一种干作业钻孔灌注桩用气流式清底方法
【专利摘要】一种干作业钻孔灌注桩用气流式清底方法，涉及干作业钻孔灌注桩清底技术领域，特别涉及一种干作业钻孔灌注桩用气流式清底方法，包括如下步骤，步骤一，通过旋挖设备在工作区打孔，对深孔进行查验，将钢筋笼下入深孔中，步骤二，准备清底设备，步骤三，设备测试，步骤四，吊装设备，步骤五，桩孔清底，本发明适用于任何桩径的干作业钻孔灌注桩基，尤其是大厚度覆盖层区域的干作业钻孔灌注桩基，桩底沉渣一般包括粉土、砂砾土、卵石土和基岩碎屑，卵石土和基岩碎屑影响较小，松散粉土的工程特性最差，危害最大，故本方法主要针对于松散粉土的沉渣，对沉渣的厚度无要求。
【专利说明】
_种干作业钻孔灌注桩用气)流式清底方法
技术领域
[0001] 本发明涉及干作业钻孔灌注粧清底技术领域，特别涉及一种干作业钻孔灌注粧用 气流式清底方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着我国国民经济的快速发展，大跨桥梁、港口码头、海洋工程和大量中 高层及超高层建筑的迅猛增多，对基础的设计施工提出了很高的要求和挑战。
[0003] 灌注粧基础具有沉降变形小、承载力高、性状稳定的优点，适用于任何地层，可形 成设计要求的粧径、粧长，满足建筑物不同的承载力要求，在现代基础结构形式中的应用数 量急剧增加，目前约占全部工程结构基础的70%以上，成为一种发展迅速、使用广泛、生命 力强的基础结构形式。尤其是大厚度黄土地区，为防止黄土湿陷对建筑物的破坏，穿过大厚 度湿陷性黄土坐落于下部较好持力层上的长粧已成为当地建筑的首选基础型式。
[0004] 许多工程粧，尤其粧身穿越砂卵石、粉土、大厚度黄土层、回填土层时，或是下放钢 筋笼的过程中不可避免的都会刮擦粧孔侧壁，在粧底形成有一定厚度的沉渣，沉渣的存在 将导致粧基沉降过大，不能有效发挥粧端阻力，从而大大降低单粧承载力，造成经济上的浪 费，且沉渣具有强度低、压缩性高的特点，沉渣太厚会使粧的承载力降低而不满足设计要 求，如果不加清理会影响基础的承载力的发挥，威胁上部结构的安全，造成不可挽回的损 失。因此，在灌注混凝土之前必须对粧底沉渣进行清理。
[0005] 现行比较常用的方法有高压旋喷法、压力注浆法、预加荷载法和人工清底法，其中 高压旋喷法、压力注浆法、预加荷载法均为后期加固措施，对工期影响较大，且费用昂贵，人 工清底法作业环境恶劣、工人安全无法保障且无法清理小直径粧和下放钢筋笼时产生的沉 渣。目前尚没有一项专门的方法能够用于前期干作业钻孔灌注粧的清底工作。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于，针对上述问题，提供一种干作业钻孔灌注粧用气流式清底方 法。
[0007] 为了实现上述目的，本发明的技术方案具体如下：
[0008] -种干作业钻孔灌注粧用气流式清底方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0009] 步骤一，通过旋挖设备在工作区打孔，对深孔进行查验，将钢筋笼下入深孔中。
[0010] 步骤二，准备清底设备，在筒体1内部安装机座7,机座7上安装若干电机2,并使 电机2的主轴穿过机座7和筒体1底部薄壁，电机2的主轴末端通过轴4连接搅动棒5,在 筒体1内部的电机2上方安装隔土板6,将风管3-端插进筒体1内部，并依次贯穿隔土板 6、机座7和筒体1底部薄壁。
[0011] 步骤三，设备测试，将空压机与清底设备的风管3连接，启动空压机，检查筒体1底 部的风管3气流情况，保证风管3内的气流流速为1418. 2m/s或1791. 4m/s。
[0012] 步骤四，吊装设备，通过吊装机械将设备放进粧孔内。
[0013] 步骤五，粧孔清底，启动电机2和空压机，电机2驱动搅动棒5做高速回转运动，搅 动棒5在高速回转的同时将粧孔底部的沉渣全部搅动悬浮，空压机通过风管3向粧底输入 高强气流，将被搅动悬浮的沉渣全部吹起，高压气流携带沉渣碎肩上返，设备与粧孔间的环 状间隙面积小，气流流速较快，气流流过设备筒体1后，在筒体1的后部都要形成涡流区，涡 流区的压力小于静止时的气压，气流流速越大，涡流区的气压越小，裹挟渣土的气流到达筒 体后的涡流区时气压减小，渣土下落至筒体1内的隔土板6上，粧底的沉渣厚度减少，随着 沉渣厚度的减少慢慢下放清底设备，直至完成彻底清底。
