所述让位孔与一个加强孔对应。
通过采用上述技术方案，在清孔时，调节筒的角度位置使让位孔与加强孔相互错位，泥浆不易从内筒渗出，而进行混凝土灌注的过程中，转动调节筒使让位孔与加强孔相互对齐，使得混凝土可通过加强孔进入过渡腔内，混凝土凝固后，灌注桩的混凝土结构与护壁筒的固定关系进一步加强。
优选的，所述引导组件还包括安装座和定位卷簧，所述安装座与端板转动连接且其转动平面与护壁筒的轴线垂直，所述定位卷簧用于控制安装座与端板的相对角度，所述引导板的铰接轴位于安装座上；所述调节筒靠近端板的一端固定连接有调节块，所述安装座的一侧固定连接有控制杆，所述调节块与控制杆抵接。
通过采用上述技术方案，混凝土灌注前先通过转动调节筒使得调节块可趋势控制杆转动安装座和引导板，从而开启泄浆孔，从底部向上流动的混凝土可通过泄浆孔进入过渡腔内，提高了护壁筒内部混凝土分布的均匀程度和充实程度，从而提高了护壁筒与混凝土结构的连接紧固程度。
优选的，还包括钢筋笼，所述钢筋笼包括限位杆，所述调节筒上开设有止转槽，所述内筒的筒壁上开设有容纳槽，所述限位杆同时穿过止转槽和容纳槽。
通过采用上述技术方案，在进行混凝土浇筑的过程中放入钢筋笼，钢筋笼通过限位杆和止转槽、容纳槽的配合对调节筒进行止转限位，使得让位孔和加强孔的相对位置以及引导板和泄浆孔的相对位置保持稳定，混凝土充入过渡腔内的过冲更加稳定。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过护壁筒和引浆管的设置，泥浆从沉淀池进入桩孔内的过程中，护壁筒和引浆管对泥浆起到了引流，泥浆先后通过引浆管内腔、过渡腔以及泄浆孔进入桩孔内，几乎不与桩孔孔口处的土层结构发生接触或对其产生冲击，提高了此处土层结构的稳定性，减小了桩孔孔壁坍塌的风险；
2.通过导向板和引导板的设置，泥浆在过渡腔内流动以及从泄浆孔中流出的过程中形成了方向稳定的旋流，同时穿过端板进入桩孔内部的泥浆在周向上的分布更加均匀，从而使得桩孔内已有的泥浆形成旋流，对桩孔内壁的接触冲刷作用也较为均匀，从而提高了成孔质量。
附图说明
图1是本申请实施例中用于体现带有护壁结构的反循环灌注桩施工装置的施工结构示意图。
图2是本申请实施例中用于体现护壁筒内部结构的结构示意图。
图3是本申请实施例中用于体现引导组件的结构示意图。
图4是本申请实施例中用于体现向桩孔内插入钢筋笼后护壁筒处的结构示意图。
图5是本申请实施例中用于体现调节筒对引导组件的控制原理示意图。
附图标记说明：1、桩孔；11、沉淀池；2、护壁筒；21、内筒；211、加强孔；212、容纳槽；22、外筒；23、端板；231、泄浆孔；24、过渡腔；241、导向板；25、引浆管；3、引导组件；31、引导板；32、安装座；321、控制杆；4、调节筒；41、让位孔；42、止转槽；43、调节块；5、钢筋笼；51、限位杆。
具体实施方式
以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种带有护壁结构的反循环灌注桩施工装置，如图1所示，先在地面上打出桩孔1的孔口，并在桩孔1的孔口旁开设沉淀池11；施工装置包括护壁筒2和引浆管25，二者用于将沉淀池11内的泥浆引导至桩孔1内，且护壁筒2可对桩孔1的孔口处的土层结构进行保护。
如图1、2和3所示，护壁筒2位于桩孔1内且二者同轴，护壁筒2与桩孔1孔口处的土层相固定；护壁筒2由内筒21、外筒22和端板23组成，内筒21位于外筒22内部且二者同轴，端板23位于内筒21和外筒22靠近桩孔1孔底的一侧，且端板23的板面与护壁筒2的轴线垂直。内筒21的下端与外筒22的下端均与端板23焊接固定，且内筒21和外筒22之间形成有过渡腔24，过渡腔24为均匀的环状空间，端板23上开设有泄浆孔231。引浆管25的一端与外筒22焊接固定，且引浆管25内的空间与过渡腔24直接连通，引浆管25的另一端穿过土层伸入沉淀池11内且位于泥浆的液面以下，在液压的作用下，泥浆由沉淀池11依次通过引浆管25、过渡腔24和泄浆孔231流入桩孔1内。
