CN116733392B - 水上平台桩基泥浆循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及泥浆循环利用技术领域，具体为水上平台桩基泥浆循环系统，与旋挖钻机、罐车、以及钻孔过程中产生的泥浆配合使用，泥浆循环系统的底部与河床相固定，泥浆循环系统整体架设于河床上，包括：至少一个施工平台，相靠近地设置在施工平台上的泥浆循环机构，以及用于存储粒径较大的钻渣的盛渣槽，本发明钢管桩用于将施工平台固定于河床上，起到稳固支撑作用，第一层贯穿钢管桩的型钢既保证了钢管桩的整体性，使其更为稳定，又形成了平台基底，上一层的型钢可叠层正交设置于第一层型钢上，形成钢板的铺设面，用于搭建施工平台；整体采用钢结构施工平台，便于找准下桩位置后，对相应位置的钢结构切割，进行灌注桩的施工。

Description

水上平台桩基泥浆循环系统

技术领域

本发明涉及泥浆循环利用技术领域，具体为水上平台桩基泥浆循环系统。

背景技术

水上灌注桩施工过程中，向待施工灌注桩的河床内打入套筒时，套筒内部充满水，水体本身提供的抗力有限，当沿河床继续向下钻进的灌注桩的桩孔时，钻头被完全浸没在水中，由于河床底部地层本身较为薄弱，若清水涌入钻孔，会造成钻孔塌孔，甚至引发施工事故，故需要采用泥浆将水体完全置换，采用泥浆护壁的形式进行钻进，泥浆钻进过程中泥浆量难以控制，目前的泥浆钻进操作存在泥浆含量过剩，剩余的泥浆只能清理掉，既提高了施工成本，又影响了施工效率；

现有的泥浆循环利用装置，一般都为单孔的泥浆循环装置，既本钻孔钻进地层中产生的泥浆，通过泵体等进行回流，再作为钻孔液使用，这种方式无法实现施工过程中多孔位的协同控制，仅能实现单孔的泥浆循环；

文献号为CN113236160A的中国专利公开了大直径超深桩气举反循环二次清孔泥浆循环系统，空压机产生的高压缩空气通过送风胶管、PVC送风管送至孔内，与泥浆混合，在泥浆循环管道内形成密度小于泥浆的浆气混合物，在PVC送风管底端形成负压，达到一定压力差后，泥浆循环管道内的浆气混合体沿泥浆循环管道向上流动，该文献公开了通过气流的方式实现泥浆循环，但主要解决的问题是单孔的泥浆循环，不适用于施工系统的内部联动协同操作；

文献号为CN103850660A的中国专利公开了一种灌注桩施工的泥浆循环方法及循环系统，本发明的泥浆循环系统包括钻机泥浆循环管路和泥浆池，钻机泥浆循环管路一端与钻机连通，另一端与泥浆池中的泥浆泵连通，钻机泥浆循环管路中设有泥浆过流控制阀和三通管，该三通管通过排浆阀和排浆管与废浆池连通；在泥浆灌注桩桩孔与泥浆池之间通过地面循环管路连通；对原地面不进行破坏，保持原貌，保持了地面的完整性；施工完成后的场地仅留下施工过的桩眼，场地整洁，既符合安全文明施工场地的要求，大大方便了施工；但其主要通过排浆阀控制泥浆循环，不适用于泥水混合的水上操作；

综上所述，如何设计水上平台桩基的泥浆循环系统，成为目前待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供水上平台桩基泥浆循环系统，以解决以上的问题。

为达到以上目的，提供以下技术方案：

水上平台桩基泥浆循环系统，与旋挖钻机、罐车、以及钻孔过程中产生的泥浆配合使用，所述泥浆循环系统的底部与河床相固定，所述泥浆循环系统整体架设于河床上，包括：至少一个施工平台，相靠近地设置在施工平台上的泥浆循环机构，以及用于存储粒径较大的钻渣的盛渣槽，所述施工平台包括一定数量用于支撑的钢管桩、型钢以及钢板，所述钢管桩的底部打入河床设置，所述钢管桩沿纵横方向阵列设置，且所述并排和/或并列设置的钢管桩沿横向和/或纵向贯穿设有型钢，所述型钢之间还可相互叠层设置，且相邻的两层型钢相垂直，所述钢板设置于型钢上，用于定位桩位以及形成施工操作面。

