超长风动潜孔锤振动旋喷桩施工工艺制造技术

一种超长风动潜孔锤振动旋喷桩施工工艺及其设备，包括以下步骤：（1）钻孔：利用改进的SL400多功能水井钻机，利用低压水高压风开孔钻进，每钻进一节钻杆，卸开加下一节钻杆，直至孔深到设计桩底标高；（2）旋喷水泥浆：开始切换为高压浆高压风旋喷上提，每上提一节钻杆，卸一节钻杆，再提升下一节钻杆，直至提到地表，形成大直径水泥旋喷桩体。本发明专利技术的优点是：施工速度注浆质量都可得到保证，克服了既有技术的不足。成本大大下降。环保节约，显示了其极大的优越性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超长风动潜孔锤振动旋喷桩施工工艺及其设备，属于建筑地基基础施工领域，主要用于高压注浆桩、止水帷幕桩等的成桩施工。
技术介绍
水泥土搅拌桩由于其施工简便、成本低廉，而被广泛应用于基坑支护、止水帷幕及地基处理等领域，但传统搅拌桩在现有设备条件下施工较硬土层，受到极大限制，尤其搅拌砂层、砂卵石层、岩石层更是无法实施。水泥土旋喷桩（包括单管、双管和三管）虽然在软土地区基坑支护、止水帷幕及地基处理等领域得到成功应用，但在施工较硬土层时，同样受到极大限制，尤其遇到砂层或砂卵石层及岩石层同样无法实施。在深基坑帷幕长桩施工中垂直度不能保证，往往不能达到设计的目的，导致止水失败，在超长桩施工中桩的直径以及桩的垂直度均难以保证，同样导致搭接不到位，注浆加固失败。长螺旋旋喷搅拌桩技术较好的解决了硬土地区成孔成桩问题，目前已在北京、河北、山东、云南、内蒙等地得到较好应用，实践证明它是一项实用可行的技术，能较好地达到设计的桩径和桩长。尤其在基坑比较深或设计桩较长时利用长螺旋旋喷搅拌桩比长螺旋搅拌桩更容易保证桩径，也更易保咬合效果。但由于长螺旋钻机本身的缺陷造成其垂直度只能是达到1%，要求更高就变得十分困难。例如：基坑深20m，帷幕桩直径800mm，设计咬合20cm，桩位允许偏差5cm，垂直度1%。这样到基坑底时帷幕桩就无法咬合，形成“喇叭口”，这就造成了漏水，使得帷幕止水不能达到设计的目的。在遇到大的卵砾石、块石时，长螺旋钻具就无能为力。基坑深度大于20m，桩长超过25m时，长螺旋钻机保证桩的垂直度就有难度了。在对付所卵砾石、块石甚至岩石层时人们又进一步专利技术了长螺旋风动潜孔锤冲击振动旋喷桩，效果很好。但当桩长超过29m时，目前国产长螺旋钻机就无能为力了。如果想要达到上百米或二百米深度，就更是不可想象。所以专利技术一种超长风动潜孔锤振动旋喷桩施工工艺及设备就变得十分必要。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的：长螺旋风动潜孔锤冲击振动旋喷桩受桩机高度限制，从而难以施工长度超过29m的旋喷桩；施工长桩时垂直度也难以保证；尤其当密封圈磨损严重或损毁而未能及时更换时，如何有效避免气浆混合，保护空压机不受损害；再者现有长螺旋风动潜孔锤冲击振动旋喷桩施工遇硬岩时只能靠自身重量加压，效率太低的问题，本专利技术提供一种超长风动潜孔锤振动旋喷桩施工工艺及其设备。本专利技术的技术方案是：一种超长风动潜孔锤振动旋喷桩施工工艺及其设备，其特征在于：利用改造了的SL400多功能水井钻机，其钻头钻具更能适应硬岩层的特点，利用低压水高压风开孔钻进，每钻进一节钻杆，卸开加下一节钻杆，到设计桩底标高后，开始切换为高压浆高压风旋喷上提，每上提一节钻杆，卸一节钻杆，再提升下一节钻杆，直至提到地表，形成大直径水泥旋喷桩体。必要时再次下喷至设计孔段，再上喷至设计标高。钻机特征是：钻进、提升采用油缸加板式链条结构，钻进轴压、钻进速度可根据不同工况调整，有效提高冲击器进尺效率。钻具定心器，辅以水平仪，保证钻机的开孔精度和钻孔垂直度。组合式夹板可变内径与钻具匹配。该钻机最大钻进深度可达213m，旋喷桩可达213m。如果改造机型为SL1000水井钻机型，则其钻进深度可达1000m。