[0014] 所述一种干作业钻孔灌注粧用气流式清底方法，其特征在于，所述的粧孔，其直径 为 800mm 或 1000mm。
[0015] 所述一种干作业钻孔灌注粧用气流式清底方法，其特征在于，所述的筒体1，其最 大直径为700mm或900mm，其开口端直径为637mm或837mm。
[0016] 所述一种干作业钻孔灌注粧用气流式清底方法，其特征在于，所述的风管3,其直 径为32mm，壁厚4mm。
[0017] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0018] 适用于任何粧径的干作业钻孔灌注粧基，尤其是大厚度覆盖层区域的干作业钻孔 灌注粧基，粧底沉渣一般包括粉土、砂砾土、卵石土和基岩碎肩，卵石土和基岩碎肩影响较 小，松散粉土的工程特性最差，危害最大，故本方法主要针对于松散粉土的沉渣，对沉渣的 厚度无要求。
【附图说明】
[0019] 图1是本发明实施例提供的粧基清底方法的实施示意图。
[0020] 图2是本发明的原理图。
[0021] 其中，1.筒体，2.电机，3.风管，4.轴，5.搅拌棒，6.隔土板。
【具体实施方式】
[0022] 以下结合附图1和实施例对本发明提出的粧基清底方法作进一步详细说明。
[0023] 实施例1
[0024] -种干作业钻孔灌注粧用气流式清底方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0025] 步骤一，通过旋挖设备在工作区打孔，对深孔进行查验，将钢筋笼下入深孔中。
[0026] 步骤二，准备清底设备，在筒体1内部安装机座7,机座7上安装若干电机2,并使 电机2的主轴穿过机座7和筒体1底部薄壁，电机2的主轴末端通过轴4连接搅动棒5,在 筒体1内部的电机2上方安装隔土板6,将风管3-端插进筒体1内部，并依次贯穿隔土板 6、机座7和筒体1底部薄壁。
[0027] 步骤三，设备测试，将空压机与清底设备的风管3连接，启动空压机，检查筒体1底 部的风管3气流情况，保证风管3内的气流流速为1418. 2m/s。
[0028] 步骤四，吊装设备，通过吊装机械将设备放进粧孔内。
[0029] 步骤五，粧孔清底，启动电机2和空压机，电机2驱动搅动棒5做高速回转运动，搅 动棒5在高速回转的同时将粧孔底部的沉渣全部搅动悬浮，空压机通过风管3向粧底输入 高强气流，将被搅动悬浮的沉渣全部吹起，高压气流携带沉渣碎肩上返，设备与粧孔间的环 状间隙面积小，气流流速较快，气流流过设备筒体1后，在筒体1的后部都要形成涡流区，涡 流区的压力小于静止时的气压，气流流速越大，涡流区的气压越小，裹挟渣土的气流到达筒 体后的涡流区时气压减小，渣土下落至筒体1内的隔土板6上，粧底的沉渣厚度减少，随着 沉渣厚度的减少慢慢下放清底设备，直至完成彻底清底。
[0030] 进一步地，所述的粧孔，其直径为800mm。
[0031] 进一步地，所述的筒体1，其最大直径为700_，其开口端直径为637_。
[0032] 进一步地，所述的风管3,其直径为32mm，壁厚4mm。
[0033] 根据连续性原理，流体流过流管时，在同一时间流过流管任意截面的流体质量相 等。单位时间内流过截面1的流体体积为υ i · Ai，流过截面2的流体体积为υ 2 · A2，流过 截面3的流体体积为υ 3 · A3。根据质量守恒定律可知，υ i υ 3 · A3。如图2所示·
[0034] 空气能量主要有四种，动能、压力能、热能和重力势能，低速流动，热能可忽略不 计；空气密度小，重力势能可忽略不计，根据伯努利定理，同一流管的任意截面上，流体的静 压和动压之和保持不变，即动能+压力能=常值，公式表达为，
[0036]
-动压，单位体积空气所具有的动能，这是一种附加的压力，是空气在流动 中受阻，流速降低时产生的压力。
[0037] P-静压，单位体积空气所具有的压力能。在静止的空气中，静压等于当时当地的 大气压。
[0038] P0一总压（全压），它是动压和静压之和。
[0039] 气流流过物体后，在物体的后部都要形成涡流区，涡流区的压力小于静止时的气 压，气流流速越大，涡流区的气压越小，裹挟渣土的气流到达障碍物后的涡流区时气压减 小，渣土下落。
