[发明专利]一种单绳冲击钻的反循环施工工艺及装置

说明书

技术领域

本发明属于建筑桩基础施工技术领域，特别涉及到一种单绳冲击钻的反循环施工工艺及装置。

背景技术

在桩基础施工中，水下成孔及灌注成桩工作均为隐蔽工程，其施工又多受自然条件(气候、场地、地质、能源……)的制约，成为制约整个工程的瓶颈段，因此，人们只能通过调整设备、更新工艺来适应施工条件和进度要求。目前，在施工中常用的钻机有旋转钻机、冲击钻机、钻斗钻机、冲抓钻等，其中以冲击钻的适应性为最强，而此钻型又按循环排渣方法的不同分为采用双绳钻进的反循环排渣工艺法和采用单绳钻进的正循环排渣工艺法。

单绳冲击钻进的正循环排渣工艺法：利用一根钢丝绳在孔内垂直吊系钻头，后使其自由下落而冲击破碎地质底层，如此反复而形成钻孔，然后用浆泵通过输浆管向孔内近底部注入纯净泥浆，将破碎岩土颗粒混入浆内漂浮携带出所钻桩孔而净化排除，净化泥浆重新供泵压入孔底而形成循环，如此反复冲击破岩与循环排渣至最终成孔。但本工艺对钻渣的携带能力较小、难以携带出较大的与不能浮在浆中的颗粒，使其在孔底必须经过钻头的反复研磨破碎后方可浮出，因此进度缓慢，机械效率低，浪费能源及人力，同时对泥浆的漂浮性能要求较高，浆料成本增大，影响桩基质量，加大废弃污染，而且只可钻制圆形桩孔。

双绳冲击钻进的反循环携渣工艺法：利用两根钢丝绳在孔内垂直吊系钻头的两侧，使其自由下落而冲击破碎地质底层，形成钻孔，然后利用抽浆管通过钻头的中心孔直接在所钻桩孔底部向孔外抽浆携渣，经净化除渣后泥浆在孔口回入孔内而补充其下降的水位，孔内浆液自上向下沉降而形成循环。此工艺可克服上述正循环工艺的不足，但其设备成本较大、操作复杂、技术性强，使其适应性受限，市场占有量极小。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种单绳冲击钻的反循环施工工艺及装置。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种单绳冲击钻的反循环施工装置，包括冲击钻机、深入孔底的抽浆管、位于孔口的泥浆净化机；其中，

所述的冲击钻机，其钻头由钻头体、切削刀片组成，钻头体由锤身、角板和底座组成，锤身上端有一连接孔，钻头与不旋转型钢丝绳通过连接孔用转向器打结紧固，多个角板在圆柱状或圆管状锤身上沿轴向呈相同角度分布，底座由同轴心的内底座、外底座组成，内、外底座均呈管状，两底座上表面平齐，内底座的高度高于外底座，角板下端与两底座连接，锤身、角板、底座通过焊接、铸造或铆合一体成型，底座的下端均匀设置有多个切削刀片；

所述的抽浆管，其由多节浆管连接而成，浆管材料为硬质塑料管或钢质管，其中，浆管的一端为扩大头，扩大头上设置有若干个呈“”形的卡口，另一端相应的设有板牙，一节浆管A插入另一节浆管B的扩大头的槽口中时，浆管A的板牙插入浆管B的卡口内，并在浆管B的槽口中安装锁片，使浆管A与浆管B紧固连接；重复上述操作，将多节浆管连接至所需的长度；

所述的泥浆净化机，其包括振动筛、振动器、水力旋流器、储浆池，抽浆管一端深入振动筛中，振动筛内设置有上筛网，底部有下筛网；振动器由偏心轮、支撑架组成，偏心轮与支撑架连接，偏心轮由电机驱动，支撑架通过圆轴及轴套固定安装在振动筛上侧；水力旋流器设置在振动筛的上部，水力旋流器上端的溢流口连接回浆管，回浆管的出浆口位于孔口处；储浆池设置在振动筛下部，储浆池内设有浆泵，浆泵通过泥浆管与水力旋流器侧壁上的进浆口连接，储浆池与回浆管之间设置有浮球阀。

所述的单绳冲击钻的反循环施工装置，其钻头的底座的截面形状与桩孔的截面相同，根据桩型，底座的截面形状可为圆形、方形、三角形或菱形。

所述的单绳冲击钻的反循环施工装置，根据桩孔直径的大小，其钻头的底座也可由内底座、中底座、外底座三层或多层组成。

一种单绳冲击钻的反循环施工工艺，其包括以下步骤：

(1)埋设护筒，护筒顶的高度要求：保证孔内水位高于地下水位2m，即保证孔内水位(泥浆面)的静水压力大于外部压力0.02MPa以上；

(2)钻机就位：在场地上摆放钻架，卷扬机通过不旋转型钢丝绳将钻头垂直放入护筒内，钻机校正定位；

(3)钻孔、排渣：开启卷扬机，通过一根不旋转型钢丝绳带动钻头作上升与自由下落运动，利用切削刀片冲砸、破碎、挤密地质地层；钻至一定深度后，将抽浆管通过钻头的角板与底座之间的空隙深入孔内，浆管末端距孔底10～20cm，抽浆管上部在孔口吊系牢固，抽浆管上端深入净化机内，抽浆泵与抽浆管连接，进行反循环排渣，浆渣经净化机净化后返回孔内；排渣与钻孔同步进行，直至钻至设计深度；