其空压机出口及气罐顶部均设有逆止阀，钻机风道进入混合通道之前的出口装有逆止阀，逆止阀的能力与最大反压力相匹配。该新型桩能应用于高压旋喷注浆桩，止水帷幕桩以及地基处理的高压旋喷桩，并能广泛适用于不同的地层，即使遇到砂卵石、岩层难以成桩的地层也能使施工变得容易，尤其在深度超过29m的情况下，必要时可施工至200多米深甚至可达1000米深度。施工速度注浆质量都可得到保证，克服了既有技术的不足。成本大大下降。环保节约，显示了其极大的优越性。以28m长旋喷桩为例，同样是砂岩煤岩板岩地层，长螺旋潜孔锤振动旋喷桩钻成孔需1小时，而该超长风动潜孔锤振动旋喷桩钻成孔由于可加压，只需30分钟。附图说明图1是本专利技术超长风动潜孔锤振动旋喷桩施工工艺流程图；图2是本专利技术设备系统构成示意图；图3是本专利技术的钻杆结构示意图；图4是本专利技术分流器的结构示意图；图5是本专利技术回转头的结构示意图；图6是本专利技术喷头组件的结构示意图；图7是图6中内套的结构示意图（图8的A-A剖视图）；图8是图7的俯视图；图9是图7的B-B剖视图；图10是本专利技术喷头组件在使用时与钻杆和冲击器连接件连接的剖视图。具体实施方式参见图1，本专利技术一种超长风动潜孔锤振动旋喷桩施工工艺及其设备，其工艺流程为：利用改造了的SL400多功能水井钻机，其钻头钻具更能适应硬岩层的特点，利用低压水高压风开孔钻进，每钻进一节钻杆，卸开加下一节钻杆，到设计桩底标高后，开始切换为高压浆高压风旋喷上提，每上提一节钻杆，卸一节钻杆，再提升下一节钻杆，直至提到地表，形成大直径水泥旋喷桩体。必要时再次下喷至设计孔段，再上喷至设计标高。钻机特征是：钻进、提升采用油缸加板式链条结构，钻进轴压、钻进速度可根据不同工况调整，有效提高冲击器进尺效率。钻具定心器，辅以水平仪，保证钻机的开孔精度和钻孔垂直度。组合式夹板可变内径与钻具匹配。该钻机最大钻进深度可达213m，旋喷桩可达213m。如果改造机型为SL1000水井钻机型，则其钻进深度可达1000m。其空压机出口及气罐顶部均设有逆止阀，钻机风道进入混合通道之前的出口装有逆止阀，逆止阀的能力与最大反压力相匹配。参见图2-图10，包括水井钻机A、空气压缩机1、水泵14、泥浆泵15，水井钻机A的风道口通过风管4与空气压缩机1的出口连接，水井钻机A的进水口通过转换阀16分别与水泵14和泥浆泵15的出口连接。在所述的空气压缩机1的出口装有第一逆止阀2，在水井钻机A的风道口与风管4之间装有第二逆止阀12。两个逆止阀的能力与最大反压力相匹配。所述的水井钻机包括驱动车3、升降机构5、分流器6、回转头7、钻杆8、喷头组件9、定心器10和冲击器11，在驱动车3的前端装有升降机构5，回转头7连接在升降机构5上；在回转头7的上端装有分流器6，钻杆8的顶端连接在回转头7的下端，钻杆8的底端连接喷头组件9，喷头组件9的下端连接冲击器11，在驱动车3的前端的下部装有定心器10，冲击器11穿过定心器10的中心孔。所述的回转头7包括前过渡接头70、浆管接头701、后接头71、内管接头套72、内浆管73、外过渡接头74、马达75、后端盖76、轴承77、小齿轮702、大齿轮78和主轴套79，主轴套79转动连接在支座702上，支座702的一端与所述的升降机构5连接，在该支座702上装有马达75，该马达5通过相互啮合的小齿轮702和大齿轮78与主轴套79传动连接；在该主轴套79的上端通过外过渡接头74与后接头71的下端连接，在该后接头71的上端设有用于与所述的分流器6连接的内螺纹711；在该主轴套79的下端与前过渡接头70连接；在该该主轴套79的轴心装有内浆管73，在该内浆管73的下端装有浆管接头701，该浆管接头701穿出该前过渡接头70的下端口。