钻孔灌注桩夹层及沉渣清除与补强装置的制作方法

本实用新型涉及建筑工程技术领域，尤其涉及钻孔灌注桩夹层及沉渣清除与补强装置。

背景技术：

钻孔灌注桩施工过程中，由各方面的原因，可能造成桩体某一部分的混凝土固结不良或者夹有泥层等现象或者桩的底部有过厚的软弱沉渣，俗称“夹层”或“断桩”现象。

目前一般用高压旋喷机进行清孔作业或注入水泥浆，这种方式是在开口环境下作业，喷入的水泥浆容易泄压回流，浆液不能进入并保持在需要修补的部位。形成的固结体强度不够高。工程中还有采用水磨钻法在既有桩体内再次成孔直达断桩或夹层部位后浇筑新的混凝土，形成新的桩身，施工过程复杂安全性较差，并且由于需要人工在桩体内工作，其实用性限于桩径大于 1米以上的桩体。

技术实现要素：

本实用新型提供的钻孔灌注桩夹层及沉渣清除与补强装置，解决了现有技术问题中第一个或者多个。

本实用新型提供的钻孔灌注桩夹层及沉渣清除与补强装置，用于向径向开设于灌注桩的钻孔内注浆，其中，

封口主板，设于灌注桩顶部，封设于钻孔端部；

进浆孔、出浆孔，均开设于封口主板，能同时与钻孔连通；

高压浆液装置、气举减压装置，其输出端均与进浆孔连通。

本实用新型提供的钻孔灌注桩夹层及沉渣清除与补强装置适用于各种桩径的桩身夹层或者桩底沉渣的清除与修补，清除无死角，清除效果更好，能减少压力损失，提高清除效果；修补后加压固结，压力扩散范围恒定，固结强度高。

在一些实施方式中，高压浆液装置包括高压泥浆泵、高压管、固定装置、喷嘴架、喷嘴；

固定装置固定于封口主板；

高压管固定于固定装置并穿过进浆孔，其一端与高压泥浆泵的输出端连通，另一端与喷嘴架连通，喷嘴固定于喷嘴架；

高压泥浆泵喷出的泥浆经流高压管从喷嘴喷出。

如此，可以实现高压泥浆对缺陷部位的冲刷，对桩身夹层和桩底沉渣进行清除。

在一些实施方式中，固定装置包括底座、螺杆、密封圈；

底座固定于封口主板，底座设有第一通孔，第一通孔与进浆孔相对应并且均能容纳高压管通过；

第一通孔侧壁设有环形凸缘，第一通孔在环形凸缘上部的侧壁设有与螺杆相匹配的螺纹；

密封圈套设于高压管外部且置于环形凸缘，螺杆设有可容纳高压管通过的第二通孔且与底座的第一通孔相对应，螺杆与底座的螺纹配合并能挤压密封圈使密封圈产生形变抱紧高压管外壁。

如此，可以将高压管和底座之间的空隙密封，防止浆液从此间隙溢出，同时可以防止高压管轴向移动。

在一些实施方式中，喷嘴架包括过渡管、浆液通管、分液管、轴封；

过渡管的一端设有端面，端面上设有第三通孔，其开口的一端与高压管连接固定；

轴封固定于第三通孔，浆液通管的一端与轴封配合并延伸至过渡管内，分液管与浆液通管垂直设置并且连通；

喷嘴设于分液管的端部，喷嘴与分液管垂直设置，喷嘴喷出的浆液能驱动分液管水平转动。

如此，喷嘴喷出的浆液给分液管一个向后的力，由于喷嘴架设有轴封，所以分液管带动浆液通管在轴封内转动，实现对范围内的夹层或者沉渣进行冲刷。

在一些实施方式中，喷嘴架还包括转动构件、转盘轴承，转动构件置于过渡管内，转盘轴承置于过渡管内部并且位于转动构件和过渡管的端面之间，浆液通管置于过渡管的部分穿过转盘轴承并且贯穿转动构件的中心轴固定。

