一種干作業(yè)鉆孔灌注樁用氣流式清底方法
【專(zhuān)利摘要】一種干作業(yè)鉆孔灌注樁用氣流式清底方法，涉及干作業(yè)鉆孔灌注樁清底技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種干作業(yè)鉆孔灌注樁用氣流式清底方法，包括如下步驟，步驟一，通過(guò)旋挖設(shè)備在工作區(qū)打孔，對(duì)深孔進(jìn)行查驗(yàn)，將鋼筋籠下入深孔中，步驟二，準(zhǔn)備清底設(shè)備，步驟三，設(shè)備測(cè)試，步驟四，吊裝設(shè)備，步驟五，樁孔清底，本發(fā)明適用于任何樁徑的干作業(yè)鉆孔灌注樁基，尤其是大厚度覆蓋層區(qū)域的干作業(yè)鉆孔灌注樁基，樁底沉渣一般包括粉土、砂礫土、卵石土和基巖碎屑，卵石土和基巖碎屑影響較小，松散粉土的工程特性最差，危害最大，故本方法主要針對(duì)于松散粉土的沉渣，對(duì)沉渣的厚度無(wú)要求。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
_種干作業(yè)鉆孔灌注樁用氣)流式清底方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及干作業(yè)鉆孔灌注粧清底技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種干作業(yè)鉆孔灌注粧用 氣流式清底方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大跨橋梁、港口碼頭、海洋工程和大量中 高層及超高層建筑的迅猛增多，對(duì)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)施工提出了很高的要求和挑戰(zhàn)。
[0003] 灌注粧基礎(chǔ)具有沉降變形小、承載力高、性狀穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，適用于任何地層，可形 成設(shè)計(jì)要求的粧徑、粧長(zhǎng)，滿足建筑物不同的承載力要求，在現(xiàn)代基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式中的應(yīng)用數(shù) 量急劇增加，目前約占全部工程結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的70%以上，成為一種發(fā)展迅速、使用廣泛、生命 力強(qiáng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式。尤其是大厚度黃土地區(qū)，為防止黃土濕陷對(duì)建筑物的破壞，穿過(guò)大厚 度濕陷性黃土坐落于下部較好持力層上的長(zhǎng)粧已成為當(dāng)?shù)亟ㄖ氖走x基礎(chǔ)型式。
[0004] 許多工程粧，尤其粧身穿越砂卵石、粉土、大厚度黃土層、回填土層時(shí)，或是下放鋼 筋籠的過(guò)程中不可避免的都會(huì)刮擦粧孔側(cè)壁，在粧底形成有一定厚度的沉渣，沉渣的存在 將導(dǎo)致粧基沉降過(guò)大，不能有效發(fā)揮粧端阻力，從而大大降低單粧承載力，造成經(jīng)濟(jì)上的浪 費(fèi)，且沉渣具有強(qiáng)度低、壓縮性高的特點(diǎn)，沉渣太厚會(huì)使粧的承載力降低而不滿足設(shè)計(jì)要 求，如果不加清理會(huì)影響基礎(chǔ)的承載力的發(fā)揮，威脅上部結(jié)構(gòu)的安全，造成不可挽回的損 失。因此，在灌注混凝土之前必須對(duì)粧底沉渣進(jìn)行清理。
[0005] 現(xiàn)行比較常用的方法有高壓旋噴法、壓力注漿法、預(yù)加荷載法和人工清底法，其中 高壓旋噴法、壓力注漿法、預(yù)加荷載法均為后期加固措施，對(duì)工期影響較大，且費(fèi)用昂貴，人 工清底法作業(yè)環(huán)境惡劣、工人安全無(wú)法保障且無(wú)法清理小直徑粧和下放鋼筋籠時(shí)產(chǎn)生的沉 渣。目前尚沒(méi)有一項(xiàng)專(zhuān)門(mén)的方法能夠用于前期干作業(yè)鉆孔灌注粧的清底工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種干作業(yè)鉆孔灌注粧用氣流式清底方 法。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下：
[0008] -種干作業(yè)鉆孔灌注粧用氣流式清底方法，其特征在于，包括如下步驟：
