一种气举反循环清孔设备及地连墙施工用清孔方法与流程

本申请涉及建筑领域，尤其涉及一种气举反循环清孔设备及地连墙施工用清孔方法。

背景技术：

地连墙施工关键点在于成槽施工,因此成槽技术的发展决定了地下连续墙施工技术的发展。现在地连墙施工工艺成熟，地连墙施工设备较多，冲击钻机、成槽机、旋挖钻机、双轮铣槽机。目前国内外使用的地连墙设备主要有液压抓斗,高端的有双轮铣槽机。设备使用范围比较广泛,工作效率也很高,充分代表了最前沿的施工方法。但我们一般更多使用液压成槽机,因为双轮铣槽机维护保修昂贵,目前还未普及。而液压抓斗在含砂地质条件下施工时，抓斗提升过程中,斗内砂体遇水液化,不易被抓出,效率反而降低。

槽底沉渣厚度的控制是地连墙质量的关键，其质量的优劣直接影响地连墙的承载力，槽底沉渣厚度能否有效控制是地连墙质量能否达标的重要关键点之一。目前主要有以下几种清槽工艺：1、换浆正循环清孔；2、泵吸反循环清孔；3、气举反循环清孔。换浆正循环清孔，设备简单，施工工序较少，单是清孔时间长，清孔不彻底，泥浆各项指标很难达到规范要求，且容易塌孔；泵吸反循环清孔速度较快，但是由于要将泵体放放入槽中一定深度，遇到大颗粒极容易堵泵，维修清理很费时间，工效较低。

技术实现要素：

本申请的目的之一在于提供一种气举反循环清孔设备及地连墙施工用清孔方法，旨在改善现有的槽底沉渣清孔不彻底的问题。

本申请的技术方案是：

一种气举反循环清孔设备，包括送浆导管、清槽导管、送气组件以及泥沙分离器；所述送浆导管连接于开挖槽内，用于向所述开挖槽内提供泥浆；所述清槽导管竖直设置且底部开口，并安装在所述开挖槽的槽口处，且底端靠近所述开挖槽槽底，顶端连接于所述泥沙分离器；所述送气组件的底部连通于所述清槽导管的下方内部，且与所述清槽导管呈夹角设置，用于向所述清槽导管的下方内部输送压缩空气。

作为本申请的一种技术方案，所述送气组件包括空压机、送气软管以及浆气混合器，所述送气软管的一端连通于所述空压机，另一端通过软管接头连通于所述浆气混合器的一端，所述浆气混合器的另一端连通于所述清槽导管的下方内部，且与所述清槽导管呈夹角设置，用于向所述清槽导管的下方内部输送压缩空气。

作为本申请的一种技术方案，所述送气软管竖直设置，且与所述清槽导管相平行间隔。

作为本申请的一种技术方案，所述开挖槽通过抓斗和冲击钻开挖成槽。

作为本申请的一种技术方案，所述清槽导管的底端与所述开挖槽的槽底的距离为0.5-0.8m。

作为本申请的一种技术方案，所述清槽导管的直径大于200mm，所述送气软管的直径为25mm，所述空压机的风量为6～9方/min。

作为本申请的一种技术方案，所述浆气混合器采用钢质水管焊接制作而成，且所述浆气混合器的端头上开设有多个直径为5mm的出气孔。

作为本申请的一种技术方案，所述浆气混合器到所述开挖槽中的泥浆面的距离与所述开挖槽的开挖深度的比例为0.55-0.65。

一种地连墙施工用清孔方法，包括以上所述的气举反循环清孔设备，包括以下步骤：

步骤一：首先利用抓斗抓取土体，加大护壁泥浆比重，泥浆和土的混合物依靠自重不断下沉；并且，抓斗抓不动时，上冲击钻进行施工，冲击钻将粗砂岩锤击成细小颗粒，待成槽结束时，准备清孔；

步骤二：首先将所述送气组件的送气软管连接空压机和软管接头，再将所述清槽导管下放至距离槽底0.5-0.8m处，然后把整套所述清槽导管搁置在开挖槽的槽口处；

步骤三：启动所述空压机，通过所述空压机将压缩空气沿固定在喷导管上的气道高压输送到所述送气软管，并通过浆气混合器进入到所述清槽导管内部，与所述清槽导管内的泥浆形成气-浆混合物，槽内泥浆及渣滓源源不断地吸入到所述清槽导管内，并排出到地面上的泥沙分离器内；所述泥沙分离器内的泥渣分离排出，泥浆通过溢流槽返回基槽内，再通过所述送浆导管再次进入到所述开挖槽中，如此循环往复，最终成槽；扩槽洗槽时，用同样的方法将所述开挖槽内的泥渣清至泥浆箱内。

