CN114541993A - 一种全封闭多级沉淀地下泥浆池装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑用泥浆制备储存技术领域，具体为一种全封闭多级沉淀地下泥浆池装置及施工方法，泥浆池装置包括钢护筒、泥沙分离机和循环组件，有益效果为：通过将钢护筒、连通管、泥砂分离机、格栅及泥浆组成一整套泥浆地下循环系统，在桩基成孔时，由现有技术中通过泥浆池集中过滤泥浆转变为通过护筒分级过滤，达到泥浆的逐级过滤并重复使用，在节约泥浆池的基础上将泥浆循环系统与桩基成孔较好的统一起来，并通过启闭阀门的控制，合理掌握泥浆过滤路径，确保泥浆重新进入钻孔时能够保证泥浆的合理指标。

Description

一种全封闭多级沉淀地下泥浆池装置及施工方法

技术领域

本发明涉及建筑用泥浆制备储存技术领域，具体为一种全封闭多级沉淀地下泥浆池装置及施工方法。

背景技术

桥梁桩基施工过程中，在使用泥浆护壁的情况下，泥浆对于保护钻孔稳定、确保孔壁质量及携带钻渣具有重要的作用。

施工过程中泥浆池的选用一般采用在桩基施工周边开挖基坑作为钻孔泥浆循环池，或者采用成品泥浆集装箱作为泥浆池。

第一种泥浆池的设置要求桩基周边具有满足泥浆循环容量的较大场地。由于这种泥浆池是基坑开挖形成的，坑壁的稳定性及边坡较大的孔隙率也容易造成泥浆浪费，此外，外漏的泥浆池及泥浆也会对周边环境及水域产生一定的环境影响。

第二种泥浆池采用的成品循环泥浆池需进行成品加工，现场实施过程中进行基坑开挖，再将成品泥浆池置于预先开挖的基坑内。虽然不会对坑壁造成影响，但基坑开挖工作量较大，制作、安装及拆除工艺较为繁琐，不利于现场的可行性操作。

针对上述两种泥浆池的设置及施工操作，虽然能够满足桩基施工过程中钻渣排除、泥浆循环外运，但也同时对现场施工造成了一定的影响：泥浆外漏、边坡失稳、工序繁琐复杂、成本消耗明显、环境影响显著等问题。特别对于处于河道或水域中的桩基施工，由于场地受限，现场进行基坑开挖或成品泥浆池明显不具备施工条件

发明内容

本发明的目的在于提供一种全封闭多级沉淀地下泥浆池装置及施工方法，以解决建筑施工过程中泥浆的储存问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种全封闭多级沉淀地下泥浆池装置，所述泥浆池装置包括：

钢护筒，矩阵分布的六组所述钢护筒预埋在地下，钢护筒的下端内腔通过封底密封，钢护筒的上端端口安装有顶板，所述顶板与钢护筒端口对应的位置设置有格栅；

泥沙分离机，所述泥沙分离机位于地上，且泥沙分离机上设置有出料口、进料管和回流管；

循环组件，所述循环组件包括连通矩阵分布的六组钢护筒的连通管和位于钢护筒内的启闭阀门，位于靠近泥沙分离机的一对钢护筒中的连通管分别通过进料管、回流管连通泥沙分离机，所述启闭阀门的一端连接连通管，启闭阀门的下端连接有延伸至封底上端的吸料管。

优选的，所述格栅的内腔中间设置有安装内环，格栅与安装内环之间通过栅网封闭，所述进料管、回流管贯穿安装内环连通泥沙分离机与钢护筒。

优选的，所述格栅的下端设置有定位套环，格栅的上端螺钉固定在顶板上，所述定位套环套接在钢护筒的上端端口内壁上。

优选的，所述顶板与矩阵分布的六组钢护筒上端端口对应的位置设置有安装槽，顶板的四个边角位置设置有安装孔，顶板通过插接在安装孔中的插锥固定在地面上，所述格栅安装在安装槽中。

