高压旋喷桩机及利用该桩机施工高压旋喷桩的方法技术

本发明专利技术公开了一种高压旋喷桩机及其施工方法，桩机包括动力头、钻杆、第一注浆管和第二注浆管，钻杆可转动安装在动力头的安装腔室内，钻杆的钻头上设第一喷浆口，第一注浆管包括位于动力头内的第一固定段和位于钻杆内的第一转动段，第一转动段与第一喷浆口连通；安装腔室与钻杆之间设有上环形腔和下环形腔，第一固定段和第一转动段经上环形腔连通；第二注浆管包括位于动力头内的第二固定段和位于钻杆内的第二转动段，第二固定段和第二转动段经下环形腔连通，第二转动段与第二喷浆口连通；该方法的关键在于当钻头位于硬土层时，由两个注浆管同时喷射双倍分量的浆液。该桩机及施工方法能确保在软土层或硬土层中旋喷时浆液扩散均匀。

High-pressure rotary jet grouting pile machine and its application in construction of high-pressure rotary jet grouting pile

The invention discloses a high-pressure rotary jet grouting pile machine and its construction method. The pile machine comprises a power bit, a drill pipe, a first grouting pipe and a second grouting pipe. The drill pipe can be rotated and installed in the installation chamber of the power head. The drill bit of the drill pipe is provided with a first grouting port. The first grouting pipe includes the first fixed section in the power bit and the first rotating section in the drill pipe, and the first rotating section and the first grouting section in the drill pipe. The first fixed section and the first rotating section are connected through the upper annular cavity; the second grouting pipe includes the second fixed section in the power head and the second rotating section in the drill pipe; the second fixed section and the second rotating section are connected through the lower annular cavity; the second rotating section is connected with the second nozzle; and the key of the method is that the second rotating section is connected with the second nozzle. When the bit is located in hard soil, two grouting pipes simultaneously inject double-component grout. The pile driver and the construction method can ensure that the slurry diffuses evenly in the soft or hard soil layer during the rotary jet grouting.

