一种大直径超深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大直径超深高压喷射注浆装置及其注浆工艺，该注浆装置包括设置于钻具底端的注浆组件，所述注浆组件自上而下依次设置有水切削段、返浆段、地压测试段、喷浆段以及钻头；在回转上提钻具的同时使其上的水切削段以5‑30MPa的压力向外喷射切削水，以对钻具周围的土体进行切削成泥浆，喷浆段以5‑40MPa的压力、85‑100L/min的流量向外喷射水泥浆，以在钻具周围形成旋喷桩体。本发明专利技术的优点是：通过设置水切削段向外喷射高压切削水可对周围土体进行切削并进行稀释，同时利用地压测试段监测到的地层压力系数来控制反浆段集中排泥浆的速率，在高效排泥的同时可有效控制地内的压力，并通过控制喷浆段的喷浆压力及流量可保证喷浆成桩的质量。

Large diameter ultra deep high pressure jet grouting device and grouting process thereof

The invention discloses a large diameter ultra-deep high pressure jet grouting device and its grouting technology, which comprises grouting components arranged at the bottom of drilling tools, and the grouting components are arranged from top to bottom in turn with water cutting section, return grouting section, ground pressure testing section, grouting section and drill bit; while turning up the drilling tool, the grouting device makes the grouting components on top of the drilling tools. The water cutting section sprays cutting water outward at a pressure of 5 30 MPa to cut the soil around the drilling tool into mud. The grouting section sprays cement slurry outward at a pressure of 5 40 MPa and a flow rate of 85 100 L/min to form a rotary jet pile around the drilling tool. The advantages of the present invention are that the surrounding soil can be cut and diluted by setting a water cutting section to inject high-pressure cutting water outward, and the rate of centralized slurry discharge in the reverse slurry section can be controlled by using the formation pressure coefficient monitored by the ground pressure testing section, so that the pressure in the ground can be effectively controlled while the slurry is effectively discharged, and the pressure in the ground can be controlled by controlling. Shotcreting pressure and flow rate in shotcreting section can ensure the quality of shotcrete piling.

【技术实现步骤摘要】
一种大直径超深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
，具体涉及一种大直径超深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。故需要提供一种高效排泥的大直径超高压喷射的注浆工艺，以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，提供一种大直径超深高压喷射注浆装置及其注浆工艺，该注浆工艺采用水切削段向外喷射高压切削水对周围土体进行切削并进行稀释，同时利用地压测试段监测到的地层压力系数来控制反浆段集中排泥浆的速率，在高效排泥的同时可有效控制地内的压力，并通过控制喷浆段的喷浆压力及流量以保证喷浆成桩的质量。本专利技术目的实现由以下技术方案完成：一种大直径超深高压喷射注浆装置，其特征在于所述注浆装置包括设置于钻具底端的注浆组件，所述注浆组件自上而下依次设置有水切削段、返浆段、地压测试段、喷浆段以及钻头；所述水切削段包括至少一个水切削段主体，所述水切削主体上设置有至少一个切削喷嘴，所述喷浆段包括至少一个喷浆段主体，所述喷浆段主体上设置有至少一个水泥浆喷嘴。所述水切削段主体内设置有切削段水道，所述切削段水道的一端与所述切削喷嘴相连通、另一端与高压水体输送管道相连通；所述水切削段主体内还设置有一气道，每个所述切削喷嘴的周缘均设置有气帽，所述气道的一端与所述气帽相连通、另一端与高压气体输送管道相连通。所述喷浆段主体内设置有喷浆通道，所述喷浆通道的一端与所述水泥浆喷嘴相连通、另一端与高压水泥浆输送管道相连通；所述喷浆段主体内还设置有一气道，每个所述水泥浆喷嘴的周缘均设置有气帽，所述气道的一端与所述气帽相连通、另一端与高压气体输送管道相连通。至少一所述切削喷嘴呈倾斜向下设置，所述水泥浆喷嘴呈倾斜向上设置。一种根据权利要求1-4任一所述的大直径超深高压喷射注浆装置的注浆工艺，涉及直径为2000mm-5000mm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，所述钻具的下端部具有水切削段和喷浆段，所述水切削段位于所述喷浆段的上部，运行所述旋喷机械，在回转上提所述钻具的同时使其上的所述水切削段以5-30MPa的压力向外喷射切削水，以对所述钻具周围的土体进行切削成泥浆，所述喷浆段以5-40MPa的压力、85-100L/min的流量向外喷射水泥浆，以在所述钻具周围形成所述旋喷桩体。所述水切削段与所述喷浆段之间设置有返浆段，在回转上提所述钻具的同时，利用所述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。所述返浆段与所述喷浆段之间还设置有地压测试段，在回转上提所述钻具的过程中，所述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。所述水切削段上具有水平设置的切削喷嘴，所述喷浆段上具有水平设置的水泥浆喷嘴，在所述水切削段水平喷射切削水、所述喷浆段水平喷射水泥浆的过程中，所述水切削段以0.7～1.2MPa的压力同步向外喷射高压空气，所述喷浆段以0.7～1.2MPa的压力和1.0～2.0m3/min的流量同步外喷射高压空气，以对所述钻具周围的土体进行切割破碎。所述水切削段上具有倾斜向下设置的切削喷嘴，所述喷浆段上具有倾斜向上设置的水泥浆喷嘴，通过分别调节所述切削喷嘴与所述水泥浆喷嘴的倾斜设置角度，以控制所述水泥浆喷嘴向外喷射的水泥浆与所述切削喷嘴向外喷射的高压水流交汇于设计直径位置处，以在所述钻具周围形成设计直径的旋喷桩体。所述水切削段上还具有呈水平向设置的切削喷嘴。本专利技术的优点是：通过设置水切削段向外喷射高压切削水可对周围土体进行切削并进行稀释，同时利用地压测试段监测到的地层压力系数来控制反浆段集中排泥浆的速率，在高效排泥的同时可有效控制地内的压力，并通过控制喷浆段的喷浆压力及流量可保证喷浆成桩的质量，对周围的环境影响小。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为本专利技术中具有水平切削喷嘴的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为本专利技术中具有水平水泥浆喷嘴的喷浆段结构示意图；图6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7为本专利技术中钻具利用两个水平水泥浆喷嘴进行初始喷浆工作的状态示意图；图8为本专利技术中钻具利用两个水平水泥浆喷嘴进行喷浆施作形成旋喷桩体的施工示意图；图9为本专利技术中旋喷桩体施作完成的示意图；图10为本专利技术中具有倾斜角的水泥浆喷嘴的喷浆段结构示意图；图11为本专利技术中具有倾斜角的切削喷嘴和水泥浆喷嘴的钻具结构示意图；图12为本专利技术中具有水平和倾斜角设置的切削喷嘴以及具有倾斜角的水泥浆喷嘴的钻具结构示意图；图13为本专利技术中切削喷嘴与水泥浆喷嘴的倾斜角、两者之间的距离以及旋喷桩体直径的关系示意图。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1-13，图中标记1-18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、水泥浆喷嘴403、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、切削泥浆17、喷射面18。实施例1：如图1-9所示，本实施例涉及2000mm-5000mm的旋喷桩体的注浆工艺，具体涉及一种大直径超深高压喷射注浆装置及其注浆工艺，该注浆装置包括一钻具9，钻具9的底端自上而下依次设置有水切削段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对泥浆进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大直径超深高压喷射注浆装置，其特征在于所述注浆装置包括设置于钻具底端的注浆组件，所述注浆组件自上而下依次设置有水切削段、返浆段、地压测试段、喷浆段以及钻头；所述水切削段包括至少一个水切削段主体，所述水切削主体上设置有至少一个切削喷嘴，所述喷浆段包括至少一个喷浆段主体，所述喷浆段主体上设置有至少一个水泥浆喷嘴。

