CN207553998U - 气压清孔装置 - Google Patents

Abstract

一种钻孔桩基清孔装置，其特征在于，所述清孔装置包含动力系统，所述动力系统包含空气压缩装置、风管、排渣管道，所述风管于所述排渣管道外壁与所述排渣管道连接，所述清孔装置还包含保压系统，所述保压系统包含保压管道、液体供应装置，所述液体供应装置通过所述保压管道向桩基孔内注入液体，所述空气压缩装置通过所述风管向所述排渣管道输送压缩空气，用于在所述排渣管道内形成负压,排出沉渣。

Description

气压清孔装置

技术领域

本实用新型属于桩基施工领域，主要涉及一种对钻孔桩基进行清孔装置。

背景技术

一般钻孔灌注桩多采用回旋钻机成孔。钻机就位后开始钻孔，钻孔时电机带动钻杆、钻杆根部钻头旋转，破坏土层结构，形成钻渣。沉渣厚度的控制是钻孔灌注桩成孔质量的重要指标之一，其质量将直接影响灌注桩的承载力，尤其对以桩端阻力为主的端承桩影响更甚，传统的清孔方法有，旋挖打捞清孔、泥浆置换清孔、高压水泵抽水正向清孔以及气举反循环清孔。采用传统的正向清孔方法，需要建造沉浆池，且具有资源消耗大、施工周期长、沉渣清除效果差等缺点。当桩基出现严重塌孔后，钢筋无法吊离，需回填重新钻孔，这将造成一定的经济损失，不利于成本控制与质量控制。而传统的气举反循环清孔法，其管道设计复杂，体积庞大，需要提前预制，且传统的气举反循环清孔法需要较多的辅助设备，因此灵活性差、运输及安装步骤繁琐，一般适合于施工方法成熟、交通方便城市住宅、办公楼建设，难以在交通运输条件差、突发状况多的施工场合应用。

因此，本领域需要一种清孔效率高、操作灵活的清孔装置，以减少成本投入，缩短清孔工期，同时保证旋挖钻孔灌注桩清孔质量，避免因清孔不彻底而影响桩基端承力。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种清孔效率高、操作灵活的清孔装置，以减少成本投入，缩短清孔工期，同时保证旋挖钻孔灌注桩清孔质量，避免因清孔不彻底而影响桩基端承力。

本实用新型的目的还在于提供一种清孔结构，所述清孔结构包含上述清孔装置，从而具有清孔效率高的优点。

为实现所述目的的清孔装置，一种钻孔桩基清孔装置，其特征在于，所述清孔装置包含动力系统，所述动力系统包含空气压缩装置、风管、排渣管道，所述风管于所述排渣管道外壁与所述排渣管道连接，所述清孔装置还包含保压系统，所述保压系统包含保压管道、液体供应装置，所述液体供应装置通过所述保压管道向桩基孔内注入液体，所述空气压缩装置通过所述风管向所述排渣管道输送压缩空气，用于在所述排渣管道内形成负压,排出沉渣。

所述的清孔装置，其进一步的特征在于，所述清孔装置还包含定位系统，所述定位系统包含定位板，所述定位板包含固定部、活动部，所述活动部与所述固定部通过铰链连接，使得所述活动部具有打开与关闭状态；所述活动部包含卡合口，所述卡合口形状与所述排渣管道匹配。

所述的清孔装置，其进一步的特征在于，所述固定部与地面之间设置有垫块，通过垫块的高度调节所述定位系统的高度。

所述的清孔装置，其进一步的特征在于，所述定位系统还包含起吊装置，所述起吊装置吊起所述排渣管道，控制所述排渣管道在竖直方向的移动。

所述的清孔装置，其进一步的特征在于，所述排渣管道分节组成，管道节之间采用法兰连接。

所述的清孔装置，其进一步的特征在于，所述风管为橡胶管。

所述的清孔装置，其进一步的特征在于，排渣管道外壁设置有吊耳。

所述的清孔装置，其进一步的特征在于，所述装置还包含起吊装置，所述起吊装置吊起所述排渣管道，控制所述排渣管道在竖直方向的移动。

为实现所述目的的清孔结构，其特征在于，所述清孔结构包含上述的清孔装置、桩基孔、沉渣。

所述的清孔结构，其进一步的特征在于，所述排渣管道底面距所述沉渣300mm-400mm，所述风管与所述排渣管道的连接处，与所述沉渣的距离为所述桩基孔深度的0.55-0.65倍。

