专利名称：地下暗河中的灌注桩孔孔底清渣方法及掏渣桶和吹送清渣系统的制作方法
技术领域：
本发明属于混凝土灌注基础施工领域，尤其涉及一种清除灌注桩孔孔底沉渣的施工方法及施工设备。
背景技术：
钻孔灌注桩因机具设备简单、质量可靠等原因，被广泛地应用于各构筑物的基础。 灌注桩底沉渣超标是引发沉降的重要原因，因此孔底沉渣的清理是控制桩身质量的关键。传统的孔底清渣方法归纳起来有以下几种
1.掏渣法成孔后，将钻头提出孔外，下放掏渣筒，放至孔底后，先上下提升Im an搅动几下，然后掏取浆渣混合体提出孔外，反复掏取达到清渣的目的。此方法清孔过程中要及时补充泥浆，并保持浆面稳定，以防塌孔，此方法消耗泥浆多，受泥浆浮渣影响大。2.换浆法采用泥浆泵抽(压)浆，通过插入孔底的管道(可直接利用导管)，在桩孔内形成正(反)循环泥浆流，把孔内悬浮钻碴多的泥浆替换出来，以达到清理沉渣目的。此方法清孔时间长，当泥浆含砂率较高时或泥浆浓度过低时，清孔难以达到要求。3.气举法即气举反循环清孔法，成孔后，将导管下入孔内，在导管内加插一根 Φ 25mm的中心管，中心管长度为孔深的一半再加1 加。在中心管下部1. ^ii的长度范围内，沿中心管直径方向交错钻几排直径6mm的排气孔，中心管的底口封住，上部用胶管与空压机的储气罐相连，导管顶部用导管帽固定中心管，导管帽后接管到沉淀池。导管下到孔底后提升0. 5m，开动空压机，压缩空气在导管内与泥浆混合，在导管内形成一种密度小于泥浆的浆气混合物而上升，在导管内底端形成负压，下面的泥浆在负压的作用下上升，从而形成流动，携带沉渣从导管内反出，排出导管。此方法是近年来出现的较先进的清渣方法，清孔效果明显。由于使用到的设备相对较多，安装拆卸较复杂，平常仅用于二次清孔。此法排渣是利用底部泥浆浮力，将沉渣排出，因此泥浆浓度过低时，清孔难以彻底。以上现有的清孔方法，都是利用泥浆的悬浮来带出钻渣。位于地下暗河中的灌注桩孔位，由于地下水的流动，泥浆浓度普遍偏低甚至为清水，这导致清渣进度缓慢，且清渣不彻底，达不到沉渣容许值要求。针对以上问题，本发明综合利用常规清渣方法，并予以优化改进，针对性地解决了地下暗河中孔底清渣问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种施工设备少、施工步骤简单、适用范围广、质量可靠、可广泛用于地下暗河中的灌注桩孔孔底清渣的方法，还提供一种结构简单、制作简便、成本低、效果好的用于地下暗河中的灌注桩孔孔底清渣方法的掏渣桶和用于地下暗河中的灌注桩孔孔底清渣方法的吹送清渣系统。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种地下暗河中的灌注桩孔孔底清渣方法，包括以下步骤(1)孔底造浆在水流相对稳定的孔底直接投入粘土进行冲击造浆；
(2)掏渣将一掏渣桶吊放至孔底，然后将掏渣桶反复上下提升以搅动沉渣上浮，再将掏渣桶静置于孔底；待上浮后的沉渣因自重沉淀到所述掏渣捅内后，将掏渣桶提出地面倾倒沉渣；利用掏渣桶重复掏渣多次后，测量孔底的沉渣厚度，如果达标，则清渣完成；
(3)重复掏渣如果经上述步骤(2)处理后的沉渣厚度超标，则重复上述步骤(1) (2),直至沉渣厚度达标，则清渣完成。作为一个总的技术构思，本发明还提供一种地下暗河中的灌注桩孔孔底清渣方法，包括以下步骤
