阅读说明：本技术 一种桩基沉渣清理装置及方法 (Pile foundation sediment cleaning device and method ) 是由 陈锐 谭智杰 彭浩 文宇 徐卫华 马程伦 于 2020-05-22 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种桩基沉渣清理装置及其方法,该桩基沉渣清理装置包括高压旋喷桩基装置、气举反循环装置和空压机。高压旋喷桩机利用高压气体连续冲切,使泥与沉渣分离,通过孔口返送颗粒较小沉渣；再通过气举反循环进行清孔,气举反循环是压缩空气经风管向导管内送风,形成负压区,通过浇筑导管返送颗粒较粗沉淀物,并形成循环系统。该装置通过高压气体所产生的冲击力将沉渣冲散,能在短时间内达到理想效果,使泥与沉渣分离开,工作效率得以大幅提升,保证施工质量与节约施工成本,能精确的施工作业面,从而不对其它土体的扰动,降低塌孔概率,确保成孔施工的科学性及合理性,最大化的考虑对附近桩基土体的扰动。(The invention provides a pile foundation sediment cleaning device and a method thereof. The high-pressure rotary jet pile machine utilizes high-pressure gas to continuously punch and cut so as to separate mud from sediments, and the sediments with smaller particles are returned through the orifice; and then cleaning the hole through air lift reverse circulation, wherein the air lift reverse circulation is that compressed air supplies air into the guide pipe through an air pipe to form a negative pressure area, and the coarse particle sediments are returned through the pouring guide pipe to form a circulating system. The device breaks up the sediment through the produced impact force of high-pressure gas, can reach ideal effect in the short time, makes mud and sediment separate, and work efficiency can promote by a wide margin, guarantees construction quality and practices thrift construction cost, construction operation face that can be accurate to not the disturbance of other soil bodies, reduce the hole probability of collapsing, ensure the scientificity and the rationality of pore-forming construction, the disturbance of the considered to near pile foundation soil body of maximize.)

一种桩基沉渣清理装置及方法

技术领域

本发明涉及一种桩基沉渣清理装置及方法，属于建筑基坑支护技术领域。

背景技术

随着建筑领域不断发展，众多超高层建筑、超高桥梁等建设在填海区域，由于填海区域地质非常不稳定，钻孔灌注桩以适应性强、承载力大、成本适中、施工简便等优点成为建筑工程中常常采用的基础结构，因此，需要对灌注桩进行打孔施工，桩孔的孔深有些大于100m，而直径则有些大于3m，对施工要求非常高。在桩孔的施工过程中，如果桩孔的底部沉渣清除不彻底，会在施工浇筑过程中产生不均匀沉降，甚至可能发生基柱整体沉降量过大的情况，严重影响工程质量。

现有的桩基沉渣清理，如中国发明专利申请CN104343114A公开的一种利用气举反循环法清理沉渣的钻孔灌注桩施工方法，步骤如下：测放桩位并在桩孔上端开口处埋设钢护筒，钻机就位；使用钻机开始钻出桩孔，桩孔完成钻孔并经过清孔后安装钢筋笼；在钢筋笼内的下部安装混凝土导管；在混凝土导管顶端安装排渣管，排渣管上的预留口安装胶管，胶管从排渣管内伸入桩孔中；将胶管的另一端连接到空气压缩机；将排渣管用软管连接至泥浆净化装置；开启空气压缩机，开始气举反循环清孔；清孔结束后，从排渣管拔出胶管，并将排渣管拆除，向桩孔内浇筑混凝土。

而中国实用新型专利CN206845126U公开了一种气举反循环清孔装置，其包括导管帽、灌浆导管、出浆导管、进浆导管以及进气管，其中灌浆导管的顶部与导管帽密封连接，灌浆导管的底部位于桩孔内，出浆导管的一端与沉淀池连接，出浆导管的另一端与灌浆导管的顶部连通，进浆导管的一端与沉淀池连接，进浆导管的另一端位于桩孔内，风管穿过导管帽上的连接孔套设在灌浆导管内，风管插入深度约为0.6倍的桩孔深度，风管位于桩孔外的一端通过橡胶高压软管与空压机储气罐连接，风管的另一端连接有镀锌喷管。

上述现有技术采用气举反循环施工工艺清理桩基沉渣，由于地质不稳定，桩基钢筋笼下放完出现塌孔现象或长时间未浇筑，导致沉渣太厚，利用气举反循环清孔施工难以满足设计要求，需不断的完善与创新施工工艺。

