地下暗河中的灌注樁孔孔底清渣方法及掏渣桶和吹送清渣系統的製作方法

2023-05-15 12:41:36 2

專利名稱：地下暗河中的灌注樁孔孔底清渣方法及掏渣桶和吹送清渣系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於混凝土灌注基礎施工領域，尤其涉及一種清除灌注樁孔孔底沉渣的施工方法及施工設備。
背景技術：
鑽孔灌注樁因機具設備簡單、質量可靠等原因，被廣泛地應用於各構築物的基礎。 灌注樁底沉渣超標是引發沉降的重要原因，因此孔底沉渣的清理是控制樁身質量的關鍵。傳統的孔底清渣方法歸納起來有以下幾種
1.掏渣法成孔後，將鑽頭提出孔外，下放掏渣筒，放至孔底後，先上下提升Im an攪動幾下，然後掏取漿渣混合體提出孔外，反覆掏取達到清渣的目的。此方法清孔過程中要及時補充泥漿，並保持漿面穩定，以防塌孔，此方法消耗泥漿多，受泥漿浮渣影響大。2.換漿法採用泥漿泵抽(壓)漿，通過插入孔底的管道(可直接利用導管)，在樁孔內形成正(反)循環泥漿流，把孔內懸浮鑽碴多的泥漿替換出來，以達到清理沉渣目的。此方法清孔時間長，當泥漿含砂率較高時或泥漿濃度過低時，清孔難以達到要求。3.氣舉法即氣舉反循環清孔法，成孔後，將導管下入孔內，在導管內加插一根 Φ 25mm的中心管，中心管長度為孔深的一半再加1 加。在中心管下部1. ^ii的長度範圍內，沿中心管直徑方向交錯鑽幾排直徑6mm的排氣孔，中心管的底口封住，上部用膠管與空壓機的儲氣罐相連，導管頂部用導管帽固定中心管，導管帽後接管到沉澱池。導管下到孔底後提升0. 5m，開動空壓機，壓縮空氣在導管內與泥漿混合，在導管內形成一種密度小於泥漿的漿氣混合物而上升，在導管內底端形成負壓，下面的泥漿在負壓的作用下上升，從而形成流動，攜帶沉渣從導管內反出，排出導管。此方法是近年來出現的較先進的清渣方法，清孔效果明顯。由於使用到的設備相對較多，安裝拆卸較複雜，平常僅用於二次清孔。此法排渣是利用底部泥漿浮力，將沉渣排出，因此泥漿濃度過低時，清孔難以徹底。以上現有的清孔方法，都是利用泥漿的懸浮來帶出鑽渣。位於地下暗河中的灌注樁孔位，由於地下水的流動，泥漿濃度普遍偏低甚至為清水，這導致清渣進度緩慢，且清渣不徹底，達不到沉渣容許值要求。針對以上問題，本發明綜合利用常規清渣方法，並予以優化改進，針對性地解決了地下暗河中孔底清渣問題。

發明內容
本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種施工設備少、施工步驟簡單、適用範圍廣、質量可靠、可廣泛用於地下暗河中的灌注樁孔孔底清渣的方法，還提供一種結構簡單、製作簡便、成本低、效果好的用於地下暗河中的灌注樁孔孔底清渣方法的掏渣桶和用於地下暗河中的灌注樁孔孔底清渣方法的吹送清渣系統。為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為一種地下暗河中的灌注樁孔孔底清渣方法，包括以下步驟(1)孔底造漿在水流相對穩定的孔底直接投入粘土進行衝擊造漿；
(2)掏渣將一掏渣桶吊放至孔底，然後將掏渣桶反覆上下提升以攪動沉渣上浮，再將掏渣桶靜置於孔底；待上浮後的沉渣因自重沉澱到所述掏渣捅內後，將掏渣桶提出地面傾倒沉渣；利用掏渣桶重複掏渣多次後，測量孔底的沉渣厚度，如果達標，則清渣完成；
