分体式快速清孔装置的制作方法

本实用新型涉及建筑工程设备领域，特别涉及一种分体式快速清孔装置。

背景技术：

目前，在公路铁路的桥梁、房屋、码头等建筑物的基础绝大部分采用钢筋混凝土灌注桩桩基，钢筋混凝土灌注桩一般由钻(冲)孔机械先钻孔，然后灌注成桩，桩基钻孔施工过程必须进行泥浆循环，目的是泥浆护壁和钻孔时通过泥浆循环把孔底钻渣(含泥浆内悬浮颗粒)带到泥浆沉淀池沉淀。成孔后必须按工作程序先清孔(去渣)，然后安装钢筋笼、导管，再进行二次清孔后灌注混凝土，桩基钻(冲)孔施工要求泥浆保持在一定高度水位的状态下进行，以确保泥浆对孔壁有足够的压力防止塌孔，同时泥浆还必须保持循环流动状态以达到排渣和泥浆均匀的目的；钻(冲)孔时，泥浆中含有大量的悬浮颗粒(包含砂或泥石块)，成孔后钻机停止工作，悬浮颗粒将沉淀于孔底形成沉渣，若悬浮颗粒和沉渣不能清除干净，将对桩基质量构成严重威胁(钢筋混凝土桩底若超过规定厚度的沉渣，在自重和承重力的作用下会造成桩基下沉，也有可能因沉渣被裹在钢筋混凝土核心内而造成断桩废桩)，所以，建筑规范规定，桩基成孔后须进行清孔，清孔后再进行安装钢筋笼、导管，然后在二次清孔后才能灌注混凝土。清孔工艺是：按设计孔径和孔深要求成孔后必须进行清孔，即把孔内的悬浮颗粒通过泥浆循环作业带到孔外以达到清孔之目的，防止悬浮颗粒沉淀于孔底形成沉渣，对于端承桩来说，桩底残留沉渣超过5厘米时，就有可能导致桩基下沉、断桩，影响桩基工程质量，严重时会导致整个建筑缺陷而成为危险建筑物。

目前，桩基还没有简易可行，能有效确保桩基质量的专用清孔设备来进行清孔，一般清孔工艺绝大部分采用正循环清孔，即在泥浆沉淀池内的泥浆泵通过胶管向孔底注水或经沉渣沉淀后的泥浆，孔内原泥浆缓慢溢出桩孔流向泥浆沉淀池，形成正循环，悬浮颗粒随泥浆溢入泥浆沉淀池，悬浮颗粒开始沉淀，从理论上看，除了浪费大量的时间外，似乎不会有多大的问题，但在实际操作中存在三个问题，一、是效率低下，清孔时间长，一般需要12-72小时甚至更长，但在实际操作时因操作时间过长容易造成思想麻痹敷衍了事而少有耐心去认真执行，监管也相对比较困难；较大的悬浮颗粒(大于5mm的难度更大)和沉渣无法完全彻底地从孔底全部带出，细小颗粒又无法在泥浆池内快速沉淀却反复被抽送到孔底。二、是由于正循环清孔需要注入清水，使原泥浆稀释循环，一般稀释成3倍于原泥浆，稀释后的泥浆数量巨大，需要外运并再次处理，为图省事，往往有些工程施工时把泥浆直接排入江河，将造成河道河床淤泥积淀和水源污染，留下后患，大多数桩孔的体积大概在20-80立方米，按绝对平均数50立方米计算，一个工地只要有100根桩，稀释3倍后则将有15000立方米的泥浆需外运到某指定地点进行特别处理，否则将引起严重的环境污染，而众多的工程桩基数量超过100根，有的达到上千根；事实上每个大、中型城市每年都有几百座以上甚至上千座新建楼房和桥梁，其桩基数量巨大，其产生的泥浆数量更是巨大惊人；三、是由于沉淀池内沉淀物需要经常性的掏渣，所掏出的渣含水量大，处于稀泥状态，外运数量庞大且容易造成滴漏。

反循环清孔则相反，它通过导管从孔底抽泥浆，去渣后回流到桩孔口，孔底泥浆比重大，去渣后的泥浆比重较小，循环过程中泥浆不会混合因此循环一次就基本干净。因此由清孔泥浆泵来进行反循环抽泥浆再进行去渣分离能从根本上解决传统正循环工艺存在的问题。