优选地，所述钢管桩、型钢以及钢板均可被切割，用于定位桩位后进行桩基施工。

优选地，所述泥浆循环机构包括送浆管与泥浆泵，所述同一施工平台内相靠近的泥浆循环机构可通过送浆管相连通，所述泥浆泵连接于送浆管的一端，进而所述泥浆可通过泥浆泵带动通过送浆管在泥浆循环机构内循环流动。

优选地，所述泥浆循环机构还包括上套筒，中套筒以及下套筒，所述下套筒的顶底两端开口设置，且其底端埋设于河床中，用于定位施工灌注桩，所述下套筒的顶端与施工平台相平齐，所述下套筒位于河床与施工平台之间的部分可根据不同工况充满水和/或泥浆，对应充满水时，可通过所述循环流动的泥浆将水顶出，形成泥浆护壁，对应充满泥浆时，可通过所述旋挖钻机穿过下套筒对河床以下的地层进行旋挖，挖至对应孔深后通过罐车灌注混凝土，顶出泥浆形成灌注桩。

优选地，所述上套筒设置于进行旋挖工况的下套筒上，对应位于其顶端，所述上套筒整体为顶底开口的圆筒状结构，所述上套筒包括套接部与沿其轴向缩径设置的固定部，所述套接部套设于下套筒的外壁面上，所述固定部与下套筒的内径相同，且二者的端面相贴合设置，所述固定部远离下套筒的端面环设有一定数量的吊耳，所述固定部沿其径向设有出浆孔，所述出浆孔上还套设有一根出浆管，所述出浆管与下一个待进行旋挖的下套筒相连通。

优选地，所述每个待进行旋挖的下套筒内均设有一个中套筒，用于存储粒径较小的钻渣，所述送浆管和出浆管均可对应连通至中套筒内，所述中套筒的侧壁均匀开孔设置，且开孔处铺设密目过滤网，所述中套筒的顶端环设有一定数量的第一槽钢，所述第一槽钢的两端相对折弯设置，一端与中套筒相固定，另一端对应搭接于下套筒的端面上，所述中套筒的底部可开启和/或关闭设置，用于排出钻渣。

优选地，所述旋挖钻机可携带粒径较大的钻渣，并将其排至盛渣槽中，所述盛渣槽整体为一端开口的箱体结构，所述盛渣槽开口处通过转轴转动连接有转板，用于开启或关闭盛渣槽，所述盛渣槽与开口侧相垂直的两侧壁均开设有排水孔，且排水孔的底部沿盛渣槽并排固定连接有第二槽钢，用于收集盛渣槽内的流体并将其排出。

优选地，所述泥浆泵对应设置于待进行旋挖的下套筒底部，进而待进行旋挖的下套筒可向另外的下套筒传递位于其底部的泥浆。

优选地，所述送浆管远离泥浆泵的一端放置于下套筒的顶部端面上，并向下套筒的内部延伸一定长度设置。

优选地，所述罐车还可存储泥浆，所述位于不同施工平台之间的泥浆循环机构可通过罐车传递泥浆。

本发明的有益效果为：

1.本发明钢管桩用于将施工平台固定于河床上，起到稳固支撑作用，第一层贯穿钢管桩的型钢既保证了钢管桩的整体性，使其更为稳定，又形成了平台基底，上一层的型钢可叠层正交设置于第一层型钢上，形成钢板的铺设面，用于搭建施工平台；整体采用钢结构施工平台，便于找准下桩位置后，对相应位置的钢结构切割，进行灌注桩的施工；送浆管可根据不同情况深入下套筒底部或对应设置于下套筒顶口处，既可迅速将泥浆送至下套筒底部，又可使泥浆从上至下流动，压动水体向上排出；