优选的，所述启闭阀门的上端设置有拉杆，所述拉杆的上端延伸至安装内环，拉杆的上端端部贯穿安装内环，且拉杆与安装内环的上端面之间通过固定螺栓紧固连接。

优选的，所述吸料管的下端端部设置有底盘，所述封底的上端设置有圆环状的配重环，所述配重环的中间同心设置有过滤内环，配重环与过滤内环之间通圆周阵列分布的横梁固定连接。

优选的，所述过滤内环的上端设置有圆周阵列分布的多组连杆，所述连杆的上端通过连接螺栓固定连接底盘，且相邻连杆之间的间隙小于吸料管的内径，所述配重环的上端设置有圆锥形弧面内壁的刮环，所述刮环的外壁贴合钢护筒的内壁。

一种根据上述的全封闭多级沉淀地下泥浆池装置实现的施工方法，所述该施工方法包含以下步骤：

步骤一：根据桩基长度、直径、数量计算出成孔过程中钻孔内最大泥浆量，并计算出所需钢护筒的数量及埋置深度；

步骤二：通过成孔机械成孔，埋置钢护筒并做好底部的封底；

步骤三：根据计算出来的钢护筒数量准备连通管进场，钢护筒制作时预先在距护筒顶部mm位置预留连通管接入口，并做好连通管与钢护筒的有效连接，防止泥浆渗漏；

步骤四：连通管安装完成后将启闭阀门关闭，使用过程中根据需要再进行部分或全部阀门的启闭；

步骤五：待所有连通管及启闭阀门安装完成后将顶板和格栅安装在钢护筒的上端端口位置，并在顶板四周用膨胀螺栓与地面固定，通过卡扣将格栅固定在顶板上；

步骤六：启动钻机进行成孔作业，及时利用泥砂分离机及外运车辆进行泥浆过滤、循环、重新使用及钻渣外运，整个泥浆循环系统正常使用；

步骤七：待第一位置桩基完成成孔后，钻机移位、泥砂分离机移位、布置连通管及启闭阀门，重复上述步骤完成其余桩基成孔，直至所有桩基完成成孔，拆除该装置。

优选的，所述钢护筒为桩基施工的临时护筒或永久护筒，在桩基施工之前预先埋入的，确保桩基成孔过程中孔壁稳定，所述连通管为连接各钢护筒之间的圆形金属管道，其材质为金属钢管或硬质塑料管，连通管与钢护筒进行焊接连接或密封连接，所述格栅为钢格栅，所述封底为黏土、粉质黏土等不透水或弱透水材质，其目的是封堵钢护筒底部空间，确保泥浆在循环过程中不会向钢护筒的底部渗透。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过设置矩阵分布的六组钢护筒组成的循环过滤分离的泥浆池，从而解决河道、水域及场地受限条件下确保桥梁桩基施工泥浆有效循环、钻渣有效排除，并提供经循环过后的泥浆性能能够反复利用的地下泥浆池装置及施工方法，该方法避免了泥浆循环占用较大场地及资源，节约了场地土地资源，确保桩基正常施工及泥浆循环，保障了附近水域及场外干净整洁的施工环境；

通过将钢护筒、连通管、泥砂分离机、格栅及泥浆组成一整套泥浆地下循环系统，在桩基成孔时，由现有技术中通过泥浆池集中过滤泥浆转变为通过护筒分级过滤，达到泥浆的逐级过滤并重复使用，在节约泥浆池的基础上将泥浆循环系统与桩基成孔较好的统一起来，并通过启闭阀门的控制，合理掌握泥浆过滤路径，确保泥浆重新进入钻孔时能够保证泥浆的合理指标。

附图说明

图1为本发明的俯视图；

图2为本发明的钢护筒结构示意图；

图3为本发明的封底安装结构示意图；

图4为本发明的顶板立体结构示意图；

图5为本发明的配重环立体结构示意图。

图中：1、钢护筒；2、泥沙分离机；3、出料口；4、回流管；5、进料管；6、启闭阀门；7、拉杆；8、连通管；9、封底；10、配重环；11、顶板；12、固定螺栓；13、格栅；14、栅网；15、定位套环；16、安装槽；17、安装内环；18、刮环；19、过滤内环；20、吸料管；21、底盘；22、连接螺栓；23、连杆；24、横梁；25、安装孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图5，本发明提供一种技术方案：