所述的钻杆8包括外钻杆81、内钻杆82、内钻杆连接套83、外钻杆螺纹母接头84、外钻杆螺纹公接口85和内钻杆接口86，内钻杆82安装在外钻杆81的中心孔内，在两者的上端之间装有内钻杆连接套83，在内钻杆82的下端装有内钻杆接头86，该内钻杆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超长风动潜孔锤振动旋喷桩施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：（1）钻孔：利用改进的SL400多功能水井钻机，利用低压水高压风开孔钻进，每钻进一节钻杆，卸开加下一节钻杆，直至孔深到设计桩底标高；（2）旋喷水泥浆：开始切换为高压浆高压风旋喷上提，每上提一节钻杆，卸一节钻杆，再提升下一节钻杆，直至提到地表，形成大直径水泥旋喷桩体。

【技术特征摘要】
1.一种超长风动潜孔锤振动旋喷桩施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：（1）钻孔：利用改进的SL400多功能水井钻机，利用低压水高压风开孔钻进，每钻进一节钻杆，卸开加下一节钻杆，直至孔深到设计桩底标高；（2）旋喷水泥浆：开始切换为高压浆高压风旋喷上提，每上提一节钻杆，卸一节钻杆，再提升下一节钻杆，直至提到地表，形成大直径水泥旋喷桩体。2.根据权利要求1所述的超长风动潜孔锤振动旋喷桩施工工艺，其特征在于：所述的步骤（1）中，水压为10~15MPa；风压为1.5~2.0MPa。3.根据权利要求1所述的超长风动潜孔锤振动旋喷桩施工工艺，其特征在于，所述的步骤（2）中，注浆的压力为25~30MPa；高压风的压力为1.5~2.0MPa。4.根据权利要求1所述的超长风动潜孔锤振动旋喷桩施工工艺，其特征在于，在注浆不饱满或桩直径达不到设计要求时，需再次下喷至设计孔段，再上喷至设计标高。5.一种超长风动潜孔锤振动旋喷桩施工设备，其特征在于，包括水井钻机A、空气压缩机1、水泵14、泥浆泵15，水井钻机A的风道口通过风管4与空气压缩机1的出口连接，水井钻机A的进水口通过转换阀16分别与水泵14和泥浆泵15的出口连接。6.根据权利要求5所述的超长风动潜孔锤振动旋喷桩施工设备，其特征在于，在所述的空气压缩机1的出口装有第一逆止阀2，在水井钻机A的风道口与风管4之间装有第二逆止阀12。7.根据权利要求1所述的超长风动潜孔锤振动旋喷桩施工设备，其特征在于，所述的水井钻机包括驱动车3、升降机构5、分流器6、回转头7、钻杆8、喷头组件9、定心器10和冲击器11，在驱动车3的前端装有升降机构5，回转头7连接在升降机构5上；在回转头7的上端装有分流器6，钻杆8的顶端连接在回转头7的下端，钻杆8的底端连接喷头组件9，喷头组件9的下端连接冲击器11，在驱动车3的前端的下部装有定心器10，冲击器11穿过定心器10的中心孔。8.根据权利要求7所述的超长风动潜孔锤振动旋喷桩施工设备，其特征在于，所述的回转头7包括前过渡接头70、浆管接头701、后接头71、内管接头套72、内浆管73、外过渡接头74、马达75、后端盖76、轴承77、小齿轮702、大齿轮78和主轴套79，主轴套79转动连接在支座702上，支座702的一端与所述的升降机构5连接，在该支座702上装有马达75，该马达5通过相互啮合的小齿轮702和大齿轮78与主轴套79传动连接；在该主轴套79的上端通过外过渡接头74与后接头71的下端连接，在该后接头71的上端设有用于与所述的分流器6连接的内螺纹711；在该主轴套79的下端与前过渡接头70连接；在该该主轴套79的轴心装有内浆管73，在该内浆管73的下端装有浆管接头701，该浆...

【专利技术属性】
技术研发人员：何世鸣，苑占武，李江，田震远，赵长春，周与诚，张明中，陈辉，司呈庆，梁成华，贾城，郁河坤，王建明，黄鑫峰，李长生，冯成勇，王海宁，洪伟，陈鹏，郭跃龙，
申请(专利权)人：北京建材地质工程公司，中材地质工程勘查研究院有限公司，北京城建科技促进会，
类型：发明
国别省市：北京;11