本实用新型的进步效果在于，所述的气压清孔装置及清孔结构，通过所述风管设置于所述排渣管道外壁的安装方式，相对于现有技术风管设置于排渣管道内部，本实用新型的技术方案使得排渣管道内水、沉渣、压缩空气能不受风管干涉地充分混合，提高了排渣效率，同时，也减小了排渣管道的尺寸及其加工、运输难度，同时，风管设置于排渣管道外壁，不与沉渣直接接触，因此可采用轻质材料制成，简化了清孔装置，使得本实用新型的清孔装置具备清孔效率高、操作灵活、运输安装简单，特别适合于交通运输条件差、突发状况多的施工场合应用，极具工程应用价值。

附图说明

本实用新型上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1为本实用新型气压清孔装置一实施例的示意图。

图2为本实用新型气压清孔装置定位系统一实施例的示意图。

图3为本实用新型气压清孔装置定位系统一实施例的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，附图仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本实用新型实际要求的保护范围构成限制。

如图1所示，为保护桩基孔10孔口，防止塌孔，安装钢护筒5，桩基孔10安装钢筋笼4完毕后的气压清孔，原理是如下：清孔前利用保压系统的水泵抽水，通过保压管道3将水或者其它液体注入桩基孔10，在排渣管道2底部形成一定压力，接着利用空压机压缩空气，通过风管1持续往排渣管道2通入压缩空气，桩基孔10内的沉渣6在喷出气体的冲击作用下悬浮起来，在排渣管道2内形成由高压气体、沉渣、水组成的三相混合物，由于排渣管道2内的三相混合物的密度小于在排渣管道2外部的水，密度差形成负压，因此三相混合物在负压作用下不断上升，形成了流速快、流量极大的上涌流，携带沉渣从排渣管道2向上涌出，排出排渣管道2。

如图1，气压清孔装置包含动力系统、保压系统、定位系统；动力系统包含空压机(未图示)、风管1、排渣管道2；风管1于排渣管道2的外壁与排渣管道2连接。清孔时，打开空压机，产生的压缩空气会通过风管1输送到排渣管道2底段，这样排渣管道2内形成了负压，使沉渣不断排出。由于风管1不与沉渣直接接触，因此可采用轻质材料，如橡胶，使得动力系统的装配过程简单，操作灵活。

排渣管道2包含分节组成的镀锌钢管，各分节之间采用法兰连接。其中，底部一节管节的外壁在至沉渣6距离为桩基孔10深度的0.55～0.65倍之处连接风管1，经过实践验证，此处安装有风管1的清孔装置，清孔效率最高。另外，每节镀锌钢管均焊接2-3个吊耳，以方便排渣管道2的安装。

如图1，保压系统包含潜水泵(未图示)和保压管道3，保压管道3向桩基孔10内注水，以保证排渣管道2与桩基孔10壁间保持较大的压强差，从而使得沉渣上涌的清孔过程不间断；同时，必须在风管1开始送风前即开始向桩基孔10内注水，以保持桩基孔内水压不变，避免出现塌孔现象而造成工期的延长。

如图1，定位系统包含起吊装置7、定位板8、垫块9。定位板8与地面之间设置有垫块9，通过调节垫块9的高度，可实现定位系统高度的调节。如图2，定位板8包含固定部81、活动部82，固定部81与活动部82通过铰链连接，使得活动部82具有打开与关闭状态；如图3，活动部82包含卡合口821，其形状与所述排渣管道2匹配。如图1、图2，在排渣管道2下放入桩基孔10的安装过程中，活动部82保持打开状态，安装完毕后，活动部82关闭，通过卡合口821固定排渣管道2的位置，在进行清孔的过程中，随着沉渣6的排出，沉渣6的表面逐渐降低，因此需要每隔一段时间打开活动部82，在起吊装置7的作用下，将排渣管道2的位置随沉渣6表面降低而向下移动，以保持排渣管道2的底口与沉渣6的表面的距离相对稳定，维持清孔排渣的高效率进行。

实施例1

本实施例中，桩直径2.2m，桩长40m，为摩擦桩，地质结构为0-12m强风化页岩，12-43.8m为砂质页岩软弱层，要求孔底沉渣≤50mm，孔口安装6m钢护筒保护孔口防止塌孔及定位使用。钻孔完毕后，进行一次打捞清孔，清孔合格后安装钢筋笼，在安装钢筋笼的过程中持续了2天降雨，待天晴后测量沉渣厚度已达1.8m，出现孔底局部塌孔、沉渣、淤泥等情况，严重影响桩基质量，且有继续塌孔现象的发生，因此需要进行二次清孔。