[0040] 公式推导
[0041] 液（气）体内部有压强（单位面积上的力），作用在浸在其中的物体上，对物体的 总作用力竖直向上，即为浮力。当物体自重等于浮力时，物体处于悬浮状态。
[0042] 悬浮状态时：
物体悬浮于空气中，周围所受的静压 相等，可相互抵消，故P取0。
[0043] 根据以上原理，出风口的流量公式如下：
[0045] Q-出风口 的流量（m3/s);
[0046] K-储备系数，取2;
[0047] γ-渣土的容重（Kn/m3);
[0048] P-空气的密度（Kg/m3);
[0049] A-环状间隙的面积（m2)。
[0050] 根据文献资料推荐，为保持清除和携带孔底碎肩的钻孔环隙，上返速度V = 10~ 15m/s 〇
[0051] 粉土沉渣清底计算过程
[0052] 干燥粉末状粉土 800mm粧径
[0053] 空气密度1. 29Kg/m3,粉土渣土容重15Kn/m3。粧径800mm，筒体1直径700mm，筒 体1开口端收口孔径637mm，环状间隙面积为0. 11775m2.代入公式⑵可得，Q = 1. 14m3/ s。环状间隙的流速为9. 7m/s。风管3的直径为32mm，壁厚4mm，出风口的流速为1418. 2m/ So
[0054] 实施例2
[0055] 沉渣为干燥粉末状粉土，其粧孔直径为1000mm。
[0056] 空气密度1. 29Kg/m3,粉土渣土容重15Kn/m3。粧径1000mm，筒体1直径900mm，筒 体1开口端收口孔径837mm，环状间隙面积为0. 14915m2.代入公式（2)可得，Q = 1. 44m3/ s。环状间隙的流速为9. 7m/s。风管3的直径为32mm，壁厚4mm，出风口的流速为1791. 4m/ So
【主权项】
1. 一种干作业钻孔灌注粧用气流式清底方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤一，通过旋挖设备在工作区打孔，对深孔进行查验，将钢筋笼下入深孔中。 步骤二，准备清底设备，在筒体（1)内部安装机座（7)，机座（7)上安装若干电机（2)， 并使电机（2)的主轴穿过机座（7)和筒体（1)底部薄壁，电机（2)的主轴末端通过轴（4) 连接搅动棒（5)，在筒体（1)内部的电机（2)上方安装隔土板(6)，将风管（3) -端插进筒 体（1)内部，并依次贯穿隔土板(6)、机座（7)和筒体（1)底部薄壁。 步骤三，设备测试，将空压机与清底设备的风管（3)连接，启动空压机，检查筒体（1)底 部的风管⑶气流情况，保证风管⑶内的气流流速为1418. 2m/s或1791. 4m/s。 步骤四，吊装设备，通过吊装机械将设备放进粧孔内。 步骤五，粧孔清底，启动电机（2)和空压机，电机（2)驱动搅动棒（5)做高速回转运动， 搅动棒（5)在高速回转的同时将粧孔底部的沉渣全部搅动悬浮，空压机通过风管（3)向粧 底输入高强气流，将被搅动悬浮的沉渣全部吹起，高压气流携带沉渣碎肩上返，设备与粧孔 间的环状间隙面积小，气流流速较快，气流流过设备筒体（1)后，在筒体（1)的后部都要形 成涡流区，涡流区的压力小于静止时的气压，气流流速越大，涡流区的气压越小，裹挟渣土 的气流到达筒体后的涡流区时气压减小，渣土下落至筒体（1)内的隔土板（6)上，粧底的沉 渣厚度减少，随着沉渣厚度的减少慢慢下放清底设备，直至完成彻底清底。2. 根据权利要求1所述一种干作业钻孔灌注粧用气流式清底方法，其特征在于，所述 的粧孔，其直径为800mm或1000mm。3. 根据权利要求1所述一种干作业钻孔灌注粧用气流式清底方法，其特征在于，所述 的筒体（1)，其最大直径为700mm或900mm，其开口端直径为637mm或837mm。4. 根据权利要求1所述一种干作业钻孔灌注粧用气流式清底方法，其特征在于，所述 的风管（3)，其直径为32mm，壁厚4mm〇
【文档编号】E02D13/08GK105986576SQ201510075032
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月11日
【发明人】郑明军, 王旭东, 杨万里, 王勋
【申请人】甘肃建研岩土工程有限公司