一种直径可控高压喷射注浆装置及其注浆工艺制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种直径可控高压喷射注浆装置及其注浆工艺，该注浆装置包括一固定于钻具底端的注浆组件，注浆组件从上往下依次为：水切削段、返浆段、地压测试段、喷浆段和钻头；喷浆段上设置有至少一组喷嘴组，喷嘴组包括位于上端且向下倾斜的喷嘴以及位于下端且向上倾斜的喷嘴，两者位于同一竖向直线上；在上提钻具的同时，使钻具喷浆段上的各喷嘴分别沿其倾斜设置方向以35‑45MPa的压力、85‑100L/min的流量向外喷射水泥浆并交汇于设计半径处，以在钻具周围形成直径可控的旋喷桩体。本发明专利技术的优点是：通过倾斜设置的喷嘴组进行水泥浆喷射可获得直径可控的旋喷桩体，且在施工过程中地层压力系数可保持稳定，对于周边环境的影响较小。

A controllable diameter high pressure jet grouting device and its grouting process

The invention discloses a diameter-controllable high-pressure jet grouting device and its grouting process. The grouting device comprises a grouting component fixed at the bottom of the drilling tool, which is arranged from top to bottom in the following order: water cutting section, back grouting section, ground pressure testing section, grouting section and drill bit; at least one group of nozzles is arranged on the grouting section, and the nozzles are arranged on the grouting section. Group A includes nozzles located at the upper end and inclined downwards and nozzles located at the lower end and inclined upwards, both of which are located in the same vertical straight line; while lifting the drill tool, each nozzle on the drill tool injection section is injected outward with 35 45 MPa pressure and 85 100 L/min flow along its inclined setting direction, respectively, and intersected with the installation. A diameter controllable rotary jet pile body is formed around the drilling tool at the counting radius. The advantages of the present invention are as follows: a rotary jet grouting pile body with controllable diameter can be obtained by injecting cement slurry through an inclined set of nozzles, and the formation pressure coefficient can be kept stable in the construction process, with little influence on the surrounding environment.

【技术实现步骤摘要】
一种直径可控高压喷射注浆装置及其注浆工艺
本专利技术属于地基施工
，具体涉及一种直径可控高压喷射注浆装置及其注浆工艺。
技术介绍
