一種用于清除成孔灌注樁孔底沉渣的裝置及清除方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及建筑施工領(lǐng)域，具體涉及一種用于清除成孔灌注粧孔底沉渣的裝置及清除方法。
【背景技術(shù)】
[0002]成孔灌注粧孔底的沉渣厚度是灌注粧施工質(zhì)量控制的重要指標(biāo)，直接影響灌注粧的承載力，尤其對以粧端承力為主的端承粧、摩擦端承粧的影響更甚，因此有效清除孔底沉渣是控制成粧質(zhì)量的關(guān)鍵。目前橋梁設(shè)計中大量采用大直徑、超長灌注粧基礎(chǔ)，因此，如何有效的控制沉渣厚度一直是困擾施工的難題。
[0003]目前，為了清除成孔灌注粧孔底的沉渣，用得比較多的是一種氣舉反循環(huán)清渣方法，該方法的原理是:將一根接有風(fēng)管的導(dǎo)管下放至沉渣面，向風(fēng)管中通入高壓空氣，高壓空氣從導(dǎo)管進(jìn)氣口進(jìn)入導(dǎo)管并同導(dǎo)管內(nèi)的泥漿混合，形成密度小于泥漿的漿氣混合物，漿氣混合物因其比重小而上升，從而在導(dǎo)管進(jìn)氣口下端形成負(fù)壓，泥漿在負(fù)壓的作用下同時上升，在氣壓動能的聯(lián)合作用下，孔內(nèi)泥漿、空氣、沉渣的三相流沿導(dǎo)管不斷向上運行，從而形成流動。因為導(dǎo)管的內(nèi)徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于粧孔內(nèi)徑，便形成了流速、流量極大的反循環(huán)，攜帶沉渣從導(dǎo)管內(nèi)排出。
[0004]上述氣舉反循環(huán)清渣方法相對于正循環(huán)清渣法，雖然清渣效率有一定的提高，但是就整體而言，清渣效率有限，而且為改善清渣效率，目前的做法往往是增大空氣壓力，但是這直接導(dǎo)致能耗較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種用于清除成孔灌注粧孔底沉渣的裝置及清除方法，解決目前在清除成孔灌注粧孔底的沉渣時，清除效率整體不高，同時能耗還相對較高的問題。
[0006]本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案實現(xiàn):
一種用于清除成孔灌注粧孔底沉渣的裝置，包括送風(fēng)機(jī)構(gòu)、送液機(jī)構(gòu)、軟管以及排渣管，排渣管包括排渣管豎直部分和排渣管水平部分，排渣管豎直部分與送風(fēng)機(jī)構(gòu)通過軟管連通，所述排渣管豎直部分包括上管、中管和下管，所述中管包括中心軸線重合的外管和內(nèi)管，所述上管與外管或內(nèi)管通過螺紋連接，下管與外管或內(nèi)管同樣通過螺紋連接；
還包括斜管，所述斜管斜向下貫穿內(nèi)管和外管，送風(fēng)機(jī)構(gòu)的出風(fēng)口依次通過軟管、斜管與內(nèi)管連通。
[0007]在本方案中，送風(fēng)機(jī)構(gòu)可以是空壓機(jī)或者其它高壓空氣輸出裝置，用于產(chǎn)生高壓空氣;送液機(jī)構(gòu)可以是清水栗或者泥漿栗，用于向灌注粧孔中通入清水或者泥漿，產(chǎn)生的高壓空氣(壓縮空氣)通過斜管進(jìn)入到內(nèi)管中，此處的清水或泥漿與高壓空氣混合，形成氣液混合物，最終通過上管上端輸出到泥漿池中。本方案中，發(fā)明人對排渣管采用了獨特的設(shè)計，將排渣管設(shè)計為三段式，分別為上管、中管及下管，管與管之間通過螺紋連接，螺紋連接不僅使得排渣管的安裝、拆卸、更換變得更方便，同時還能做到排渣管長度的可調(diào)，尤其是做到了斜管的出風(fēng)口到排渣管兩端距離的可調(diào)，傳統(tǒng)的氣舉反循環(huán)排渣方式只是做到了形成漿氣混合物，本方案采用這種設(shè)計后，很好地解決了能耗與效率之間的問題，傳統(tǒng)方式在加大了送風(fēng)量的情況下，排渣效率并沒有得到明顯的提高。