气举反循环排渣成孔系统的制作方法

本发明涉及一种排渣成孔系统。更具体地说，本发明涉及一种气举反循环排渣成孔系统，属于建筑工程技术领域。

背景技术

随着大型工业、高层建筑的不断涌现，钻孔灌注桩以其适应性强、承载力大、成本适中、施工简便等优点成为建筑工程中桩孔施工的基础形式。其中，在桩孔施工的过程中，当钻孔深度和质量达到要求后，还需要进行清孔处理后，才能向钻孔中灌注混凝土。所谓的清孔是指清除桩孔底部的沉渣，如果沉渣不能被彻底清除，那么在灌注的过程中就很容易出现不均匀的沉降，会严重影响灌注桩的承载力和安全性。

目前常用的清孔方法包括：泵吸正循环法、泵吸反循环法、气举反循环法和气举正循环法，其中，在大型桩孔的施工过程中以气举反循环法应用最为广泛。气举反循环法的作用原理是：采用双壁管或钻杆侧壁上安装风管，将压缩空气从供气管路送入孔内气液混合室，使钻杆内的冲洗液成为充气状态，从而在内外管环隙和内管间形成液柱压差，高速气流和充气的冲洗液从孔内上升，产生气举反循环，充气的冲洗液则可以带出沉渣。目前的冲洗液一般为泥浆，然而排出的泥浆中，既混有带出的沉渣，还混有鼓入的空气，是一种气液固三相的泥浆混合物，但是现有技术中对这种泥浆混合物只是采用人工进行简单的捞渣处理后，就循环回桩孔内，这一方面会使泥浆混合物中未除尽的沉渣又回到桩孔内，另一方面会使泥浆混合物中混有的空气进入到内外管的环隙中，降低液柱压差，影响排渣效果，两者最终导致桩孔内的沉渣清除不彻底。因此，非常有必要设计一套气举反循环排渣成孔系统，其能对泥浆混合物进行净化，保证泥浆混合物中混有的沉渣和空气被除尽，从而彻底清除桩孔底部的沉渣，形成符合要求的桩孔。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种气举反循环排渣成孔系统，其能完全除去泥浆混合物中混有的沉渣和空气，对循环的泥浆进行有效的净化，从而彻底清除桩孔底部的沉渣。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种气举反循环排渣成孔系统，包括：

反循环管，其竖直设置，所述反循环管的顶端位于桩孔的正上方、底端位于桩孔内，所述反循环管的底端敞口，且距桩孔底部沉渣顶面的高度为0.4～0.5m，所述反循环管的顶端用管帽密封；

供气管和出气管，所述供气管的进气端连接有空气压缩机、出气端穿过所述管帽延伸至所述反循环管内，且所述供气管位于所述反循环管内的部分与其同轴设置，所述出气管同轴设置在所述反循环管内，所述出气管的顶端与所述供气管的出气端连通、底端密封且距所述反循环管底端的高度为0.5～1.0m，所述出气管的外部包裹有第一滤网，所述出气管的侧壁上固接有四个重力块，且四个重力块均位于所述第一滤网内，四个重力块呈十字形分布，所述出气管上未与重力块固接的侧壁部分均匀贯通开有多个出气孔；

排渣管，其一端穿过所述管帽与所述反循环管的顶端连通、另一端连接有泥浆净化装置；

进浆管，其一端连接有泥浆回收池、另一端与桩孔和所述反循环管形成的环形空间连通；

其中，所述泥浆净化装置包括：

壳体，其为中空长方体结构，所述壳体侧壁上设有进浆口、第一出浆口、第二出浆口、排渣口、第一排气口及第二排气口，所述排渣管与所述进浆口连通，所述第一出浆口和所述第二出浆口均与所述泥浆回收池连通；