(1)孔底造浆在水流相对稳定的孔底直接投入粘土进行冲击造浆；
(2)掏渣将一掏渣桶吊放至孔底，然后将掏渣桶反复上下提升以搅动沉渣上浮，再将掏渣桶静置于孔底；待上浮后的沉渣因自重沉淀到所述掏渣捅内后，将掏渣桶提出地面倾倒沉渣；利用掏渣桶重复掏渣多次后，测量孔底的沉渣厚度，如果达标，则清渣完成；
(3)重复掏渣如果经上述步骤(2)处理后的沉渣厚度超标，则重复上述步骤(1) (2)，如果沉渣厚度达标，则清渣完成；
(4)吹送清渣如果经上述步骤(3)处理后沉渣厚度仍然超标且基本没有变化，则将一套吹送清渣系统安装于灌注桩孔附近地面及孔内，然后利用该吹送清渣系统向孔底吹送高压风，使孔底形成负压，孔底的泥浆和高压气体形成气浆并向上涌动，进而将孔底的沉渣带出孔外；重复本步骤多次，如果孔底的沉渣厚度达标，则清渣完成；
(5)重复吹送清渣如果经上述步骤(4)处理后的沉渣厚度仍然超标且基本没有变化， 则依次重复上述步骤(1)和步骤(4)，直至沉渣厚度达标，清渣完成。上述的地下暗河中的灌注桩孔孔底清渣方法中，所述孔底造浆的具体方法优选是根据灌注桩孔的孔径大小选用适量的粘土块，并将粘土块直接从孔口投入，再将一钻锤放入孔内用小冲程冲击粘土块造浆，在造浆过程中粘土不粘钻锤时，造浆完成。作为一个总的技术构思，本发明还提供一种可用于地下暗河中的灌注桩孔孔底清渣方法(特别是上述清渣方法)的掏渣桶，所述掏渣桶包括桶底、桶身和桶提柄，所述桶底设置有可从桶底水平位置往上来回翻转的双块单向翻转式底板。所述双块单向翻转式底板优选是由位于桶底中部的固定板和位于该固定板两侧的活动转板组成，所述固定板固接于桶身内壁的底部，所述活动转板通过单向活页与所述固定板相连。上述的掏渣桶中，所述桶提柄优选为倒“V”字形，所述桶提柄两端铰接于桶身的外壁上，所述桶身的内壁固定有水平方向的加强筋。作为一个总的技术构思，本发明还提供一种可用于地下暗河中的灌注桩孔孔底清渣方法(特别是上述清渣方法)的吹送清渣系统，包括出渣管、钻机和空压机，所述出渣管的顶部弯折，所述钻机吊装于出渣管顶部的弯折处，所述出渣管的底部设置成向外扩张型管口，邻近所述扩张型管口的出渣管管壁上另开设有至少两个送风口，所述送风口通过风管连接至空压机。与现有技术相比，本发明的优点在于
(1)本发明通过在孔底投入粘土块方式直接冲击造浆，解决了地下暗河水流动冲走稀释泥浆，造成泥浆浮渣困难的技术难题，基本保证了泥浆浓度的稳定性，并可利用该泥浆浮渣，这也避免了传统方法在地面制备泥浆和泥浆循环被地下暗河水稀释的问题，相比传统方法节省了泥浆用量，提高了泥浆的浮渣功能和利用效率。(2)本发明针对浮渣困难、常用掏渣筒掏渣效果不佳的情况，对常用掏渣筒予以改进优化，降低高度、加大桶径，加大了搅动沉渣回落桶内的接收面积，增大了低高度上浮沉渣回落桶内的机率，从而提高了掏渣效率。(3)本发明通过对现有的吹送清渣系统进行改进，将高压风管直接插入出渣管底部向上吹送，反循环流动形成更为直接，再加上出渣管底部的扩张型管口设计，既避免了出渣管放置孔底时的“闭气”，又增加了负压，从而大大提高了吸渣清渣能力，解决了常规方法在清水中清渣不彻底的难题。综上所述，本发明解决了现有技术的地下暗河中灌注桩孔孔底泥浆浮渣不充分、 清渣困难等技术难题，大大提高了清渣效率，有效地缩短了清渣时间，即使在泥浆浓度偏低或为清水的情况下，也能将孔底沉渣彻底清除。