如图1和2所示，引浆管25的轴线与水平面平行，且在沿桩孔1轴线方向的投影中，引浆管25的轴线为内筒21外壁的的切线，由此，由引浆管25流入过渡腔24内的泥浆在下落的同时也具备了绕护壁筒2单向旋转的流动趋势。同时，过渡腔24内还设置有若干导向板241，导向板241的相对两侧分别与外筒22的内壁和内筒21的外壁固定连接，各个导向板241于过渡腔24内均匀阵列排布，且导向板241沿泥浆流动方向的水平分量的一端朝向靠近端板23的方向倾斜。在泥浆于过渡腔24内流动的过程中，导向板241可对流体中的大颗粒土壤凝块起到一定的破碎作用，提高泥浆的质量；同时，导向板241的倾斜设置顺应泥浆的流动方向，提高泥浆于护壁筒2周向流量分布的均匀程度。
如图3所示，端板23上的泄浆孔231设置有多个且沿护壁筒2的周向阵列排布，端板23上且位于其背离过渡腔24的一侧设置有引导组件3，引导组件3包括安装座32、引导板31、推力扭簧和定位卷簧，且安装座32、引导板31、推力扭簧和定位卷簧的数量均与泄浆孔231的数量一致。安装座32位于泄浆孔231旁且与端板23转动连接，其转动平面与端板23的板面垂直，定位卷簧位于安装座32与端板23之间且同时与二者连接（图中未示出）；引导板31铰接于安装座32上，且引导板31相对安装座32的转动平面与端板23的板面垂直，推力扭簧安装于引导板31的铰接轴上且同时与安装座32和引导板31连接（图中未示出）。在自然状态下，推力扭簧向引导板31施加推力使得引导板31的板面抵接端板23的板面；引导板31位于铰接轴沿泥浆流动方向的水平分量的一侧，即流至泄浆孔231处的泥浆可顺势将引导板31推开并继续流动，且泥浆于水平方向上的分量不改变，其次，由于引导板31位于端板23朝向桩孔1孔底的一侧，已经进入桩孔1内的泥浆便不易向过渡腔24内回流，故引导板31具有一定的止逆作用。
如图2、3和4所示，泥浆清孔完成后，开始向桩孔1内放置钢筋笼5并插入导管进行混凝土灌注，灌注完成并等待混凝土凝固的过程中，人为将引浆管25割断，护壁筒2便成为基桩的一部分留在桩孔1内。内筒21的筒壁上开设有若干加强孔211，加强孔211的存在使得在灌注时具有混凝土跨过内筒21的筒壁并同时存在于过渡腔24和桩孔1内，从而提高混凝土凝固后与护壁筒2直接的连接紧固程度。而为了减小清空过程中泥浆于加强孔211处的渗出，内筒21的内壁上还同轴转动连接有调节筒4，且内筒21的内壁与调节筒4的外壁贴合。调节筒4上开设有与加强孔211数量和位置均一一对应的让位孔41，在清孔过程中，调节筒4的角度位置使加强孔211与让位孔41互不连通，泥浆几乎无法从内筒21的筒壁上流出；在混凝土灌注的过程中，调节筒4将转动至让位孔41与加强孔211一一对孔的角度，使得混凝土可顺利穿过。
如图3、4和5所示，安装座32朝向护壁筒2轴心的一侧固定连接有控制杆321，在自然状态下，控制杆321大部分位于内筒21的内侧；调节筒4靠近端板23的一端固定连接有与安装座32数量一致的调节块43，前期清孔时，调节块43并不接触控制杆321，而转动调节筒4使让位孔41和加强孔211对应的过程中，调节块43可横向推动控制杆321并驱使安装座32和引导板31转动，由此使得泄浆孔231被打开，通过导管灌注混凝土的过程中，桩孔1内的泥浆可在压力作用下通过泄浆孔231原路返回。而由于定位卷簧的弹力存在，为了提高灌注过程中调节筒4的状态稳定性，调节筒4靠近上端面的筒壁上开设有止转槽42，内筒21靠近其上端面的筒壁上开设有容纳槽212，本实施例中，止转槽42和容纳槽212均设置有两个且分别位于护壁筒2轴线的相对两侧。当加强孔211与让位孔41对齐时，止转槽42与容纳槽212一并对齐；钢筋笼5上焊接安装有限位杆51，限位杆51的长度方向与钢筋笼5的轴线垂直，将钢筋笼5放入桩孔1的过程中，限位杆51同时穿过止转槽42和容纳槽212，由此便形成对调节筒4相对护壁筒2的止转限位，同时也反向提高了钢筋笼5与护壁筒2的相对位置稳定性。