【技术特征摘要】
1.一种大直径超深高压喷射注浆装置，其特征在于所述注浆装置包括设置于钻具底端的注浆组件，所述注浆组件自上而下依次设置有水切削段、返浆段、地压测试段、喷浆段以及钻头；所述水切削段包括至少一个水切削段主体，所述水切削主体上设置有至少一个切削喷嘴，所述喷浆段包括至少一个喷浆段主体，所述喷浆段主体上设置有至少一个水泥浆喷嘴。2.根据权利要求1所述的一种大直径超深高压喷射注浆装置，其特征在于所述水切削段主体内设置有切削段水道，所述切削段水道的一端与所述切削喷嘴相连通、另一端与高压水体输送管道相连通；所述水切削段主体内还设置有一气道，每个所述切削喷嘴的周缘均设置有气帽，所述气道的一端与所述气帽相连通、另一端与高压气体输送管道相连通。3.根据权利要求1所述的一种大直径超深高压喷射注浆装置，其特征在于所述喷浆段主体内设置有喷浆通道，所述喷浆通道的一端与所述水泥浆喷嘴相连通、另一端与高压水泥浆输送管道相连通；所述喷浆段主体内还设置有一气道，每个所述水泥浆喷嘴的周缘均设置有气帽，所述气道的一端与所述气帽相连通、另一端与高压气体输送管道相连通。4.根据权利要求1所述的一种大直径超深高压喷射注浆装置，其特征在于至少一所述切削喷嘴呈倾斜向下设置，所述水泥浆喷嘴呈倾斜向上设置。5.一种根据权利要求1-4任一所述的大直径超深高压喷射注浆装置的注浆工艺，涉及直径为2000mm-5000mm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，所述钻具的下端部具有水切削段和喷浆段，所述水切削段位于所述喷浆段的上部，运行所述旋喷机械，在回转上提所述钻具的同时使其上的所述水切削段以5-30MPa的压力向外喷射切削水，以对所述钻具周围的土体进行切削成泥浆，所述喷浆段以5-40MPa的压力、85-100L/min的流量向外喷射水泥浆，以在所述钻具周围形成所述旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭星宇，陈军，李韬，黄朝昱，冯凯，朱进成，刘波，陈相茂，
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