在此情况下，若采用现有技术的打捞清孔，需要采用大型吊车吊离钢筋笼，进而重新打捞清孔，但此方法成本巨大。因此试用本实施例的气压清孔装置进行二次清孔。

首先进行清孔装置的组装，需要如下表的材料与设备：

材料与设备准备完毕后，进行如下步骤的安装工作：

1)安装直径16cm排渣管道每4m一节，接头采用法兰连接，并在管道上焊接吊耳，便于吊车起吊。最上部为1.5m调整管节，弯头处采用焊接或法兰连接处理。通过吊车将排渣管道下放深度以排渣管道底距沉渣表面300～400mm为宜，风管下放深度一般以气浆混合物至泥浆面距离与孔深之比的0.55～0.65来确定。以本工程40m孔深为例，风管下放深度应为22m～26m。

2)主要参数：空压机的风量2～4m³/min，气压0.75MPa，电机功率18.5KW，排渣导馆管直径Φ160mm，每排送风管直径Φ25mm。

3)为了保证排渣管道畅通循环的顺利进行，排渣管道与风管应逐渐放入孔底，不容许一次性直接放到孔底。

采用上述清孔装置清孔约5小时后，效果明显，经检验，该桩桩身混凝土完整性等级为I类，桩基孔底部无沉渣。检测结果再次验证了该气压二次清孔装置的可靠性。使用上述清孔装置，每根桩减少成桩时间约3小时，提高了施工效率，同时，其能耗为传统模式清孔能耗的1/20，单根桩节约能耗约为95kW/h。

综上，本实用新型针对现有技术中气举反循环法管道设计复杂，体积庞大，需要提前预制，且需要较多的辅助设备，因此灵活性差、运输及安装步骤繁琐，难以在交通运输条件差、突发状况多的施工场合应用的缺点，提出了一种新型的气压清孔装置及结构，通过所述风管设置于所述排渣管道外壁的安装方式，相对于现有技术风管设置于排渣管道内部的方式，使得排渣管道内沉渣与压缩空气充分混合，提高了排渣效率，同时，也减小了排渣管道的尺寸及其加工、运输难度，同时，风管设置于排渣管道外壁，不与沉渣直接接触，因此可采用轻质材料制成，简化了清孔装置，使得本实用新型的清孔装置具备清孔效率高、操作灵活、运输安装简单，特别适合于交通运输条件差、突发状况多的施工场合应用，极具工程应用价值。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种钻孔桩基清孔装置，其特征在于，所述清孔装置包含动力系统，所述动力系统包含空气压缩装置、风管、排渣管道，所述风管于所述排渣管道外壁与所述排渣管道连接，所述清孔装置还包含保压系统，所述保压系统包含保压管道、液体供应装置，所述液体供应装置通过所述保压管道向桩基孔内注入液体，所述空气压缩装置通过所述风管向所述排渣管道输送压缩空气，用于在所述排渣管道内形成负压,排出沉渣。

2.如权利要求1所述的清孔装置，其特征在于，所述清孔装置还包含定位系统，所述定位系统包含定位板，所述定位板包含固定部、活动部，所述活动部与所述固定部通过铰链连接，使得所述活动部具有打开与关闭状态；所述活动部包含卡合口，所述卡合口形状与所述排渣管道匹配。

3.如权利要求2所述的清孔装置，其特征在于，所述定位板与地面之间设置有垫块，通过调节所述垫块的高度调节所述定位系统的高度。

4.如权利要求2所述的清孔装置，其特征在于，所述定位系统还包含起吊装置，所述起吊装置吊起所述排渣管道，控制所述排渣管道在竖直方向的移动。

5.如权利要求1所述的清孔装置，其特征在于，所述排渣管道分节组成，管道节之间采用法兰连接。

6.如权利要求1所述的清孔装置，其特征在于，所述风管为橡胶管。

7.如权利要求1所述的清孔装置，其特征在于，排渣管道外壁设置有吊耳。

8.一种清孔结构，其特征在于，所述清孔结构包含如权利要求1-7任意一项的清孔装置、桩基孔、沉渣。

9.如权利要求8所述的清孔结构，其特征在于，所述排渣管道底面距所述沉渣300mm-400mm，所述风管与所述排渣管道的连接处，与所述沉渣的距离为所述桩基孔深度的0.55-0.65倍。