大口径全断面钻孔排渣系统的制作方法

本实用新型属于基础处理工程施工技术领域，涉及大口径全断面钻孔排渣系统。

背景技术：

灌注桩迅速发展，在各个建筑领域的应用都十分广泛，水利水电建设中主要用于水闸、渡槽、输电线塔、变电站、防洪墙、工作桥等的基础，也经常应用于防冲、挡土、抗滑等工程中。因此钻孔筑桩技术凭借其承载力大、沉降量小、稳定性好等优点，被广泛应用于各类基础工程中，是当代建筑施工中最常用的一种基础处理打桩方式。

目前国内对钻孔灌注桩的施工工艺有多种，主要有泥浆护壁钻孔灌注桩、干作业钻孔灌注桩、沉管灌注桩以及人工挖孔桩等。其中泥浆护壁钻孔灌注桩能适应较大的孔深和孔径，且不受地下水位的限制，能在地下水丰富且流速较大的地层中成孔，几乎适用于各种地层，成为广大施工技术人员首选的成孔施工方式，但由于钻孔成桩过程中钻渣与泥浆较难分离，通过输送泵抽出钻孔，受钻渣径粒约束往往难以排出，排渣效率慢和钻进效率低，泥浆对施工现场和周围环境有一定的影响，成为施工过程中的一项技术难题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种大口径全断面钻孔排渣系统，排渣不受钻渣约束，排渣效率快、钻进效率高，同时有效保护因泥浆而影响环境的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种大口径全断面钻孔排渣系统，包括钻杆机构、供气设备、泥水分离装置、气管路、泥水管路和控制系统，钻杆机构由中空的单壁钻杆套入中空的双壁钻杆中通过法兰盘和水气混合器连为一体，上端设有与之联通的水气阀，下端设有与之联通带吸口的钻头，控制系统由空气压力控制器、液位传感器和智能调节器组成，液位传感器设在双壁钻杆上并连接至智能调节器，空气压力控制器分别与供气设备和气管路联通，同时与智能调节器连接，泥水管路与水气阀联通后至泥水分离装置，泥水分离装置设有泥水通道至有护筒的钻孔。

优选的方案中，所述的双壁钻杆包括内管和外管，内管和外管连接成一体，外管内壁和内管外壁形成一个贯通的环形通道，可以同时连接和拆卸。

优选的方案中，所述的单壁钻杆长度大于双壁钻杆长度，水气混合器位于双壁钻杆靠近钻头的一端，与双壁钻杆贯通孔的环形通道联通，法兰盘位于双壁钻杆靠近水气阀的一端，双壁钻杆中空的内径与单壁钻杆的外径相同。

优选的方案中，所述单壁钻杆和双壁钻杆均采用锥形螺纹连接。

优选的方案中，所述的液位传感器实时监测混合器进给深度，并将数据回传至控制系统。

优选的方案中，所述的智能调节器通过设定不同的扬程获得供气设备不同的排气量。

优选的方案中，所述的泥水分离装置可多级分离，可分离出多种不同密度的泥水和清水。

以上所述优选的方案中，控制系统根据钻孔深度设定扬程，使供气设备提供对应排量的压缩空气依次通过空气压力控制器、气管路、水气阀、双壁钻杆的环形通道和水气混合器后进入钻孔中与钻渣和泥浆混合，使钻渣和泥浆的混合物密度减小以及钻孔内的压力增大，形成压力差，泥浆通过钻头的吸口进入单壁钻杆的中空体后依次通过水气阀和泥水管路排入泥水分离装置，分离后的钻渣被沉淀，分离后的泥水再次进入钻孔中，直至钻孔深度达到要求后切断泥水进入钻孔，将钻孔中剩余物排出。