而本方案綜合分析了孔深、以及出風(fēng)口與排渣管兩端之間的距離，經(jīng)過大量試驗研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)斜管的出氣口到上管上沿的距離與灌注粧孔的深度之間的比值滿足0.55?0.65時，排渣效率明顯提高，且能耗(主要是空壓機(jī)的能耗)并沒有明顯的增加，清水栗或泥漿栗跟傳統(tǒng)方式的能耗差不多。以直徑為2m、深度為1m的灌注粧孔為例，傳統(tǒng)的氣舉反循環(huán)清渣法通常需要4個小時才能將沉渣清除，而采用本方案所述的裝置，只需兩個小時。另外，本方案將上管、下管均設(shè)計成可調(diào)的方式，一來方便本裝置適應(yīng)各種深度的灌注粧孔，使斜管的出氣口到上管上沿的距離與灌注粧孔的深度之間的比值滿足在0.55?0.65的范圍內(nèi)，二來能夠方便調(diào)整下管的下沿到灌注粧孔底部的距離，便于沉渣能夠更好地隨清水或泥漿進(jìn)入到排渣管中，本方案優(yōu)選下管的下沿到灌注粧孔底部的距離為300?400mm。
[0008]進(jìn)一步地，作為優(yōu)選方案，所述斜管的中心軸線與內(nèi)管的中心軸線的夾角為15?20度。
[0009]進(jìn)一步地，作為優(yōu)選方案，所述內(nèi)管的直徑與軟管的直徑的比值為3~5。
[0010]進(jìn)一步地，作為優(yōu)選方案，所述上管上設(shè)有第一外螺紋，外管的內(nèi)壁上部設(shè)有與第一外螺紋相配合的上內(nèi)螺紋，下管上設(shè)有第二外螺紋，外管的內(nèi)壁下部設(shè)有與第二外螺紋相配合的下內(nèi)螺紋。
[0011]進(jìn)一步地，作為優(yōu)選方案，還包括兩個分別設(shè)置在內(nèi)管的上下兩端的橡膠筒，所述橡膠筒呈喇叭狀，橡膠筒直徑較小的一端固定在內(nèi)管的管口處，橡膠筒直徑較大的一端為自由端。
[0012]進(jìn)一步地，作為優(yōu)選方案，所述外管和內(nèi)管之間設(shè)有連接環(huán)，連接環(huán)的厚度等于外管和內(nèi)管之間的間隙寬度。
[0013]—種采用用于清除成孔灌注粧孔底沉渣的裝置實現(xiàn)沉渣清除的方法，包括以下步驟:
(a)組裝好排渣管，送風(fēng)機(jī)構(gòu)依次通過軟管、斜管與中管連通，上管的上端通過連接鋼管輸出至泥漿池；
(b)將排渣管下放至灌注粧孔內(nèi)，排渣管的下端距沉渣面300?400mm，然后固定好排渣管；
(C)通過送液機(jī)構(gòu)向灌注粧孔內(nèi)注入清水或泥漿，并且使清水面或泥漿面與上管的上沿齊平；
(d)開始送風(fēng)，風(fēng)量由小到大，并使風(fēng)壓大于灌注粧孔的孔底水頭壓力；
(e)灌注粧孔的孔底沉渣隨著排渣管向上運行、排出。
[0014]進(jìn)一步地，作為優(yōu)選方案，所述步驟(a)中，根據(jù)灌注粧孔的深度，調(diào)整上管和下管露出中管的長度，使斜管的出氣口到上管上沿的距離hi與灌注粧孔的深度h2，滿足hi和h2的比值為0.55?0.65;
進(jìn)一步地，作為優(yōu)選方案，所述步驟(d)中，風(fēng)壓滿足P= γ s.h3/1000+ Δ P，其中，P表示風(fēng)壓，單位為KN/m3; γ s表示泥漿比重，取1.15;h3表示斜管出氣口至下管下沿的距離，單位為m； Δ P表示供氣管道壓力損失，取0.05?0.1MPa0
