灌注桩孤石快速清理装置及其施工工艺的制作方法

本发明属于建筑工程中灌注桩基技术领域，具体涉及灌注桩孤石快速清理装置及其施工工艺。

背景技术：

在江边码头建设过程中，引桥根部需要排布若干个排架基础，引桥垂直于大堤并顺接，引桥部分灌注桩所在区域处于长江大堤抛石护底范围内，抛石层厚度约在5m左右，灌注桩桩长从40-54m不等，成孔施工时均需穿透现有大堤抛石层，水上灌注桩平台搭设前，使用了抓斗式挖泥船对灌注桩桩位附近区域的抛石进行了清障施工，清障深度大于5m，抛石清障施工后使用DZ60振动锤下沉钢φ1300mm护筒，钢护筒下沉施工顺利，所有钢护筒均下沉到位。

但在水上平台搭设完成，回旋钻机开始钻进施工时发现，部分灌注桩孔位处仍有孤石存在，深度约在泥面下10m左右，大小约50cm左右，普通的GPS型回旋钻机无法穿透或破碎孤石，需采用其他方法钻进成孔，对于这种情况，常规使用的是冲孔打桩机成孔，冲孔打桩机是利用卷扬机提升冲锤至高处，然后将冲锤通过自由落体冲击孔内孤石，达到将孤石破碎后挤压至孔壁上的目的，待孤石处理完毕后再换回旋钻机机继续钻进。

但由于工程灌注桩大部分为水上灌注桩，水上灌注桩平台设计之初未考虑冲孔打桩机荷载，所以若使用冲孔打桩设备，则需对现有灌注桩平台进行加固处理，需要耗费大量人工、材料成本且工期需加长，灌注桩使用回旋钻机在无孤石影响情况下，成孔时间约为20小时左右，若遇孤石后使用冲孔打桩机成孔时间约为70小时左右，单根桩成孔使用冲孔打桩机碎石需增加50小时的处理时间，不符合工程的工期要求，也大大增加了人工成本和设备租赁费用。所以急需寻找一种新的孤石清理方案。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明公开了灌注桩孤石快速清理装置，结构合理，使用方便，无需使用打桩机，工期短，造价低，实用性强。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

灌注桩孤石快速清理装置，其特征在于：包括钻筒和钢丝梳齿，所述钻筒为两端开口的圆柱形结构，钻筒上方设有顶板，顶板中间连接法兰二，所述法兰二中间连接受力杆，所述受力杆中间设有灌浆孔，受力杆上方通过法兰一连接钻杆，受力杆下方往下延伸到钻筒内部，顶板侧面与钻筒内壁之间设有肋板，钻筒底部设置有4-10个合金钻头，所述钢丝梳齿设置在钻筒内部的下方，钢丝梳齿分为上下两层，每层钢丝梳齿由10-30根钢丝绳组成，所有钢丝绳尾部均匀设置在钻筒内壁上，所述钢丝绳头部对准钻筒轴线，钢丝绳长度小于钻筒半径，钢丝梳齿中间形成装石孔。

作为本发明的一种改进，所述钻筒底部的合金钻头高度为3cm。

作为本发明的一种改进，所述每根钢丝绳直径为32mm。

作为本发明的一种改进，所述顶板与法兰二通过锚栓连接。

作为本发明的一种改进，所述灌浆孔内径为180mm。

作为本发明的一种改进，所述装石孔的直径为150mm。

作为本发明的一种改进，所述顶板为鼓形。

灌注桩孤石快速清理装置的施工工艺，包括以下步骤：

（1）发现灌注桩孔底有石块，将钻筒装至原回旋钻机钻头位置，由磨盘带动钻杆从而让钻筒转动，转速20-30转/分钟；

（2）回旋钻机对钻筒施加压力，钻筒往下，孔底的块石经过钢丝梳齿后被压入钻筒内；

（3）提钻时钢丝梳齿挡住了石块往下落，从而起到了从孔底掏石的作用。

本发明的有益效果是：

本发明所述的灌注桩孤石快速清理装置，能够快速清理孤石，特别对体积小、数量少的孤石有显著的效果，抓石快速有效，而且其设备制造成本低，操作简便，由于使用时不需更换钻机，仅需更换钻筒即可，较冲孔打桩机大大提高了成孔效率，成孔时间约为30小时左右，较冲孔打桩机成孔时间缩短约40小时，工期缩短，效率提高，实用性强。