我国目前的基本建设规模和建筑水平已经走在世界的前列，高铁已大张旗鼓走向世界，但桩基质量的保障手段和技术仍处在较低的水平，不能不说是个遗憾。社会迫切需求一种能从根本上确保桩基质量的设备技术。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服以上缺点，提供一种分体式快速清孔装置，该装置利用泥浆泵将桩孔内的泥浆泵送至旋流过滤器和离心筒过滤后又送回桩孔内进行反循环作业，不仅大大提高了清孔速率，有效清除桩基泥浆内的固体颗粒，而且能够实现机械小型化，便利化，降低成本，有利于推广普及应用。

本实用新型是这样实现的：一种分体式快速清孔装置，其特征在于：包括设置于桩孔内的泥浆泵以及设置于桩孔旁侧的过滤装置，所述过滤装置包括机架、设置于机架上端的旋流过滤器、设置于机架上且位于旋流过滤器下方的集水室、设置于集水室内的离心筒以及设置于机架上的用于带动离心筒转动的离心驱动装置，所述旋流过滤器上设有进料口、溢流口和排渣口，所述排渣口位于离心筒内，所述泥浆泵上设有泵进口和泵出口，所述泵出口通过泥浆管道与旋流过滤器的进料口相连接，所述集水室上设有出浆口，所述旋流过滤器的溢流口和集水室的出浆口分别通过泥浆管道将过滤后的泥浆输送至桩孔内。

本实用新型在使用时，先将泥浆泵放置于桩孔内，泵进口连接泥浆管道到桩孔孔底，泵出口通过泥浆管道与旋流过滤器的进料口相连接，泥浆泵泵送的泥浆流速极快，当泥浆进入旋流过滤器后将形成高速旋转状态，高速旋转的泥浆产生离心力，泥浆内的颗粒在离心力作用下将聚集到圆筒壁周边，在自重和离心力作用下颗粒将旋转向下移动，泥浆进入锥尖段后由于锥尖直径变小，泥浆旋转速度随之加快，对容器周围压力也加大，中心处压力较小甚至趋近于零，成为低压区和真空区，因此从排渣口排出的浆液是以颗粒为主的高浓缩液，高浓度泥浆排出到离心筒内继续进行过滤作业；浓度较低的泥浆(稀泥浆)则从顶端溢流口溢出，回流到桩孔内。高浓度泥浆进入离心筒后，在离心力作用下，泥浆或水份穿过离心筒筒壁滤网进入集水室，集水室的出浆口通过泥浆管道将离心过滤后的稀泥浆引回桩孔内，而滤后颗粒则留在离心筒内。该装置采用反循环作业，不仅大大提高了清孔速率，有效清除桩基泥浆内的固体颗粒，而且能够实现机械小型化，便利化，降低成本，有利于推广普及应用。

为了使过滤后的渣土能自动排出，所述离心筒的旋转轴心与地面呈设定的倾斜角度，所述离心筒采用滤网制成且离心筒内壁呈上大下小的喇叭形，所述离心筒旁设有用于放置离心后渣土的渣土堆放区。

为了使泥浆泵能下潜，提高工作机动性，所述泥浆泵包括防水电机、泵体以及连接于防水电机和泵体之间的连接托盘，所述泵体包括泵壳和叶轮，所述连接托盘的后端面与防水电机的前端面固定连接，所述泵壳的后端面与连接托盘的前端面固定连接，所述叶轮设置于泵壳内且与防水电机的输出轴固定连接，所述泵进口设置于泵壳前端面上，所述泵出口设置于泵壳上且设置在沿叶轮转动轨迹最大圆周的切线方向上，所述泵壳上设有可自动启闭的排气阀。

在电机功率受限的情况下，为了进一步提高泥浆泵的流量和吸力，所述叶轮包括上连接圆板、下连接圆板以及一个以上连接于上连接圆板和下连接圆板之间的导流板，所述上连接圆板上同轴设有用于与防水电机的输出轴相连接的连接接口，所述下连接圆板上同轴设有泥浆进口，所述导流板呈弧形，所述导流板内侧壁的弧形一端与泥浆进口相切且内侧壁的弧形另一端延伸至下连接圆板的外圆周。