(3)重複掏渣如果經上述步驟(2)處理後的沉渣厚度超標，則重複上述步驟(1) (2),直至沉渣厚度達標，則清渣完成。作為一個總的技術構思，本發明還提供一種地下暗河中的灌注樁孔孔底清渣方法，包括以下步驟
(1)孔底造漿在水流相對穩定的孔底直接投入粘土進行衝擊造漿；
(2)掏渣將一掏渣桶吊放至孔底，然後將掏渣桶反覆上下提升以攪動沉渣上浮，再將掏渣桶靜置於孔底；待上浮後的沉渣因自重沉澱到所述掏渣捅內後，將掏渣桶提出地面傾倒沉渣；利用掏渣桶重複掏渣多次後，測量孔底的沉渣厚度，如果達標，則清渣完成；
(3)重複掏渣如果經上述步驟(2)處理後的沉渣厚度超標，則重複上述步驟(1) (2)，如果沉渣厚度達標，則清渣完成；
(4)吹送清渣如果經上述步驟(3)處理後沉渣厚度仍然超標且基本沒有變化，則將一套吹送清渣系統安裝於灌注樁孔附近地面及孔內，然後利用該吹送清渣系統向孔底吹送高壓風，使孔底形成負壓，孔底的泥漿和高壓氣體形成氣漿並向上湧動，進而將孔底的沉渣帶出孔外；重複本步驟多次，如果孔底的沉渣厚度達標，則清渣完成；
(5)重複吹送清渣如果經上述步驟(4)處理後的沉渣厚度仍然超標且基本沒有變化， 則依次重複上述步驟(1)和步驟(4)，直至沉渣厚度達標，清渣完成。上述的地下暗河中的灌注樁孔孔底清渣方法中，所述孔底造漿的具體方法優選是根據灌注樁孔的孔徑大小選用適量的粘土塊，並將粘土塊直接從孔口投入，再將一鑽錘放入孔內用小衝程衝擊粘土塊造漿，在造漿過程中粘土不粘鑽錘時，造漿完成。作為一個總的技術構思，本發明還提供一種可用於地下暗河中的灌注樁孔孔底清渣方法(特別是上述清渣方法)的掏渣桶，所述掏渣桶包括桶底、桶身和桶提柄，所述桶底設置有可從桶底水平位置往上來回翻轉的雙塊單向翻轉式底板。所述雙塊單向翻轉式底板優選是由位於桶底中部的固定板和位於該固定板兩側的活動轉板組成，所述固定板固接於桶身內壁的底部，所述活動轉板通過單向活頁與所述固定板相連。上述的掏渣桶中，所述桶提柄優選為倒「V」字形，所述桶提柄兩端鉸接於桶身的外壁上，所述桶身的內壁固定有水平方向的加強筋。作為一個總的技術構思，本發明還提供一種可用於地下暗河中的灌注樁孔孔底清渣方法(特別是上述清渣方法)的吹送清渣系統，包括出渣管、鑽機和空壓機，所述出渣管的頂部彎折，所述鑽機吊裝於出渣管頂部的彎折處，所述出渣管的底部設置成向外擴張型管口，鄰近所述擴張型管口的出渣管管壁上另開設有至少兩個送風口，所述送風口通過風管連接至空壓機。與現有技術相比，本發明的優點在於
(1)本發明通過在孔底投入粘土塊方式直接衝擊造漿，解決了地下暗河水流動衝走稀釋泥漿，造成泥漿浮渣困難的技術難題，基本保證了泥漿濃度的穩定性，並可利用該泥漿浮渣，這也避免了傳統方法在地面製備泥漿和泥漿循環被地下暗河水稀釋的問題，相比傳統方法節省了泥漿用量，提高了泥漿的浮渣功能和利用效率。(2)本發明針對浮渣困難、常用掏渣筒掏渣效果不佳的情況，對常用掏渣筒予以改進優化，降低高度、加大桶徑，加大了攪動沉渣回落桶內的接收面積，增大了低高度上浮沉渣回落桶內的機率，從而提高了掏渣效率。(3)本發明通過對現有的吹送清渣系統進行改進，將高壓風管直接插入出渣管底部向上吹送，反循環流動形成更為直接，再加上出渣管底部的擴張型管口設計，既避免了出渣管放置孔底時的「閉氣」，又增加了負壓，從而大大提高了吸渣清渣能力，解決了常規方法在清水中清渣不徹底的難題。綜上所述，本發明解決了現有技術的地下暗河中灌注樁孔孔底泥漿浮渣不充分、 清渣困難等技術難題，大大提高了清渣效率，有效地縮短了清渣時間，即使在泥漿濃度偏低或為清水的情況下，也能將孔底沉渣徹底清除。