【技术实现步骤摘要】
高压旋喷桩机及利用该桩机施工高压旋喷桩的方法
本专利技术涉及土木工程领域中的地基处理技术，具体讲是一种高压旋喷桩机及利用该桩机施工高压旋喷桩的方法。
技术介绍
现有技术常利用高压旋喷桩来进行地基加固或基坑止水等。高压旋喷桩施工过程为，先由高压旋喷桩机钻进至孔底，然后一边上拔钻杆一边旋喷水泥浆，高压旋喷出的水泥浆与土体搅拌混合形成水泥土加固体，重复上述过程直至钻杆拔出钻孔。现有技术的高压旋喷桩机包括底盘、主桅杆、动力头、卷扬机、钻杆、注浆泵、注浆管、空压机和进气管；主桅杆固定在底盘上，动力头安装在主桅杆上，钻杆安装在动力头上并在动力头驱使下转动，而卷扬机通过收放牵引绳控制动力头升降进而控制钻杆下钻或上拔，注浆管位于钻杆内且底端与钻杆钻头处的喷嘴连通；空压机经进气管与中空的钻杆管腔连通，钻杆的管腔下部也就是钻头处设有喷气口。现有技术的高压旋喷桩机及施工方法存在以下缺陷：首先，实际施工的地质条件复杂，土层有软有硬，这样，在软土中旋喷时，土体阻力小，浆液扩散快，桩径大，而在硬土旋喷时，土体阻力大、浆液扩散慢，桩径小，所以，导致浆液在不同硬度的土体中扩散不均匀，最后成桩的桩径大小不一致，成桩质量不够理想；虽然注浆泵能一定程度上增大喷浆压力，但实际操作中发现，面对较硬土体时，增压效果有限，无法从根本解决浆液在硬土中扩散慢、桩径小的问题；其次，即便具备一定的调节喷浆压力的能力，但实际施工中，需要根据岩土勘察报告中土层硬度和厚度，作为调节依据，提高或降低喷浆压力，但岩土勘察报告只是针对勘察位置精确有效，但实际钻进的位置与勘察位置客观存在空间上的偏差，所以钻进位置的土层往往存在一些变化，勘察点的数据不能真实反映钻进土体的软硬及软土层或硬土层的厚度，故依据勘察报告进行压力调节的方式繁琐费力，不精确且存在一定滞后性。
技术实现思路
本专利技术要解决的一个技术问题是，提供一种能有效调节喷浆量和喷浆压力，确保在软土层或硬土层中旋喷时浆液扩散均匀的高压旋喷桩机。本专利技术的一个技术解决方案是，提供一种高压旋喷桩机，它包括动力头、钻杆和第一注浆管，动力头内设有安装腔室，钻杆可转动安装在动力头的安装腔室内，钻杆下部设钻头，钻头上设第一喷浆口，第一注浆管包括位于动力头内的第一固定段和位于钻杆内的第一转动段，第一转动段与第一喷浆口连通；安装腔室的内壁与钻杆顶部之间设有上环形腔和下环形腔，第一固定段和第一转动段经上环形腔连通；该桩机还包括第二注浆管和位于钻头处的第二喷浆口，第二注浆管包括位于动力头内的第二固定段和位于钻杆内的第二转动段，第二固定段和第二转动段经下环形腔连通，第二转动段与第二喷浆口连通。本专利技术要解决的另一个技术问题是，提供一种能有效调节喷浆量和喷浆压力，确保在软土层或硬土层中旋喷时浆液扩散均匀的利用高压旋喷桩机施工高压旋喷桩的方法。本专利技术的另一个技术解决方案是，提供一种利用高压旋喷桩机施工高压旋喷桩的方法，其步骤包括：钻杆钻进至孔底设计标高后，上拔钻杆且同步旋喷水泥浆，直至将钻杆拔出钻孔；在旋喷过程中，当钻头位于软土层时，由第一注浆管从第一喷浆口喷射一股浆液，当钻头位于硬土层时，由第一注浆管和第二注浆管同时从两个喷浆口喷射双倍分量的浆液。本专利技术高压旋喷桩机及利用该高压旋喷桩机施工施工高压旋喷桩的方法与现有技术相比，具有以下优点和效果。首先，上述技术方案能根据钻头所处的土层的软硬度及阻力的大小，针对性的选择单股喷浆或双股喷浆，确保在不同土体阻力下，浆液扩散速度均匀，进而确保最后成桩的桩径一致，成桩质量高；而且，本申请是重新增加了一根独立的注浆管，专门用于喷浆，换句话说，每一股浆液都由独立的一根注浆管输送，这样，两根注浆管的管径规整统一，灌浆压力均衡稳定，每根单独的注浆管增压的效果也更快更好，不容易阻塞。作为优选，该桩机还包括用于连通空压机和钻杆管腔的进气管，钻头内设有与钻杆管腔连通的锥形收口，锥形收口下端设第一喷气管，第一转动段下端经第一弯管段与第一喷浆口连通，第一弯管段插入第一喷气管中央。这样，第一股浆液向外喷射时，浆液居中而外环为高压气流，故气流更容易裹挟浆液喷射，其增压效果更好，浆液扩散速度更快。作为再优选，锥形收口还设有第二喷气管，第二转动段下端经第二弯管段与第二喷浆口连通，第二弯管段插入第二喷气管中央；这样，第二股浆液也会被周围的一环气流裹挟下喷射，其增压效果同样更快更好，浆液扩散速度同样加快。作为进一步优选，第二弯管段经多根沿周向均匀分布的连接筋与第二喷气管的管内壁固定，第二喷气管的管内壁还设有限位凸环，限位凸环位于连接筋内侧，第二弯管段活动套合有环形阀芯和压簧，环形阀芯的内端与限位凸环抵靠，环形阀芯外端与压簧内端抵靠，压簧外端与连接筋抵靠；这样，当钻头附近土层较硬、阻力较大时，钻头内部的锥形收口内气压上升，克服压簧外推环形阀芯，使得第二喷气管自动向外喷气，以增大浆液的扩散速度。作为再进一步优选，限位凸环外端设有压力传感器，第二注浆管连接有第二注浆泵，压力传感器和第二注浆泵均与高压旋喷桩机的主控制器连接；这样，当土层较硬、浆液扩散较慢导致钻头内压力增大，环形阀芯自动顶开时，压力传感器会反馈主控制器，控制第二注浆泵启动，实现第二股浆液的自动喷射。作为又进一步优选，当钻头从软土层进入硬土层时，由于土体阻力大、浆液扩散慢，导致钻头附近压力上升，钻头内的锥形收口的气压也不断增大，气压会克服压簧阻力将环形阀芯从限位凸环推开，使得第二喷气管自动向外喷气，且环形阀芯从限位凸环推开后，限位凸环外端的压力变化被压力传感器感知，并汇报给主控制器，主控制器启动第二注浆泵，驱动第二股浆液从第二喷浆口自动喷出。上述方案的优点为：首先，实现了喷射状态的自动切换，根据需要，驱使单股或双股浆液自动调节，达到一个动态平衡，以实现不同土层浆液扩散均衡、最后成桩桩径统一、成桩质量好的效果；而且，更关键的是，关于是否启动双股喷射的判定方式更加优越，相比现有技术依据勘测报告的结果来进行的判断，本申请利用压力的实时反馈的判断方法，显然更加精确，针对性更强，也更符合实际，如根据勘察报告显示，钻头此刻应该位于软土层内，但实际上钻头附近夹杂有较硬的土层或土块，如果按照现有技术的根据勘察报告获得的土层分布显然不精确，但根据钻头内部实时的压力变化而进行的调节就明显更精准也更灵活，消除了实际桩位土层情况与勘察报告不符合所带来的负面影响；同时上述控制过程是依靠程序完全自动控制的，相比现有技术在施工前需要对土层钻探取样并作出勘察报告，显然本申请的施工方案更加方便省力。附图说明图1是本专利技术高压旋喷桩机的动力头与钻杆连接处的剖视结构示意图。图2是本专利技术高压旋喷桩机的钻杆与钻头连接处的正视结构示意图。图3是沿图2中B-B向的剖视放大结构示意图。图4是沿图3中A方向看的结构示意图。图5是本专利技术高压旋喷桩机的第二喷浆口处的放大剖视结构示意图。图中所示1、动力头，2、钻杆，3、安装腔室，4、第一喷浆口，5、第一固定段，6、第一转动段，7、上环形腔，8、下环形腔，9、第二喷浆口，10、第二固定段，11、第二转动段，12、进气管，13、锥形收口，14、第一喷气管，15、第一弯管段，16、第二喷气管，17、第二弯管段，18、连接筋，19、限位凸环，20、环形阀芯，21、压簧。具体实施方式下面结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压旋喷桩机，它包括动力头(1)、钻杆(2)和第一注浆管，动力头(1)内设有安装腔室(3)，钻杆(2)可转动安装在动力头(1)的安装腔室(3)内，钻杆(2)下部设钻头，钻头上设第一喷浆口(4)，第一注浆管包括位于动力头(1)内的第一固定段(5)和位于钻杆(2)内的第一转动段(6)，第一转动段(6)与第一喷浆口(4)连通；其特征在于：安装腔室(3)的内壁与钻杆(2)顶部之间设有上环形腔(7)和下环形腔(8)，第一固定段(5)和第一转动段(6)经上环形腔(7)连通；该桩机还包括第二注浆管和位于钻头处的第二喷浆口(9)，第二注浆管包括位于动力头(1)内的第二固定段(10)和位于钻杆(2)内的第二转动段(11)，第二固定段(10)和第二转动段(11)经下环形腔(8)连通，第二转动段(11)与第二喷浆口(9)连通。