如此，增加转动构件和转盘轴承，减少轴封正上方的摩擦，浆液通管带动转动构件转动时，转动构件和转盘轴承的配合使得浆液通管的转动更顺畅，从而分液管转动得更顺溜。

在一些实施方式中，气举减压装置的结构与高压浆液装置的结构相同，仅是将高压泥浆泵替换为空压机。

如此，将输入的高压浆液变成压缩空气，使得空气可以和浆液气液混合，使气液体可以快速上升排出。

在一些实施方式中，还包括溢流循环装置，溢流循环装置为泥浆净化器，溢流循环装置输入端均能通过补压部件与出浆孔连通，输出端与高压泥浆泵的输入端连通。

如此，在施工中实现与沉渣混合后的泥浆循环运行，有利于环保。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种实施方式的钻孔灌注桩夹层及沉渣清除与补强装置安装于施工现场的示意图；

图2为本实用新型提供的一种实施方式的钻孔灌注桩夹层及沉渣清除与补强装置的封口主板结构示意图；

图3为本实用新型提供的一种实施方式的钻孔灌注桩夹层及沉渣清除与补强装置的高压浆液装置的结构示意图；

图4为图3中固定装置结构示意图；

图5为图3中的喷嘴架结构示意图；

图6为图3中喷嘴的结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型进一步详细说明。

如图1-6所示，本实用新型提供的钻孔灌注桩夹层及沉渣清除与补强装置，用于向径向开设于灌注桩的钻孔内注浆，其中，封口主板1，设于灌注桩顶部，封设于钻孔99端部；进浆孔11、出浆孔12，均开设于封口主板1，能同时与钻孔99连通；高压浆液装置2、气举减压装置3，其输出端均与进浆孔11连通。

本实用新型提供的钻孔灌注桩夹层及沉渣清除与补强装置适用于各种桩径的桩身夹层或者桩底沉渣的清除与修补，在桩身上打若干钻孔99或者利用钻孔抽芯检测时打的钻孔99，采用高压浆液装置2通过钻孔99输出高压浆液对桩身内缺陷部位转动冲刷，清除无死角，清除效果更好；采用气举减压装置4辅助高压浆液装置2冲刷，能减少高压浆液装置2的压力损失，提高清除效果；注浆修补后加压固结，压力扩散范围恒定，固结强度高。

工作时，首选选择桩身上钻孔99的其中一个钻孔99作为主工作孔991。将封口主板1在主工作孔991密封固定，封口主板1四周设有螺丝孔，螺丝通过螺丝孔将封口主板1固定于灌注桩，同时使进浆孔11、出浆孔12均位于主工作孔991直径范围内，其余钻孔99均密封堵住。高压浆液装置2的输入端与主工作孔991的进浆孔12连通。

具体的，高压浆液装置2包括高压泥浆泵21、高压管22、固定装置23、喷嘴架24、喷嘴25。其中，固定装置23固定于主工作孔991上的封口主板 1，高压管22固定于固定装置23并穿过进浆孔11，其一端与高压泥浆泵21 的输出端连通，另一端与喷嘴架24连通，喷嘴25固定于喷嘴架24，高压泥浆泵21喷出的泥浆经流高压管22从喷嘴25喷出。

这样，高压管22可以伸入主工作孔991中，高压泥浆泵21喷出的高压泥浆经流高压管22对缺陷部位冲刷，清除桩身夹层和桩底沉渣。

具体的，固定装置23包括底座231、螺杆232、密封圈233。其中，底座231固定于主工作孔991的封口主板1，底座231设有第一通孔2311，第一通孔2311与进浆孔11相对应并且均能容纳高压管22通过，第一通孔2311 侧壁设有环形凸缘2312，第一通孔2311在环形凸缘2312上部的侧壁设有与螺杆232相匹配的螺纹2313，密封圈233套设于高压管22外部且置于环形凸缘2312，螺杆232设有可容纳高压管22通过的第二通孔2321且与底座231 的第一通孔2311相对应，螺杆232与底座231的螺纹2313配合并能挤压密封圈233使密封圈233产生形变抱紧高压管22外壁。