[0009] 步驟一，通過(guò)旋挖設(shè)備在工作區(qū)打孔，對(duì)深孔進(jìn)行查驗(yàn)，將鋼筋籠下入深孔中。
[0010] 步驟二，準(zhǔn)備清底設(shè)備，在筒體1內(nèi)部安裝機(jī)座7,機(jī)座7上安裝若干電機(jī)2,并使 電機(jī)2的主軸穿過(guò)機(jī)座7和筒體1底部薄壁，電機(jī)2的主軸末端通過(guò)軸4連接攪動(dòng)棒5,在 筒體1內(nèi)部的電機(jī)2上方安裝隔土板6,將風(fēng)管3-端插進(jìn)筒體1內(nèi)部，并依次貫穿隔土板 6、機(jī)座7和筒體1底部薄壁。
[0011] 步驟三，設(shè)備測(cè)試，將空壓機(jī)與清底設(shè)備的風(fēng)管3連接，啟動(dòng)空壓機(jī)，檢查筒體1底 部的風(fēng)管3氣流情況，保證風(fēng)管3內(nèi)的氣流流速為1418. 2m/s或1791. 4m/s。
[0012] 步驟四，吊裝設(shè)備，通過(guò)吊裝機(jī)械將設(shè)備放進(jìn)粧孔內(nèi)。
[0013] 步驟五，粧孔清底，啟動(dòng)電機(jī)2和空壓機(jī)，電機(jī)2驅(qū)動(dòng)攪動(dòng)棒5做高速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，攪 動(dòng)棒5在高速回轉(zhuǎn)的同時(shí)將粧孔底部的沉渣全部攪動(dòng)懸浮，空壓機(jī)通過(guò)風(fēng)管3向粧底輸入 高強(qiáng)氣流，將被攪動(dòng)懸浮的沉渣全部吹起，高壓氣流攜帶沉渣碎肩上返，設(shè)備與粧孔間的環(huán) 狀間隙面積小，氣流流速較快，氣流流過(guò)設(shè)備筒體1后，在筒體1的后部都要形成渦流區(qū)，渦 流區(qū)的壓力小于靜止時(shí)的氣壓，氣流流速越大，渦流區(qū)的氣壓越小，裹挾渣土的氣流到達(dá)筒 體后的渦流區(qū)時(shí)氣壓減小，渣土下落至筒體1內(nèi)的隔土板6上，粧底的沉渣厚度減少，隨著 沉渣厚度的減少慢慢下放清底設(shè)備，直至完成徹底清底。
[0014] 所述一種干作業(yè)鉆孔灌注粧用氣流式清底方法，其特征在于，所述的粧孔，其直徑 為 800mm 或 1000mm。
[0015] 所述一種干作業(yè)鉆孔灌注粧用氣流式清底方法，其特征在于，所述的筒體1，其最 大直徑為700mm或900mm，其開(kāi)口端直徑為637mm或837mm。
[0016] 所述一種干作業(yè)鉆孔灌注粧用氣流式清底方法，其特征在于，所述的風(fēng)管3,其直 徑為32mm，壁厚4mm。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0018] 適用于任何粧徑的干作業(yè)鉆孔灌注粧基，尤其是大厚度覆蓋層區(qū)域的干作業(yè)鉆孔 灌注粧基，粧底沉渣一般包括粉土、砂礫土、卵石土和基巖碎肩，卵石土和基巖碎肩影響較 小，松散粉土的工程特性最差，危害最大，故本方法主要針對(duì)于松散粉土的沉渣，對(duì)沉渣的 厚度無(wú)要求。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的粧基清底方法的實(shí)施示意圖。
[0020] 圖2是本發(fā)明的原理圖。
[0021] 其中，1.筒體，2.電機(jī)，3.風(fēng)管，4.軸，5.攪拌棒，6.隔土板。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 以下結(jié)合附圖1和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提出的粧基清底方法作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0023] 實(shí)施例1
[0024] -種干作業(yè)鉆孔灌注粧用氣流式清底方法，其特征在于，包括如下步驟：
[0025] 步驟一，通過(guò)旋挖設(shè)備在工作區(qū)打孔，對(duì)深孔進(jìn)行查驗(yàn)，將鋼筋籠下入深孔中。
[0026] 步驟二，準(zhǔn)備清底設(shè)備，在筒體1內(nèi)部安裝機(jī)座7,機(jī)座7上安裝若干電機(jī)2,并使 電機(jī)2的主軸穿過(guò)機(jī)座7和筒體1底部薄壁，電機(jī)2的主軸末端通過(guò)軸4連接攪動(dòng)棒5,在 筒體1內(nèi)部的電機(jī)2上方安裝隔土板6,將風(fēng)管3-端插進(jìn)筒體1內(nèi)部，并依次貫穿隔土板 6、機(jī)座7和筒體1底部薄壁。