圖1為本發明實施例中特製掏渣桶的立體視圖。圖2為本發明實施例中特製掏渣桶的俯視圖(桶提柄未示出)。圖3為本發明實施例中特製掏渣桶的仰視圖(桶提柄未示出)。圖4為本發明實施例中特製的吹送清渣系統的工作原理示意圖。圖5為本發明實施例中特製的吹送清渣系統的出渣管底部的局部放大圖。圖例說明
1、桶提柄；2、桶身；3、螺栓桶耳；4、桶底；5、雙塊單向翻轉式底板；51、固定板；52、活動轉板；6、單向活頁；7、加強筋；8、鑽機；9、出渣管；10、空壓機；11、風管；12、送風口 ；13、
擴張型管口。
具體實施例方式以下結合說明書附圖和具體實施例對本發明作進一步描述。實施例
在某一高速公路的施工標段包括有一橋梁，在該橋梁的墩樁基施工過程中出現承壓水大量上湧，當樁孔內水深達到6m後，趨於穩定。採用3臺5kw水泵抽排，水位不變。經現場調查和物探勘測分析，發現存在有地下暗河。然後，調用衝擊鑽機進行造孔。成孔後，採用現有常規的掏渣法、換漿法或氣舉法等清渣方法進行清渣，不但清渣時間長，而且沉渣厚度難以達到規範容許值要求。針對現場情況，採用本發明方法對該地下暗河中的灌注樁孔孔底進行清渣，具體操作過程如下。(1)測量成孔後先測量孔底的泥漿濃度，如果泥漿濃度正常，則說明在造孔過程中地下暗河的溶腔裂隙堵塞效果較好，可直接進入下述的步驟(3)，然後在後續步驟(3)的掏渣清孔過程中可循環利用泥漿，並適時補充泥漿、保持漿面穩定，經過一段時間掏取，沉渣基本就可控制在容許值範圍內；但本實施例中測量的泥漿濃度偏低且明顯不均，因此進入後續的步驟(2)進行處理。(2)孔底造漿根據灌注樁孔的孔徑大小選用適量的優質粘土塊直接從孔口投入， 再將一鑽錘放入孔內用小衝程衝擊造漿，在造漿過程中感覺粘土不粘錘時，造漿完成，提出鑽錘，進入步驟(3)處理。因地下暗河巖層底面一般在成孔孔底位置2. Om以上，因此孔底水相對穩定，泥漿不易稀釋；並且在孔底直接造漿，也避開了泥漿因循環經過暗河水而被衝走稀釋的過程。(3)掏渣用鑽機8吊放大而低的特製掏渣桶，如圖1、圖2和圖3所示，本實施例的特製掏渣桶直徑比樁徑小20cm (桶身直徑超大，稍小於灌注樁孔孔徑)，桶高50cm，其包括桶底4、桶身2和桶提柄1，桶底4設置有可從桶底4水平位置往上來回翻轉的雙塊單向翻轉式底板5 ；雙塊單向翻轉式底板5是由位於桶底4中部的固定板51和位於該固定板51 兩側的活動轉板52組成，固定板51固接於桶身2內壁的底部，活動轉板52通過單向活頁 6與固定板51相連，兩扇能夠單向向上翻轉的活動轉板52在固定板兩側對稱布置，活動轉板52向上翻轉時能夠實現取料動作，活動轉板52放下時與固定板51平齊，實現取料後的裝載。桶提柄1為倒「V」字形，桶提柄1兩端通過螺栓桶耳3鉸接於桶身2的外壁上，吊住桶提柄1便能輕易實現翻轉，以利於倒渣。為防止該特製掏渣桶在提渣時變形，在桶身2上部的內壁平行螺栓桶耳3軸線方向加焊有兩根相互平行且水平方向布置的加強筋7。將該特製掏渣桶放至孔底後，反覆上下提升1.0m左右以攪動沉渣上浮，然後將特製掏渣桶放在孔底靜置3min，待上浮沉渣因自重而下沉到捅內，將特製掏渣桶提出地面翻轉倒掉，利用特製掏渣桶反覆掏取多次，直至達到清渣的目的。