施工时，钻筒旋转往下将灌注桩孔底的石块经过钢丝梳齿后被压入钻筒内，由于钻筒不断旋转，压入钻筒内石块在离心力的作用下会分散贴在内壁上，不会全部聚结在装石孔处，因此石块进去了就无法出来，起到快速清理石块的作用。

附图说明

图1为本发明的外立面图。

图2为本发明的剖视图。

图3为本发明的俯视图。

图4为本发明所述的钢丝梳齿平面图。

图5图6为本发明钻筒清理石块前后示意图。

图7-10为本发明工作情况示意图。

附图标记列表：

1、钻筒，2、钢丝梳齿，3、顶板，4、法兰二，5、受力杆，6、法兰一，7、肋板，8、合金钻头，9、钢丝绳，10、装石孔，11、锚栓，12、灌浆孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图所示，本发明所述的灌注桩孤石快速清理装置，包括钻筒1和钢丝梳齿2，所述钻筒1为两端开口的圆柱形结构，钻筒1上方设有顶板3，顶板中间连接法兰二4，所述法兰二4中间连接受力杆5，所述受力杆5中间设有灌浆孔12，受力杆5上方通过法兰一6连接钻杆，受力杆5下方往下延伸到钻筒1内部，顶板3侧面与钻筒1内壁之间设有肋板7，钻筒1底部设置有4-10个合金钻头8，所述钢丝梳齿设置在钻筒内部的下方，钢丝梳齿2分为上下两层，每层钢丝梳齿2由10-30根钢丝绳组成，所有钢丝绳9尾部均匀设置在钻筒内壁上，所述钢丝绳9头部对准钻筒轴线，钢丝绳9长度小于钻筒1半径，钢丝梳齿2中间形成装石孔10。

本发明所述的灌注桩孤石快速清理装置，钻筒1的直径为1.2m，高1.2m，采用δ16mm厚钢板加工而成，底部布置有6个3cm高的合金钻头，用来破碎较大的块石，钻筒1侧壁焊接有两层共计38根长0.5m的φ32钢丝绳梳齿，顶部焊接一块δ35mm厚钢板作为顶板，与钻杆通过法兰连接紧固，将钻杆与钻筒连接为整体，肋板7起到加强筋的作用，确保钻筒在工作上不散架，延长使用寿命；工作时钻筒通过法兰盘装至原回旋钻机钻头位置，由磨盘带动钻杆从而让钻筒转动旋挖，回旋钻机对钻进设备施加压力，孔底的孤石从装石孔10压入钻筒1内，待提钻时钢丝梳齿挡住了孤石往下落，从而起到了从孔底掏石的作用。

例如：工程所有引桥根部排架基础共计Φ1200灌注桩64根，共36个灌注桩孔内有石块，28根灌注桩采用了本发明所述的快速清理装置，8根灌注桩在快速清理装置无法成功取出块石的情况下，选择采取冲孔打桩机碎石成孔，使用冲孔打桩机碎石方案的主要原因是，孔内块石过大或范围过广致使快速清理装置无法取出块石，快速清理装置取出的孤石尺寸大部分约50cm见方，重量在50kg左右，对于大范围块石层或块石尺寸大于80cm、重量大于75kg的孤石效果并不显著，因此本次施工中，有8根灌注桩成孔施工时遇到块石层或大块石，采用冲孔打桩机碎石成孔。

此次工程引桥均使用快速清理装置清理灌注桩孔内孤石，累计使用快速清理装置进行孤石清障成功的灌注桩共有28根，单根桩使用平均成孔时间约为20小时，冲孔打桩机成孔时间平均为70小时，单根桩节约工期2.08天，28根桩节省工期58.3天，详见下表：

本发明所述顶板3与法兰二4通过锚栓11连接，连接稳固，安全可靠。

本发明所述灌浆孔12内径为180mm，灌浆方便迅速。

本发明所述顶板3为鼓形，两边有间隙，补充钻筒内外压力平衡。

本发明所述的灌注桩孤石快速清理装置，能够快速清理孤石，装石孔10的直径为150mm，特别对体积小、数量少的孤石有显著的效果，抓石快速有效，而且其设备制造成本低，操作简便，由于使用时不需更换钻机，仅需更换钻筒即可，较冲孔打桩机大大提高了成孔效率，成孔时间约为20小时左右，较冲孔打桩机成孔时间缩短约50小时，工期缩短，效率提高，实用性强。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。