沉淀板和多个第一排气板，所述沉淀板为矩形结构且表面呈波浪状，所述沉淀板水平设置且表面波浪朝下，所述沉淀板其中一条直边和相对的两条波浪状边固接在所述壳体的内侧壁上，多个第一排气板平行等间隔地设置在所述沉淀板的正上方，第一排气板为瓦形结构，每个第一排气板其中一条直边和相对的两条弧边均固接在所述壳体的内侧壁上且表面朝上凸起，每个第一排气板上均贯通开有多个圆形的第一排气孔，每个第一排气孔的周向上固接有四根细针，四根细针均匀分布，所述沉淀板和位于最下方的第一排气板及所述壳体的内侧壁形成沉淀室，所述进浆口与所述沉淀室连通且靠近所述沉淀板，所述第一排气口位于多个第一排气板上方；

支撑板和多个第二排气板，所述支撑板和第二排气板均为矩形结构，所述支撑板倾斜向下设置，所述支撑板其中一条边与所述沉淀板的自由边固接、余下三条边与所述壳体的内侧壁固接，多个第二排气板均倾斜向上平行等间隔设置且位于所述支撑板的正上方，第二排气板的数量与第一排气板的数量相等，从下至上每个第二排气板其中一条边与每个第一排气板的自由边一一对应固接，每个第二排气板余下的三边均与所述壳体的内侧壁固接，每个第二排气板上均贯通开有多个圆形的第二排气孔，所述支撑板和位于最下方的第二排气板及所述壳体的内侧壁形成第一过滤室，所述第一出浆口与所述第一过滤室连通，所述第二排气口位于多个第二出气板上方；

第一过滤网和第二过滤网，所述第一过滤网和所述第二过滤网竖直间隔设置在所述第一过滤室内，所述第一过滤网和所述第二过滤网均为矩形结构，所述第一过滤网和所述第二过滤网的上下两边均分别固接在位于最下方的第二排气板和所述支撑板上、余下的两边均固接在所述壳体的内侧壁上，所述第一过滤网靠近所述沉淀板的一面关于所述第一过滤网的竖向轴线对称固设有多个第一导渣板，位于同一侧的多个第一导渣板均以45°角倾斜向下等间隔设置且下端朝向所述第一过滤网的竖向轴线，多个第一导渣板的下端形成竖直的第一排渣通道，所述第二过滤网靠近所述沉淀板的一面关于所述第二过滤网的竖向轴线对称固设有多个第二导渣板，位于同一侧的多个第二导渣板均以45°角倾斜向下等间隔设置且下端朝向所述第二过滤网的竖向轴线，多个第二导渣板的下端形成竖直的第二排渣通道；

两个排渣仓，两个排渣仓均固设在所述支撑板的下表面上且分别与所述第一排渣通道和所述第二排渣通道连通，每个排渣仓的内侧壁上均固设有多组挡板，每组挡板均包括以45°角倾斜向下相对交错设置的上挡板和下挡板，且上挡板的底端与下挡板的表面形成通道；

封板和竖直板，所述封板和所述竖直板均为矩形结构，所述封板和所述竖直板均位于所述壳体内，所述封板平行设置在所述支撑板下方，所述封板和所述竖直板及所述壳体的内侧壁形成封闭的第二过滤室，两个排渣仓的出口均穿过所述封板与所述第二过滤室连通，所述第二过滤室内倾斜向下固设有第三过滤网，所述第二出浆口与所述第二过滤室位于所述第三过滤网下方的空间连通，所述排渣口与所述第二过滤室位于所述第三过滤网上方的空间连通且靠近所述第三过滤网的底端。

优选的是，所述反循环管的底端覆盖有第二滤网，所述第二滤网为开口朝上的v形结构且v形顶点位于所述反循环管的轴线上，所述第二滤网的下表面垂直固接有多根碎渣杆，每根碎渣杆的表面均固设有多个锯齿状凸块。