在掏取的過程中注意觀察桶內沉渣量，當持續三次以上出現掏渣量少，則停止掏取，測量沉渣厚度，如果達標，則清孔完成。(4)重複掏渣然而，經過步驟(3)處理後本實施例中的沉渣厚度測量超標，因此需要依次重複上述的步驟(2)和步驟(3)，但是，本實施例經重複掏渣後的效果依然不明顯，沉渣厚度基本無變化，此時進入下述的步驟(5 )。(5)吹送清渣利用本實施例特製的吹送清渣系統進行吹送清渣，如圖4和圖5 所示，該吹送清渣系統包括出渣管9、鑽機8和空壓機10，出渣管9的頂部彎折成「7」字形，鑽機8吊裝於出渣管9頂部的彎折處，出渣管9的底部設置成向外擴張型管口 13，本實施例的擴張型管口 13是指將出渣管9臨近底部的管口段進行三等份剖開，剖切長度為 IOcm 15cm，形成一類似喇叭形的管口，在靠近擴張型管口 13的出渣管9管壁上(距離管底40cm 50cm的位置)另開設有至少兩個送風口 12，送風口 12是以小鋼管作為高壓風管接口，小鋼管角度與出渣管9成30° 40°角，且方向向上，送風口 12通過風管11連接至空壓機10 (不小於6m3/h)，各鋼管接口之間可用法蘭盤連接。吹送清渣前先將該系統的各項設備組裝調試好，然後用鑽機8吊著將Φ 100鋼管分節安裝放入孔內，安裝完畢後組成一根完整的出渣管9，並將出渣管9放至孔底，再開動空壓機10，利用空壓機10的高壓風向上吹送，將鑽渣帶出孔外。在吹渣過程中，需將出渣管9適時提升下降來轉換位置和攪動沉渣，提升高度為1.0m左右，下降時抵達孔底。(6)重複吹送清渣為提高清渣效果，施工過程中依次重複上述步驟(2)和本步驟 (5)，直到清渣達標。本實施例通過孔底造漿、特製掏渣桶和特製的吹送清渣系統進行組合清渣，充分發揮了泥漿浮渣、掏渣桶掏渣、吹送系統吹渣各自的優點，大大增強了孔底吸渣和向外送渣能力，從而解決了泥漿濃度偏低或清水中孔底清渣難以達標的技術難題。
權利要求
1.一種地下暗河中的灌注樁孔孔底清渣方法，包括以下步驟(1)孔底造漿在水流相對穩定的孔底直接投入粘土進行衝擊造漿；(2)掏渣將一掏渣桶吊放至孔底，然後將掏渣桶反覆上下提升以攪動沉渣上浮，再將掏渣桶靜置於孔底；待上浮後的沉渣因自重沉澱到所述掏渣捅內後，將掏渣桶提出地面傾倒沉渣；利用掏渣桶重複掏渣多次後，測量孔底的沉渣厚度，如果達標，則清渣完成；(3)重複掏渣如果經上述步驟(2)處理後的沉渣厚度超標，則重複上述步驟(1) (2),直至沉渣厚度達標，則清渣完成。
2.一種地下暗河中的灌注樁孔孔底清渣方法，包括以下步驟(1)孔底造漿在水流相對穩定的孔底直接投入粘土進行衝擊造漿；(2)掏渣將一掏渣桶吊放至孔底，然後將掏渣桶反覆上下提升以攪動沉渣上浮，再將掏渣桶靜置於孔底；待上浮後的沉渣因自重沉澱到所述掏渣捅內後，將掏渣桶提出地面傾倒沉渣；利用掏渣桶重複掏渣多次後，測量孔底的沉渣厚度，如果達標，則清渣完成；(3)重複掏渣如果經上述步驟(2)處理後的沉渣厚度超標，則重複上述步驟(1) (2)，如果沉渣厚度達標，則清渣完成；(4)吹送清渣如果經上述步驟(3)處理後沉渣厚度仍然超標且基本沒有變化，則將一套吹送清渣系統安裝於灌注樁孔附近地面及孔內，然後利用該吹送清渣系統向孔底吹送高壓風，使孔底形成負壓，孔底的泥漿和高壓氣體形成氣漿並向上湧動，進而將孔底的沉渣帶出孔外；重複本步驟多次，如果孔底的沉渣厚度達標，則清渣完成；(5)重複吹送清渣如果經上述步驟(4)處理後的沉渣厚度仍然超標且基本沒有變化， 則依次重複上述步驟(1)和步驟(4)，直至沉渣厚度達標，清渣完成。