图1为本发明实施例中特制掏渣桶的立体视图。图2为本发明实施例中特制掏渣桶的俯视图(桶提柄未示出)。图3为本发明实施例中特制掏渣桶的仰视图(桶提柄未示出)。图4为本发明实施例中特制的吹送清渣系统的工作原理示意图。图5为本发明实施例中特制的吹送清渣系统的出渣管底部的局部放大图。图例说明
1、桶提柄；2、桶身；3、螺栓桶耳；4、桶底；5、双块单向翻转式底板；51、固定板；52、活动转板；6、单向活页；7、加强筋；8、钻机；9、出渣管；10、空压机；11、风管；12、送风口 ；13、
扩张型管口。
具体实施例方式以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。实施例
在某一高速公路的施工标段包括有一桥梁，在该桥梁的墩桩基施工过程中出现承压水大量上涌，当桩孔内水深达到6m后，趋于稳定。采用3台5kw水泵抽排，水位不变。经现场调查和物探勘测分析，发现存在有地下暗河。然后，调用冲击钻机进行造孔。成孔后，采用现有常规的掏渣法、换浆法或气举法等清渣方法进行清渣，不但清渣时间长，而且沉渣厚度难以达到规范容许值要求。针对现场情况，采用本发明方法对该地下暗河中的灌注桩孔孔底进行清渣，具体操作过程如下。(1)测量成孔后先测量孔底的泥浆浓度，如果泥浆浓度正常，则说明在造孔过程中地下暗河的溶腔裂隙堵塞效果较好，可直接进入下述的步骤(3)，然后在后续步骤(3)的掏渣清孔过程中可循环利用泥浆，并适时补充泥浆、保持浆面稳定，经过一段时间掏取，沉渣基本就可控制在容许值范围内；但本实施例中测量的泥浆浓度偏低且明显不均，因此进入后续的步骤(2)进行处理。(2)孔底造浆根据灌注桩孔的孔径大小选用适量的优质粘土块直接从孔口投入， 再将一钻锤放入孔内用小冲程冲击造浆，在造浆过程中感觉粘土不粘锤时，造浆完成，提出钻锤，进入步骤(3)处理。因地下暗河岩层底面一般在成孔孔底位置2. Om以上，因此孔底水相对稳定，泥浆不易稀释；并且在孔底直接造浆，也避开了泥浆因循环经过暗河水而被冲走稀释的过程。(3)掏渣用钻机8吊放大而低的特制掏渣桶，如图1、图2和图3所示，本实施例的特制掏渣桶直径比桩径小20cm (桶身直径超大，稍小于灌注桩孔孔径)，桶高50cm，其包括桶底4、桶身2和桶提柄1，桶底4设置有可从桶底4水平位置往上来回翻转的双块单向翻转式底板5 ；双块单向翻转式底板5是由位于桶底4中部的固定板51和位于该固定板51 两侧的活动转板52组成，固定板51固接于桶身2内壁的底部，活动转板52通过单向活页 6与固定板51相连，两扇能够单向向上翻转的活动转板52在固定板两侧对称布置，活动转板52向上翻转时能够实现取料动作，活动转板52放下时与固定板51平齐，实现取料后的装载。桶提柄1为倒“V”字形，桶提柄1两端通过螺栓桶耳3铰接于桶身2的外壁上，吊住桶提柄1便能轻易实现翻转，以利于倒渣。为防止该特制掏渣桶在提渣时变形，在桶身2上部的内壁平行螺栓桶耳3轴线方向加焊有两根相互平行且水平方向布置的加强筋7。将该特制掏渣桶放至孔底后，反复上下提升1.0m左右以搅动沉渣上浮，然后将特制掏渣桶放在孔底静置3min，待上浮沉渣因自重而下沉到捅内，将特制掏渣桶提出地面翻转倒掉，利用特制掏渣桶反复掏取多次，直至达到清渣的目的。在掏取的过程中注意观察桶内沉渣量，当持续三次以上出现掏渣量少，则停止掏取，测量沉渣厚度，如果达标，则清孔完成。