用于樁底沉渣清理的清渣機及其工作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于樁底沉渣清理的清渣機及其工作方法，包括清渣裝置和控制所述清渣裝置工作的主控器，所述清渣裝置包括外罩，所述外罩內設有吸取沉渣的吸渣管，所述吸渣管的底端伸出所述外罩從而將樁底的沉渣吸入所述外罩內；在所述外罩和所述吸渣管之間設置有至少一層沉渣濾網，所述沉渣濾網所處位置的高度低于吸渣管出口，在所述外罩的底面上設有出水孔以排出經所述沉渣濾網流下的返回泥漿；所述外罩內側面的上部設有沉渣量傳感器，所述沉渣量傳感器與所述主控器相連。本發明不存在泥漿置換，無需灌注泥漿，自動化程度高、操作性強，提高了清渣效率和效果，避免泥漿置換導致的塌孔風險和大量使用泥漿污染環境的問題。
【專利說明】
用于樁底沉渣清理的清渣機及其工作方法
技術領域
[0001]本發明涉及巖土工程里的粧底沉渣清理技術領域，具體地說是一種用于粧底沉渣清理的清渣機及其工作方法，尤其適用于鉆孔灌注粧粧底沉渣清理。
【背景技術】
[0002]鉆孔灌注粧是現階段廣泛使用的主要基礎形式之一，它具有承載力高、沉降小、制作靈活方便和適用條件廣泛等優點，被廣泛應用于建筑工程、橋梁工程的基礎。但在粧基進行施工過程中，受施工工藝和施工質量限制，在終孔前及混凝土灌注前，粧底往往會形成一定厚度、性質相對較弱的沉渣。尤其超長灌注粧粧底沉渣有效控制難度較大，許多工程粧(尤其粧身穿越砂層、礫卵石、含砂礫粉土層時由于砂礫沉淀等)粧底不可避免殘余有一定厚度的沉渣。過厚的粧底沉渣將在粧底形成一層松軟層，從而降低粧承載力，增加粧頂沉降。由于粧底沉渣不易控制，粧底沉渣過厚導致粧的承載力不足的工程實例很多，造成不必要的經濟損失。
[0003]目前常用的清渣方法有抽漿法、換漿法、掏渣法、噴射法等，抽漿法清孔比較徹底，但是容易造成塌孔;換漿法是采用泥漿栗，通過鉆桿以中速向孔底壓入相對密度1.15左右，含砂率<4%的泥漿，把孔內含沉渣多的泥漿替換出來，換漿法不易塌孔，但缺點較多，首先，若有較大泥團掉入孔底很難清除，清渣不徹底;再有就是相對密度小的泥漿是從孔底流入孔中，輕重泥漿在孔內會產生對流運動，要花費很長時間才能降低孔內泥漿相對密度，清孔所花時間太長，效率很低;掏渣法的操作步驟十分復雜，也存在效率低、環保性差等缺點；噴射法是在灌注混凝土前，對孔底進行高壓射水或射風數分鐘，使沉淀物飄浮后，立即灌注水下混凝土，該法在操作中鉆孔工作完畢，由于拆卸鉆桿、鉆頭、下鋼筋骨架及導管等工序，沉淀厚度可能會增大，導管無法插到底，故也存在清渣不徹底、環保性差的缺點。
[0004]綜上所述，現有的清渣方法和設備會造成清渣不徹底、效率低、易塌孔和環保性差等缺點。所以，粧底沉渣的清理問題，一直是施工人員較為棘手的問題。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于針對傳統方法對粧底沉渣清理時的缺陷，提供一種用于粧底沉渣清理的清渣機及其工作方法，提高粧底沉渣的清理效果和效率。