实施例1：

一种全封闭多级沉淀地下泥浆池装置，泥浆池装置包括钢护筒1、泥沙分离机2和循环组件。

矩阵分布的六组钢护筒1预埋在地下，利用多组钢护筒1形成串联泥浆池，保证整个装置的泥浆顺利循环、沉淀、再利用。

钢护筒1的下端内腔通过封底9密封，其目的是封堵钢护筒1底部空间，确保泥浆在循环过程中不会向钢护筒1的底部渗透，封底9的材质厚度可根据钢护筒1大小、埋深及单个钢护筒1最大泥浆储存量取0.5m-2.0m，使用过程中若发现泥浆量损失较大可适当增加封底9材质厚度，确保钢护筒1较好的存浆能力。

钢护筒1的上端端口安装有顶板11，顶板11与钢护筒1端口对应的位置设置有格栅13，顶板11与矩阵分布的六组钢护筒1上端端口对应的位置设置有安装槽16，顶板11的四个边角位置设置有安装孔25，顶板11通过插接在安装孔25中的插锥固定在地面上，格栅13安装在安装槽16中，格栅13的下端设置有定位套环15，格栅13的上端螺钉固定在顶板11上，定位套环15套接在钢护筒1的上端端口内壁上，通过设置栅格13实现对钢护筒1上端进行封闭保护，避免掉落，利用定位套环15的配合，实现栅格13的精确安装。

泥沙分离机2位于地上，且泥沙分离机2上设置有出料口3、进料管5和回流管4，循环组件包括连通矩阵分布的六组钢护筒1的连通管8和位于钢护筒1内的启闭阀门6，位于靠近泥沙分离机2的一对钢护筒1中的连通管8分别通过进料管5、回流管4连通泥沙分离机2，启闭阀门6的一端连接连通管8，启闭阀门6的下端连接有延伸至封底9上端的吸料管20。

通过循环组件实现钢护筒1与泥沙分离机2的连通，实现对泥浆进行过滤分离，进而在使用过程中，通过启闭阀门6控制泥浆流经管道的路径，实际实施过程中若泥浆杂质较多，需要进行多次过滤，可通过启闭阀门6增加泥浆流经管道及钢护筒1的数量，达到泥浆多次过滤符合泥浆护壁的性能；若泥浆中杂质较少，可通过启闭阀门6适当减少流经钢护筒1过滤的数量，确保泥浆符合重新使用的指标要求。

使用时，通过泥沙分离机2和进料管5的配合，将钢护筒1中的泥浆吸入泥沙分离机2中，分离过滤较大的杂质，在通过回流管4回流至钢护筒1中，通过相互连通的连通管8，实现对矩阵分布的六组钢护筒1中的泥浆进行统一处理。

处理完成后，通过泥沙分离机2的出料口3将吸入的泥浆排出，并通过运输装置实现泥浆的运输、使用。

实施例2：

在实施例1的基础上，为了实现启闭阀门6的便捷安装，本申请还具有在格栅13的内腔中间设置有安装内环17，格栅13与安装内环17之间通过栅网14封闭，进料管5、回流管4贯穿安装内环17连通泥沙分离机2与钢护筒1，启闭阀门6的上端设置有拉杆7，拉杆7的上端延伸至安装内环17，拉杆7的上端端部贯穿安装内环17，且拉杆7与安装内环17的上端面之间通过固定螺栓12紧固连接。

通过在栅格13中设置安装内环17与拉杆7的配合，从而达到实现对启闭阀门6便捷安装的目的。

实施例3：

在实施例1的基础上，为了泥浆运行过程中较大的杂质对管道造成堵塞，本申请还具有在吸料管20的下端端部设置底盘21，封底9的上端设置有圆环状的配重环10，配重环10的中间同心设置有过滤内环19，配重环10与过滤内环19之间通圆周阵列分布的横梁24固定连接。