(4)重复掏渣然而，经过步骤(3)处理后本实施例中的沉渣厚度测量超标，因此需要依次重复上述的步骤(2)和步骤(3)，但是，本实施例经重复掏渣后的效果依然不明显，沉渣厚度基本无变化，此时进入下述的步骤(5 )。(5)吹送清渣利用本实施例特制的吹送清渣系统进行吹送清渣，如图4和图5 所示，该吹送清渣系统包括出渣管9、钻机8和空压机10，出渣管9的顶部弯折成“7”字形，钻机8吊装于出渣管9顶部的弯折处，出渣管9的底部设置成向外扩张型管口 13，本实施例的扩张型管口 13是指将出渣管9临近底部的管口段进行三等份剖开，剖切长度为 IOcm 15cm，形成一类似喇叭形的管口，在靠近扩张型管口 13的出渣管9管壁上(距离管底40cm 50cm的位置)另开设有至少两个送风口 12，送风口 12是以小钢管作为高压风管接口，小钢管角度与出渣管9成30° 40°角，且方向向上，送风口 12通过风管11连接至空压机10 (不小于6m3/h)，各钢管接口之间可用法兰盘连接。吹送清渣前先将该系统的各项设备组装调试好，然后用钻机8吊着将Φ 100钢管分节安装放入孔内，安装完毕后组成一根完整的出渣管9，并将出渣管9放至孔底，再开动空压机10，利用空压机10的高压风向上吹送，将钻渣带出孔外。在吹渣过程中，需将出渣管9适时提升下降来转换位置和搅动沉渣，提升高度为1.0m左右，下降时抵达孔底。(6)重复吹送清渣为提高清渣效果，施工过程中依次重复上述步骤(2)和本步骤 (5)，直到清渣达标。本实施例通过孔底造浆、特制掏渣桶和特制的吹送清渣系统进行组合清渣，充分发挥了泥浆浮渣、掏渣桶掏渣、吹送系统吹渣各自的优点，大大增强了孔底吸渣和向外送渣能力，从而解决了泥浆浓度偏低或清水中孔底清渣难以达标的技术难题。
权利要求
1.一种地下暗河中的灌注桩孔孔底清渣方法，包括以下步骤(1)孔底造浆在水流相对稳定的孔底直接投入粘土进行冲击造浆；(2)掏渣将一掏渣桶吊放至孔底，然后将掏渣桶反复上下提升以搅动沉渣上浮，再将掏渣桶静置于孔底；待上浮后的沉渣因自重沉淀到所述掏渣捅内后，将掏渣桶提出地面倾倒沉渣；利用掏渣桶重复掏渣多次后，测量孔底的沉渣厚度，如果达标，则清渣完成；(3)重复掏渣如果经上述步骤(2)处理后的沉渣厚度超标，则重复上述步骤(1) (2),直至沉渣厚度达标，则清渣完成。
2.一种地下暗河中的灌注桩孔孔底清渣方法，包括以下步骤(1)孔底造浆在水流相对稳定的孔底直接投入粘土进行冲击造浆；(2)掏渣将一掏渣桶吊放至孔底，然后将掏渣桶反复上下提升以搅动沉渣上浮，再将掏渣桶静置于孔底；待上浮后的沉渣因自重沉淀到所述掏渣捅内后，将掏渣桶提出地面倾倒沉渣；利用掏渣桶重复掏渣多次后，测量孔底的沉渣厚度，如果达标，则清渣完成；(3)重复掏渣如果经上述步骤(2)处理后的沉渣厚度超标，则重复上述步骤(1) (2)，如果沉渣厚度达标，则清渣完成；(4)吹送清渣如果经上述步骤(3)处理后沉渣厚度仍然超标且基本没有变化，则将一套吹送清渣系统安装于灌注桩孔附近地面及孔内，然后利用该吹送清渣系统向孔底吹送高压风，使孔底形成负压，孔底的泥浆和高压气体形成气浆并向上涌动，进而将孔底的沉渣带出孔外；重复本步骤多次，如果孔底的沉渣厚度达标，则清渣完成；(5)重复吹送清渣如果经上述步骤(4)处理后的沉渣厚度仍然超标且基本没有变化， 则依次重复上述步骤(1)和步骤(4)，直至沉渣厚度达标，清渣完成。