传统高压注浆法施工中，泥浆是通过钻杆周边的间隙，在地面上自然排出。但深处的排泥却很困难，因为超深处的钻杆与高压喷射口四周的地内压力增大，往往会导致喷射效率下降，因此，加固效果及可靠性减小。另外，在施工过程中，地内压力增大，会导致周围地表隆起。MJS工法(MetroJetSystem)又称全方位高压喷射工法，MJS工法在传统高压喷射注浆工艺的基础上，采用了独特的多孔管和前端造成装置(习惯称之为Monitor)，实现了孔内强制排浆和地内压力监测，并通过调整强制排浆量来控制地内压力，使深处排泥和地内压力得到合理控制，使地内压力稳定，也就降低了了在施工中出现地表变形的可能性，大幅度减少对环境的影响，而地内压力的降低也进一步保证了成桩直径。和传统旋喷工艺相比，MJS工法减小了施工对周边环境的影响。但通过大量的现场施工的实际情况发现：排泥吸口容易被较大的土块堵塞，有时由于泥浆密度较大也容易造成吸泥口堵塞，造成排泥不畅，影响施工质量和施工进度。为此需要提供一种高效排泥的超大直径超高压喷射注浆施工方法，有效控制地内压力的稳定，使排泥达到最佳效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种直径可控高压喷射注浆装置及其注浆工艺，该注浆装置通过在钻具上提过程中利用至少一组倾斜设置的喷嘴组向外喷射水泥浆以实现水泥浆交汇于设计半径位置，实现直径可控的旋喷桩体的施作。本专利技术目的实现由以下技术方案完成：一种直径可控高压喷射注浆装置，其特征在于所述注浆装置包括一注浆组件，所述注浆组件固定设置于一钻具的底端，所述注浆组件从上往下依次为：水切削段、返浆段、地压测试段、喷浆段和钻头；所述喷浆段上设置有至少一组喷嘴组，所述喷嘴组包括位于上端且向下倾斜的喷嘴以及位于下端且向上倾斜的喷嘴，两者位于同一竖向直线上。所述水切削段的外侧壁上设置有切削喷嘴和气帽，所述切削喷嘴同所述切削段内部的环形槽和切削段水道依次连接，所述气帽同所述切削段内部的气道相连通。所述返浆段内设置有一真空返浆通道，所述返浆段的外侧壁上设置有一返浆口，所述返浆口上设置有一网状挡板，所述返浆口与所述真空返浆通道连通；所述真空返浆通道连接一泥浆传输管道，所述泥浆传输管道还连接一泥浆处理池。所述喷浆段内设置有喷浆通道，所述喷浆通道的一端与所述喷嘴相连通、另一端与水泥浆高压输送管道相连通；在所述喷浆段侧壁上对应于各所述喷嘴的设置位置，分别设置有气帽，所述气帽与设置于所述喷浆段内的气道相连通。一种涉及任一所述直径可控高压喷射注浆装置的注浆工艺，涉及直径为2000mm-2600mm的旋喷桩体的施作，其特征在于所述注浆工艺包括以下步骤：将旋喷机械的钻具下放至一孔底，运行所述旋喷机械，在回转上提所述钻具的同时，使所述钻具底端部喷浆段上的各喷嘴分别沿其倾斜设置方向以35-45MPa的压力、85-100L/min的流量向外喷射水泥浆并交汇于设计半径处，以在所述钻具周围形成直径可控的所述旋喷桩体。在所述喷浆段上，各所述喷嘴的外缘部设置有连接气道的气帽，在所述喷嘴向外喷射水泥浆的同时，各所述气帽向外以0.7-1.2MPa的压力以及1.0～2.0m3/min的流量向外高压喷射空气。在回转上提所述钻具的同时，使所述钻具底端部水切削段上的切削喷嘴以5-30MPa的压力向外喷射高压水流以对所述钻具周围的土体进行切削和稀释形成泥浆，并使所述水切削段上的气帽以0.7-1.2MPa的压力向外喷射高压空气以对所述钻具周围的土体进行切削。在回转上提所述钻具的同时，使所述钻具底端部的返浆段进行真空倒吸泥，倒吸泥压力为0～20MPa，倒吸泥流量为0～60L/min。在回转上提所述钻具的过程中，使所述钻具底端部的地压测试段实时监测所述钻具周围的地层压力系数，若地层压力系数介于1.3-1.6之间，则保持所述返浆段的倒吸泥压力和倒吸泥流量参数不变；若地层压力系数大于1.6，则所述返浆段提高倒吸泥压力和倒吸泥流量以提高泥浆的抽排速率；若地层压力系数小于1.3，则所述返浆段降低倒吸泥压力和倒吸泥流量以降低泥浆的抽排速率。通过控制所述喷浆段上的喷嘴组中两所述喷嘴之间的间距以及所述喷嘴的倾斜角度以控制水泥浆喷射时的交汇位置，计算公式为：；其中，D为所述喷嘴组喷射水泥浆在交汇位置处所形成的所述旋喷桩体的直径；L为所述喷嘴组中两所述喷嘴之间的间距；α为所述喷嘴与竖直方向之间的夹角。本专利技术的优点是：（1）钻具上的喷浆段设置有至少一组具有倾斜角度的喷嘴，通过在钻具上提过程中进行水泥浆喷射，可使水泥浆交汇于设计半径处，确保旋喷桩体的直径可控，在有效控制地内压力的稳定的同时保证喷浆质量和效率，获得质量可靠的旋喷桩体；（2）通过利用钻具上的水切削段可对土体进行切削形成泥浆，并利用返浆段进行真空抽排泥浆，使得泥浆污染少，同时对地内压力的调控，也减少了泥浆“窜”入土壤、水体或是地下管道的现象；（3）高压喷射注浆施工过程中对于周边环境的影响较小，超深施工有保证。