2.本发明通过泥浆循环机构的内部泥浆相互连通，实现了多个泥浆循环机构的协同作用，通过首先定位待施工的灌注桩桩孔位置，采用切割的方式切开对应位置的施工平台钢结构，暴露孔位，再将下套筒打入对应孔位的河床中，用于为钻孔过程定位并形成泥浆护壁，由于泥浆循环系统在水上作业，此时套筒位于河床至施工平台的区段内部充满水，水体无法提供足以防止塌孔的抗力，故先向第一个施工的孔位中主动灌入泥浆，泥浆的密度大于水的密度，灌入孔位的泥浆会沿孔位下沉运动，此时泥浆将水从孔位上方顶出，至孔位内的水完全被泥浆置换，孔位内的泥浆形成泥浆护壁，此时可采用旋挖钻机进行钻进，不会发生塌孔现象，旋挖钻机钻至灌注桩的设计孔深时，采用罐车向孔内灌注混凝土，混凝土的密度大于泥浆的密度，因此泥浆被从孔位上方顶出，至孔位内的泥浆完全被混凝土置换，此时被从上方顶出的泥浆可进行泥浆循环机构的内循环操作，用于其他孔位进行泥浆钻进；

3.本发明中套筒的侧壁上开设一定数量的孔洞，其目的为排出正常泥浆并留存粒径较小的钻渣，钻渣的存在会影响泥浆钻进的效果，可通过中套筒进行排除，中套筒放置于尚未进行钻孔操作的下套筒上，并通过第一槽钢与下套筒可拆卸地固定，当中套筒内部存满钻渣时，可拉起第一槽钢带动移走中套筒，再将其底部打开，排除其内部钻渣，进行清理；

4.本发明较小粒径的钻渣可通过中套筒进行处理，且旋挖钻机具有一定的清理功能，其可带动粒径较大的钻渣，将其携带至盛渣槽后放下，盛渣槽的一端可开启或关闭，当盛渣槽内充满钻渣时，可打开盛渣槽后将其内部进行清理；钻渣内部的水或泥浆均可通过排水孔流出，对应汇集至第二槽钢内并排走；

5.本发明底部设置的泥浆泵可使用在尚未进行的钻进操作的下套筒内，当正在泥浆钻进的下套筒通过出浆管传递泥浆时，下一待进行钻进的下套筒接收泥浆，并通过中套筒将泥浆过滤，滤掉泥浆中的钻渣，同时进入下套筒的泥浆逐渐开始替换中下套筒的水，形成水体在上，泥浆在下的工况，此时即可启动位于下套筒底部的泥浆泵，由于泥浆相应地沉积于下套筒的底部，因此下套筒底部的泥浆泵可向其他下套筒泵送泥浆，实现泥浆的均衡循环，对应更换不同的施工顺序如跳打法等，可灵活地随工序要求更变泥浆泵的泵动情况，进而泥浆可被泵动于任意的下一待钻进的下套筒中，便于施工工序的调整；

附图说明

图1为本发明的结构示意图一；

图2为本发明的结构示意图二；

图3为本发明的局部示意图一；

图4为本发明的局部示意图二；

图5为本发明的局部示意图三；

图6为中套筒的结构示意图；

图7为上套筒的结构示意图；

图8为盛渣槽的结构示意图；

图9为盛渣槽的局部示意图；

图中：1-旋挖钻机，2-施工平台，21-钢管桩，22-型钢，23-钢板，3-泥浆循环机构，31-送浆管，32-泥浆泵，33-上套筒，330-套接部，331-固定部，332-吊耳，333-出浆孔，334-出浆管，34-中套筒，340-第一槽钢，35-下套筒，4-盛渣槽，41-转轴，42-转板，43-排水孔，44-第二槽钢。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中结构示意图的技术方案进行清楚，完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。