[0006]本發明解決其技術問題所采取的技術方案包括:用于粧底沉渣清理的清渣機，包括清渣裝置和控制所述清渣裝置工作的主控器，所述清渣裝置包括外罩，所述外罩內設有吸取沉渣的吸渣管，所述吸渣管的底端伸出所述外罩從而將粧底的沉渣吸入所述外罩內；在所述外罩和所述吸渣管之間設置有至少一層沉渣濾網，所述沉渣濾網所處位置的高度低于吸渣管出口，在所述外罩的底面上設有出水孔以排出經所述沉渣濾網流下的返回泥漿；所述外罩內側面的上部設有沉渣量傳感器，所述沉渣量傳感器與所述主控器相連。
[0007]吸渣管上設有吸渣栗或者抽風機提供吸渣的動力，清渣機采用配電箱作為電源，清渣裝置與配電箱以及主控器之間通過浮水電纜電性連接，浮水電纜包括電源電纜和控制信息傳輸電纜，清渣裝置與配電箱之間通過電源電纜相連接，清渣裝置與主控器之間通過控制信息傳輸電纜相連接，要保證浮水電纜的絕緣和密封，從而保證清渣裝置水下工作的安全。
[0008]為了實現清渣裝置在粧底的自動行走，提高清渣效果和效率，進一步的技術方案為:所述清渣裝置的外罩的下方設有自行走裝置，所述自行走裝置由行走驅動電機驅動，所述行走驅動電機由所述主控器控制，所述外罩的底部設有萬向盤實現遇障礙自動轉向。自行走裝置的行走輪外側設有履帶，強度高、地面附著力強、使用壽命長。
[0009]為提高清渣效率，進一步的技術方案為:所述清渣裝置的底面上圍繞吸渣管入口設有刷頭，所述刷頭繞各自的軸線旋轉以將沉渣掃向吸渣管入口處。刷頭可以刷到粧底的任何部位，將粧底的沉渣掃向吸渣管入口，經擾動的沉渣經吸渣管上的吸渣栗或者抽風機吸入。
[0010]為實現清渣裝置的自動升降，進一步的技術方案為:還包括支架，在所述支架上設有帶動所述清渣裝置縱向移動的升降裝置，所述升降裝置由所述主控器控制。優選的，升降裝置采用電動機進行驅動，電動機的輸出軸和清渣裝置之間連接有提升用的鋼絞線，電動機正轉或者反轉實現清渣裝置的上升或者下降。
[0011 ]為實現清渣裝置提升到地面之后自動移動到既定位置，進一步的技術方案為:在所述支架上還設有帶動所述清渣裝置橫向移動的水平移動裝置，所述水平移動裝置由所述主控器控制。水平移動裝置可采用滾珠絲杠副、電缸、氣缸或者液壓缸等。
[0012]進一步的技術方案為:所述吸渣管的吸渣管入口呈喇叭狀。吸渣管底端的吸渣管入口向外擴散形成喇叭狀，可以提高清渣效率。
[0013]進一步的技術方案為:所述的沉渣濾網在縱向上分布有多層，所述沉渣濾網網孔的直徑從上到下依次減小。將沉渣濾網設置為網孔直徑不同的多層，可以濾出不同粒徑的沉渣顆粒，不僅使得過濾效果更好，而且減輕每一層沉渣濾網的壓力，延長其使用壽命。
[0014]進一步的技術方案為:所述的主控器內設有自動控制系統和手動控制系統。對于自動控制系統來說，工作人員事先在主控器內存儲控制程序，清渣裝置的升降速度、行進速度，吸渣速度等均按照事先設定的進行;對于手動控制系統來說，可通過按鍵調整清渣裝置的升降速度、行進速度，吸渣速度等。
[0015]本發明解決其技術問題的技術方案還包括:用于粧底沉渣清理的清渣機的工作方法，包括以下步驟:
[0016]步驟I):將支架固定安裝在鉆孔灌注粧孔口的地面上；
[0017]步驟2):通過升降裝置將清渣裝置降至粧底，下降時應保證下降過程的平穩；
[0018]步驟3):清渣裝置在粧底行走并吸取沉渣；
[0019]步驟4):當清渣裝置內的沉渣累積到設定數量時觸動沉渣量傳感器，沉渣量傳感器向主控器發送信號，主控器向清渣裝置發送停止工作的指令；
[0020]步驟5):通過升降裝置將清渣裝置提升至孔口，提升時應保證提升過程的平穩；