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及有益效果:
(I)本發(fā)明通過將排渣管設(shè)計為長度可調(diào)，不僅方便了將排渣管的下端調(diào)整到最佳的位置，同時還方便調(diào)節(jié)斜管的出氣口到上管上沿的距離與灌注粧孔的深度之間的比值，從而適應(yīng)各種孔深的灌注粧孔，而無需對每次都對排渣管進(jìn)行改造，方便操作的同時還降低了成本。
[0016](2)本發(fā)明對斜管進(jìn)行設(shè)計，不僅對斜管的角度做了設(shè)計，而且還對斜管與排渣管之間的管徑比做了設(shè)計，實現(xiàn)了在同等能耗下，更好地產(chǎn)生了漿氣混合物，并使其具有更強勁的動力將沉渣帶出孔底，提高了清渣效率，也避免了不必要的能耗產(chǎn)生。
[0017](3)本發(fā)明對中管進(jìn)行了設(shè)計，將其分為外管和內(nèi)管，另外，上管上設(shè)有第一外螺紋，外管的內(nèi)壁上部設(shè)有與第一外螺紋相配合的上內(nèi)螺紋，下管上設(shè)有第二外螺紋，外管的內(nèi)壁下部設(shè)有與第二外螺紋相配合的下內(nèi)螺紋，沉渣從下管進(jìn)入到內(nèi)管，再進(jìn)入到上管，直至排出排渣管這個過程中，沉渣與各個螺紋之間完全不會接觸，從而確保了螺紋不受沉渣的影響，能夠長期保持正常狀態(tài)，方便排渣管長度的正常、快速調(diào)節(jié)，有利于提高工作效率。
[0018](4)本發(fā)明在內(nèi)管的上下兩端設(shè)置了橡膠筒，橡膠筒呈喇叭狀，橡膠筒直徑較小的一端固定在內(nèi)管的管口處，橡膠筒直徑較大的一端為自由端，橡膠筒能夠很好地避免沉渣、泥漿等進(jìn)入到內(nèi)筒與上管、內(nèi)管與下管之間，確保更好的氣密性，提高排渣效率。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為排渣管與斜管的位置關(guān)系圖；
圖3為中管的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為上管的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為下管的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為外管的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7為外管、內(nèi)管、連接環(huán)之間的位置關(guān)系圖；
圖8為橡膠筒的位置關(guān)系圖。
[0020]圖中附圖標(biāo)記對應(yīng)的名稱為:1、送風(fēng)機(jī)構(gòu)，2、送液機(jī)構(gòu)，3、排渣管豎直部分，4、排渣管水平部分，5、斜管，6、積池，7、軟管，8、清水面或泥漿面，9、沉渣，31、上管，32、中管，33、下管，34、第一外螺紋，35、第二外螺紋，36、上內(nèi)螺紋，37、下內(nèi)螺紋，38、橡膠筒，321、外管，322、內(nèi)管，323、連接環(huán)。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0022]實施例1:
如圖1所示，本實施例所述的一種用于清除成孔灌注粧孔底沉渣的裝置，包括送風(fēng)機(jī)構(gòu)
1、送液機(jī)構(gòu)2、軟管7以及排渣管，排渣管包括排渣管豎直部分3和排渣管水平部分4，排渣管豎直部分3與送風(fēng)機(jī)構(gòu)I通過軟管7連通，所述排渣管豎直部分3包括上管31、中管32和下管33，中管32包括中心軸線重合的外管321和