[0027] 步驟三，設(shè)備測(cè)試，將空壓機(jī)與清底設(shè)備的風(fēng)管3連接，啟動(dòng)空壓機(jī)，檢查筒體1底 部的風(fēng)管3氣流情況，保證風(fēng)管3內(nèi)的氣流流速為1418. 2m/s。
[0028] 步驟四，吊裝設(shè)備，通過(guò)吊裝機(jī)械將設(shè)備放進(jìn)粧孔內(nèi)。
[0029] 步驟五，粧孔清底，啟動(dòng)電機(jī)2和空壓機(jī)，電機(jī)2驅(qū)動(dòng)攪動(dòng)棒5做高速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，攪 動(dòng)棒5在高速回轉(zhuǎn)的同時(shí)將粧孔底部的沉渣全部攪動(dòng)懸浮，空壓機(jī)通過(guò)風(fēng)管3向粧底輸入 高強(qiáng)氣流，將被攪動(dòng)懸浮的沉渣全部吹起，高壓氣流攜帶沉渣碎肩上返，設(shè)備與粧孔間的環(huán) 狀間隙面積小，氣流流速較快，氣流流過(guò)設(shè)備筒體1后，在筒體1的后部都要形成渦流區(qū)，渦 流區(qū)的壓力小于靜止時(shí)的氣壓，氣流流速越大，渦流區(qū)的氣壓越小，裹挾渣土的氣流到達(dá)筒 體后的渦流區(qū)時(shí)氣壓減小，渣土下落至筒體1內(nèi)的隔土板6上，粧底的沉渣厚度減少，隨著 沉渣厚度的減少慢慢下放清底設(shè)備，直至完成徹底清底。
[0030] 進(jìn)一步地，所述的粧孔，其直徑為800mm。
[0031] 進(jìn)一步地，所述的筒體1，其最大直徑為700_，其開(kāi)口端直徑為637_。
[0032] 進(jìn)一步地，所述的風(fēng)管3,其直徑為32mm，壁厚4mm。
[0033] 根據(jù)連續(xù)性原理，流體流過(guò)流管時(shí)，在同一時(shí)間流過(guò)流管任意截面的流體質(zhì)量相 等。單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)截面1的流體體積為υ i · Ai，流過(guò)截面2的流體體積為υ 2 · A2，流過(guò) 截面3的流體體積為υ 3 · A3。根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，υ i υ 3 · A3。如圖2所示·
[0034] 空氣能量主要有四種，動(dòng)能、壓力能、熱能和重力勢(shì)能，低速流動(dòng)，熱能可忽略不 計(jì)；空氣密度小，重力勢(shì)能可忽略不計(jì)，根據(jù)伯努利定理，同一流管的任意截面上，流體的靜 壓和動(dòng)壓之和保持不變，即動(dòng)能+壓力能=常值，公式表達(dá)為，
[0036]
-動(dòng)壓，單位體積空氣所具有的動(dòng)能，這是一種附加的壓力，是空氣在流動(dòng) 中受阻，流速降低時(shí)產(chǎn)生的壓力。
[0037] P-靜壓，單位體積空氣所具有的壓力能。在靜止的空氣中，靜壓等于當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐?大氣壓。
[0038] P0一總壓（全壓），它是動(dòng)壓和靜壓之和。
[0039] 氣流流過(guò)物體后，在物體的后部都要形成渦流區(qū)，渦流區(qū)的壓力小于靜止時(shí)的氣 壓，氣流流速越大，渦流區(qū)的氣壓越小，裹挾渣土的氣流到達(dá)障礙物后的渦流區(qū)時(shí)氣壓減 小，渣土下落。
[0040] 公式推導(dǎo)
[0041] 液（氣）體內(nèi)部有壓強(qiáng)（單位面積上的力），作用在浸在其中的物體上，對(duì)物體的 總作用力豎直向上，即為浮力。當(dāng)物體自重等于浮力時(shí)，物體處于懸浮狀態(tài)。
[0042] 懸浮狀態(tài)時(shí)：
物體懸浮于空氣中，周?chē)艿撵o壓 相等，可相互抵消，故P取0。
[0043] 根據(jù)以上原理，出風(fēng)口的流量公式如下：
[0045] Q-出風(fēng)口 的流量（m3/s);
[0046] K-儲(chǔ)備系數(shù)，取2;
[0047] γ-渣土的容重（Kn/m3);
[0048] P-空氣的密度（Kg/m3);
[0049] A-環(huán)狀間隙的面積（m2)。
[0050] 根據(jù)文獻(xiàn)資料推薦，為保持清除和攜帶孔底碎肩的鉆孔環(huán)隙，上返速度V = 10~ 15m/s 〇
[0051] 粉土沉渣清底計(jì)算過(guò)程
[0052] 干燥粉末狀粉土 800mm粧徑