[0021]步驟6):通過水平移動裝置將清渣裝置平移至孔口一側的既定位置；
[0022]步驟7):打開清渣裝置，清理內部沉渣；
[0023]步驟8):重復步驟2)?步驟7)，直至粧底沉渣清理完畢。
[0024]進一步的技術方案為:所述步驟3)的具體工作過程為:所述清渣裝置在行走驅動電機的驅動下在粧底行走，當遇到孔壁時利用萬向盤自動轉向，所述吸渣管將粧底的沉渣和泥漿吸入清渣裝置的外罩內，吸入的沉渣和泥漿經沉渣濾網過濾后，沉渣顆粒被留在沉渣濾網上，泥漿通過出水孔返回粧底。
[0025]本發明的有益效果是:
[0026]1.設有清渣裝置進入粧底進行清渣，清渣徹底。
[0027]2.通過吸渣管吸渣的方式進行清渣，不存在泥漿置換，避免了清渣過程中因泥漿置換導致的塌孔風險。
[0028]3.無需灌注泥漿，克服了傳統方法中大量使用泥漿污染環境的問題。
[0029]4.通過吸渣管吸渣的方式進行清渣，清渣效率高，沉渣和泥漿的混合物經吸渣管吸入后落到沉渣濾網上，經過沉渣濾網的過濾，沉渣被留在濾網上，泥漿經出水孔重新回到粧底，由于返回的泥漿具有一定的壓力，對粧底的沉渣沖擊擾動，可以提高清渣效率。此外，在清渣裝置的底部設置刷頭擾動粧底的沉渣并將粧底沉渣掃向吸渣管，且吸渣管入口設為喇叭狀，能夠進一步的提高清渣效率。
[0030]5.不受粧徑、施工方法、地層的影響，適應范圍廣;設置沉渣量傳感器，自動化程度高，工作效率高。
[0031]6.本發明的工作方法步驟簡單、操作性強，改善了傳統方法中清渣效率低的問題，克服了其他清渣方法清渣不徹底的問題，避免了泥漿置換導致的塌孔風險和大量使用泥漿污染環境的問題。
【附圖說明】
[0032]圖1為本發明實施例的清渣機的結構示意圖；
[0033]圖2為圖1中清渣裝置的結構示意圖。
[0034]圖中:I清渣裝置，2履帶，3吸渣管入口，4浮水電纜，5鋼絞線，6主控器，7電動機，8配電箱，9支架，10連接電纜，11吸渣栗，12行走驅動電機，13沉渣濾網，14吸渣管，15外罩，16萬向盤，17沉渣量傳感器，18出水孔，19粧底沉渣，20泥漿。
【具體實施方式】
[0035]下面結合說明書附圖和具體實施例對本發明作進一步的描述:
[0036]如圖1所示。用于粧底沉渣清理的清渣機，包括清渣裝置1、主控器6、支架9、配電箱
8、升降裝置、水平移動裝置、浮水電纜4等。
[0037]清渣裝置I的結構如圖2所示，清渣裝置包括外罩15，所述外罩15內設有吸取沉渣的吸渣管14，所述吸渣管14的底端伸出所述外罩15從而將粧底的沉渣吸入所述外罩15內，吸渣管14底端的吸渣管入口 3向外擴散呈喇叭狀;在所述外罩15和所述吸渣管14之間設置有至少三層沉渣濾網13，所述沉渣濾網13網孔的直徑從上到下依次減小，所述沉渣濾網13所處位置的高度低于吸渣管出口，在所述外罩15的底面上設有出水孔18以排出經所述沉渣濾網13流下的返回泥漿;所述外罩15內側面的上部設有沉渣量傳感器17，所述沉渣量傳感17器與所述主控器6相連。
[0038]吸渣管14上設有吸渣栗11提供吸渣的動力，清渣機采用配電箱8作為電源，清渣裝置I與配電箱8以及主控器6之間通過浮水電纜4電性連接，浮水電纜4包括電源電纜和控制信息傳輸電纜，清渣裝置I與配電箱8之間通過電源電纜相連接，清渣裝置I與主控器6之間通過控制信息傳輸電纜相連接，要保證浮水電纜4的絕緣和密封，從而保證清渣裝置I水下工作的安全。
