一种钻孔灌注桩清孔装置及其施工方法与流程

本发明涉及桩孔清孔，具体涉及一种钻孔灌注桩清孔装置及其施工方法。

背景技术：

1、钻孔灌注桩是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩，依照成孔方法不同，灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类，在终孔检查完全符合设计要求时，应立即进行孔底清理，避免隔时过长以致泥浆沉淀，引起钻孔坍塌。

2、钻桩之后灌注混凝土的过程中，孔底会有废渣、灌注过程中孔壁残渣脱落等，目前通常是用机械清孔方式清孔，机械清孔方式主要有抽浆、换浆、掏碴、砂浆置换转碴，其中抽浆法清孔比较彻底，但是抽浆法不适用孔壁易坍塌的钻孔，其余方式比较难彻底清孔干净，清孔不彻底会造成的混凝土柱体内混入土质，从而影响混凝土桩体的强度，中国国家知识产权局公开了申请号为cn202110530456.9的钻孔灌注桩的清孔浇筑装置及方法，用于解决上述问题，但是该技术方案在使用时仍存在着一些问题，该技术方案在工作时，为了使设备适应不同的桩孔直径，所以使用气囊对桩孔的下侧进行密封，同时通过刮板配合负压机构对废料进行刮动吸附，但是在实际使用过程中，由于刮板和负压机构的尺寸是保持不变的，所以当桩孔的直径变大时，气囊虽然可对桩孔进行密封，但是由于刮板的直径固定，所以可能会导致设备在清理的过程中，如果桩孔的直径大于刮板的长度，则会造成桩孔无法充分的清理，继而导致设备在清理的过程中清理质量受到影响，从而降低了设备的实用性，使设备具有一定的局限性。

3、因此，针对上述问题，提出一种钻孔灌注桩清孔装置及其施工方法来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术的不足，研制一种钻孔灌注桩清孔装置及其施工方法，该发明可以充分对桩孔的底部进行清理，并能够重复清理，提高了桩孔清理的质量和实用性。

2、一方面，本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

3、一种钻孔灌注桩清孔装置，包括：

4、支撑管、驱动机构、扩张机构、推料机构和刮料机构，所述驱动机构设置在支撑管上，扩张机构与支撑管同轴设置在支撑管外壁上，推料机构贯穿支撑管的管腔并设置在支撑管内壁上，刮料机构设置在推料机构底部且位于支撑管外侧；

5、所述驱动机构包括动力件和伸缩轴，所述伸缩轴设置在动力件输出端，伸缩轴通过伸缩表现为两种连接状态，分别为连接扩张机构状态和连接推料机构状态，能够分别为扩张机构或推料机构传递动力；

6、所述扩张机构包括动力组件、导向组件和外扩组件，所述导向组件设置在动力组件上，外扩组件设置在导向组件上，所述动力组件将驱动机构的动力传递给导向组件，导向组件推拉外扩组件进行扩张机构的扩张与收缩，以实现适配任意孔径的桩孔，提高了实用性；

7、所述推料机构包括半齿轮、齿条、弹簧、滑杆、固定环、转动杆和拉杆，所述半齿轮将驱动机构的动力传导到齿条上，齿条设置在支撑管的管腔内，齿条底部设置滑杆，弹簧套设在滑杆上，弹簧两端设置限位件，所述固定环设置在支撑管上，多根转动杆沿固定环的圆周活动设置，多根拉杆沿滑杆的圆周活动设置，且转动杆和拉杆数量一致，转动杆和拉杆活动连接，实现齿条带动滑杆上移，滑杆拉动各拉杆和转动杆向其中心聚合；

8、所述刮料机构的数量与转动杆的数量一致，并设置在转动杆的底端。

9、作为优选，所述驱动机构还包括第一传动杆、第二传动杆、第一从动杆和第二从动杆，伸缩轴远离动力件的轴端设置卡块，第一传动杆和第二传动杆与伸缩轴连接的轴端均设置卡槽，卡块连接卡槽，能够为第一传动杆或第二传动杆传递动力，所述第一传动杆与第一从动杆连接，第二传动杆与第二从动杆连接，提高了装置使用的稳定性，提高了施工效率。

10、作为优选，所述扩张机构还包括固定壳和波纹板，所述固定壳套设在支撑管外壁上；

11、动力组件包括齿轮和齿盘，所述齿盘套设在固定壳内且能够绕其轴线转动，所述齿轮连接第一从动杆并设置在固定壳上，且齿轮与齿盘互相啮合，带动齿盘转动，所述齿盘上均匀设置若干导向槽；

12、导向组件包括导向板、移动板和导向柱，所述导向板设置在固定壳上，移动板沿支撑管径向插设在导向板内，移动板上设置导向柱，导向柱插设在导向槽内，能够沿导向槽滑动进行推拉移动板，导向槽为弧形设置，在齿盘转动时导向柱沿导向槽移动，又由于导向柱在移动板上，位于导向板内，所以导向柱的移动为沿导向板的长度方向的移动，提高了扩张机构的稳定性；

