本发明专利技术涉及岩土工程施工领域，公开了一种水平钻进旋转喷射注浆成桩装置，包括行走机构、方位角调节机构、高度仰角调节机构和旋喷注浆机构，旋喷注浆机构包括滑架、前动力头、护壁套管、后动力头、钻杆和钻头，滑架上滑动连接有前动力头和后动力头，前动力头可拆卸连接有护壁套管，前动力头用于带动护壁套管沿前后方向移动，后动力头可拆卸连接有钻杆的一端，后动力头用于带动钻杆自转和沿前后方向移动，钻杆与护壁套管同轴心设置，钻杆的另一端可拆卸连接有钻进钻头或注浆钻头，此外本发明专利技术还公开了一种基于上述装置的施工方法。本发明专利技术能够有效防止钻孔坍塌，降低了施工过程中的弃浆量，本发明专利技术成桩质量稳定，桩径满足设计要求。桩径满足设计要求。桩径满足设计要求。
【技术实现步骤摘要】
一种水平钻进旋转喷射注浆成桩装置及其施工方法
[0001]本专利技术涉及岩土工程施工领域，特别是涉及一种水平钻进旋转喷射注浆成桩装置及其施工方法。
技术介绍
[0002]在地下掘进工程中，常常会遇到突泥涌水、涌砂、粉砂和破碎岩层等不良地质条件，这些不良地质条件给掘进施工带来巨大难度，同时给安全生产工作埋下了巨大的安全隐患。
[0003]面对以上不良地质条件进行地下掘进过程中，一般采用超前小导管、管棚支护或超前固结注浆等方式，但部分不良地质地段采用以上方式存在一定的施工局限性，不能保证安全掘进过程。例如采用管棚超前支护粉砂层时，由于钢管与钢管之间存在一定的间隙，往往辅助采用超前小导管，补灌水泥浆液加以固结，但由于此类地质岩体相对密实，水泥浆液难以渗透和均匀扩散，所以即便采用管棚支护对部分岩土起支撑作用，但仍然存在塌方的可能。特别是含水细砂层围岩，若直接采用超前固结注浆或超前帷幕注浆，由于围岩相对密实的情况下，采用纯压式注浆方法很难让浆液扩散，即便存在部分扩散，水泥浆液也会以浆脉或浆囊的形式存在，对土体的支撑作用效果不显著，很容易出现塌方的现象。
[0004]实践证明，采用水平旋喷桩取代超前小导管、管棚支护或超前固结注浆的工法，能够明显弥补上述工艺在不良地质掘进过程中存在的不足。现有的水平旋喷桩的施工工艺一般为：预先按设计要求的深度和角度钻孔，成孔后退出钻孔钻杆，再更换旋喷钻杆进行旋喷注浆工序，或者配一台引孔钻机，引孔钻机钻孔完成后让位旋喷钻机作业。当旋喷钻杆伸入孔底后，部分旋喷钻杆端设置有孔口封闭装置，孔口封闭装置能够实现降低返浆量，弃浆收集集中处理的效果。但是该工艺的仍然存在以下缺点：由于所处治的地段均为不良地质段，成孔后的钻孔内极容易塌孔，钻孔的钻杆退出孔后，更换旋喷钻杆后，孔内仍会塌孔，砂砾会填满钻杆与孔壁间隙，使水泥浆与砂砾的混合空间减小，钻孔内产生高压状态，此时，水泥浆会反流至孔口泄压，若无泄压口，将会导致注浆管爆裂、注浆机超负荷停机或岩土变形等问题。由于钻孔内水泥浆液混合空间小，最终导致成桩效果差，一般表现为桩径较小，水泥浆液混合不均匀，弃浆较多等情况。
技术实现思路
[0005]本专利技术为克服上述情况不足，旨在提供一种水平钻进旋转喷射注浆成桩装置及其施工方法。
[0006]为了能够达到上述目的，本专利技术一方面提供了一种水平钻进旋转喷射注浆成桩装置，包括：
[0007]行走机构，用于调整旋喷注浆机构的位置；
[0008]方位角调节机构，用于调整所述旋喷注浆机构的方位角；
[0009]高度仰角调节机构，用于调整所述旋喷注浆机构的高度和仰角；
[0010]所述旋喷注浆机构包括滑架、前动力头、护壁套管、后动力头、钻杆和钻头，所述滑架上滑动连接有所述前动力头和后动力头，所述前动力头可拆卸连接有护壁套管，所述前动力头用于带动护壁套管沿前后方向移动，所述后动力头可拆卸连接有钻杆的一端，所述后动力头用于带动钻杆自转和沿前后方向移动，所述钻杆与护壁套管同轴心设置，且所述钻杆的外直径小于所述护壁套管的内壁直径，所述钻杆的另一端可拆卸连接有钻头，所述钻头包括钻进钻头和注浆钻头。