大口径全断面钻孔排渣系统，包括钻杆机构、供气设备、泥水分离装置、气管路、泥水管路和控制系统，钻杆机构由中空的单壁钻杆套入中空的双壁钻杆中通过法兰盘和水气混合器连为一体，上端设有与之联通的水气阀，下端设有与之联通带吸口的钻头，控制系统由空气压力控制器、液位传感器和智能调节器组成，液位传感器设在双壁钻杆上并连接至智能调节器，空气压力控制器分别与供气设备和气管路联通，同时与智能调节器连接，泥水管路与水气阀联通后至泥水分离装置，泥水分离装置设有泥水通道至有护筒的钻孔。结构紧凑、排渣通道与钻杆机构合为一体,运输更方便。

双壁钻杆包括内管和外管，内管和外管连接成一体，外管内壁和内管外壁形成一个贯通的环形通道，可以同时连接和拆卸。结构强度高，通过环形通道构成一体式气路通道，便于组装和拆卸，运输起吊方便。

单壁钻杆长度大于双壁钻杆长度，水气混合器位于双壁钻杆靠近钻头的一端，与双壁钻杆贯通孔的环形通道联通，法兰盘位于双壁钻杆靠近水气阀的一端，双壁钻杆中空的内径与单壁钻杆的外径相同。结构紧凑，形成气路通道，法兰盘与钻孔形成密封空间，防止泥水溢出，有利于环保，单壁钻杆根据钻进深度自由伸缩。

单壁钻杆和双壁钻杆均采用锥形螺纹连接。锥形螺纹垂直受力更大，且不易松动。

液位传感器实时监测混合器进给深度，并将数据回传至控制系统。控制系统可根据监控提供的数据自动启动供气设备。

智能调节器通过设定不同的扬程获得供气设备不同的排气量。根据液位传感器提供钻孔的深度和泥浆的密度设定扬程后，空气压力控制器自动调整至适当的压力后，供气设备提供相应的排气量。

泥水分离装置可多级分离，可分离出多种不同密度的泥水和清水。泥水分离装置可为预先制定的槽或现场开挖的基坑，用于沉淀钻渣，泥水不溢出，使周围环境得到有效保护。

进一步地，泥水分离装置为多级分离时，多级相互连通，可同步快速分离钻渣、泥浆和水，根据不同工况下钻孔深度和混合物密度，可将泥浆和水再次注入到钻孔中，更有利于钻渣的排出，排渣效率更高，钻渣沉淀后可直接外运，使周围环境得到进一步保护。

控制系统根据钻孔深度设定扬程，使供气设备提供对应排量的压缩空气依次通过空气压力控制器、气管路、水气阀、双壁钻杆的环形通道和水气混合器后进入钻孔中与钻渣和泥浆混合，使钻渣和泥浆的混合物密度减小以及钻孔内的压力增大，形成压力差，泥浆通过钻头的吸口进入单壁钻杆的中空体后依次通过水气阀和泥水管路排入泥水分离装置，分离后的钻渣被沉淀，分离后的泥水再次进入钻孔中，直至钻孔深度达到要求后切断泥水进入钻孔，将钻孔中剩余物排出。智能化程度高，钻渣和泥浆的流通管路中午输送泵，不存在钻渣径粒的约束，排渣和钻进效率更高。

本实用新型提供的大口径全断面钻孔排渣系统，包括钻杆机构、供气设备、泥水分离装置、气管路、泥水管路和控制系统，钻杆机构由中空的单壁钻杆套入中空的双壁钻杆中通过法兰盘和水气混合器连为一体，上端设有与之联通的水气阀，下端设有与之联通带吸口的钻头，控制系统由空气压力控制器、液位传感器和智能调节器组成，液位传感器设在双壁钻杆上并连接至智能调节器，空气压力控制器分别与供气设备和气管路联通，同时与智能调节器连接，泥水管路与水气阀联通后至泥水分离装置，泥水分离装置设有泥水通道至有护筒的钻孔。克服了原钻孔成桩过程中钻渣与泥浆较难分离，通过输送泵抽出钻孔，受钻渣径粒约束往往难以排出，排渣效率慢和钻进效率低，不环保的问题。具有结构紧凑，便于组装和拆卸、运输方便、更环保、排渣和钻进效率更高的特点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型的工作状态示意图。

