一种管桩掏桩芯装置及其掏桩芯方法与流程

本发明涉及一种掏芯装置及其掏芯方法，尤其涉及一种管桩掏桩芯装置及其掏桩芯方法，属于机械技术领域。

背景技术：

预应力混凝土管桩具有造价低、施工方便等优点，在水工建筑、工业建筑、民用建筑和桥梁基础工程中得到了广泛应用，预应力管桩基础如果未采用桩靴和桩帽，需要进行掏桩芯及桩芯混凝土的灌注施工。管桩桩芯混凝土除了可以改善桩顶的施工和受力条件外，对抗剪也能起到一定作用，其掏桩芯的深度及质量直接影响桩芯混凝土的灌注深度及质量，从而影响其承载力、抗拔力的传递。或是桩基础采用“先挖土后打桩”的施工方式，当土方施工又处于雨季，就需用坚硬建渣铺设出土通道，这样部分管桩内孔中就落入了大量的石块、砖块等块状坚硬物体，将其桩芯堵住，给后续的掏桩芯及桩芯混凝土的浇灌带来了很大的困难。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提出一种管桩掏桩芯装置及其掏桩芯方法，方便快速地完成桩芯清土工作，保证施工过程的安全高效。

本发明首先提供一种管桩掏桩芯装置，一种管桩掏桩芯装置，包括空压机，所述空压机漏斗取土器和操作连接杆，其特征在于：所述空压机的气压管连接操作连接杆，所述操作连接杆穿过漏斗取土器并与漏斗取土器的底部设置的丝牙接头连接。根据浮力、漏斗原理，利用水浮力及气压将碎石、泥土舀入漏斗装置内，将石块、泥土取出。此装置不仅能在管桩狭窄空间内取出凿碎石块，减少破除时对桩侧壁的挤压，还能取出管桩内泥土、淤泥，清土质量高、施工效率高、操作简单快捷。

所述操作连接杆与空压机的气压管、漏斗取土器为丝牙连接，所述操作连接杆两端通过丝牙旋转固定。

所述操作连接杆为两端制有外丝牙的PPR管，该管具有足够的强度、柔韧性及中空满足气压传送，保证操作杆能轻松深入桩芯内，满足了气压传送和操作要求。

所述漏斗取土器的上端开口、底部封闭、含有三级台阶，每级台阶的口径由上至下逐级递减，每级台阶之间通过丝牙连接。

所述漏斗取土器的第一级台阶口径为200mm、第二级台阶口径为100mm、第三级台阶口径为50mm，各阶高度均为50mm。有利于将随水“沸腾”落入漏斗内的碎石、泥土等取出，每个台阶之间的螺纹，可根据管径尺寸灵活连接拆卸。最底部一阶与清土杆相连接，接口处均设有螺纹，保证其可靠连接。在所述漏斗取土器的侧壁及底部设有间隔均布的孔，孔径Φ5mm，间距30mm，保证水能快速流出，最底部一阶与杆件连接封闭后，构成完整的漏斗取土器。

本发明进一步提供管桩掏桩芯方法，包括以下步骤：

第一步、设计清土高度，凿碎堵在桩芯内的石块，用与桩芯尺寸配合的钻杆的风镐分层凿碎桩芯内的石块；

第二步、取出桩芯内凿碎的石块，先在桩芯内注入水，再使用管桩掏桩芯装置取土；

第三步、重复第一步和第二步至到达设计的清土高度后将桩侧壁、桩头清洗及污水抽出，用高压水枪对管桩侧壁及桩头进行清洗，先将桩头清洗干净后，再冲洗桩侧壁泥土，清洗干净后，污水泵将管内的泥浆抽出，循环冲洗内壁，最终达到桩头、桩芯侧壁清洁、无泥土。

上述方法的第一步中，清土高度H＝设计高度+0.5m，分层凿碎石块时，每层凿除深度≤30mm,凿除时钻杆成梅花形间距30mm交叉落点，碎石粒径控制在30mm～50mm。

所述第二步中，取土时，漏斗取土器、操作连接杆与空压机连接后，控制气压在0.3～0.5MPa，伸入桩芯内，待漏斗取土器被桩芯内水浸满，桩芯内的水控制在淹没碎石300mm～500mm，开始并往桩芯底部搅动，使底部碎石随水上浮落入漏斗中，连续操作3-5min，将漏斗取土器提取，完成一次取土。