这样，高压管22可以依次从螺杆232的第二通孔231、密封圈233、底座231的第一通孔2311、进浆孔11进入主工作孔991内，旋转螺杆232并挤压密封圈233、可以实现高压管22的固定，同时密封高压管22和第一通孔2311间的间隙，防止从缝隙溢出。

具体的，喷嘴架24包括过渡管241、浆液通管242、分液管243、轴封 244。其中，过渡管241的一端设有端面，端面上设有第三通孔2411，其开口的一端与高压管22连接固定；轴封244固定于第三通孔2411,，浆液通管 242的一端与轴封244配合并延伸至过渡管241内，分液管243与浆液通管 242垂直设置并且连通；喷嘴25设于分液管243的端部，喷嘴25与分液管 243垂直设置，喷嘴25喷出的浆液能驱动分液管243水平转动。

这样，从高压管22喷出的高压浆液可以流入过渡管241，浆液通管242 置于过渡管241内的一端流入分液管243，最后从喷嘴25喷出。由于喷嘴25 与分液管243垂直设置，喷出的浆液对分液管243有一个相反的作用力，使得分液管243带动浆液通管242在轴封244内转动，实现一定范围内对夹层或沉渣的无死角冲刷。

需要说明的是，喷嘴25可以设在分液管243的一端，作为较佳的实施方式，喷嘴25还可以设在分液管243的两端，并且两端喷嘴25的出液口方向相反，这样可以提高冲刷效率、冲刷效果。

进一步的，喷嘴架24还包括转动构件245、转盘轴承246，转动构件245 置于过渡管241内，转盘轴承246置于过渡管241内部并且位于转动构件245 和过渡管241的端面之间，浆液通管242置于过渡管441的部分穿过转盘轴承246并且贯穿转动构件245的中心轴固定。

这样，通过转动构件245和转盘轴246，可以减少轴封244正上方的摩擦，浆液通管242带动转动构件245转动时，转动构件245和转盘轴承246 的配合使得浆液通管242的转动更顺畅，从而分液管243转动得更顺溜。

安装时，为了便于安装，可以先将高压管22穿过螺杆232的第二通孔 231、密封圈233、底座231的第一通孔2311、进浆孔11后，将安装有喷嘴 25的喷嘴架24与高压管22连接固定后再将高压管22放入主工作孔991内，最后将封口主板固定于灌注桩。

在通过高压浆液装置2对主工作孔991进行注入高压浆液对缺陷部位清除时，注入的浆液和冲刷出来的沉渣混合后沿主工作孔991上升，从主工作孔991的出浆孔12排出。

当缺陷部位位置处于较深时，钻孔99内的泥浆对高压浆液装置2喷嘴 25喷出的泥浆作用产生抵减作用，使得高压泥浆的冲刷作用减弱，因此需要将钻孔99内的泥浆水位尽可能降低。解决办法是选用与主工作孔991相近的一个钻孔99作为辅助工作孔992，以保证高压浆液装置2的有效冲刷范围，避免清除夹层和沉渣遗漏，采用气举减压装置3对辅助工作孔992作业实现提高水泥浆的冲刷压力问题。

具体的，气举减压装置3的结构采用与高压浆液装置2的结构相同，仅是将高压泥浆泵21替换为空压机31，即气举减压装置3包括空压机31、高压管22、固定装置23、喷嘴架24以及喷嘴25，部件之间的结构以及连接关系均和高压浆液装置2一致，在此不再一一赘述。

工作时，将气举减压装置3的输出端与固定于辅助工作孔992上的封口主板1的进浆孔11连通，使得空压机31对辅助工作孔992内输入压缩空气，压缩空气与浆液气液混合，混合后的气液体容重小于泥浆容重，会快速沿辅助工作孔992上浮并且从出浆孔12排出，使钻孔内泥浆水位降低。

在工地施工时，由于清除阶段所耗费的泥浆非常多，为了避免污染工地，有利于环保，所以可以将清除阶段排出的泥浆进行循环利用。

具体的，还包括溢流循环装置4，溢流循环装置4为泥浆净化器，溢流循环装置4输入端均能与出浆孔12连通，输出端与高压泥浆泵21的输入端连通。工作时，溢流循环装置4的输入端可以分别与主工作孔991和辅助工作孔992的出浆孔12连通，这样，主工作孔991或者辅助工作孔992排出的泥浆可以流入溢流循环装置4内，净化后再输入到高压泥浆泵21内循环利用。