优选的是，每个出气孔均以45°角倾斜向上连通有喇叭状喷头，多个喷头均位于所述第一滤网内且开口朝外。

优选的是，所述供气管位于所述反循环管外的部分为橡胶管、位于所述反循环管内的部分为不锈钢管。

优选的是，所述反循环管靠近所述管帽的外侧壁上自上而下设有0～1.5m的刻度线。

优选的是，所述进浆管靠近所述泥浆回收池的管段上设有加压泵。

本发明至少包括以下有益效果：

(1)本发明提供的气举反循环排渣成孔系统中，泥浆混合物进入沉淀室后，其混有的大颗粒沉渣在重力作用下可以沉降在沉淀板上，同时混有的空气逐渐上升经过多个第一排气板后排出，从而除去泥浆混合物中少量的大颗粒沉渣和大部分的空气，其中，沉淀板的表面呈波浪状，可以增大沉渣通过的阻力，使大颗粒沉渣留在沉淀板上，而第一排气板设计为瓦形结构，可以增大与空气的接触面积，使混有的空气能快速通过第一排气板排出，同时第一排气板还可以阻挡溅起的泥浆液和被空气带出的泥浆液，防止泥浆液被带出，造成损失，而四根细针一方面可以防止气泡或液泡堵塞第一排气孔，影响排气性能，另一方面可以使第一排气板上积聚的泥浆液快速落下，加快排气速率。

(2)本发明提供的气举反循环排渣成孔系统中，泥浆混合物进入第一过滤室后，其中余下的空气能够从多个第二排气板排出，从而将泥浆混合物中的空气完全除尽，避免回流循环的泥浆中还混有空气。

(3)本发明提供的气举反循环排渣成孔系统中，第一过滤网和第二过滤网可以对泥浆混合物进行两级过滤，确保泥浆混合物中的沉渣完全被除去，而多个倾斜向下设置的第一导渣板和第二导渣板可以将截留的沉渣分别导向第一排渣通道和第二排渣通道，使截留的沉渣能快速导出，避免沉渣堵塞第一过滤网和第二过滤网上的过滤孔，影响过滤速率和效果。

(4)本发明提供的气举反循环排渣成孔系统中，两个排渣仓能够将第一排渣通道和第二排渣通道中的沉渣快速排出，避免沉渣堆积，而排渣仓内侧壁上的多组挡板倾斜向下设置，使进入排渣仓的沉渣只能向下排出，但不能向上返回，从而可以防止进入排渣仓内的沉渣被上方的泥浆流再次带出，影响排渣效果。

(5)本发明提供的气举反循环排渣成孔系统中，由于排渣仓与第一排渣通道和第二排渣通道连通，所以上方的泥浆混合物会有部分通过第一排渣通道和第二排渣通道流入排渣仓内，造成泥浆的浪费，而通过设置封板和竖直板形成第二过滤室，对流入排渣仓的泥浆混合物进行过滤，充分回收泥浆，节约资源，降低成本。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明其中一种技术方案所述气举反循环排渣成孔系统的结构示意图；

图2为本发明其中一种技术方案所述第一导渣板的正视图；

图3为本发明其中一种技术方案所述第二导渣板的正视图；

图4为本发明其中一种技术方案所述第二滤网的结构示意图；

图5为本发明其中一种技术方案所述出气管的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1～4所示，本发明提供了一种气举反循环排渣成孔系统，包括：

反循环管1，其竖直设置，所述反循环管1的顶端位于桩孔2的正上方、底端位于桩孔2内，所述反循环管1的底端敞口，且距桩孔2底部沉渣3顶面的高度为0.4～0.5m，所述反循环管1的顶端用管帽4密封；

