钻孔清洗循环设备及导洞内钢管柱的安装方法与流程

本发明涉及地铁隧道暗挖施工技术领域，尤其是涉及一种钻孔清洗循环设备及导洞内钢管柱的安装方法。

背景技术：

随着城市化发展进程，市政轨道交通已成为市内重要交通不可分割的一部分。各条轨道交通线路交错布置，覆盖城市的每一个角落，轨道交通换乘无疑成为各条交通线路的枢纽，目前国内大部分换乘虽然在实现了站内换乘，但换乘线路长，给旅客带来了不必要的麻烦；“零距离”换乘已成为城市轨道交通发展的主流趋势；地铁零距离换乘需要设置超高换乘段，用作两条线路换乘，钢管柱作为洞桩法施工的核心构件，不论是施工难度和施工精度都直接影响了pba工法施工。

随着地铁施工技术的不断进步，地下工程界不断创新,提出了许多新的施工方法,其中浅埋暗挖洞桩法就是很有代表性的一种。该方法在传统浅埋暗挖分部法的基础上吸收了盖挖法的特点,灵活多变,适用范围极广。浅埋暗挖洞桩法在北京地铁十号线多个车站工程中得到成功应用,充分证明其在松散软弱地层中进行浅埋大断面洞室开挖是可行的,该方法具有良好的发展前景和推广价值。

但是，目前主要靠人工挖洞安装，存在施工周期长、难度大、工序复杂的缺陷，且施工过程中需人工在井下进行孔底桩头混凝土的凿除及定位器安装，需要有一定施工技术的技术工人方可实施，而当下国内钢管柱定位器安装技术工人紧缺，造成施工成本的过大投入，存在诸多不安全因素，钢管柱施工周期长，施工成本较高，存在一定的局限性。特别是在钻机钻孔过程中，位于孔内的泥浆与钻机削下的钻渣混合在一起不能及时排出从而妨碍钻机的钻头的钻进过程。

技术实现要素：

本发明提供了一种钻孔清洗循环设备，以解决现有技术存在的钻孔过程中位于孔内泥浆与钻机削下的钻渣混合不能及时排出从而影响钻头继续钻进的技术问题，本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果(降低工人劳动强度，改善作业条件，降低风险系数)详见下文阐述。

本发明所采用的技术方案：

一种钻孔清洗循环设备，包括钻机、泥浆分离设备、泥浆池和管道，所述管道包括第一管道和第二管道，所述钻机连接有砂石泵，所述砂石泵能将所述钻机钻孔过程中削下的钻渣和所述钻机所钻的孔内的泥浆的混合物抽出并通过所述第一管道排至所述泥浆分离设备，所述泥浆分离设备能将所述钻渣和所述泥浆分离并使分离出的泥浆回流入所述泥浆池，所述泥浆池内设置有回浆泵，所述回浆泵能将所述泥浆池内的泥浆通过所述第二管道输送回所述钻机所钻的孔内。