当对桩身内的夹层和桩底沉渣清除完成后，将高压泥浆泵21清除用的泥浆换成高于桩身混凝土一个标号的水泥浆，继续向桩身内部注入，此时将溢流循环装置的输入端和输出端分别出浆孔12和高压泥浆泵21断开，并且将桩身所有的孔位全部打开，观察从主工作孔991和辅助工作孔992的出浆孔 12及其他钻孔99溢出的水泥浆是否与输入的水泥浆浓度一致，如基本一致则同时关闭高压浆液装置2和气举减压装置3并将两者从桩身拆除。将高压泥浆泵21的输出端直接和进浆孔11或和出浆孔12直接连通，并将桩身的其余孔口全部堵住，启动高压泥浆泵21对桩身内部继续注入水泥浆，维持一段时间后关闭高压泥浆泵21，待水泥浆固结后，将所有封口主板1以及装置拆除入库备用。

需要说明的是，高压泥浆泵21和进浆孔11连通时，可以采用固定装置 23的底座231与高压管22相同连接方式将高压泥浆泵21的输出端与进浆孔进行密闭连通；当高压泥浆泵21的输出端和出浆孔12连通时，可以通过连接接头进行密封连接，溢流循环装置与出浆孔12的连接也可采用连接接头过渡密封连接，也可以采用其他的方式，在此不做限定。

本实用新型还提供了钻孔灌注桩夹层及沉渣清除与补强施工方法，包括以下步骤：

S1：对验收不合格的桩身打钻孔99或者利用钻孔抽芯检测时的钻孔99 作为工作孔，根据桩身直径大小确定工作孔的数量；

S2：在若干钻孔99之间选择两个距离较为相近的钻孔99作为主工作孔 991和辅助工作孔992，将封口主板1分别密封固定于主工作孔991和辅助工作孔992的上方，其余钻孔99进行密封封闭；

S3：启动高压浆液装置2对主工作孔991输入高压浆液对桩身内部夹层或者桩底沉渣进行冲刷，同时启动气举减压装置3对辅助工作孔992内输入压缩空气，沉渣与泥浆充分混合后沿主工作孔991或辅助工作孔992上方封口主板1的出浆孔12进入溢流循环装置4净化后进入高压泥浆泵21，如此循环直至将夹层或底部的沉渣清理干净，可通过分析返回的泥浆中含沙量来判别沉渣和夹持的清理程度；

S4：根据桩径的大小可更换另外两个钻孔99重复S2-S3步骤，直至将桩身的夹层和桩底沉渣清理完成；

S5：夹层和桩底沉渣清理干净后，将高压泥浆泵21清渣使用的泥浆换成标号高于桩体混凝土标号一个等级的水泥浆，向主工作孔991内注入水泥浆进行桩身内的泥浆置换，同时将溢流循环装置4与钻孔99的连接断开以及将所有孔口打开，直至孔口均涌出的水泥浆浓度与注入的水泥浆接近；

S6：注浆置换完毕，取出高压浆液装置2和气举减压装置3位于钻孔99 内的设备，将高压泥浆泵21的输出端与进浆孔11或者出浆孔12直接连通，其余孔口均密封封闭，高压泥浆泵21向工作孔内继续注入水泥浆，使工作孔内的水泥浆压力保持在设定压力下，维持一定时间后，关闭高压泥浆泵21，待工作孔内水泥浆终凝后，拆除封口主板1。

其中，在步骤S3中，当沉渣与泥浆充分混合后经由主工作孔991的出浆孔12进入泥浆净化器41净化后输出到高压泥浆泵21中；当夹层或者沉渣被冲刷使得主工作孔991和辅助工作孔992底部相同通时，浆液和气举减压装置3中喷出的压缩空气气液混合，使得混合后的气液体从辅助工作孔992中的出浆孔12进入泥浆净化器41。

以上的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。