发明内容

本发明提供一种桩基沉渣清理装置及方法，以解决上述现有技术所存在的问题。为解决上述问题，采用一种桩基沉渣清理装置及方法，该装置及方法针对已下放钢筋笼桩基沉渣太厚，无法利用旋挖机重新进行掏土，而是通过高压旋喷桩机工艺结合气举反循环清孔工艺联合清孔以达到设计要求。

一种桩基沉渣清理装置，包括高压旋喷桩机装置、气举反循环装置、空压机，高压旋喷桩机装置包括钻机、钻杆、高压旋喷钻头，高压旋喷钻头安装在钻杆的底端，第一风管一端与钻杆连通；

气举反循环装置包括滤沙机、导管，导管的上端与滤沙机连接，第二风管的一端与导管底部连通，第二风管另一端与空压机连通，空压机为气举反循环装置提供压缩空气；

高压旋喷钻头插入沉渣内部，第一风管的另一端与空压机连通，空压机对高压旋喷桩基装置提供高压气流，高压旋喷钻头喷出高压气体冲击沉渣。

空压机提供压缩空气经第二风管向导管内送风，形成负压区，通过导管返送泥浆，经过滤沙机进行过滤，过滤后的流体返回桩孔，形成循环系统。

导管的底部设有连接口，连接口距离沉渣上表面1.5-2米。

导管的底端距离沉渣上表面20-40厘米。

高压旋喷钻头2插入沉渣内20厘米。

空压机为高压旋喷钻头提供的空气压力为5-10MPa。

一种利用上述桩基沉渣清理装置而实施的桩基沉渣清理方法，包括如下步骤：

1)在地基上的地面上布置高压旋喷桩机装置、气举反循环装置、空压机；

2)第一风管的一端连接空压机，另一端连接钻杆，第二风管的一端连接空压机，另一端连接导管；

3)钻杆带动高压旋喷钻头插入沉渣内；

4)导管插入泥浆内；

5)先开启高压旋喷桩机装置，开启空压机为第一风管提供高压气流，此时，空压机不为第二风管供气；

6)高压旋喷钻头通过高压气体所产生的冲击力将沉渣冲散；

7)关闭高压旋喷桩机装置，空压机不再为第一风管供气，开启气举反循环装置，空压机为第二风管供气，高压气体通过第二风管冲入导管，高压空气带动泥浆和冲击粉碎后的沉渣向上运动，经过滤沙机过滤，过滤后的流体经过滤沙机排出口排放回到桩孔进行循环作业。

本发明的桩基沉渣清理技术采用高压气体作为高压旋喷的介质，利用高压气体所产生的冲击力将沉渣冲散，经一段时间的连续冲切，高压气体影响范围扩大，使泥与沉渣分离开，通过孔口返送泥浆，将颗粒较小的沉渣与泥一同带出孔外，而颗粒较粗的则留在桩底；再通过气举反循环进行清孔，气举反循环是压缩空气经风管向导管内送风，风管内的空气与泥浆混合物密度小于导管内泥浆密度，形成负压区，在大气压的作用下，汽水混合物排出管外；孔底泥浆及颗粒较粗的沉淀物沿着导管上升，补充到负压区；通过浇筑导管返送上来的泥浆及颗粒较粗的沉淀物经过滤沙机进行过滤，达到符合要求的泥浆补充到孔内，并形成循环系统。该方法使得工作效率得以大幅提升，保证施工质量与节约施工成本。此外，因桩基之间间距小，该桩基沉渣清理工艺能精确的施工作业面，从而不对其它土体的扰动，降低塌孔概率。确保成孔施工的科学性及合理性，最大化的考虑对附近桩基土体的扰动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的高压旋喷桩机施工结构示意图；

图2是本发明的气举反循环施工结构示意图；

图3是本发明图2中导管6下部的局部放大图。

附图标记说明：

1、钻机；2、高压旋喷钻头；3、空压机；4、沉渣；5、钻杆；6、导管；7、滤沙机；8、泥浆；9、第一风管；10、第二风管；11、地基；12、桩孔；13、连接口；14、滤沙机排出口。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

本实施例提供一种桩基沉渣清理装置及方法，以恒大中心项目为例，通过高压旋喷桩机施工和气举反循环施工相配合清孔，已下放钢筋笼完成时，即使出现沉渣过厚，也能保证清孔达到设计要求。