3.根據權利要求1或2所述的地下暗河中的灌注樁孔孔底清渣方法，其特徵在於，所述孔底造漿的具體方法是根據灌注樁孔的孔徑大小選用適量的粘土塊，並將粘土塊直接從孔口投入，再將一鑽錘放入孔內用小衝程衝擊粘土塊造漿，在造漿過程中粘土不粘鑽錘時， 造漿完成。
4.根據權利要求1或2所述的地下暗河中的灌注樁孔孔底清渣方法，其特徵在於，所述掏渣桶包括桶底、桶身和桶提柄，所述桶底設置有可從桶底水平位置往上來回翻轉的雙塊單向翻轉式底板；所述雙塊單向翻轉式底板是由位於桶底中部的固定板和位於該固定板兩側的活動轉板組成，所述固定板固接於桶身內壁的底部，所述活動轉板通過單向活頁與所述固定板相連。
5.根據權利要求4所述的地下暗河中的灌注樁孔孔底清渣方法，其特徵在於，所述桶提柄為倒「V」字形，所述桶提柄兩端鉸接於桶身的外壁上，所述桶身的內壁固定有水平方向的加強筋。
6.根據權利要求1或2所述的地下暗河中的灌注樁孔孔底清渣方法，其特徵在於，所述吹送清渣系統包括出渣管、鑽機和空壓機，所述出渣管的頂部彎折，所述鑽機吊裝於出渣管頂部的彎折處，其特徵在於所述出渣管的底部設置成向外擴張型管口，鄰近所述擴張型管口的出渣管管壁上另開設有至少兩個送風口，所述送風口通過風管連接至空壓機。
7.一種用於地下暗河中的灌注樁孔孔底清渣方法的掏渣桶，所述掏渣桶包括桶底、桶身和桶提柄，其特徵在於所述桶底設置有可從桶底水平位置往上來回翻轉的雙塊單向翻轉式底板。
8.根據權利要求7所述的用於地下暗河中的灌注樁孔孔底清渣方法的掏渣桶，其特徵在於所述雙塊單向翻轉式底板是由位於桶底中部的固定板和位於該固定板兩側的活動轉板組成，所述固定板固接於桶身內壁的底部，所述活動轉板通過單向活頁與所述固定板相連。
9.根據權利要求7或8所述的用於地下暗河中的灌注樁孔孔底清渣方法的掏渣桶，其特徵在於所述桶提柄為倒「V」字形，所述桶提柄兩端鉸接於桶身的外壁上，所述桶身的內壁固定有水平方向的加強筋。
10.一種用於地下暗河中的灌注樁孔孔底清渣方法的吹送清渣系統，包括出渣管、鑽機和空壓機，所述出渣管的頂部彎折，所述鑽機吊裝於出渣管頂部的彎折處，其特徵在於所述出渣管的底部設置成向外擴張型管口，鄰近所述擴張型管口的出渣管管壁上另開設有至少兩個送風口，所述送風口通過風管連接至空壓機。
全文摘要
本發明公開了一種地下暗河中的灌注樁孔孔底清渣方法，包括以下步驟先進行孔底造漿，然後利用掏渣桶進行掏渣；如果沉渣厚度超標，則重複孔底造漿-掏渣步驟，直至清渣完成；如果沉渣厚度超標，則利用吹送清渣系統進行吹送清渣，如果沉渣厚度超標，則重複孔底造漿-吹送清渣步驟，直至清渣完成。本發明的掏渣桶，包括桶底、桶身和桶提柄，桶底設置有可從桶底水平位置往上來回翻轉的雙塊單向翻轉式底板。本發明的吹送清渣系統包括出渣管、鑽機和空壓機，鑽機吊裝於出渣管頂部，出渣管的底部設置成向外擴張型管口，出渣管管口上另開設有送風口，送風口連接至空壓機。本發明的施工方法和設備施工質量可靠，可廣泛用於地下暗河中的灌注樁孔孔底清渣。
文檔編號E02D27/52GK102425389SQ20111027787
公開日2012年4月25日 申請日期2011年9月19日 優先權日2011年9月19日
發明者肖乾珍, 蔡耀初 申請人:中鐵十二局集團第七工程有限公司