[0039]為了實現清渣裝置I在粧底的自動行走，提高清渣效果和效率，所述清渣裝置I的外罩15的下方設有自行走裝置，所述自行走裝置由行走驅動電機12驅動，所述行走驅動電機12由所述主控器6控制，所述外罩15的底部設有萬向盤16實現遇障礙自動轉向。自行走裝置的行走輪外側設有履帶2，強度高、地面附著力強、使用壽命長，所述的萬向盤16可參考目前兒童玩具車底盤上的萬向盤，遇到障礙物可以自動轉向。
[0040]為提高清渣效率，所述清渣裝置I的底面上圍繞吸渣管入口3設有刷頭，所述刷頭繞各自的軸線旋轉以將沉渣掃向吸渣管入口 3處。刷頭可以刷到粧底的任何部位，將粧底沉渣19掃向吸渣管入口 3，經擾動的沉渣經吸渣管14上的吸渣栗11吸入。
[0041]主控器6、升降裝置和水平移動裝置均安裝在支架9上，升降裝置和水平移動裝置由主控器6控制。升降裝置采用電動機7進行驅動，電動機7的輸出軸和清渣裝置I之間連接有提升用的鋼絞線5，電動機7正轉或者反轉實現清渣裝置I的上升或者下降。水平移動裝置可采用滾珠絲杠副、電缸、氣缸或者液壓缸等。電動機7安裝在支架9上，電動機7、主控器6分別通過連接電纜1連接配電箱。
[0042 ]所述的主控器6內設有自動控制系統和手動控制系統。對于自動控制系統來說，工作人員事先在主控器內存儲控制程序，清渣裝置的升降速度、行進速度，吸渣速度等均按照事先設定的進行；對于手動控制系統來說，可通過按鍵調整清渣裝置的升降速度、行進速度，吸渣速度等。
[0043 ]本實施例的工作方法，包括以下步驟:
[0044]步驟I):將清渣機安放于鉆孔口處，將支架9固定于地面保證其在運轉過程中的穩定。
[0045]步驟2):調整主控器6的升降裝置，通過電動機7將粧底清渣裝置I置于粧底，保證下降過程的平穩，且使浮水電纜4和鋼絞線5的長度能夠滿足清渣裝置I在粧底的自由走動。
[0046]步驟3):清渣裝置I到達粧底后，在主控器6設置清渣裝置I的行走速度和吸渣栗11的功率。清渣裝置I利用行走驅動電機12驅動履帶2行走，當遇到孔壁時利用萬向盤16自動轉向，可以滿足清渣裝置I徹底清除粧底沉渣。吸渣栗11通過吸渣管入口 3和吸渣管14將粧底沉渣19吸入清渣裝置I中，吸入的粧底沉渣19和泥漿20被多級沉渣濾網13過濾，不同粒徑的沉渣顆粒被留在沉渣濾網13上，泥漿20通過出水孔18返回粧底。
[0047]步驟4):當清渣裝置I內的沉渣累積到設定數量時觸動沉渣量傳感器17，沉渣量傳感器17向主控器6發送信號，主控器6向清渣裝置I發送停止工作的指令。
[0048]步驟5):主控器6控制升降裝置，通過電動機7將清渣裝置I提升至孔口，提升時應保證提升過程的平穩。
[0049]步驟6):通過水平移動裝置將清渣裝置I平移至孔口一側的既定位置。
[0050]步驟7):打開清渣裝置I，清理內部沉渣；
[0051]步驟8):待沉渣清理完畢后重復步驟2)?步驟7)，直至粧底沉渣清理完畢。
[0052]本發明的升降裝置不限于采用實施例所述的電動機7驅動，還可以采用液壓馬達、氣動馬達等進行驅動。
[0053]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不是本發明的全部實施例，不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