[0011]进一步地，所述钻进钻头包括冲击器和冲击钻头，钻孔时，所述钻杆的另一端、冲击器和冲击钻头依次可拆卸连接，所述冲击器贯穿所述护壁套管设置；
[0012]注浆时，所述钻杆的另一端可拆卸连接有所述注浆钻头，所述注浆钻头贯穿所述护壁套管设置。
[0013]进一步地，所述钻杆内设置有注气通道和注浆通道，钻孔时，所述注气通道有选择地与所述冲击器连通，注浆时，所述注气通道和注浆通道有选择地与所述注浆钻头连通。
[0014]进一步地，所述注浆钻头包括：
[0015]进气通道，有选择地与所述注气通道连通；
[0016]出气孔，沿所述注浆钻头径向方向设置，且与所述进气通道连通；
[0017]进浆通道，有选择地与所述注浆通道连通；
[0018]出浆孔，沿所述注浆钻头径向方向设置，且与所述进浆通道连通。
[0019]进一步地，所述旋喷注浆机构还包括管靴，所述管靴为中空环状结构，所述管靴的外壁为阶梯状，所述管靴小径端与所述护壁套管远离所述前动力头的一端可拆卸连接，所述管靴的内壁直径小于所述钻杆的内壁直径，所述管靴的内壁直径大于或等于所述冲击器的外壁直径；
[0020]所述注浆钻头中部外壁设置有环状凸起，所述环状凸起的内壁直径小于或等于所述护壁套管内壁直径，所述环状凸起的外壁直径大于所述管靴的内壁直径。
[0021]进一步地，所述行走机构为履带行走机构；
[0022]所述方位角调节机构包括支架、承托架、第一动力伸缩件、转杆、第一齿轮和第一齿条，所述支架固定设置在所述履带行走机构的上方，所述支架上表面固定设置有所述承托架，所述承托架为倒“Ω”形，所述承托架内转动连接有所述转杆，所述转杆的外侧壁上同轴固定连接有第一齿轮，所述支架上表面固定连接有第一动力伸缩件的固定端，所述第一动力伸缩件的活动端与所述第一齿条固定连接，所述第一齿条与所述支架上表面滑动连接，且所述第一齿条与第一齿轮啮合；
[0023]所述高度仰角调节机构包括第二动力伸缩件和第三动力伸缩件，所述第二动力伸缩件的下端与所述转杆后端侧壁铰接，所述第二动力伸缩杆的上端与所述滑架的前端铰接；所述第三动力伸缩件的下端与所述转杆前端侧壁铰接，所述第三动力伸缩杆的上端与所述滑架的后端铰接。
[0024]进一步地，所述前动力头与后动力头通过紧固件可拆卸连接。
[0025]本专利技术与现有技术相比至少具有以下优点：
[0026]本专利技术水平钻进旋转喷射注浆成桩装置由于设置有护壁套管，避免了钻杆和钻进钻头撤出钻孔时出现钻孔坍塌的现象；由于注浆钻头在护壁套管中穿过，避免了注浆钻头穿过坍塌钻孔的情况，注浆钻头不会出现抱钻、卡钻的情况，提高了注浆钻头的使用寿命；
施工过程中无需对钻杆进行拆装，仅需对钻头进行更换，能够快速提高工程施工速度；设置护壁套管还能够减少传统施工工艺中浆液从孔口泄压造成浆液浪费的现象，降低了施工过程中的弃浆量，降低了施工材料成本；通过本专利技术水平钻进旋转喷射注浆成桩装置成桩质量稳定，桩径满足设计要求。
[0027]本专利技术另一方面提供了一种基于权利上述水平钻进旋转喷射注浆成桩装置的施工方法，包括以下步骤：
[0028]S1、放线，标注钻进点位；
[0029]S2、所述护壁套管及钻杆安装，将所述护壁套管安装所述前动力头上，将所述钻杆安装到所述后动力头上；
[0030]S3、定位，控制所述行走机构调整所述旋喷注浆机构的位置；控制所述方位角调节机构调整所述旋喷注浆机构的方位角；控制所述高度仰角调节机构调整所述旋喷注浆机构的高度和仰角；