优选的，所述导流板的数量为两个且以下连接圆板的圆心为对称中心。

为了减小叶轮上方的压力，防止泥浆渗入电机，所述上连接圆板的上表面固设有两个以上减压条，所述减压条由上连接圆板的中心向外圆周呈渐开线式分布。

为了防止泥浆泵内泄，所述泵壳下部设有环形挡水圈。

较之现有技术而言，本实用新型具有以下优点：

(1)本实用新型提供的分体式快速清孔装置，该装置利用泥浆泵将桩孔内的泥浆泵送至旋流过滤器和离心筒过滤后又送回桩孔内进行反循环作业，不仅大大提高了清孔速率，有效清除桩基泥浆内的固体颗粒，而且能够实现机械小型化，便利化，降低成本，有利于推广普及应用；

(2)本实用新型提供的分体式快速清孔装置，离心筒的旋转轴心与地面呈设定的倾斜角度，离心筒采用滤网制成且离心筒内壁呈上大下小的喇叭形，使得离心过滤后的颗粒和渣土能自动排出；

(3)本实用新型提供的分体式快速清孔装置，叶轮上的导流板呈弧形，叶轮转动时离心力将泥浆向外甩，同时导流板转动切割产生向外推力将泥浆向外甩，这两种同向的切割推力和离心力的叠加使得泵的吸力更强，对比重较大、桩孔很深的浓泥浆，在进行反循环抽浆作业时能力特别强大；

(4)本实用新型提供的分体式快速清孔装置，泥浆泵采用防水电机，能使泵下潜，提高工作机动性；

(5)本实用新型提供的分体式快速清孔装置，叶轮结构的设计使得在电机功率受限的情况下，能进一步提高泥浆泵的流量和吸力，简单、有效、快速去渣；

(6)本实用新型提供的分体式快速清孔装置，上连接圆板的上表面设有减压条，能有效地减小叶轮上方的压力，防止泥浆渗入电机；

(7)本实用新型提供的分体式快速清孔装置，泵壳下部设有环形挡水圈，能防止泥浆泵内泄，使得泥浆泵吸力更强；

(8)本实用新型提供的分体式快速清孔装置，能以反循环的方式直接从桩孔底抽取泥浆进行滤渣，能快速有效清除泥浆内的悬浮颗粒，还能清除已经沉淀的沉渣，清孔速度是传统工艺清孔速度的10倍以上，不仅清孔效果好，提升工程质量，而且能缩短工作时间，减少用电用水，节能环保；

(9)本实用新型提供的分体式快速清孔装置，能大幅度减少废泥浆数量，清孔时无需注水循环稀释泥浆，经清孔后的泥浆为活泥浆可供钻孔使用，而且滤后固体颗粒是透水性良好的填筑材料，能循环利用。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型分体式快速清孔装置的结构示意图；

图2是图1中过滤装置的结构示意图；

图3是图1中泥浆泵的结构示意图；

图4是图3中的A-A剖视图；

图5是图4中叶轮的三维结构示意图。

图中符号说明：1、桩孔，2、泥浆泵，21、泵进口，22、泵出口，23、防水电机，24、泵体，241、泵壳，242、叶轮，2421、上连接圆板，2422、下连接圆板，2423、导流板，2424、连接接口，2425、泥浆进口，2426、减压条，243、环形挡水圈，25、连接托盘，3、过滤装置，31、机架，32、旋流过滤器，321、进料口，322、溢流口，323、排渣口，33、集水室，331、出浆口，34、离心筒，35、离心驱动装置，36、渣土堆放区，4、钻机。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型内容进行详细说明：

如图1－图5所示，为本实用新型提供的一种分体式快速清孔装置，其特征在于：包括设置于桩孔1内的泥浆泵2以及设置于桩孔1旁侧的过滤装置3，所述过滤装置3包括机架31、设置于机架31上端的旋流过滤器32、设置于机架31上且位于旋流过滤器32下方的集水室33、设置于集水室33内的离心筒34以及设置于机架31上的用于带动离心筒34转动的离心驱动装置35，所述旋流过滤器32上设有进料口321、溢流口322和排渣口323，所述排渣口323位于离心筒34内，所述泥浆泵2上设有泵进口21和泵出口22，所述泵出口22通过泥浆管道与旋流过滤器32的进料口321相连接，所述集水室33上设有出浆口331，所述旋流过滤器32的溢流口322和集水室33的出浆口331分别通过泥浆管道将过滤后的泥浆输送至桩孔1内。离心驱动装置35采用电机，并通过皮带皮带轮来带动离心筒34转动。