如图1-9所示，水上平台桩基泥浆循环系统，与旋挖钻机1、罐车、以及钻孔过程中产生的泥浆配合使用，泥浆循环系统的底部与河床相固定，泥浆循环系统整体架设于河床上，包括：至少一个施工平台2，相靠近地设置在施工平台2上的泥浆循环机构3，以及用于存储粒径较大的钻渣的盛渣槽4，施工平台2包括一定数量用于支撑的钢管桩21、型钢22以及钢板23，钢管桩21的底部打入河床设置，钢管桩21沿纵横方向阵列设置，且并排和/或并列设置的钢管桩沿横向和/或纵向贯穿设有型钢22，型钢22之间还可相互叠层设置，且相邻的两层型钢22相垂直，钢板23设置于型钢22上，用于定位桩位以及形成施工操作面；钢管桩21用于将施工平台2固定于河床上，起到稳固支撑作用，第一层贯穿钢管桩21的型钢22既保证了钢管桩21的整体性，使其更为稳定，又形成了平台基底，上一层的型钢22可叠层正交设置于第一层型钢22上，形成钢板23的铺设面，用于搭建施工平台2；

在一些实施例中，钢管桩21、型钢22以及钢板23均可被切割，用于定位桩位后进行桩基施工；整体采用钢结构施工平台2，便于找准下桩位置后，对相应位置的钢结构切割，进行灌注桩的施工；

在一些实施例中，泥浆循环机构3包括送浆管31与泥浆泵32，同一施工平台2内相靠近的泥浆循环机构3可通过送浆管31相连通，泥浆泵32连接于送浆管31的一端，进而泥浆可通过泥浆泵32带动通过送浆管31在泥浆循环机构3内循环流动；通过泥浆循环机构3的内部泥浆相互连通，实现了多个泥浆循环机构3的协同作用，将不同孔位中钻进地层获得的泥浆和多余的泥浆共享，实现泥浆循环利用；

在一些实施例中，泥浆循环机构3还包括上套筒33，中套筒34以及下套筒35，下套筒35的顶底两端开口设置，且其底端埋设于河床中，用于定位施工灌注桩，下套筒35的顶端与施工平台2相平齐，下套筒35位于河床与施工平台2之间的部分可根据不同工况充满水和/或泥浆，对应充满水时，可通过循环流动的泥浆将水顶出，形成泥浆护壁，对应充满泥浆时，可通过旋挖钻机1穿过下套筒35对河床以下的地层进行旋挖，挖至对应孔深后通过罐车灌注混凝土，顶出泥浆形成灌注桩；

在本实施例中，首先定位待施工的灌注桩桩孔位置，采用切割的方式切开对应位置的施工平台2钢结构，暴露孔位，再将下套筒35打入对应孔位的河床中，用于为钻孔过程定位并形成泥浆护壁，由于泥浆循环系统在水上作业，此时下套筒35位于河床至施工平台2的区段内部充满水，水体无法提供足以防止塌孔的抗力，故先向第一个施工的孔位中主动灌入泥浆，泥浆的密度大于水的密度，灌入孔位的泥浆会沿孔位下沉运动，此时泥浆将水从孔位上方顶出，至孔位内的水完全被泥浆置换，孔位内的泥浆形成泥浆护壁，此时可采用旋挖钻机1进行钻进，不会发生塌孔现象，旋挖钻机1钻至灌注桩的设计孔深时，采用罐车向孔内灌注混凝土，混凝土的密度大于泥浆的密度，因此泥浆被从孔位上方顶出，至孔位内的泥浆完全被混凝土置换，此时被从上方顶出的泥浆可进行泥浆循环机构3的内循环操作，用于其他孔位进行泥浆钻进；

在一些实施例中，上套筒33设置于进行旋挖工况的下套筒35上，对应位于其顶端，上套筒33整体为顶底开口的圆筒状结构，上套筒33包括套接部330与沿其轴向缩径设置的固定部331，套接部330套设于下套筒35的外壁面上，固定部331与下套筒35的内径相同，且二者的端面相贴合设置，固定部331远离下套筒35的端面环设有一定数量的吊耳332，固定部331沿其径向设有出浆孔333，出浆孔333上还套设有一根出浆管334，出浆管334与下一个待进行旋挖的下套筒35相连通；上套筒33的设置可将正在钻进过程的下套筒35内泥浆传递至其他孔位中，实现泥浆的循环利用；