供气管5和出气管6，所述供气管5的进气端连接有空气压缩机7、出气端穿过所述管帽4延伸至所述反循环管1内，且所述供气管5位于所述反循环管1内的部分与其同轴设置，供气管5可以将压缩空气输送到反循环管1内，所述出气管6同轴设置在所述反循环管1内，所述出气管6的顶端与所述供气管5的出气端连通、底端密封且距所述反循环管1底端的高度为0.5～1.0m，所述出气管6的外部包裹有第一滤网8，所述出气管6的侧壁上固接有四个重力块9，且四个重力块9均位于所述第一滤网8内，四个重力块9呈十字形分布，所述出气管6上未与重力块9固接的侧壁部分均匀贯通开有多个出气孔；多个出气孔可以将出气管6内的压缩空气释放出来，进入到反循环管1内，与泥浆混合，使泥浆成为充气状态，密度降低，从而营造反循环管1内外的液柱压差，产生反循环动力，将底部的沉渣3排出，四个重力块9可以使出气管6自然下垂，防止在出气的过程中晃动、上浮、偏移等，第一滤网8可以防止出气孔被堵塞，保证出气孔的正常出气；

排渣管10，其一端穿过所述管帽4与所述反循环管1的顶端连通、另一端连接有泥浆净化装置；排渣管10可以将反循环管1内混有沉渣3和空气的泥浆混合物排出，送入到泥浆净化装置内；

进浆管11，其一端连接有泥浆回收池12、另一端与桩孔2和所述反循环管1形成的环形空间连通；进浆管11可以将净化回收后的泥浆输送到桩孔2和反循环管1形成的环形空间内，不断补充泥浆，维持气举反循环排渣过程；

其中，所述泥浆净化装置包括：

壳体13，其为中空长方体结构，所述壳体13侧壁上设有进浆口14、第一出浆口15、第二出浆口16、排渣口17、第一排气口18及第二排气口19，所述排渣管10与所述进浆口14连通，所述第一出浆口15和所述第二出浆口16均与所述泥浆回收池12连通；

沉淀板20和多个第一排气板21，所述沉淀板20为矩形结构且表面呈波浪状，所述沉淀板20水平设置且表面波浪朝下，所述沉淀板20其中一条直边和相对的两条波浪状边固接在所述壳体13的内侧壁上，多个第一排气板21平行等间隔地设置在所述沉淀板20的正上方，第一排气板21为瓦形结构，每个第一排气板21其中一条直边和相对的两条弧边均固接在所述壳体13的内侧壁上且表面朝上凸起，每个第一排气板21上均贯通开有多个圆形的第一排气孔，每个第一排气孔的周向上固接有四根细针22，四根细针22均匀分布，所述沉淀板20和位于最下方的第一排气板21及所述壳体13的内侧壁形成沉淀室，所述进浆口14与所述沉淀室连通且靠近所述沉淀板20，所述第一排气口18位于多个第一排气板21上方；泥浆混合物进入沉淀室后，其混有的大颗粒沉渣3在重力作用下可以沉降在沉淀板20上，同时混有的空气逐渐上升经过多个第一排气板21后排出，从而除去泥浆混合物中少量的大颗粒沉渣3和大部分的空气，其中，沉淀板20的表面呈波浪状，可以增大沉渣3通过的阻力，使大颗粒沉渣3留在沉淀板20上，而第一排气板21设计为瓦形结构，可以增大与空气的接触面积，使混有的空气能快速通过第一排气板21排出，同时第一排气板21还可以阻挡溅起的泥浆液和被空气带出的泥浆液，防止泥浆液被带出，造成损失，而四根细针22一方面可以防止气泡或液泡堵塞第一排气孔，影响排气性能，另一方面可以使第一排气板21上积聚的泥浆液快速落下，加快排气速率；