本实用新型在使用时，先将泥浆泵2用钻机4吊设放置于桩孔1内，泵进口21连接泥浆管道到桩孔1孔底，泵出口22通过泥浆管道与旋流过滤器32的进料口321相连接，泥浆泵2泵送的泥浆流速极快，当泥浆进入旋流过滤器32后将形成高速旋转状态，高速旋转的泥浆产生离心力，泥浆内的颗粒在离心力作用下将聚集到圆筒壁周边，在自重和离心力作用下颗粒将旋转向下移动，泥浆进入锥尖段后由于锥尖直径变小，泥浆旋转速度随之加快，对容器周围压力也加大，中心处压力较小甚至趋近于零，成为低压区和真空区，因此从排渣口323排出的浆液是以颗粒为主的高浓缩液，高浓度泥浆排出到离心筒34内继续进行过滤作业；浓度较低的泥浆(稀泥浆)则从顶端溢流口322溢出，回流到桩孔内。高浓度泥浆进入离心筒34后，在离心力作用下，泥浆或水分穿过离心筒34筒壁滤网进入集水室，集水室33的出浆口331通过泥浆管道将离心过滤后的稀泥浆引回桩孔1内，而滤后颗粒则留在离心筒34内。该装置采用反循环作业，不仅大大提高了清孔速率，有效清除桩基泥浆内的固体颗粒，而且能够实现机械小型化，便利化，降低成本，有利于推广普及应用。

为了使过滤后的渣土能自动排出，所述离心筒34的旋转轴心与地面呈设定的倾斜角度，所述离心筒34采用滤网制成且离心筒34内壁呈上大下小的喇叭形，所述离心筒34旁设有用于放置离心后渣土的渣土堆放区36。所述倾斜角度优选为45度。离心筒34上部为开口，离心筒34工作时，在离心力的作用下，泥浆或水分穿过筒壁滤网进入集水室33，滤后颗粒则留在离心筒34内，在离心力作用下沿喇叭形筒壁向上移动离开离心筒34到达渣土堆放区36。

如图3-5所示，为了使泥浆泵能下潜，提高工作机动性，所述泥浆泵2包括防水电机23、泵体24以及连接于防水电机23和泵体24之间的连接托盘25，所述泵体24包括泵壳241和叶轮242，所述连接托盘25的后端面与防水电机23的前端面固定连接，所述泵壳241的后端面与连接托盘25的前端面固定连接，所述叶轮242设置于泵壳241内且与防水电机23的输出轴固定连接，所述泵进口21设置于泵壳241前端面上，所述泵出口22设置于泵壳241上且设置在沿叶轮22转动轨迹最大圆周的切线方向上，所述泵壳241上设有可自动启闭的排气阀。当泥浆泵2需要下潜时，排气阀可通过排气管连接到桩孔1外。由于泥浆导管一般采用定尺管，而桩孔深是不定数的，所以泥浆泵具备潜水功能就能根据需要调整位置，确保泥浆管道底部下落到桩孔1底部，使清孔工作完全彻底。

如图5所示，在电机功率受限的情况下，为了进一步提高泥浆泵的流量和吸力，所述叶轮242包括上连接圆板2421、下连接圆板2422以及一个以上连接于上连接圆板2421和下连接圆板2422之间的导流板2423，所述上连接圆板2421上同轴设有用于与防水电机23的输出轴相连接的连接接口2424，所述下连接圆板2422上同轴设有泥浆进口2425，所述导流板2423呈弧形，所述导流板2423内侧壁的弧形一端与泥浆进口2425相切且内侧壁的弧形另一端延伸至下连接圆板2422的外圆周。

如图4所示，优选的，所述导流板2423的数量为两个且以下连接圆板2422的圆心为对称中心。

如图5所示，为了减小叶轮上方的压力，防止泥浆渗入电机，所述上连接圆板2421的上表面固设有两个以上减压条2426，所述减压条2426由上连接圆板2421的中心向外圆周呈渐开线式分布。

如图4所示，为了防止泥浆泵内泄，所述泵壳241下部设有环形挡水圈243。

上述具体实施方式只是对本实用新型的技术方案进行详细解释，本实用新型并不只仅仅局限于上述实施例，凡是依据本实用新型原理的任何改进或替换，均应在本实用新型的保护范围之内。