[发明专利]地下工程暗挖导洞小直径桩施工成套设备系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种城市地下工程暗挖导洞内小直径桩施工成套设备系统，属于地下建筑工程机械领域。

背景技术

洞桩法是明挖框架结构施工方法和暗挖法相结合的一种施工方法，它具有对周边环境影响小及能有效控制地层变形等优点。洞桩法施工首先在先行暗挖的导洞内施作边桩、柱顶纵梁及顶拱，为后续施工提供支撑保护体系，最后形成由外层边桩、顶拱和内层二次衬砌组成的永久承载体系。因此，边桩施工是洞桩法施工的至为关键的技术之一。

随着城市建设的发展，城市地下工程的施工环境日趋复杂，降低地下工程施工对周边环境影响的要求越来越紧迫。常规钻孔灌注桩机械设备包括回转钻机、泥浆泵、吊车、混凝土运输车及各种管道等。由于洞桩法边桩施工是在暗挖导洞内进行成桩作业，常规设备不能满足导洞限界及复杂环境的要求。因此，有必要寻求一套合适的设备系统，能够适应暗挖导洞内小直径桩成桩效率和成桩质量的要求。根据施工环境特点对现有边桩施工设备进行改进，具有重要的现实意义，相关的研究工作尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复杂环境下城市地下工程暗挖导洞内小直径桩施工成套设备系统。它以现有边桩施工设备系统为基础，结合施工环境特点，设计了一套新的边桩施工设备系统。该系统能够适应暗挖导洞内小直径桩施工空间狭小、环境复杂的特点，确保了小直径桩施工的成桩效率和成桩质量。

本发明对设备系统的改进工作主要包括：

(1)设备系统布置。设备系统在导洞内自西向东依次布置渣浆车、反循环钻机、泥浆车、首灌车及龙门架，泥水分离机布置在到导洞外的地表面上，各种管线均沿导洞侧壁敷设。

(2)钻孔施工系统可细分为四个子系统，即钻进系统、排渣系统、泥水分离系统及补浆系统。

①钻进系统。钻进设备为反循环钻机，由于洞内空间有限，现有钻机无法同时满足自身尺寸要求及洞内成孔要求，故根据导洞尺寸对钻机进行了改装，改装后的反循环钻机长度为5.0m，宽度为2.2m，钻机主架子4.0m，钻杆成度1.2m，可以适应导洞的净空限制。

②排渣系统。排渣设备包括渣浆车、渣浆罐、渣浆泵及连接设备的泵管。改进后的渣浆车内部设置一根通长的长螺旋杆，长螺旋杆距渣浆车底部2cm，可以在15kw的电机带动下自由旋转，防止泥渣沉淀；长螺旋杆周身布满10cmx5cm的钢丝刷，防止钻机钻至砂层及卵石层时，粒径小的砂石卡住长螺旋，导致无法转动；在渣浆车出口处设置风管和水管，可以控制渣浆车内的渣浆沉淀速度，防止渣泥及渣石堵塞渣浆车的出口；在渣浆车顶部设置12cmx12cm的钢筋篦子和溢流口，防止大粒径卵石堵塞渣浆泵及在渣浆泵出现故障时渣浆车出现溢流。渣浆车与渣浆泵连接处设置喇叭形连接管道，可以增加砂石进入渣浆泵的通过速度，还可以防止砂石堵塞渣浆车出渣口。

③泥水分离系统。泥水分离系统为设置在竖井临时弃土坑内的2套ZX-250型泥浆净化装置。渣浆用竖井内的泥浆净化装置进行泥水分离处理，将分离出的泥饼及砂、卵石排入竖井内的临时弃土坑，采用门式起重机将泥饼及砂、卵石吊至地面土场并采用渣土车运走；将分离出的液态泥浆排入竖井旁边的泥浆池，施工过程中保证清孔后的泥浆性能不低于新鲜泥浆的性能，泥浆的厚度通过测绳测定。泥水分离机分离出的泥浆含水率在15％以内，比重在1.01-1.1之间，满足反循环钻机所需泥浆的要求。

④补浆系统。补浆系统为泥水泥浆车，泥浆车设置轨道行走系统，220v电力驱动，杜绝污染，适应导洞内复杂施工环境；泥浆车外侧设置水平管，可根据水平管的水头灵活控制泥浆车的泥浆输入量，保持桩孔内的泥浆液面平衡。

附图说明

图1为本发明的洞内小直径桩施工设备系统图。其中，1为反循环钻机，2为渣浆车，3为渣浆泵，4为泥水分离机，5为泥浆泵，6为泥浆车，7为移动式起重机，8为首灌车，9为输浆管，10为泥浆池，11为钻孔，12为围堰，13为初支底板，14初支顶板，15为基坑侧壁，16为隧道，17为竖井，18为地面。

图2为本发明的洞内打桩设备布置图。其中，1为反循环钻机，2为渣浆车，6为泥浆车，7为移动式起重机，8为首灌车，10为泥浆车。

图3为本发明的洞内钻孔示意图。其中，1为反循环钻机，2为渣浆车，6为泥浆车，8为首灌车，9为输浆管，11为钻孔。

图4为本发明的洞内灌灰示意图。其中，1为反循环钻机，2为渣浆车，6为泥浆车，8为首灌车，9为输浆管，11为钻孔。

图5为本发明的渣浆车构造示意图。其中，19为法兰，20为搅拌轴，21为出浆口，22为电机，23为过滤网，24为钢管拉杆。