[发明专利]一种基于空化效应反循环的孔底清渣装置及方法

说明书

本发明涉及一种基于空化效应反循环的孔底清渣装置及方法，属于钻孔灌注桩、扩底桩施工技术领域，所述孔底清渣装置包括水龙头、导水管、泥浆泵以及设置在地面的储浆池和沉渣池；所述孔底清渣装置还包括超声波振动装置，所述超声波振动装置与所述泥浆泵通过所述导水管连接；所述超声波振动装置底部设有超声波振动器。本发明还包括使用上述装置进行的孔底清渣方法。本发明将超声波空化效应与反循环方式结合，加快了孔底的清渣速度，大大降低清渣时间，提高清渣效果；具有泥浆用量少、费用低、清渣效率高以及清渣彻底的优点；本发明采用超声振动器产生超声波空化现象从而将孔底沉渣翻起，促进沉渣表层脱落，解决了因内外压力差引起的钻具卡钻问题。

技术领域

本发明属于钻孔灌注桩、扩底桩施工技术领域，特别涉及一种基于空化效应反循环的孔底清渣装置及方法，用于砼灌注前的孔底清渣，也可用于钻孔埋钻事故处理。该技术主要应用于铁路、公路、隧道开挖施工、地质钻探、水文水井等领域。

背景技术

随着我国高速铁路、高速公路、城市建筑及地下工程等基础设施的蓬勃发展，钻孔灌注桩、扩底桩等以其承载力高，抗拔、抗剪及抗腐蚀能力等，逐渐成为一种经济适用的基础形式，但施工过程中桩端沉渣不能够有效的清除，桩端阻力大幅度下降，进而影响基桩承载力。

为解决上述问题，常常采用循环清渣工艺或者需要人工清渣才能达到预定标准，不仅极大的降低了施工效率，而且人工清孔也增加了工人的危险系数。目前，对钻孔灌注桩灌前孔底沉渣的处理主要有以下几种方法

（1）打捞清渣：利用抓斗出孔排渣或抓斗和泥浆循环复合排渣，该方法缺点是成孔不规则、需要重复钻进以及清除孔底沉渣不彻底。该方法中采用的设备能力有限，仅适用浅孔作业。

（2）正循环冲洗液清渣：通过导管送入含砂量较低的泥浆冲孔，将孔底沉渣冲起并缓慢循环带出孔外沉淀。该方法缺点事耗时长且清渣不彻底，由于孔内泥浆含砂量较高，随着钻孔深度增加，停止冲孔后泥浆中泥砂会很快沉淀产生沉渣，污染环境且需要大量膨润土，造价高。

（3）反循环冲洗液清渣或气举反循环清渣：目前较好的清渣方法，该方法缺陷是大多数桩底沉渣有固结的情况，存在固结力和粘聚力，遇到软土地层需多次清孔，导致清孔效果较差。反循环砂石泵结构复杂和笨重，故障较多，使用技术要求较高，其维护成本高。

综上所述现有技术有待改进和发展，因此有必要设计一种能够有效快捷的清渣工具，符合现代化机具的发展趋势，以提高钻孔灌注桩、扩底桩等基桩的清渣效果。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在沉渣难以清除、人工清渣危险系数大、反复循环清渣成本高且效率低的技术问题提供一种基于空化效应反循环的孔底清渣装置及方法，具有结构简单、使用方便、效果显著且成本低的特点。

本发明包括如下技术方案：一种基于空化效应反循环的孔底清渣装置，包括水龙头、导水管、泥浆泵以及设置在地面的储浆池和沉渣池；所述孔底清渣装置还包括超声波振动装置，所述超声波振动装置与所述泥浆泵通过所述导水管连接；所述超声波振动装置底部设有超声波振动器。

进一步的，所述超声波振动装置还包括绝缘外壳和铠装电缆。

进一步的，所述绝缘外壳整体为空心圆台，所述空心圆台顶部设有所述铠装电缆，所述空心圆台底部设有多个所述超声波振动器。

进一步的，所述空心圆台的中空形状呈喇叭状，便于导水管吸取孔底的含有大量沉渣的泥浆。

进一步的，多个所述超声波振动器通过支架刚性连接在一起。

进一步的，所述水龙头设置在所述导水管上。

进一步的，所述储浆池和沉渣池之间设有挡泥板，所述挡泥板左侧为储浆池、右侧为沉渣池；所述泥浆泵的排水口位于所述沉渣池侧边；所述储浆池与作业桩孔之间设有回浆槽。