[0054]除說明書所述技術特征外，其余技術特征均為本領域技術人員已知技術，為突出本發明的創新特點，其余技術特征在此不再贅述。
【主權項】
1.用于粧底沉渣清理的清渣機，其特征是，包括清渣裝置和控制所述清渣裝置工作的主控器，所述清渣裝置包括外罩，所述外罩內設有吸取沉渣的吸渣管，所述吸渣管的底端伸出所述外罩從而將粧底的沉渣吸入所述外罩內；在所述外罩和所述吸渣管之間設置有至少一層沉渣濾網，所述沉渣濾網所處位置的高度低于吸渣管出口，在所述外罩的底面上設有出水孔以排出經所述沉渣濾網流下的返回泥漿;所述外罩內側面的上部設有沉渣量傳感器，所述沉渣量傳感器與所述主控器相連。2.根據權利要求1所述的用于粧底沉渣清理的清渣機，其特征是，所述清渣裝置的外罩的下方設有自行走裝置，所述自行走裝置由行走驅動電機驅動，所述行走驅動電機由所述主控器控制，所述外罩的底部設有萬向盤實現遇障礙自動轉向。3.根據權利要求1所述的用于粧底沉渣清理的清渣機，其特征是，所述清渣裝置的底面上圍繞吸渣管入口設有刷頭，所述刷頭繞各自的軸線旋轉以將沉渣掃向吸渣管入口處。4.根據權利要求2所述的用于粧底沉渣清理的清渣機，其特征是，還包括支架，在所述支架上設有帶動所述清渣裝置縱向移動的升降裝置，所述升降裝置由所述主控器控制。5.根據權利要求4所述的用于粧底沉渣清理的清渣機，其特征是，在所述支架上還設有帶動所述清渣裝置橫向移動的水平移動裝置，所述水平移動裝置由所述主控器控制。6.根據權利要求1所述的用于粧底沉渣清理的清渣機，其特征是，所述吸渣管的吸渣管入口呈喇叭狀。7.根據權利要求1所述的用于粧底沉渣清理的清渣機，其特征是，所述的沉渣濾網在縱向上分布有多層，所述沉渣濾網網孔的直徑從上到下依次減小。8.根據權利要求1所述的用于粧底沉渣清理的清渣機，其特征是，所述的主控器內設有自動控制系統和手動控制系統。9.一種如權利要求5所述的用于粧底沉渣清理的清渣機的工作方法，其特征是，包括以下步驟: 步驟I):將支架固定安裝在鉆孔灌注粧孔口的地面上； 步驟2):通過升降裝置將清渣裝置降至粧底； 步驟3):清渣裝置在粧底行走并吸取沉渣； 步驟4):當清渣裝置內的沉渣累積到設定數量時觸動沉渣量傳感器，沉渣量傳感器向主控器發送信號，主控器向清渣裝置發送停止工作的指令； 步驟5):通過升降裝置將清渣裝置提升至孔口 ； 步驟6):通過水平移動裝置將清渣裝置平移至孔口 一側的既定位置； 步驟7):打開清渣裝置，清理內部沉渣； 步驟8):重復步驟2)?步驟7)，直至粧底沉渣清理完畢。10.根據權利要求9所述的工作方法，其特征是，所述步驟3)的具體工作過程為:所述清渣裝置在行走驅動電機的驅動下在粧底行走，當遇到孔壁時利用萬向盤自動轉向，所述吸渣管將粧底的沉渣和泥漿吸入清渣裝置的外罩內，吸入的沉渣和泥漿經沉渣濾網過濾后，沉渣顆粒被留在沉渣濾網上，泥漿通過出水孔返回粧底。
【文檔編號】E21B21/16GK105821881SQ201610179878
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月25日
【發明人】張乾青, 張健, 李利平, 劉善偉, 譚英華, 袁永才, 成帥, 柳尚
【申請人】山東大學