[0053] 空氣密度1. 29Kg/m3,粉土渣土容重15Kn/m3?；拸?00mm，筒體1直徑700mm，筒 體1開(kāi)口端收口孔徑637mm，環(huán)狀間隙面積為0. 11775m2.代入公式⑵可得，Q = 1. 14m3/ s。環(huán)狀間隙的流速為9. 7m/s。風(fēng)管3的直徑為32mm，壁厚4mm，出風(fēng)口的流速為1418. 2m/ So
[0054] 實(shí)施例2
[0055] 沉渣為干燥粉末狀粉土，其粧孔直徑為1000mm。
[0056] 空氣密度1. 29Kg/m3,粉土渣土容重15Kn/m3?；拸?000mm，筒體1直徑900mm，筒 體1開(kāi)口端收口孔徑837mm，環(huán)狀間隙面積為0. 14915m2.代入公式（2)可得，Q = 1. 44m3/ s。環(huán)狀間隙的流速為9. 7m/s。風(fēng)管3的直徑為32mm，壁厚4mm，出風(fēng)口的流速為1791. 4m/ So
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種干作業(yè)鉆孔灌注粧用氣流式清底方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟一，通過(guò)旋挖設(shè)備在工作區(qū)打孔，對(duì)深孔進(jìn)行查驗(yàn)，將鋼筋籠下入深孔中。 步驟二，準(zhǔn)備清底設(shè)備，在筒體（1)內(nèi)部安裝機(jī)座（7)，機(jī)座（7)上安裝若干電機(jī)（2)， 并使電機(jī)（2)的主軸穿過(guò)機(jī)座（7)和筒體（1)底部薄壁，電機(jī)（2)的主軸末端通過(guò)軸（4) 連接攪動(dòng)棒（5)，在筒體（1)內(nèi)部的電機(jī)（2)上方安裝隔土板(6)，將風(fēng)管（3) -端插進(jìn)筒 體（1)內(nèi)部，并依次貫穿隔土板(6)、機(jī)座（7)和筒體（1)底部薄壁。 步驟三，設(shè)備測(cè)試，將空壓機(jī)與清底設(shè)備的風(fēng)管（3)連接，啟動(dòng)空壓機(jī)，檢查筒體（1)底 部的風(fēng)管⑶氣流情況，保證風(fēng)管⑶內(nèi)的氣流流速為1418. 2m/s或1791. 4m/s。 步驟四，吊裝設(shè)備，通過(guò)吊裝機(jī)械將設(shè)備放進(jìn)粧孔內(nèi)。 步驟五，粧孔清底，啟動(dòng)電機(jī)（2)和空壓機(jī)，電機(jī)（2)驅(qū)動(dòng)攪動(dòng)棒（5)做高速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， 攪動(dòng)棒（5)在高速回轉(zhuǎn)的同時(shí)將粧孔底部的沉渣全部攪動(dòng)懸浮，空壓機(jī)通過(guò)風(fēng)管（3)向粧 底輸入高強(qiáng)氣流，將被攪動(dòng)懸浮的沉渣全部吹起，高壓氣流攜帶沉渣碎肩上返，設(shè)備與粧孔 間的環(huán)狀間隙面積小，氣流流速較快，氣流流過(guò)設(shè)備筒體（1)后，在筒體（1)的后部都要形 成渦流區(qū)，渦流區(qū)的壓力小于靜止時(shí)的氣壓，氣流流速越大，渦流區(qū)的氣壓越小，裹挾渣土 的氣流到達(dá)筒體后的渦流區(qū)時(shí)氣壓減小，渣土下落至筒體（1)內(nèi)的隔土板（6)上，粧底的沉 渣厚度減少，隨著沉渣厚度的減少慢慢下放清底設(shè)備，直至完成徹底清底。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種干作業(yè)鉆孔灌注粧用氣流式清底方法，其特征在于，所述 的粧孔，其直徑為800mm或1000mm。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種干作業(yè)鉆孔灌注粧用氣流式清底方法，其特征在于，所述 的筒體（1)，其最大直徑為700mm或900mm，其開(kāi)口端直徑為637mm或837mm。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種干作業(yè)鉆孔灌注粧用氣流式清底方法，其特征在于，所述 的風(fēng)管（3)，其直徑為32mm，壁厚4mm〇
【文檔編號(hào)】E02D13/08GK105986576SQ201510075032
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年2月11日
【發(fā)明人】鄭明軍, 王旭東, 楊萬(wàn)里, 王勛
【申請(qǐng)人】甘肅建研巖土工程有限公司