在一些实施例中，每个待进行旋挖的下套筒35内均设有一个中套筒34，用于存储粒径较小的钻渣，送浆管31和出浆管334均可对应连通至中套筒34内，中套筒34的侧壁均匀开孔设置，且开孔处铺设密目过滤网，中套筒34的顶端环设有一定数量的第一槽钢340，第一槽钢的340两端相对折弯设置，一端与中套筒34相固定，另一端对应搭接于下套筒35的端面上，中套筒34的底部可开启和/或关闭设置，用于排出钻渣；中套筒34的侧壁上开设一定数量的孔洞，其目的为排出正常泥浆并留存粒径较小的钻渣，钻渣的存在会影响泥浆钻进的效果，可通过中套筒34进行排除，中套筒34放置于尚未进行钻孔操作的下套筒35上，并通过第一槽钢340与下套筒35可拆卸地固定，当中套筒34内部存满钻渣时，可拉起第一槽钢340带动移走中套筒34，再将其底部打开，排除其内部钻渣，进行清理；

在一些实施例中，旋挖钻机1可携带粒径较大的钻渣，并将其排至盛渣槽4中，盛渣槽4整体为一端开口的箱体结构，盛渣槽4开口处通过转轴41转动连接有转板42，用于开启或关闭盛渣槽4；盛渣槽4与开口侧相垂直的两侧壁均开设有排水孔43，且排水孔43的底部沿盛渣槽4并排固定连接有第二槽钢44，用于收集盛渣槽4内的流体并将其排出；较小粒径的钻渣可通过中套筒34进行处理，且旋挖钻机1具有一定的清理功能，其可带动粒径较大的钻渣，将其携带至盛渣槽4后放下，盛渣槽4的一端可开启或关闭，当盛渣槽4内充满钻渣时，可打开盛渣槽4后将其内部进行清理；钻渣内部的水或泥浆均可通过排水孔43流出，对应汇集至第二槽钢44内并排走；

在一些实施例中，泥浆泵32对应设置于待进行旋挖的下套筒35底部，进而待进行旋挖的下套筒35可向另外的下套筒35传递位于其底部的泥浆；

在本实施例中，底部设置的泥浆泵32可使用在尚未进行的钻进操作的下套筒35内，当正在泥浆钻进的下套筒35通过出浆管334传递泥浆时，下一待进行钻进的下套筒35接收泥浆，并通过中套筒34将泥浆过滤，滤掉泥浆中的钻渣，同时进入下套筒35的泥浆逐渐开始替换下套筒35中的水，形成水体在上，泥浆在下的工况，此时即可启动位于下套筒35底部的泥浆泵32，由于泥浆相应地沉积于下套筒35的底部，因此下套筒35底部的泥浆泵32可向其他下套筒35泵送泥浆，实现泥浆的均衡循环，对应更换不同的施工顺序如跳打法等，可灵活地随工序要求更变泥浆泵32的泵动情况，进而泥浆可被泵动于任意的下一待钻进的下套筒35中，便于施工工序的调整；

在一些实施例中，送浆管31远离泥浆泵32的一端放置于下套筒35的顶部端面上，并向下套筒35的内部延伸一定长度设置；送浆管31可根据不同情况深入下套筒35底部或对应设置于下套筒35顶口处，既可迅速将泥浆送至下套筒35底部，又可使泥浆从上至下流动，压动水体向上排出；

在一些实施例中，罐车还可存储泥浆，位于不同施工平台之间的泥浆循环机构3可通过罐车传递泥浆；实现间隔较远的不同平台的泥浆循环操作。

实施例1：首先定位待施工的灌注桩桩孔位置，将旋挖钻机1对应开至待钻孔的桩孔附近，对桩孔处的钢结构进行切割，形成工作面，此时依次打入多个待施工桩位的下套筒35，使其穿入河床中一定深度，将上套筒33固定套在待旋挖的桩孔对应的下套筒35上，将中套筒34设置在其他桩孔的下套筒35上，通过罐车向待旋挖的桩孔内泵入泥浆，替换下套筒35中的水，额外的泥浆通过出浆管334传递给其他下套管35中，其他下套管35可通过送浆管31实现泥浆共享循环，旋挖钻进后完成后向孔内灌注混凝土，钻进地层获得的泥浆和罐车泵入的泥浆被混凝土顶出，再次通过出浆管334传递至其他下套管35中。