过滤内环19的上端设置有圆周阵列分布的多组连杆23，连杆23的上端通过连接螺栓22固定连接底盘21，且相邻连杆23之间的间隙小于吸料管20的内径，通过设置配重换10从而限定吸料管20的位置，避免吸料管20在泥浆流动过程中造成偏移，同时利用圆周阵列分布的连杆23组成过滤层，用以过滤大于吸料管20内径的杂质，防止造成堵塞。

实施例4：

在实施例3的基础上，为了便于对钢护筒1内壁进行清理，本申请还具有在配重环10的上端设置有圆锥形弧面内壁的刮环18，刮环18的外壁贴合钢护筒1的内壁。

通过设置吸料管20与配重环10的连接，从而在拆卸清理的过程中，通过吸料管20带动配重环10上升，通过设置刮环18，在配重环10上升过程中，利用刮环18实现对钢护筒1内壁进行同步清理，避免泥浆的粘附。

一种根据上述的全封闭多级沉淀地下泥浆池装置实现的施工方法，该施工方法包含以下步骤：

步骤一：根据桩基长度、直径、数量计算出成孔过程中钻孔内最大泥浆量，并计算出需钢护筒1的数量及埋置深度；

步骤二：通过成孔机械成孔，埋置钢护筒1并做好底部的封底9；

步骤三：根据计算出来的钢护筒1数量准备连通管8进场，钢护筒1制作时预先在距护筒顶部500mm位置预留连通管8接入口，并做好连通管8与钢护筒1的有效连接，防止泥浆渗漏；

步骤四：连通管8安装完成后将启闭阀门6关闭，使用过程中根据需要再进行部分或全部阀门的启闭；

步骤五：待有连通管8及启闭阀门6安装完成后将顶板11和格栅13安装在钢护筒1的上端端口位置，并在顶板11四周用膨胀螺栓与地面固定，通过卡扣将格栅13固定在顶板11上；

步骤六：启动钻机进行成孔作业，及时利用泥砂分离机2及外运车辆进行泥浆过滤、循环、重新使用及钻渣外运，整个泥浆循环系统正常使用；

步骤七：待第一位置桩基完成成孔后，钻机移位、泥砂分离机2移位、布置连通管8及启闭阀门6，重复上步骤完成其余桩基成孔，直至有桩基完成成孔，拆除该装置。

其中：钢护筒1为桩基施工的临时护筒或永久护筒，在桩基施工之前预先埋入的，确保桩基成孔过程中孔壁稳定，连通管8为连接各钢护筒1之间的圆形金属管道，其材质为金属钢管或硬质塑料管，连通管8与钢护筒1进行焊接连接或密封连接，格栅13为钢格栅，封底9为黏土、粉质黏土等不透水或弱透水材质，其目的是封堵钢护筒底部空间，确保泥浆在循环过程中不会向钢护筒1的底部渗透。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种全封闭多级沉淀地下泥浆池装置，其特征在于：所述泥浆池装置包括：

钢护筒(1)，矩阵分布的六组所述钢护筒(1)预埋在地下，钢护筒(1)的下端内腔通过封底(9)密封，钢护筒(1)的上端端口安装有顶板(11)，所述顶板(11)与钢护筒(1)端口对应的位置设置有格栅(13)；

泥沙分离机(2)，所述泥沙分离机(2)位于地上，且泥沙分离机(2)上设置有出料口(3)、进料管(5)和回流管(4)；

循环组件，所述循环组件包括连通矩阵分布的六组钢护筒(1)的连通管(8)和位于钢护筒(1)内的启闭阀门(6)，位于靠近泥沙分离机(2)的一对钢护筒(1)中的连通管(8)分别通过进料管(5)、回流管(4)连通泥沙分离机(2)，所述启闭阀门(6)的一端连接连通管(8)，启闭阀门(6)的下端连接有延伸至封底(9)上端的吸料管(20)。

2.根据权利要求1所述的一种全封闭多级沉淀地下泥浆池装置，其特征在于：所述格栅(13)的内腔中间设置有安装内环(17)，格栅(13)与安装内环(17)之间通过栅网(14)封闭，所述进料管(5)、回流管(4)贯穿安装内环(17)连通泥沙分离机(2)与钢护筒(1)。