3.根据权利要求1或2所述的地下暗河中的灌注桩孔孔底清渣方法，其特征在于，所述孔底造浆的具体方法是根据灌注桩孔的孔径大小选用适量的粘土块，并将粘土块直接从孔口投入，再将一钻锤放入孔内用小冲程冲击粘土块造浆，在造浆过程中粘土不粘钻锤时， 造浆完成。
4.根据权利要求1或2所述的地下暗河中的灌注桩孔孔底清渣方法，其特征在于，所述掏渣桶包括桶底、桶身和桶提柄，所述桶底设置有可从桶底水平位置往上来回翻转的双块单向翻转式底板；所述双块单向翻转式底板是由位于桶底中部的固定板和位于该固定板两侧的活动转板组成，所述固定板固接于桶身内壁的底部，所述活动转板通过单向活页与所述固定板相连。
5.根据权利要求4所述的地下暗河中的灌注桩孔孔底清渣方法，其特征在于，所述桶提柄为倒“V”字形，所述桶提柄两端铰接于桶身的外壁上，所述桶身的内壁固定有水平方向的加强筋。
6.根据权利要求1或2所述的地下暗河中的灌注桩孔孔底清渣方法，其特征在于，所述吹送清渣系统包括出渣管、钻机和空压机，所述出渣管的顶部弯折，所述钻机吊装于出渣管顶部的弯折处，其特征在于所述出渣管的底部设置成向外扩张型管口，邻近所述扩张型管口的出渣管管壁上另开设有至少两个送风口，所述送风口通过风管连接至空压机。
7.一种用于地下暗河中的灌注桩孔孔底清渣方法的掏渣桶，所述掏渣桶包括桶底、桶身和桶提柄，其特征在于所述桶底设置有可从桶底水平位置往上来回翻转的双块单向翻转式底板。
8.根据权利要求7所述的用于地下暗河中的灌注桩孔孔底清渣方法的掏渣桶，其特征在于所述双块单向翻转式底板是由位于桶底中部的固定板和位于该固定板两侧的活动转板组成，所述固定板固接于桶身内壁的底部，所述活动转板通过单向活页与所述固定板相连。
9.根据权利要求7或8所述的用于地下暗河中的灌注桩孔孔底清渣方法的掏渣桶，其特征在于所述桶提柄为倒“V”字形，所述桶提柄两端铰接于桶身的外壁上，所述桶身的内壁固定有水平方向的加强筋。
10.一种用于地下暗河中的灌注桩孔孔底清渣方法的吹送清渣系统，包括出渣管、钻机和空压机，所述出渣管的顶部弯折，所述钻机吊装于出渣管顶部的弯折处，其特征在于所述出渣管的底部设置成向外扩张型管口，邻近所述扩张型管口的出渣管管壁上另开设有至少两个送风口，所述送风口通过风管连接至空压机。
全文摘要
本发明公开了一种地下暗河中的灌注桩孔孔底清渣方法，包括以下步骤先进行孔底造浆，然后利用掏渣桶进行掏渣；如果沉渣厚度超标，则重复孔底造浆-掏渣步骤，直至清渣完成；如果沉渣厚度超标，则利用吹送清渣系统进行吹送清渣，如果沉渣厚度超标，则重复孔底造浆-吹送清渣步骤，直至清渣完成。本发明的掏渣桶，包括桶底、桶身和桶提柄，桶底设置有可从桶底水平位置往上来回翻转的双块单向翻转式底板。本发明的吹送清渣系统包括出渣管、钻机和空压机，钻机吊装于出渣管顶部，出渣管的底部设置成向外扩张型管口，出渣管管口上另开设有送风口，送风口连接至空压机。本发明的施工方法和设备施工质量可靠，可广泛用于地下暗河中的灌注桩孔孔底清渣。
文档编号E02D27/52GK102425389SQ20111027787
公开日2012年4月25日 申请日期2011年9月19日 优先权日2011年9月19日
发明者肖乾珍, 蔡耀初 申请人:中铁十二局集团第七工程有限公司