13、外扩组件包括扩张板和柔性板，所述扩张板设置在移动板外侧，柔性板设置在两扩张板之间，扩张板和柔性板合围成环形板，柔性板可在圆周方向上进行拉伸和收缩，以改变环形板的直径，适配多种孔径的桩孔，提高了实用性；

14、所述导向组件和外扩组件的数量与导向槽的数量一致，所述波纹板设置在环形板与固定壳之间。

15、作为优选，推料机构的半齿轮设置在第二从动杆上，弹簧上端的限位件设置在支撑管内壁上，弹簧下端的限位件设置在滑杆上，齿条上移时弹簧受压，半齿轮与齿条未啮合时弹簧回弹，带动刮料机构做重复的刮料动作，提高了清孔效率。

16、作为优选，推料机构还包括限位组件，所述限位组件包括限位槽和限位块，所述限位槽沿齿条的长度方向设置在齿条的侧板面上，限位块一端设置在支撑管内壁上，另一端设置在限位槽内，能够限制齿条仅在竖直方向上下移动，限位组件稳定了齿条的位置，提高了装置使用的稳定性和安全性。

17、作为优选，所述刮料机构包括支架、刮料轮、棘轮组件和弹性板，所述支架设置在转动杆底端，刮料轮设置在支架上，棘轮组件设置在支架的一侧，且棘轮组件的棘轮与刮料轮同轴设置在刮料轮上，能够与刮料轮同时转动，所述弹性板设置在两相邻支架之间，通过棘轮组件和刮料轮的共同作用，实现刮料轮相互靠近时刮料轮不转动，能够配合弹性板刮动废渣；刮料轮相互远离时，刮料轮转动，避免将废渣再推到桩孔的底部边缘，提高了清孔的质量。

18、作为优选，还包括负压机构，所述负压机构包括负压盘、气管和泵机，所述负压盘设置在滑杆底部，负压盘上设置若干气孔，所述气管一端连接气孔，气管另一端连接泵机，所述泵机设置在支撑管顶部外侧，负压机构将刮聚的废渣清出桩孔，提高了清孔的质量和效率。

19、另一方面，本发明还提供了一种清孔施工方法，包括如上所述的一种钻孔灌注桩清孔装置，还包括以下步骤：

20、步骤一：将钻孔灌注桩清孔装置放置到需要清孔处理的桩孔中；

21、步骤二：伸长伸缩轴，使得伸缩轴上的卡块与第一传动杆上的卡槽卡接；

22、步骤三：启动动力件，动力件的动力传导到齿盘，外扩组件在齿盘和导向组件的作用下向外扩展，直到扩展的直径与桩孔的孔径一致，并卡在桩孔内壁上，使得扩张机构下侧的桩孔空间形成封闭空间；

23、步骤四：暂停动力件，收缩伸缩轴，使得伸缩轴上的卡块与第二传动杆上的卡槽卡接；

24、步骤五：再次启动动力件，动力件的动力传导到半齿轮上，当半齿轮与齿条啮合时，带动齿条向上运动，齿条带动滑杆向上移动，压缩弹簧，同时拉动拉杆，拉杆带动刮料轮向中心移动，此时棘轮组件处于卡紧状态，刮料轮无法转动，刮料轮和弹性板同时刮动桩孔底部的渣料向中心聚集；当半齿轮与齿条未啮合时，齿条在弹簧和重力势能的共同作用下向下移动，推动拉杆带动刮料轮向外移动，此时棘轮组件处于活动状态，刮料轮转动到桩孔底部的边缘，能够重复刮渣料的动作；

25、步骤六：启动泵机，将刮聚在一起的渣料通过负压盘和气管清除出桩孔底部，完成一个桩孔的清理。

26、
技术实现要素：
中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案具有如下优点：

27、1、本发明通过设置驱动机构的伸缩轴，可实现对桩孔的密封和清料分步进行，使得装置的使用更简便，施工效率更高；

28、2、本发明通过设置扩张机构，可适配不同孔径的桩孔，并对桩孔底部进行密封，通过扩张机构的波纹板也阻止了扩张机构上方桩孔侧壁的渣料的下落，避免下落的渣料掉入孔底，造成清理不干净，提高了清孔的质量；

29、3、本发明通过设置推料机构的半齿轮、齿条和弹簧的相互配合，实现了对桩孔底部的渣料的重复清理，并可适应各种孔径的桩孔底部的清理，有效提高了桩孔清孔的效率和实用性；

30、4、本发明通过设置限位组件，使得齿条的上下运动更平稳，避免了工作过程中齿条在支撑管内部的抖动，提高了装置使用的稳定性和安全性；

31、5、本发明通过设置刮料机构的棘轮组件和刮料轮的共同作用，实现刮料轮相互靠近时刮料轮不转动，能够配合弹性板刮动渣料；刮料轮相互远离时，刮料轮转动，避免将渣料再推到桩孔底部边缘，提高了清孔的质量。