图2为本实用新型的控制系统简图。

图中：钻杆机构1，单壁钻杆11，双壁钻杆12，法兰盘13，水气混合器14，水气阀15，钻头16，供气设备2，泥水分离装置3，泥水通道31，护筒32，钻孔33，气管路4，泥水管路5，和控制系统6，空气压力控制器61，液位传感器62，智能调节器63。

具体实施方式

如图1~2中，一种大口径全断面钻孔排渣系统，包括钻杆机构1、供气设备2、泥水分离装置3、气管路4、泥水管路5和控制系统6，钻杆机构1由中空的单壁钻杆11套入中空的双壁钻杆12中通过法兰盘13和水气混合器14连为一体，上端设有与之联通的水气阀15，下端设有与之联通带吸口的钻头16，控制系统6由空气压力控制器61、液位传感器62和智能调节器63组成，液位传感器62设在双壁钻杆12上并连接至智能调节器63，空气压力控制器61分别与供气设备2和气管路4联通，同时与智能调节器63连接，泥水管路5与水气阀15联通后至泥水分离装置3，泥水分离装置3设有泥水通道31至有护筒32的钻孔33。结构紧凑、排渣通道与钻杆机构1合为一体,运输更方便。

优选的方案中，双壁钻杆12包括内管和外管，内管和外管连接成一体，外管内壁和内管外壁形成一个贯通的环形通道，可以同时连接和拆卸。结构强度高，通过环形通道构成一体式气路通道，便于组装和拆卸，运输起吊方便。

优选的方案中，单壁钻杆11长度大于双壁钻杆12长度，水气混合器14位于双壁钻杆12靠近钻头16的一端，与双壁钻杆12贯通孔的环形通道联通，法兰盘13位于双壁钻杆12靠近水气阀15的一端，双壁钻杆12中空的内径与单壁钻杆11的外径相同。结构紧凑，形成气路通道，法兰盘13与钻孔33形成密封空间，防止泥水溢出，有利于环保，单壁钻杆11根据钻进深度自由伸缩。

优选的方案中，单壁钻杆11和双壁钻杆12均采用锥形螺纹连接。锥形螺纹垂直受力更大，且不易松动。

优选的方案中，液位传感器62实时监测混合器进给深度，并将数据回传至控制系统6。控制系统可根据监控提供的数据自动启动供气设备2。

优选的方案中，智能调节器63通过设定不同的扬程获得供气设备2不同的排气量。根据液位传感器62提供钻孔33的深度和泥浆的密度设定扬程后，空气压力控制器61自动调整至适当的压力后，供气设备2提供相应的排气量。

进一步的，所述智能调节器63只需输入钻孔内泥浆液面以上的扬程P即可控制供气设备2的排气量Q。

优选的方案中，泥水分离装置3可多级分离，可分离出多种不同密度的泥水和清水。泥水分离装置3可为预先制定的槽或现场开挖的基坑，用于沉淀钻渣，泥水不溢出，使周围环境得到有效保护。

进一步地，泥水分离装置3为多级分离时，多级相互连通，可同步快速分离钻渣、泥浆和水，根据不同工况下钻孔33深度和混合物密度，可将泥浆和水再次注入到钻孔33中，更有利于钻渣的排出，排渣效率更高，钻渣沉淀后可直接外运，使周围环境得到进一步保护。

上述优选的方案中，控制系统6根据钻孔33深度设定扬程，使供气设备2提供对应排量的压缩空气依次通过空气压力控制器61、气管路4、水气阀15、双壁钻杆12的环形通道和水气混合器14后进入钻孔33中与钻渣和泥浆混合，使钻渣和泥浆的混合物密度减小以及钻孔33内的压力增大，形成压力差，泥浆通过钻头16的吸口进入单壁钻杆11的中空体后依次通过水气阀15和泥水管路5排入泥水分离装置3，分离后的钻渣被沉淀，分离后的泥水再次进入钻孔33中，直至钻孔33深度达到要求后切断泥水进入钻孔33，将钻孔33中剩余物排出。智能化程度高，钻渣和泥浆的流通管路中午输送泵，不存在钻渣径粒的约束，排渣和钻进效率更高。