3.根据权利要求2所述的一种全封闭多级沉淀地下泥浆池装置，其特征在于：所述格栅(13)的下端设置有定位套环(15)，格栅(13)的上端螺钉固定在顶板(11)上，所述定位套环(15)套接在钢护筒(1)的上端端口内壁上。

4.根据权利要求3所述的一种全封闭多级沉淀地下泥浆池装置，其特征在于：所述顶板(11)与矩阵分布的六组钢护筒(1)上端端口对应的位置设置有安装槽(16)，顶板(11)的四个边角位置设置有安装孔(25)，顶板(11)通过插接在安装孔(25)中的插锥固定在地面上，所述格栅(13)安装在安装槽(16)中。

5.根据权利要求1所述的一种全封闭多级沉淀地下泥浆池装置，其特征在于：所述启闭阀门(6)的上端设置有拉杆(7)，所述拉杆(7)的上端延伸至安装内环(17)，拉杆(7)的上端端部贯穿安装内环(17)，且拉杆(7)与安装内环(17)的上端面之间通过固定螺栓(12)紧固连接。

6.根据权利要求1所述的一种全封闭多级沉淀地下泥浆池装置，其特征在于：所述吸料管(20)的下端端部设置有底盘(21)，所述封底(9)的上端设置有圆环状的配重环(10)，所述配重环(10)的中间同心设置有过滤内环(19)，配重环(10)与过滤内环(19)之间通圆周阵列分布的横梁(24)固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种全封闭多级沉淀地下泥浆池装置，其特征在于：所述过滤内环(19)的上端设置有圆周阵列分布的多组连杆(23)，所述连杆(23)的上端通过连接螺栓(22)固定连接底盘(21)，且相邻连杆(23)之间的间隙小于吸料管(20)的内径，所述配重环(10)的上端设置有圆锥形弧面内壁的刮环(18)，所述刮环(18)的外壁贴合钢护筒(1)的内壁。

8.一种根据权利要求1-7中任意一项所述的全封闭多级沉淀地下泥浆池装置实现的施工方法，其特征在于：所述该施工方法包含以下步骤：

步骤一：根据桩基长度、直径、数量计算出成孔过程中钻孔内最大泥浆量，并计算出所需钢护筒(1)的数量及埋置深度；

步骤二：通过成孔机械成孔，埋置钢护筒(1)并做好底部的封底(9)；

步骤三：根据计算出来的钢护筒(1)数量准备连通管(8)进场，钢护筒(1)制作时预先在距护筒顶部500mm位置预留连通管(8)接入口，并做好连通管(8)与钢护筒(1)的有效连接，防止泥浆渗漏；

步骤四：连通管(8)安装完成后将启闭阀门(6)关闭，使用过程中根据需要再进行部分或全部阀门的启闭；

步骤五：待所有连通管(8)及启闭阀门(6)安装完成后将顶板(11)和格栅(13)安装在钢护筒(1)的上端端口位置，并在顶板(11)四周用膨胀螺栓与地面固定，通过卡扣将格栅(13)固定在顶板(11)上；

步骤六：启动钻机进行成孔作业，及时利用泥砂分离机(2)及外运车辆进行泥浆过滤、循环、重新使用及钻渣外运，整个泥浆循环系统正常使用；

步骤七：待第一位置桩基完成成孔后，钻机移位、泥砂分离机(2)移位、布置连通管(8)及启闭阀门(6)，重复上述步骤完成其余桩基成孔，直至所有桩基完成成孔，拆除该装置。

9.一种根据权利要求8中所述的全封闭多级沉淀地下泥浆池装置施工方法，其特征在于：所述钢护筒(1)为桩基施工的临时护筒或永久护筒，在桩基施工之前预先埋入的，确保桩基成孔过程中孔壁稳定，所述连通管(8)为连接各钢护筒(1)之间的圆形金属管道，其材质为金属钢管或硬质塑料管，连通管(8)与钢护筒(1)进行焊接连接或密封连接，所述格栅(13)为钢格栅，所述封底(9)为黏土、粉质黏土等不透水或弱透水材质，其目的是封堵钢护筒底部空间，确保泥浆在循环过程中不会向钢护筒(1)的底部渗透。

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