Claims (4)

1.水上平台桩基泥浆循环系统，与旋挖钻机、罐车、以及钻孔过程中产生的泥浆配合使用，所述泥浆循环系统的底部与河床相固定，所述泥浆循环系统整体架设于河床上，其特征在于：包括：至少一个施工平台，相靠近地设置在施工平台上的泥浆循环机构，以及用于存储粒径较大的钻渣的盛渣槽，所述施工平台包括一定数量用于支撑的钢管桩、型钢以及钢板，所述钢管桩的底部打入河床设置，所述钢管桩沿纵横方向阵列设置，且并排和/或并列设置的钢管桩沿横向和/或纵向贯穿设有型钢，所述型钢之间还相互叠层设置，且相邻的两层型钢相垂直，所述钢板设置于型钢上，用于定位桩位以及形成施工操作面；

所述泥浆循环机构包括送浆管与泥浆泵，同一施工平台内相靠近的泥浆循环机构通过送浆管相连通，所述泥浆泵连接于送浆管的一端，进而所述泥浆通过泥浆泵带动通过送浆管在泥浆循环机构内循环流动；

所述泥浆循环机构还包括上套筒，中套筒以及下套筒，所述下套筒的顶底两端开口设置，且其底端埋设于河床中，用于定位施工灌注桩，所述下套筒的顶端与施工平台相平齐，所述下套筒位于河床与施工平台之间的部分根据不同工况充满水和/或泥浆，对应充满水时，通过所述循环流动的泥浆将水顶出，形成泥浆护壁，对应充满泥浆时，通过所述旋挖钻机穿过下套筒对河床以下的地层进行旋挖，挖至对应孔深后通过罐车灌注混凝土，顶出泥浆形成灌注桩；

所述上套筒设置于进行旋挖工况的下套筒上，对应位于其顶端，所述上套筒整体为顶底开口的圆筒状结构，所述上套筒包括套接部与沿其轴向缩径设置的固定部，所述套接部套设于下套筒的外壁面上，所述固定部与下套筒的内径相同，且二者的端面相贴合设置，所述固定部远离下套筒的端面环设有一定数量的吊耳，所述固定部沿其径向设有出浆孔，所述出浆孔上还套设有一根出浆管，所述出浆管与下一个待进行旋挖的下套筒相连通；

每个待进行旋挖的下套筒内均设有一个中套筒，用于存储粒径较小的钻渣，所述送浆管和出浆管均对应连通至中套筒内，所述中套筒的侧壁均匀开孔设置，且开孔处铺设密目过滤网，所述中套筒的顶端环设有一定数量的第一槽钢，所述第一槽钢的两端相对折弯设置，一端与中套筒相固定，另一端对应搭接于下套筒的端面上，所述中套筒的底部开启和/或关闭设置，用于排出钻渣；

所述泥浆泵对应设置于待进行旋挖的下套筒底部，进而待进行旋挖的下套筒向另外的下套筒传递位于其底部的泥浆；

所述送浆管远离泥浆泵的一端放置于下套筒的顶部端面上，并向下套筒的内部延伸一定长度设置。

2.根据权利要求1所述的水上平台桩基泥浆循环系统，其特征在于：所述钢管桩、型钢以及钢板均被切割，用于定位桩位后进行桩基施工。

3.根据权利要求2所述的水上平台桩基泥浆循环系统，其特征在于：所述旋挖钻机携带粒径较大的钻渣，并将其排至盛渣槽中，所述盛渣槽整体为一端开口的箱体结构，所述盛渣槽开口处通过转轴转动连接有转板，用于开启或关闭盛渣槽，所述盛渣槽与开口侧相垂直的两侧壁均开设有排水孔，且排水孔的底部沿盛渣槽并排固定连接有第二槽钢，用于收集盛渣槽内的流体并将其排出。

4.根据权利要求3所述的水上平台桩基泥浆循环系统，其特征在于：所述罐车还存储泥浆，位于不同施工平台之间的泥浆循环机构通过罐车传递泥浆。