支撑板23和多个第二排气板24，所述支撑板23和第二排气板24均为矩形结构，所述支撑板23倾斜向下设置，所述支撑板23其中一条边与所述沉淀板20的自由边固接、余下三条边与所述壳体13的内侧壁固接，多个第二排气板24均倾斜向上平行等间隔设置且位于所述支撑板23的正上方，第二排气板24的数量与第一排气板21的数量相等，从下至上每个第二排气板24其中一条边与每个第一排气板21的自由边一一对应固接，每个第二排气板24余下的三边均与所述壳体13的内侧壁固接，每个第二排气板24上均贯通开有多个圆形的第二排气孔，所述支撑板23和位于最下方的第二排气板24及所述壳体13的内侧壁形成第一过滤室，所述第一出浆口15与所述第一过滤室连通，所述第二排气口19位于多个第二出气板上方；泥浆混合物进入第一过滤室后，其中余下的空气能够从多个第二排气板24排出，从而将泥浆混合物中的空气完全除尽，避免回流循环的泥浆中还混有空气；

第一过滤网25和第二过滤网26，所述第一过滤网25和所述第二过滤网26竖直间隔设置在所述第一过滤室内，所述第一过滤网25和所述第二过滤网26均为矩形结构，所述第一过滤网25和所述第二过滤网26的上下两边均分别固接在位于最下方的第二排气板24和所述支撑板23上、余下的两边均固接在所述壳体13的内侧壁上，所述第一过滤网25靠近所述沉淀板20的一面关于所述第一过滤网25的竖向轴线对称固设有多个第一导渣板27，位于同一侧的多个第一导渣板27均以45°角倾斜向下等间隔设置且下端朝向所述第一过滤网25的竖向轴线，多个第一导渣板27的下端形成竖直的第一排渣通道28，所述第二过滤网26靠近所述沉淀板20的一面关于所述第二过滤网26的竖向轴线对称固设有多个第二导渣板29，位于同一侧的多个第二导渣板29均以45°角倾斜向下等间隔设置且下端朝向所述第二过滤网26的竖向轴线，多个第二导渣板29的下端形成竖直的第二排渣通道30；第一过滤网25和第二过滤网26可以对泥浆混合物进行两级过滤，确保泥浆混合物中的沉渣3完全被除去，而多个倾斜向下设置的第一导渣板27和第二导渣板29可以将截留的沉渣3分别导向第一排渣通道28和第二排渣通道30，使截留的沉渣3能快速导出，避免沉渣3堵塞第一过滤网25和第二过滤网26上的过滤孔，影响过滤速率和效果；

两个排渣仓31，两个排渣仓31均固设在所述支撑板23的下表面上且分别与所述第一排渣通道28和所述第二排渣通道30连通，每个排渣仓31的内侧壁上均固设有多组挡板32，每组挡板32均包括以45°角倾斜向下相对交错设置的上挡板和下挡板，且上挡板的底端与下挡板的表面形成通道；两个排渣仓31能够将第一排渣通道28和第二排渣通道30中的沉渣3快速排出，避免沉渣3堆积，而排渣仓31内侧壁上的多组挡板32倾斜向下设置，使进入排渣仓31的沉渣3只能向下排出，但不能向上返回，从而可以防止进入排渣仓31内的沉渣3被上方的泥浆流再次带出，影响排渣效果；

封板33和竖直板34，所述封板33和所述竖直板34均为矩形结构，所述封板33和所述竖直板34均位于所述壳体13内，所述封板33平行设置在所述支撑板23下方，所述封板33和所述竖直板34及所述壳体13的内侧壁形成封闭的第二过滤室，两个排渣仓31的出口均穿过所述封板33与所述第二过滤室连通，所述第二过滤室内倾斜向下固设有第三过滤网35，所述第二出浆口16与所述第二过滤室位于所述第三过滤网35下方的空间连通，所述排渣口17与所述第二过滤室位于所述第三过滤网35上方的空间连通且靠近所述第三过滤网35的底端；由于排渣仓31与第一排渣通道28和第二排渣通道30连通，所以上方的泥浆混合物会有部分通过第一排渣通道28和第二排渣通道30流入排渣仓31内，造成泥浆的浪费，而第二过滤室可以对流入排渣仓31的泥浆混合物进行过滤，充分回收泥浆，节约资源，降低成本。