本申请实施例一种带有护壁结构的反循环灌注桩施工装置的实施原理为：
钻孔与清孔同时进行，泥浆在水压作用下从沉淀池11流入护壁筒2内，形成了沿桩孔1周向的运动趋势，并从泄浆孔231喷出沿桩孔1内壁旋转下落，并带动桩孔1内的泥浆一同旋转，提高清孔效果。清孔完成后，取出钻杆，旋转调节筒4，向桩孔1内插入钢筋笼5和导管，调节筒4被临时固定，同时泄浆孔231保持开启，混凝土持续浇灌，浇灌完成后等待凝固即可完成灌注桩的成型。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种带有护壁结构的反循环灌注桩施工装置，其特征在于：包括护壁筒(2)和引浆管(25)，所述护壁筒(2)位于桩孔(1)的孔口处，所述护壁筒(2)的外壁与桩孔(1)孔壁接触，所述引浆管(25)的一端与护壁筒(2)连接，另一端与沉淀池(11)连通；
所述护壁筒(2)包括内筒(21)、外筒(22)和端板(23)，所述端板(23)位于内筒(21)和外筒(22)靠近桩孔(1)孔底的一侧，内筒(21)和外筒(22)通过端板(23)同轴固定连接，所述内筒(21)和外筒(22)之间形成过渡腔(24)；
所述引浆管(25)与过渡腔(24)连通，所述端板(23)上开设有泄浆孔(231)；
所述引浆管(25)的轴线与水平方向平行，所述引浆管(25)的轴线于护壁筒(2)轴线方向上的投影为内筒(21)外壁的切线。
2.根据权利要求1所述的一种带有护壁结构的反循环灌注桩施工装置，其特征在于：所述内筒(21)外壁与外筒(22)内壁之间固定连接有若干导向板(241)，所述导向板(241)的板面倾斜设置，所述导向板(241)沿泥浆流动方向的水平分量的一端靠近端板(23)倾斜。
3.根据权利要求1所述的一种带有护壁结构的反循环灌注桩施工装置，其特征在于：所述泄浆孔(231)设有多个且沿端板(23)阵列排布，所述端板(23)背离过渡腔(24)的一侧设置有引导组件(3)，所述引导组件(3)包括引导板(31)和推力扭簧，所述引导板(31)与端板(23)相对铰接，所述引导板(31)的转动平面与端板(23)的板面垂直；
所述引导板(31)的数量与泄浆孔(231)的数量一致，所述引导板(31)用于封堵泄浆孔(231)，所述引导板(31)位于端板(23)背离过渡腔(24)的一侧，所述引导板(31)与端板(23)抵接，所述推力扭簧用于向引导板(31)施加朝向端板(23)的推力，所述引导板(31)位于铰接轴沿泥浆流动方向的水平分量的一侧。
4.根据权利要求3所述的一种带有护壁结构的反循环灌注桩施工装置，其特征在于：所述内筒(21)的筒壁上开设有若干加强孔(211)。
5.根据权利要求4所述的一种带有护壁结构的反循环灌注桩施工装置，其特征在于：所述内筒(21)上同轴转动连接有调节筒(4)，所述调节筒(4)外壁与内筒(21)内壁接触，所述调节筒(4)上开设有若干让位孔(41)，单个所述让位孔(41)与一个加强孔(211)对应。
6.根据权利要求5所述的一种带有护壁结构的反循环灌注桩施工装置，其特征在于：所述引导组件(3)还包括安装座(32)和定位卷簧，所述安装座(32)与端板(23)转动连接且其转动平面与护壁筒(2)的轴线垂直，所述定位卷簧用于控制安装座(32)与端板(23)的相对角度，所述引导板(31)的铰接轴位于安装座(32)上；
所述调节筒(4)靠近端板(23)的一端固定连接有调节块(43)，所述安装座(32)的一侧固定连接有控制杆(321)，所述调节块(43)与控制杆(321)抵接。
7.根据权利要求6所述的一种带有护壁结构的反循环灌注桩施工装置，其特征在于：还包括钢筋笼(5)，所述钢筋笼(5)包括限位杆(51)，所述调节筒(4)上开设有止转槽(42)，所述内筒(21)的筒壁上开设有容纳槽(212)，所述限位杆(51)同时穿过止转槽(42)和容纳槽(212)。
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