本申请的有益效果：

本申请的气举反循环清孔设备及地连墙施工用清孔方法中，其采用气举反循环设备对开挖槽槽底的沉渣进行清除，首先利用抓斗抓取土体，加大护壁泥浆比重，泥浆和土的混合物依靠自重不断下沉；并且，抓斗抓不动时，上冲击钻进行施工，冲击钻将粗砂岩锤击成细小颗粒，待成槽结束时，准备清孔；首先将送气软管连接空压机和软管接头，再将清槽导管下放至距离槽底0.5-0.8m处，然后把整套清槽导管搁置在开挖槽的槽口处；再启动空压机，通过空压机将压缩空气沿固定在喷导管上的气道高压输送到送气软管，并通过浆气混合器进入到清槽导管内部，与清槽导管内的泥浆形成气-浆混合物；该气-浆混合物的比重低于未与气体混合的泥浆的比重，因此，该气-浆混合物自行往清槽导管的上方移动；同时由于自由气体上浮，致使喷导管底与气道末端的区域形成负压,将槽内泥浆及渣滓源源不断地吸入清槽导管内，并排出到地面上的泥沙分离器内，泥沙分离器用于分离沉渣和泥浆；其中的泥渣分离排出，泥浆通过溢流槽返回基槽内，再通过送浆导管再次进入到开挖槽中，如此循环往复，最终成槽；扩槽洗槽时，用同样的方法将开挖槽内的泥渣清至泥浆箱内。冲击锤的锤头除了可以锤碎岩体，还可以对槽壁具有挤压作用，使凿壁更趋稳定。为了提高成槽速率，将槽段岩层以上的土体由抓斗抓取，抓斗入岩层后上冲击钻成槽；因此，抓斗与冲击钻配合施工，不但能提高成槽效率，而且能提高开挖槽的垂直度。该设备的清孔速度快，清孔速度比传统工艺快一倍以上，能够有效地缩短连墙施工时间，加快了设备周转率，为整体工程的顺利施工打下良好的基础，并且其清孔效率高，且不存在堵塞的风险；排出的浆渣混合物经过泥沙分离器后，剩余的泥浆能再次利用，减少了泥浆的排放量，降低了清运处理成本；并且，分离出的渣滓，可以用来装填沙袋，进一步节约了施工成本。此外，清孔用的设备、配件拆装方便，都可重复利用。同时，清孔后的泥浆指标均能达到规定指标，极大提升了地连墙施工效率，具有很好的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的气举反循环清孔设备示意图。

图标：1-气举反循环清孔设备；2-送浆导管；3-清槽导管；4-送气组件；5-泥沙分离器；6-开挖槽；7-空压机；8-送气软管；9-浆气混合器。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和展示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例：

请参照图1，本申请提供一种气举反循环清孔设备1，该设备适用于富含水的粉质砂土、淤泥质粘土及含砾砂岩等复杂地层中的施工中，且适应于场地狭小区域的墙厚为0.8m～1.2m，深度30m～35m的地连墙的施工中；其主要包括送浆导管2、清槽导管3、送气组件4以及泥沙分离器5；送浆导管2连接于开挖槽6内，用于向开挖槽6内提供泥浆；清槽导管3竖直设置且底部开口，并安装在开挖槽6的槽口处，且底端靠近开挖槽6槽底，顶端连接于泥沙分离器5；送气组件4的底部连通于清槽导管3的下方内部，且与清槽导管3呈夹角设置，用于向清槽导管3的下方内部输送压缩空气。

进一步地，送气组件4包括空压机7、送气软管8以及浆气混合器9，送气软管8的一端连通于空压机7，另一端通过软管接头连通于浆气混合器9的一端，浆气混合器9的另一端连通于清槽导管3的下方内部，且与清槽导管3呈夹角设置，用于向清槽导管3的下方内部输送压缩空气。

需要说明的是，在本实施例中，送气软管8竖直设置，且与清槽导管3相平行间隔。

需要说明的是，在本实施例中，为了提高成槽速率，开挖槽6的槽段岩层以上的土体由抓斗抓取，抓斗入岩层后上冲击钻成槽；抓斗与冲击钻配合施工，不但能提高成槽效率，而且能提高垂直度。液压抓斗和冲击钻施工地下墙，成槽开孔时应有专人指挥，防止机械伤人。抓斗入槽和出槽前提升速度不宜太快，防止抓斗磕碰导墙根部造成事故，也以免产生过大的涡流和负压使槽壁面塌方。整个施工过程必须时刻注意防止泥浆恶化，特别是在导墙内有渗漏水流，或遇到大雨天气时。抓斗不得入槽，以免抓斗入槽后被埋在槽中。冲击钻成槽过程中，要注意钢丝绳卡扣卡紧，防止锤头掉落槽中。整个清槽施工过程要注意控制空压机7压力，避免压力过大机械伤人。

进一步地，空压机7的送气量应由小到大，但始终要稍大于空地水头压力，当孔底沉渣较厚、大颗粒较多时，要适当加大送气量，以利于排渣；清孔过程中，由于流量较大，泥浆液面下降较快，要注意及时补充泥浆，防止因泥浆液面过低造成塌孔。