在这种技术方案中，使用时，先将反循环管1插入桩孔2内，然后将出气管6连通在供气管5的出气端上，再将供气管5和出气管6一起放入到反循环管1内，最后连接好排渣管10和进浆管11，启动排渣成孔系统，压缩空气通过供气管5和出气管6送入到反循环管1内的泥浆内，反循环管1内的泥浆与压缩空气混合后成为充气状态，密度降低，此时反循环管1内外形成液柱压差，反循环管1外的泥浆会带着底部的沉渣3一起进入到反循环管1内，然后从排渣管10排出，从排渣管10排出的混有压缩空气和沉渣3的泥浆混合物进入到泥浆净化装置中，在泥浆净化装置中，泥浆混合物先进入沉淀室，其中的大颗粒沉渣3会沉淀在沉淀板20上，压缩空气大部分会通过第一排气板21排出，然后进入第一过滤室，混有的沉渣3经过第一过滤网25和第二过滤网26后被完全除去，而残留的压缩空气会从第二排气板24排出，从而完全除去泥浆混合物中的沉渣3和压缩空气，而从第一排渣通道28和第二排渣通道30中漏出的泥浆混合物进入第二过滤室进行过滤，充分回收泥浆，经过净化后的泥浆混合物储存在泥浆回收池12内，最后通过进浆管11回流到桩孔2和反循环管1形成的环隙空间内，维持气举反循环过程，从而将桩孔2底部的沉渣3完全除去，采用这种技术方案，排渣成孔系统可以将循环使用的泥浆中混有的压缩空气和沉渣3完全除去，防止混有的压缩空气影响反循环管1内外的液柱压差，降低反循环的动力，同时防止排出的沉渣3又再次被带入桩孔2内，导致除渣不彻底。

在另一种技术方案中，所述反循环管1的底端覆盖有第二滤网36，所述第二滤网36为开口朝上的v形结构且v形顶点位于所述反循环管1的轴线上，所述第二滤网36的下表面垂直固接有多根碎渣杆37，每根碎渣杆37的表面均固设有多个锯齿状凸块。由于底部的沉渣3在沉积的过程中可能会结成大块，第二滤网36可以防止大块的沉渣3被带入反循环管1，造成反循环管1的堵塞，而多根碎渣杆37以及多个锯齿状凸块可以将碰撞到第二滤网36上的大块沉渣3破碎形成小颗粒沉渣3，便于彻底清除沉渣3。

在另一种技术方案中，每个出气孔均以45°角倾斜向上连通有喇叭状喷头38，多个喷头38均位于所述第一滤网8内且开口朝外。喇叭状喷头38可以增大从出气孔释放出来的压缩空气的动力，使压缩空气更快速地与泥浆进行混合，同时增加压缩空气与泥浆的接触面积，使压缩空气更充分地与泥浆进行混合。

在另一种技术方案中，所述供气管5位于所述反循环管1外的部分为橡胶管、位于所述反循环管1内的部分为不锈钢管。不锈钢管具有很好的刚性，可以保证供气管5位于反循环管1内的部分垂直不偏移，从而向反循环管1四周均匀出气，橡胶管比较柔软，便于供气管5位于反循环管1外的部分随意挪动，同时也可以降低制造成本。

在另一种技术方案中，所述反循环管1靠近所述管帽4的外侧壁上自上而下设有0～1.5m的刻度线。0～1.5m的刻度线是指在反循环管1的外侧壁上自上而下刻有从0m到1.5m的刻度线，其中以0.1m为一个单位设置刻度线，设置这样的刻度线后，便于确定反循环管1距离沉渣3顶面的距离，保证排渣的正常进行。

在另一种技术方案中，所述进浆管11靠近所述泥浆回收池12的管段上设有加压泵。加压泵可以增加泥浆的流动动力，使净化回收的泥浆能快速回流到桩孔2和反循环管1形成的环形空间内，维持气举反循环，直至彻底清除沉渣3。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明气举反循环排渣成孔系统的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。