一种桩基沉渣清理装置及其方法，结合附图1、2进行具体说明。

参见附图1，附图1示出了高压旋喷桩机的具体结构，其包括钻机1、钻杆5、高压旋喷钻头2，高压旋喷钻头2安装在钻杆5的底端，钻机1能够带动钻杆5高速旋转，进而带动高压旋喷钻头2高速旋转，此外，空压机3的第一风管9与钻杆5连通，能够通过钻杆5为高压旋喷钻头2提供高压空气。

经过打孔后，地基11上形成桩孔12，桩孔12底部堆积沉渣4，沉渣4上方形成泥浆8。钻机1和空压机3设置在地基11的地面上，钻杆5和高压旋喷钻头2能够深入桩孔12内，工作时，钻杆5带动高压旋喷钻头2深入沉渣4内部，开启空压机3后，为钻杆5内提供高压空气，高压空气通过高压旋喷钻头2冲击沉渣4，经一段时间的连续冲切，高压气体影响范围扩大，使泥与沉渣分离开，气流产生的冲击力将沉渣4打碎。空压机3为钻杆5提供的高压气流压力为5-10MPa。

参见附图2，附图2示出了气举反循环装置，其包括滤沙机7、导管6，导管6的上端与滤沙机7连接，滤沙机7能够对泥浆8中的杂质进行过滤，经过过滤的流体可以再排放到桩孔12内参与循环作业。第二风管10的一端与导管6底部连通的，第二风管10另一端与空压机3连通，空压机3为气举反循环装置提供高压空气。

结合附图3，导管6的底部设有连接口13，第二风管10的一端通过连接口13与导管6连通。工作时，导管6垂直插入泥浆8中，导管6的底端距离沉渣4上表面20-40厘米，连接口13距离沉渣4上表面1.5-2米。开启空压机3后，空压机3通过第二风管10在导管6下部冲入压缩空气，导管内的空气与泥浆的混合物密度约为0.6，桩孔12内的泥浆密度约为1.1，因此，导管6内物质密度小于桩孔12内的物质密度，形成负压区，在大气压的作用下，汽水混合物排出管外，孔底泥浆及颗粒较粗的沉淀物、被打碎的沉渣等沿着导管6上升，补充到负压区，通过浇筑导管返送上来的混合物经过滤沙机7进行过滤，获得达到符合要求的泥浆，过滤后的流体经过滤沙机排出口7排放回到桩孔12进行循环作业，如此往复循环，能够有效地清理桩孔12内的沉渣和泥浆。

利用桩基沉渣清理装置而实施的一种桩基沉渣清理方法，包括如下步骤：

1)在地基11上的地面上布置高压旋喷桩机装置和气举反循环装置等。

2)第一风管9的一端连接空压机3，另一端连接钻杆5；第二风管10的一端连接空压机3，另一端连接导管6。

3)钻杆5带动高压旋喷钻头2插入沉渣4内20厘米。

4)导管6插入泥浆8内，导管6的底端距离沉渣4上表面20-40厘米。

5)先开启高压旋喷桩机装置，开启空压机3为第一风管9提供高压气流，此时，空压机3不为第二风管10供气。

6)高压旋喷钻头2通过高压气体所产生的冲击力将沉渣4冲散，高压气体压力为5-10MPa，保证沉渣4的厚度小于5厘米。

7)关闭高压旋喷桩机装置，空压机3不再为第一风管9供气，开启气举反循环装置，空压机3为第二风管10供气，高压气体通过第二风管10冲入导管6，高压空气带动泥浆8和冲击粉碎后的沉渣向上运动，经过滤沙机7过滤，过滤后的流体经过滤沙机排出口7排放回到桩孔12进行循环作业。

如果发现沉渣清理不彻底，可重复上述步骤进行反复清理。

以恒大中心项目为例，该项目利用上述方法处理后具有以下特点：

1)通过高压旋喷桩机施工和气举反循环施工相配合清孔，保证沉渣厚度小于5厘米以满足设计要求，使桩基承载力符合设计要求。

2)高压旋喷桩机施工通过高压气体所产生的冲击力将沉渣冲散，能在短时间内达到理想效果，使泥与沉渣分离开，工作效率得以大幅提升，保证施工质量与节约施工成本。

3)因桩基之间间距小，该桩基沉渣清理工艺能精确的施工作业面，从而不对其它土体的扰动，降低塌孔概率。确保成孔施工的科学性及合理性，最大化的考虑对附近桩基土体的扰动。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。