一种导洞内钢管柱的安装方法，包括以下步骤：

步骤a、在桩柱作业的导洞内进行引孔施工，所述引孔用于引导钻机的钻头；

步骤b、利用所述钻机定位到开挖的所述引孔形成桩孔，钻孔过程进行的同时通过上述钻孔清洗循环设备进行清孔，

所述钻孔清洗循环设备能将钻机在所述桩孔内削下的钻渣和泥浆混合物从所述桩孔内抽出，并将钻渣和泥浆分离，且能将分离出的泥浆送回所述桩孔内；

步骤c、成孔后，钻机自动挪位，多功能钢管柱安装机挪至桩孔位置并安放桩基钢筋笼，完成桩基钢筋笼安装后开始进行钢管柱安装；

步骤d、钢管柱安装完毕后开始下放导管；

步骤e、将导管下放至桩基钢筋笼，灌注桩基混凝土至柱下桩基顶；

步骤f、待终凝后，钢管柱与钻孔壁回填细砂；

步骤g、继续向钢管柱内灌注混凝土；

步骤h、混凝土灌注完成后即完成桩柱施工。

优选地，步骤d中还包括二次清孔，步骤g需待混凝土流动性减小时，继续向钢管柱内灌注混凝土。

优选地，步骤g与步骤h之间还包括步骤g1和步骤g2,

步骤g1、步骤f中的钢管柱内混凝土终凝后拆除最顶节钢管柱；

步骤g2、重新安装最顶节钢管柱，钢管柱与孔壁间回填细砂，安放柱内钢筋笼，下导管后灌注钢管柱内混凝土至顶标高。

优选地，所述引孔采用人工挖孔护壁，护壁挖完后采用人工浇筑混凝土，所述引孔的直径和深度应略大于钻头长度。

优选地，步骤b中的所述钻机采用全液压履带反循环钻机。

优选地，所述多功能钢管柱安装机上设有能进行水平竖向精准对位的一键调频装置。

优选地，所述桩基钢筋笼和所述钢管柱均分节下放至所述桩孔内。

优选地，上下相邻的两节钢管柱之间通过螺栓可拆卸式固定连接。

优选地，所述导管下放完成后，所述导管的底端距所述桩孔底面的距离为300～500mm。

本发明的有益效果：

本发明通过钻孔清洗循环设备能将钻孔内钻渣和泥浆从桩孔内抽出，并将钻渣和泥浆分离，且能将分离出的泥浆再送回桩孔内，使得桩孔内泥浆与钻渣混合物能及时排出从而加速钻头继续钻进。

与传统钢管柱施工相比，本发明施工方法中钢管柱安装主要体现在对工期的节约，从而对成本的降低。传统钢管柱需要人工安装，本发明施工方法机械化作业程度高，下基桩钢筋笼、钢管柱安装、柱内钢筋笼安装及混凝土灌注等都采用机械设备，减少了现场作业工人的数量，有效地减少了工序之间的作业时间、衔接时间、相互影响等，能够降低工人劳动强度，仅考虑人员成本的情况下，工期节约40％，大大加快整个工程的施工进度。且施工难度更小，对人员要求更低，在施工队伍的选择上有了更多的选择，更有利于现场施工管理。

此外，本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果：多功能钢管柱安装机上设有能进行水平竖向精准对位的一键调频装置，安装精度高，可操作性强，省去了人工破除桩头混凝土安装定位器的步骤，解决了深孔内人工安装定位器存在的安全隐患。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1是本发明的工艺流程图；

图2是本发明中的钻孔清洗循环设备的示意图。

图中1-钻机；2-第一管道；3-第二管道；4-泥浆池；5-砂石泵；6-泥浆分离设备；7-钻头；8-桩孔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

参见图1至图2，本发明提供了一种钻孔清洗循环设备，包括钻机1、泥浆分离设备6、泥浆池4和管道，其中，管道包括第一管道2和第二管道3，钻孔的钻机1连接有砂石泵5，砂石泵5能将钻机1钻孔过程中削下的钻渣和钻机1所钻的孔内的泥浆的混合物抽出并通过第一管道2排至泥浆分离设备6，泥浆分离设备6能将钻渣和泥浆分离并使分离出的泥浆回流入泥浆池，泥浆池内设置有回浆泵，回浆泵能将泥浆池内的泥浆通过第二管道3输送回孔内。