附图说明图1为本专利技术中钻具下端部各功能段的结构组成示意图；图2为本专利技术中水切削段结构示意图；图3为本专利技术中直吸式返浆段结构示意图；图4为本专利技术中水冲式返浆段结构示意图；图5为本专利技术中喷浆段上设置有单组喷嘴组的结构示意图；图6为本专利技术中喷浆段上设置有双组喷嘴组的结构示意图；图7为本专利技术中利用引孔钻机进行引孔的施工步骤示意图；图8为本专利技术中钻具利用单组喷嘴组进行初始喷浆工作的状态示意图；图9为本专利技术中钻具利用双组喷嘴组进行初始喷浆工作的状态示意图；图10为本专利技术中钻具利用单组喷嘴组进行喷浆施作形成旋喷桩体的施工示意图；图11为本专利技术中钻具利用双组喷嘴组进行喷浆施作形成旋喷桩体的施工示意图；图12为本专利技术中旋喷桩体施作完成的示意图。具体实施方式以下结合附图通过实施例对本专利技术的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：如图1-12，图中各标记分别为：水切削段1、水切削段本体101、气道102、切削段水道103、环形槽104、切削喷嘴105、气帽106；返浆段2、返浆口201、真空返浆通道202、返浆段本体203、日字挡板204、高压水通道205、倒吸水开启阀206；地压测试段3；喷浆段4、喷浆段本体401、喷浆通道402、喷嘴组403、喷嘴403a、喷嘴403b、气道404、气帽405；钻头5；引孔钻机6、旋喷机械7、泥浆箱8、钻具9、薄壁引孔管10、排泥管11、压缩空气12、水泥浆13、切削空气14、切削水15、旋喷桩体16。实施例：如图1-12所示，本实施例具体涉及一种直径可控高压喷射注浆装置及其注浆工艺，该注浆装置为一固定于钻具9底端部的注浆组件，自上而下依次包括水切削段1、返浆段2、地压测试段3、喷浆段4以及钻头5；该注浆工艺主要通过水切削段1对土体进行水切削并利用返浆段2对泥浆进行真空抽排，同时利用喷浆段4上倾斜设置的喷嘴组403向钻具外围喷射水泥浆并使其交汇于设计半径位置处形成旋喷桩体，以达到控制旋喷桩体直径的目的。如图1、2所示，水切削段1包括呈圆柱体状的水切削段本体101，在水切削段本体101的外壁面上设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直径可控高压喷射注浆装置，其特征在于所述注浆装置包括一注浆组件，所述注浆组件固定设置于一钻具的底端，所述注浆组件从上往下依次为：水切削段、返浆段、地压测试段、喷浆段和钻头；所述喷浆段上设置有至少一组喷嘴组，所述喷嘴组包括位于上端且向下倾斜的喷嘴以及位于下端且向上倾斜的喷嘴，两者位于同一竖向直线上。

【技术特征摘要】
1.一种直径可控高压喷射注浆装置，其特征在于所述注浆装置包括一注浆组件，所述注浆组件固定设置于一钻具的底端，所述注浆组件从上往下依次为：水切削段、返浆段、地压测试段、喷浆段和钻头；所述喷浆段上设置有至少一组喷嘴组，所述喷嘴组包括位于上端且向下倾斜的喷嘴以及位于下端且向上倾斜的喷嘴，两者位于同一竖向直线上。2.根据权利要求1所述的一种直径可控高压喷射注浆装置，其特征在于所述水切削段的外侧壁上设置有切削喷嘴和气帽，所述切削喷嘴同所述切削段内部的环形槽和切削段水道依次连接，所述气帽同所述切削段内部的气道相连通。3.根据权利要求1所述的一种直径可控高压喷射注浆装置，其特征在于所述返浆段内设置有一真空返浆通道，所述返浆段的外侧壁上设置有一返浆口，所述返浆口上设置有一网状挡板，所述返浆口与所述真空返浆通道连通；所述真空返浆通道连接一泥浆传输管道，所述泥浆传输管道还连接一泥浆处理池。4.根据权利要求1所述的一种直径可控高压喷射注浆装置，其特征在于所述喷浆段内设置有喷浆通道，所述喷浆通道的一端与所述喷嘴相连通、另一端与水泥浆高压输送管道相连通；在所述喷浆段侧壁上对应于各所述喷嘴的设置位置，分别设置有气帽，所述气帽与设置于所述喷浆段内的气道相连通。5.一种涉及权利要求1-4中任一所述直径可控高压喷射注浆装置的注浆工艺，涉及直径为2000mm-2600mm的旋喷桩体的施作，其特征在于所述注浆工艺包括以下步骤：将旋喷机械的钻具下放至一孔底，运行所述旋喷机械，在回转上提所述钻具的同时，使所述钻具底端部喷浆段上的各喷嘴分别沿其倾斜设置方向以35-45MPa的压力、85-100L/min的流量向外喷射水泥浆并交汇于设计半径处，以在所述钻具周围形成直径可控的所述旋喷桩体。6.根据权利要求5所述的一种直径可控...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭星宇，陈军，李韬，黄朝昱，刘波，朱进成，沈超，李昂，
申请(专利权)人：上海勘察设计研究院集团有限公司，上海勇创建设发展有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31