[0031]S4、安装所述钻进钻头，将所述钻杆的另一端安装所述钻进钻头，并将所述前动力头和后动力头滑动至所述滑架后端，使所述钻杆套设在所述护壁套管内，且所述钻进钻头贯穿所述护壁套管设置，使所述钻杆本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水平钻进旋转喷射注浆成桩装置，其特征在于，包括：行走机构，用于调整旋喷注浆机构的位置；方位角调节机构，用于调整所述旋喷注浆机构的方位角；高度仰角调节机构，用于调整所述旋喷注浆机构的高度和仰角；所述旋喷注浆机构包括滑架(1)、前动力头(2)、护壁套管(3)、后动力头(4)、钻杆(5)和钻头，所述滑架(1)上滑动连接有所述前动力头(2)和后动力头(4)，所述前动力头(2)可拆卸连接有护壁套管(3)，所述前动力头(2)用于带动护壁套管(3)沿前后方向移动，所述后动力头(4)可拆卸连接有钻杆(5)的一端，所述后动力头(4)用于带动钻杆(5)自转和沿前后方向移动，所述钻杆(5)与护壁套管(3)同轴心设置，且所述钻杆(5)的外直径小于所述护壁套管(3)的内壁直径，所述钻杆(5)的另一端可拆卸连接有钻头，所述钻头包括钻进钻头(6)和注浆钻头(7)。2.根据权利要求1所述的水平钻进旋转喷射注浆成桩装置，其特征在于，所述钻进钻头(6)包括冲击器(601)和冲击钻头(602)，钻孔时，所述钻杆(5)的另一端、冲击器(601)和冲击钻头(602)依次可拆卸连接，所述冲击器(601)贯穿所述护壁套管(3)设置；注浆时，所述钻杆(5)的另一端可拆卸连接有所述注浆钻头(7)，所述注浆钻头(7)贯穿所述护壁套管(3)设置。3.根据权利要求2所述的水平钻进旋转喷射注浆成桩装置，其特征在于，所述钻杆(5)内设置有注气通道(501)和注浆通道(502)，钻孔时，所述注气通道(501)有选择地与所述冲击器(601)连通，注浆时，所述注气通道(501)和注浆通道(502)有选择地与所述注浆钻头(7)连通。4.根据权利要求1所述的水平钻进旋转喷射注浆成桩装置，其特征在于，所述注浆钻头(7)包括：进气通道(701)，有选择地与所述注气通道(501)连通；出气孔(702)，沿所述注浆钻头(7)径向方向设置，且与所述进气通道(701)连通；进浆通道(703)，有选择地与所述注浆通道(502)连通；出浆孔(704)，沿所述注浆钻头(7)径向方向设置，且与所述进浆通道(703)连通。5.根据权利要求4所述的水平钻进旋转喷射注浆成桩装置，其特征在于，所述旋喷注浆机构还包括管靴(8)，所述管靴(8)为中空环状结构，所述管靴(8)的外壁为阶梯状，所述管靴(8)小径端与所述护壁套管(3)远离所述前动力头(2)的一端可拆卸连接，所述管靴(8)的内壁直径小于所述钻杆(5)的内壁直径，所述管靴(8)的内壁直径大于或等于所述冲击器(601)的外壁直径；所述注浆钻头(7)中部外壁设置有环状凸起，所述环状凸起的内壁直径小于或等于所述护壁套管(3)内壁直径，所述环状凸起的外壁直径大于所述管靴(8)的内壁直径。6.根据权利要求5所述的水平钻进旋转喷射注浆成桩装置，其特征在于，所述行走机构为履带行走机构(9)；所述方位角调节机构包括支架(10)、承托架(11)、第一动力伸缩件(12)、转杆(13)、第一齿轮(14)和第一齿条(15)，所述支架(10)固定设置在所述履带行走机构(9)的上方，所述支架(10)上表面固定设置有所述承托架(...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈白全，易威良，
申请(专利权)人：陈白全，
类型：发明
国别省市：
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