【技术特征摘要】
1.一种高压旋喷桩机，它包括动力头(1)、钻杆(2)和第一注浆管，动力头(1)内设有安装腔室(3)，钻杆(2)可转动安装在动力头(1)的安装腔室(3)内，钻杆(2)下部设钻头，钻头上设第一喷浆口(4)，第一注浆管包括位于动力头(1)内的第一固定段(5)和位于钻杆(2)内的第一转动段(6)，第一转动段(6)与第一喷浆口(4)连通；其特征在于：安装腔室(3)的内壁与钻杆(2)顶部之间设有上环形腔(7)和下环形腔(8)，第一固定段(5)和第一转动段(6)经上环形腔(7)连通；该桩机还包括第二注浆管和位于钻头处的第二喷浆口(9)，第二注浆管包括位于动力头(1)内的第二固定段(10)和位于钻杆(2)内的第二转动段(11)，第二固定段(10)和第二转动段(11)经下环形腔(8)连通，第二转动段(11)与第二喷浆口(9)连通。2.根据权利要求1所述的高压旋喷桩机，其特征在于：它包括用于连通空压机和钻杆(2)管腔的进气管(12)，钻头内设有与钻杆(2)管腔连通的锥形收口(13)，锥形收口(13)下端设第一喷气管(14)，第一转动段(6)下端经第一弯管段(15)与第一喷浆口(4)连通，第一弯管段(15)插入第一喷气管(14)中央。3.根据权利要求2所述的高压旋喷桩机，其特征在于：锥形收口(13)还设有第二喷气管(16)，第二转动段(11)下端经第二弯管段(17)与第二喷浆口(9)连通，第二弯管段(17)插入第二喷气管(16)中央。4.根据权利要求3所述的高压旋喷桩机，其特征在于：第二弯管段(17)经多根沿...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐新战，付连红，徐斌，郑源，张陈，刘学政，
申请(专利权)人：浙江易通基础工程有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33