一种导洞内钢管柱的安装方法，包括以下步骤：

步骤a、在桩柱作业的导洞内进行引孔施工，所述引孔用于引导钻机1的钻头；

步骤b、利用所述钻机1定位到开挖的所述引孔形成桩孔8，钻孔过程进行的同时通过上述钻孔清洗循环设备进行清孔，

所述钻孔清洗循环设备能将钻机1在所述桩孔8内削下的钻渣和泥浆混合物从所述桩孔8内抽出，并将钻渣和泥浆分离，且能将分离出的泥浆送回所述桩孔8内；

步骤c、成孔后，钻机1自动挪位，多功能钢管柱安装机挪至桩孔8位置并安放桩基钢筋笼，完成桩基钢筋笼安装后开始进行钢管柱安装；

步骤d、钢管柱安装完毕后开始下放导管；

步骤e、将导管下放至桩基钢筋笼，灌注桩基混凝土至柱下桩基顶；

步骤f、待终凝后，钢管柱与钻孔壁回填细砂；

步骤g、继续向钢管柱内灌注混凝土；

步骤h、混凝土灌注完成后即完成桩柱施工。

作为可选地实施方式，步骤d中还包括二次清孔，步骤g需待混凝土流动性减小时，继续向钢管柱内灌注混凝土。

步骤g与步骤h之间还包括步骤g1和步骤g2,

步骤g1、步骤f中的钢管柱内混凝土终凝后拆除最顶节钢管柱；

步骤g2、重新安装最顶节钢管柱，钢管柱与孔壁间回填细砂，安放柱内钢筋笼，下导管后灌注钢管柱内混凝土至顶标高。最顶节钢管柱的孔口设置有锁口，锁口为型钢焊成井字形固定架，用于控制最顶节钢管柱位置。钢管柱与孔壁间回填细砂，对钢管柱内混凝土液面高度进行测量，保证液面平衡。即钢管柱下口悬吊于护壁泥浆中，不是封闭的，浇筑钢管柱内混凝土时候由于钢管柱内混凝土面随浇筑升高，会形成内外压力差，混凝土会从钢管柱底部被压出，故在钢管柱和孔壁间填碎石平衡压力。

作为可选地实施方式，引孔采用人工挖孔护壁，护壁挖完后采用人工浇筑混凝土，引孔的直径和深度应略大于钻头长度。挖土由人工从上到下逐段进行，同一段内挖土次序先中间后周边。护壁每挖完一段后要立即采用人工浇筑、人工捣实浇筑混凝土。护壁混凝土采用c20混凝土，厚度10cm，坍落度控制在80～100mm，上下两段护壁之间搭接15cm，确保孔壁的稳定性，例如深度比钻头长度大20～50cm，直径比钻头直径大20～30cm。例如当钻头7长度为2.8m，直径为时φ1.8m，引孔按照深3m、直径2.0m进行施工。导管下放完成后，一般，导管的底端距桩孔底面的距离为300～500mm。

步骤b中的所述钻机1采用全液压履带反循环钻机，钻机钻孔时，钻杆从桩孔8内抽出的钻渣和泥浆通过砂石泵5排至泥浆池内。经过沉淀后，采用泥浆泵将上层的轻质泥浆抽入地面泥浆分离设备6内。泥浆分离设备6过滤掉泥浆中的砂及杂质，提高护壁泥浆的韧性，改善泥浆性能。经过改良后的优质泥浆排入地面泥浆储存池内，之后通过泥浆泵将优质泥浆送入桩孔8内，实现孔内的泥浆平衡。

此外，多功能钢管柱安装机上设有能进行水平竖向精准对位的一键调频装置，安装精度高，可操作性强，省去了人工破除桩头混凝土安装定位器的步骤，解决了深孔内人工安装定位器存在的安全隐患。

桩基钢筋笼和钢管柱均分节下放方式送至桩孔8内，上下相邻的两节钢管柱之间通过螺栓可拆卸式固定连接，便于拆装，也可以重复利用，节省资源同时降低了成本。

与传统钢管柱施工相比，本发明施工方法中钢管柱安装主要体现在对工期的节约，从而对成本的降低。传统钢管柱需要人工安装，本发明施工方法机械化作业程度高，下基桩钢筋笼、钢管柱安装、柱内钢筋笼安装及混凝土灌注等都采用机械设备，减少了现场作业工人的数量，有效地减少了工序之间的作业时间、衔接时间、相互影响等，能够降低工人劳动强度，仅考虑人员成本的情况下，工期节约40％，大大加快整个工程的施工进度。且施工难度更小，对人员要求更低，在施工队伍的选择上有了更多的选择，更有利于现场施工管理。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保范围应以所述权利要求的保护范围为准。