需要说明的是，在本实施例中，清槽导管3的底端与开挖槽6的槽底的距离为0.5-0.8m。

需要说明的是，在本实施例中，清槽导管3的直径大于200mm，送气软管8的直径为25mm，空压机7的风量为6～9方/min。

需要说明的是，在本实施例中，浆气混合器9采用钢质水管焊接制作而成，且浆气混合器9的端头上开设有多个直径为5mm的出气孔。进一步地，该端头的长度为30cm左右，其上开设了四排出气孔，每一排出气孔均包括三个间隔设置的出气孔。

需要说明的是，在本实施例中，浆气混合器9到开挖槽6中的泥浆面的距离与开挖槽6的开挖深度的比例为0.55-0.65。

此外，一般情况下，由于开挖槽6所处地层复杂，地下水丰富，动水压力较大，岩层主要以含砾粗砂岩为主，经冲击钻成槽后槽内泥浆含沙量显著提高，不利于槽壁稳定；为此，根据实际施工环境，其成槽中的地连墙泥浆性能指标为比重为1.1～1.15，粘度为30s，ph值为7～8，含砂率为6％～8％；每立方米泥浆配方采用：膨润土120kg、cmc2.0kg、纯碱4.2kg、水1050kg以及重晶石50kg。

地连墙槽段成槽过程中，为保证沟槽稳定，要连续不断地向沟槽中供给循环泥浆，并定时检测泥浆指标，使得各项指标到达规范要求，保证在成槽和浇筑过程中槽段质量。同时，清槽过程中应随时注意出渣情况，做到多点清槽，及时调整泥浆导管在槽内的位置，使得每个断面都能彻底清槽。

为满足文明施工要求，排出的浆渣混合物经过泥沙分离器5后，剩余的泥浆能再次利用，减少了泥浆的排放量；少量报废的泥浆由全封闭式罐车外运处理；分离出的渣滓，经过晾干，可以用来装填沙袋，进一步节约了施工成本。

清槽完成后，槽底沉渣严格控制在10cm以内，泥浆指标按照《建筑地基基础工程施工质量验收标准》gb50202-2018进行检查验收。

本申请还提供了一种地连墙施工用清孔方法，其主要采用以上的气举反循环清孔设备1进行施工操作，其采用气举反循环设备对开挖槽6槽底的沉渣进行清除，其工作原理是：

首先利用抓斗抓取土体，加大护壁泥浆比重，泥浆和土的混合物依靠自重不断下沉；并且，抓斗抓不动时，上冲击钻进行施工，冲击钻将粗砂岩锤击成细小颗粒，待成槽结束时，准备清孔；首先将送气软管8连接空压机7和软管接头，再将清槽导管3下放至距离槽底0.5-0.8m处，然后把整套清槽导管3搁置在开挖槽6的槽口处；再启动空压机7，通过空压机7将压缩空气沿固定在喷导管上的气道高压输送到送气软管8，并通过浆气混合器9进入到清槽导管3内部，与清槽导管3内的泥浆形成气-浆混合物；该气-浆混合物的比重低于未与气体混合的泥浆的比重，因此，该气-浆混合物自行往清槽导管3的上方移动；同时由于自由气体上浮，致使喷导管底与气道末端的区域形成负压,将槽内泥浆及渣滓源源不断地吸入清槽导管3内，并排出到地面上的泥沙分离器5内，泥沙分离器5用于分离沉渣和泥浆；其中的泥渣分离排出，泥浆通过溢流槽返回基槽内，再通过送浆导管2再次进入到开挖槽6中，如此循环往复，最终成槽；扩槽洗槽时，用同样的方法将开挖槽6内的泥渣清至泥浆箱内。冲击锤的锤头除了可以锤碎岩体，还可以对槽壁具有挤压作用，使凿壁更趋稳定。

综上可知，为了提高成槽速率，将槽段岩层以上的土体由抓斗抓取，抓斗入岩层后上冲击钻成槽；因此，抓斗与冲击钻配合施工，不但能提高成槽效率，而且能提高开挖槽6的垂直度。该设备的清孔速度快，清孔速度比传统工艺快一倍以上，能够有效地缩短连墙施工时间，加快了设备周转率，为整体工程的顺利施工打下良好的基础，并且其清孔效率高，且不存在堵塞的风险；排出的浆渣混合物经过泥沙分离器5后，剩余的泥浆能再次利用，减少了泥浆的排放量，降低了清运处理成本；并且，分离出的渣滓，可以用来装填沙袋，进一步节约了施工成本。此外，清孔用的设备、配件拆装方便，都可重复利用。同时，清孔后的泥浆指标均能达到规定指标，极大提升了地连墙施工效率，具有很好的应用前景。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，应包含在本申请的保护范围之内。