一种泵吸反循环桩基施工装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于粧基施工技术领域，尤其涉及一种泵吸反循环粧基施工装置及方法。
【背景技术】
[0002]钻孔灌注粧一般是通过机械钻孔在地基中形成粧孔，然后在粧孔内放置钢筋笼并灌注混凝土而成。然而，钻孔灌注粧粧基在粉砂层成孔施工过程中容易造成塌孔、缩颈等现象，而且含砂率高也会影响成粧质量。传统工艺中采用回旋钻正循环成孔方法进行成孔施工。如图1所示为传统工艺中正循环钻成孔灌注粧施工原理图，图中①-砂石泵，②-水龙头、③-空心钻杆、④-钻机回转装置⑤-沉淀池、⑥-泥浆池、⑦-钻头、⑧-泥浆循环方向。从图中可以看出:正循环成孔方法为通过回转装置带动钻杆和钻头旋转切削破碎岩土，并通过泥浆泵抽吸泥浆后输入空心钻杆的内腔，然后该泥浆经钻头的出浆口输出至粧孔底部。成孔时泥浆由钻杆内部注入，从钻杆底部喷出，携带被切削的钻渣沿粧孔壁向上经粧孔口带出并流入沉淀池，沉淀后的泥浆流入泥浆沉淀池净化，净化后的泥浆再注入钻杆，如此循环。然而，传统工艺中砂石泵独立设置，对泵的功率要求高，整个泵吸环路需密闭，效率不高且电量消耗大。因此，如何提供一种工作效率高、节能省电的泵吸反循环粧基施工装置及方法，是本领域技术人员亟需解决的技术难题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种成孔效率高、成粧质量好且节能省电的泵吸反循环粧基施工装置及方法，以解决传统工艺中因砂石泵独立设置对泵的功率要求高，整个泵吸环路需密闭，成孔效率不高且电量消耗大的问题。
[0004]为了实现上述目的，本发明的技术方案是:
[0005]一种泵吸反循环粧基施工装置，适用于在深厚粉砂性土质中进行钻孔灌注粧成孔施工，包括依次连通的回旋钻机、反循环砂石泵、吸渣软管、泥浆净化装置、沉淀池以及循环池；所述回旋钻机包括钻头、钻杆、传动杆、旋转盘以及液压马达，所述钻头和所述钻杆的底端固定连接，所述钻杆的顶端与所述传动杆的底端固定，所述传动杆的顶端穿过所述旋转盘并卡接固定，所述传动杆的顶端通过旋转活接头与所述反循环砂石泵的一侧连接，所述反循环砂石泵与所述吸渣软管连接处设有水龙头，所述吸渣软管分别与所述水龙头、所述泥浆净化装置固定连接，所述液压马达驱动所述旋转盘旋转。
[0006]进一步地，所述回旋钻机还包括一设置于所述粧基上方的一底座，所述液压马达设置于所述底座上，所述底座上还设有供所述传动杆穿过的通孔。
[0007]进一步地，还包括一制浆池，所述制浆池与所述循环池连通。
[0008]进一步地，所述钻头为三翼双腰箍钻头，所述钻头的直径大于所述粧直径20mm。
[0009]进一步地，所述泥浆净化装置为除砂机。
[0010]一种钻孔灌注粧粧基施工方法，包括如下步骤:
[0011]步骤一:提供栗吸反循环粧基施工装置；
[0012]步骤二:首先将所述钻头提高至距离粧孔底30?50cm处，并在所述粧孔内注入一定量泥浆，然后启动所述反循环砂石泵和所述旋转盘，并使得所述反循环砂石泵空转一定时间，直至形成反循环；
[0013]步骤三:待形成所述反循环后开始钻进，直至形成所述粧孔；
[0014]步骤四:待所述粧孔形成后，进行清孔施工。
[0015]进一步地，所述步骤三中开始钻进施工时所述回旋钻机轻压慢转，随着深度增加而适当增加压力和速度，待所述钻头全部进入地层后，再加速钻进。
[0016]进一步地，所述步骤三中所述粧孔内壁形成泥浆护壁。
[0017]进一步地，所述泥浆护壁中泥浆的比重为1.10?1.15，粘度为20?25s，含砂率
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[0018]进一步地，所述步骤四中清孔施工包括第一步和第二步，
[0019]第一步:待所述粧孔形成后将所述钻头提起45cm?55cm，并保持泥浆的正常循环，使得比重为1.05?1.15、粘度为17?20s的泥浆流入孔内，同时保持所述粧孔内水位高出地下水位0.5m以上，直至注满所述粧孔，完成第一次清孔施工；
[0020]第二步:待在所述粧孔内布设完成钢筋笼和导管后，按照所述第一步的方法进行第二次清孔施工。
[0021]本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果:
[0022]1、本发明的泵吸反循环粧基施工装置，适用于在深厚粉砂性土质中进行钻孔灌注粧成孔施工。泵吸反循环粧基施工装置包括依次连通的回旋钻机、反循环砂石泵、吸渣软管、泥浆净化装置、沉淀池以及循环池；回旋钻机包括钻头、钻杆、传动杆、旋转盘、液压马达以及底座，钻头和钻杆的底端通过法兰连接，钻杆的顶端通过法兰与传动杆的底端法兰连接，传动杆的顶端穿过旋转盘并卡接固定，传动杆的顶端通过旋转活接头与反循环砂石泵的一侧活动连接，反循环砂石泵与吸渣软管连接处设有水龙头，吸渣软管分别与水龙头、泥浆净化装置固定连接，液压马达驱动旋转盘旋转。通过设置于回旋钻机的传动杆上方的反循环砂石泵的泵吸作用在回旋钻机的钻杆内腔形成负压，在粧孔内液柱和大气压的作用下，粧孔壁与环状空间的泥浆流向粧孔底，将回旋钻机的钻头切削下来的钻渣带进回旋钻机的钻杆内腔，然后带有钻渣的泥浆经过反循环砂石泵排至泥浆净化装置进行除砂后再进入位于地面的沉淀池内。沉淀池中除掉钻渣后的泥浆通过泥浆泵泵人循环池，经循环池净化后的泥浆通过流槽再流向粧孔内，从而形成反循环。通过设置反循环砂石泵，大大减短了整个泵吸环路，降低了砂石泵的功率，提高了对孔内泥浆及钻渣的吸力，加快了成孔速度，从而解决了传统正循环工艺中对砂石泵的功率要求高，整个泵吸环路需密闭，成孔效率不高且电量消耗大的问题。
[0023]2、本发明提供的钻孔灌注粧施工方法，包括如下步骤:首先将钻头提高至距离粧孔底一定距离处，并在粧孔内注入一定量泥浆，然后启动反循环砂石泵和旋转盘，并使得反循环砂石泵空转一定时间，直至形成反循环；其次待形成反循环后开始钻进，直至形成粧孔；最后待粧孔形成后，进行清孔施工。在深厚粉砂层钻孔灌注粧施工过程中，采用本发明的泵吸反循环粧基施工装置进行成孔与清孔施工时，成孔时间大大缩短，且泥浆比重、含砂率、孔底沉渣能得到较好控制，保证了成粧质量。
【附图说明】
[0024]本发明的泵吸反循环粧基施工装置及方法由以下的实施例及附图给出。
[0025]图1是现有技术中正循环钻成孔灌注粧施工原理图；
[0026]图2是本发明一实施例泵吸反循环粧基施工装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]以下结合附图和具体实施例对本发明提出的泵吸反循环粧基施工装置及方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需另外说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本发明技术方案的限制。
[0028]本实施例中预施工粧基处地质情况根据地质报告显示为:粧基穿越土层厚度为6.1?18.4m的第⑤层粉砂层以及土层厚度为1.65?36.75m的第⑨层粉砂层。因此，本实施例中粧基具有孔径大(最大粧基1.8m)、成孔深(最大孔深60m)的特点，且成孔期间需穿越粉砂层厚度近40米，由此可知，需要在深厚粉砂性土质中进行钻孔灌注粧成孔施工。若采用传统的正循环钻孔灌注粧施工方法进行施工，将难以保证粧体质量。针对前述问题，本实施中采用泵吸反循环粧基施工装置进行施工，从而满足提高成孔效率的同时，减少孔底成渣厚度以及保持孔壁稳定性，从而确保粧体质量符合要求。
[0029]实施例一
[0030]下面结合图2详细说明本发明的泵吸反循环粧基施工装置。
[0031]一种泵吸反循环粧基施工装置，适用于在深厚粉砂性土质中进行钻孔灌注粧成孔施工，包括依次连通的回旋钻机1、反循环砂石泵2、吸渣软管3、泥浆净化装置4、沉淀池5以及循环池6 ;回旋钻机I包括钻头10、钻杆11、传动杆12、旋转盘13、液压马达14以及设置于粧基上方的底座15，底座15上设有供传动杆12穿过的通孔，液压马达14设置于底座15上，钻头10和钻杆11的底端通过法兰固定连接，钻杆11的顶端与传动杆12的底端通过法兰固定连接，传动杆12的顶端穿过旋转盘13并卡接固定，传动杆12的顶端通过旋转活接头7与反循环砂石泵2的一侧活动连接，反循环砂石泵2与吸渣软管3连接处设有水龙头21，吸渣软管3分别与水龙头21、泥浆净化装置4固定连接，液压马达14驱动旋转盘13旋转。
[0032]继续参考图2，具体来说，为了提高对粧孔内泥浆及碎渣(钻渣)的吸力，加快成孔速度，本实施例中回旋钻机I选用扭矩大，机架稳定的GPS-20型工程钻机，并对该钻机的机架进行局部改造，在水龙头10与旋转活接头7之间增设6BS型反循环砂石泵2。泵吸反循环粧基施工装置的工作原理:通过反循环砂石泵2的泵吸作用在钻杆11的内腔形成负压，在粧孔内液柱和大气压的作用下，粧孔壁与环状空间的泥浆流向粧孔底，将钻头10切削下来的钻渣带进钻杆11的内腔，然后带有钻渣的泥浆经过反循环砂石泵2排至泥浆净化装置4进行除砂后再进入位于地面的沉淀池5内。沉淀池5中除掉钻渣后的泥浆通过泥浆泵(图中未示出)泵人循环池6，经过循环池6净化后的泥浆冲洗液通过流槽(图中未示出)再流向粧孔内，形成反循环。经过循环池6净化后流向粧孔内的泥浆形成泥浆护壁。泥浆护壁是指在钻孔灌注粧钻孔工程中泥浆对孔壁的静压力和泥浆在孔壁上形成的泥皮可以有效地防止孔壁坍塌或剥落的作用，并维持钻成的粧孔的形状不变。此外，泥浆还具有携渣和冷却、润滑钻机的作用，具有一定粘度的泥浆可以携同泥渣一起排出。特别地，由于钻杆11的内径远远小于粧孔内径，故通过反循环砂石泵2的泵吸作用，带有钻渣的泥浆在钻杆11内上升的速度远远快于正循环工艺。而且，与正循环工艺相比，通过使用本实施例的泵吸反循环粧基施工装置进行钻孔灌注粧成孔、清孔施工，不仅能够提高钻进速度，还能减少泥浆的用量，同时也减小了旋转盘13所消耗的功率，使得清孔时间快且形成的粧孔质量好。本实施例中通过将反循环