每次取土高度控制在290-320mm，优选300mm。

本发明在预应力管桩施工较广泛的基础上，针对其掏桩芯施工的难题，提出的掏桩芯装置及掏芯方法，既能清除管桩内的泥土，也能清除桩芯能石块等坚硬固体，不仅能在管桩狭窄空间内取出凿碎石块，减少破除时对桩侧壁的挤压，还能取出管桩内泥土、淤泥，清土质量高、施工效率高、操作简单快捷。

附图说明

图1为管桩掏桩芯(漏斗取土器)施工流程。

图2为管桩掏桩芯装置的结构示意图。

图3为漏斗取土器的结构示意图。

具体实施方式

实施例

本实施例如图1-图3所示，管桩掏桩芯装置，包括空压机1，空压机漏斗取土器3和操作连接杆4，空压机的气压管2连接操作连接杆4，操作连接杆4穿过漏斗取土器3并与漏斗取土器的底部设置的丝牙接头连接。操作连接杆4与空压机的气压管2为丝牙连接，操作杆4与漏斗取土器3通过内外丝牙连接6。操作连接杆4为两端制有外丝牙的PPR管，管径Φ25，PPR管和空压机连接后，气流从漏斗底部压出。空压机气管端头连接处内置丝牙，PPR管外置丝牙，气管与操作杆丝牙连接后，再用卡头5卡住。漏斗取土器的上端开口、底部封闭、含有三级台阶，每级台阶的口径由上至下逐级递减，每级台阶之间通过丝牙连接。漏斗取土器的第一级台阶7口径为200mm、第二级台阶8口径为100mm、第三级台阶9口径为50mm，各阶高度均为50mm。有最底部一阶与清土杆相连接，最底部一阶端部30mm设置内丝牙与操作杆连接(操作杆距端部60mm范围外设丝牙)，保证其可靠连接。在漏斗取土器的侧壁及底部设有间隔均布的孔，孔径Φ5mm，间距30mm，保证水能快速流出，最底部一阶与杆件连接封闭后，构成完整的漏斗取土器。

清土时，按下述方法进行：

1、凿碎堵在桩芯内的石块

用超长钻杆的风镐破除桩芯内的石块。并结合工程地下水压力较大和管桩7内预留桩芯土土压力或水压力上浮因素，桩芯清土高度在设计图纸要求的桩芯混凝土灌注基础上相应增加500mm，即清土高度H＝设计高度+0.5m，再加上风镐在桩上口操作空间500mm，定制相应长度的风镐钻杆。

首先按设计图纸要求，将桩芯被石块堵住的管桩进行识别标记，分别标识出抗浮桩、抗浮兼抗拔桩和抗压桩，再根据现场实际施工情况及进度要求，安排两组人分别凿抗浮桩和抗压桩桩芯内的石块。根据桩芯内石块的多少，分层将石块凿碎，每层凿除深度不超过30mm,凿除时钻杆成梅花形间距30mm交叉落点，使其碎石粒径控制在30mm～50mm。

2、取出桩芯内的石块

掏桩芯漏斗掏桩芯工艺流程：桩芯注水→漏斗与空压机连接→掏出碎石(桩芯内石块的多少，分层将石块凿碎，分层取出碎石)→清洗桩壁→抽出桩芯内污水→掏桩芯验收。

根据各根预应力管桩桩芯内的实际情况，在桩芯内注入适量的水，使其桩芯内的水控制在淹没碎石300mm～500mm，如果桩芯内水深超过此深度，应先用污水泵将桩芯内的水抽至此深度后，再使用漏斗取土器取土，避免桩芯内水太深，气压无法将底部碎石和水一起“沸腾”。

漏斗取土器操作杆与空压机连接后，控制好气压，慢慢伸入桩芯内，待漏斗被桩芯内水浸满后，开始并往桩芯底部搅动，使底部碎石随水“沸腾”上浮落入漏斗中，连续操作3min左右，将漏斗取土器提取，完成了一次取土，根据桩内碎石的多少重复取土。由于桩芯内石块需要分层凿除，故碎石取出也要分层取出，每次清土高度控制在300mm左右，然后按“石块凿除→碎石取出”的步骤重复进行，直至到达桩芯清土深度。

3、桩侧壁、桩头清洗及污水抽出

桩芯取土完成，对清孔深度进行严格检查，必须达到设计取土深度+500mm，对深度不够，严禁进行下一道工序的施工。桩芯清孔深度满足要求后，用高压水枪对管桩侧壁及桩头进行清洗。先将桩头清洗干净后，再冲洗桩侧壁泥土，清洗干净后，污水泵将管内的泥浆抽出，如此循环冲洗内壁，最终达到桩头、桩芯侧壁清洁、无泥土，有效保证混凝土浇筑后，与桩侧壁、桩头的粘接。

除上述实施外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。