本发明专利技术公开了一种施工大直径高压旋喷桩的环保型旋喷钻头及其施工工艺，涉及高压旋喷桩施工技术领域。所述旋喷钻头在下行钻进过程中，通过数个喷嘴喷射高压水流及空气流，对周围的岩土反复旋喷搅拌，形成富含空气的较轻比重的轻质泥浆，能够在气举作用下沿桩孔上溢排出，从而在所述旋喷钻头下行钻进过程中，使其周围的的岩土排出。然后通过所述旋喷钻头由下至上，通过扩展组架上的扩展喷嘴旋喷高压水泥浆，使高压水泥浆与更大范围内的岩土混合，通过填充和挤密形成高压旋喷桩的桩体。过填充和挤密形成高压旋喷桩的桩体。过填充和挤密形成高压旋喷桩的桩体。
【技术实现步骤摘要】
一种施工大直径高压旋喷桩的环保型旋喷钻头及其施工工艺
[0001]本专利技术属于高压旋喷桩钻具
，特别是涉及一种施工大直径高压旋喷桩的环保型旋喷钻头及其施工工艺。
技术介绍
[0002]高压旋喷桩，是以旋转的喷嘴将高压水泥浆喷入土层与土体混合，形成连续搭接的水泥加固体。现有高压旋喷钻头的结构一般为杆状的腔体结构，锥尖颈部设置有数个喷嘴，在进行施工时锥尖向下钻进，喷嘴喷射高压水泥浆液切割周围土体，在施工过程中多余土体与水泥浆混合从孔口不断排出，从而使得桩体内的水泥含量逐步提高。
[0003]这样的高压旋喷桩钻具结构及其施工方法存有以下缺点：1、缓慢提升桩体内水泥含量的施工方式效率较低；2、大量的水泥土混合浆液从孔口排出后会形成大量的固体废弃物；3、造成大量水泥和水的浪费；4、大量的水泥从钻孔处排出，使得桩体的水泥含量无法准确计量，造成高压旋喷桩的质量难以把控；5、喷嘴布置集中，使得喷射的高压水泥浆影响有限，无法进行大直径高压旋喷桩施工。
技术实现思路
[0004]本专利技术提供了一种施工大直径高压旋喷桩的环保型旋喷钻头及其施工方法，以解决上述
技术介绍
所面临的缺点。
[0005]首先，所述一种施工大直径高压旋喷桩的环保型旋喷钻头在研发试验过程中总结出了如下试验参数：注释：钻头规格为水泥浆喷嘴二距离钻头旋转轴心的尺寸本专利技术解决上述技术问题的方案如下：1.依据设计桩径和桩体水泥比例，计算每米深度范围应去除的土体量和需喷入的水泥量；
2.下行先成孔，以高压水和空气钻进成孔，返浆不含水泥，不会凝结，经过沉淀即可分离水和泥土，便于处理和二次利用；3.上行再成桩，由扩展结构上的喷嘴旋喷水泥浆，使所述旋喷钻头旋喷的高压水泥浆与更大范围内的岩土混合，通过填充和挤密形成高压旋喷桩的桩体,保证水泥有效利用，精准控制成桩直径和桩身水泥比例，节省水泥。
[0006]为达到上述方案，一种施工大直径高压旋喷桩的环保型旋喷钻头，由多腔杆体、分流控制钻进锥和扩展组件三部分组成。
[0007]多腔杆体由外管和内管组成，外管和内管之间的纵向格挡和横向格挡进一步分隔成多腔室结构。多腔室结构包括多个横截面为扇形的独立空格，包括空气通道格、连杆通道格。多腔杆体的端部为标准二重管接口，外管上依次设置有驱动槽、连杆活动槽、密封环、孔道一、水喷嘴一、空气喷嘴一、滑轨、孔道二。
[0008]分流控制钻进锥由驱动环、连杆、定位销、锥头及芯管组成，驱动环通过两根L型连杆与定位销连接。芯管位于内管内，芯管上端开口，下端封闭，下端管壁设置有水孔，驱动环套接在驱动槽外，两个定位销插在连杆通道格内。
[0009]扩展组件由啮合齿、套管、扩展框、固定杆。套管内壁设置有环形通道一和环形通道二。扩展框内壁设置有水道、水泥浆道、水喷嘴二、水喷嘴三、水泥浆喷嘴一、水泥浆喷嘴二。
[0010]多腔杆体的主要功能为连接标准二重管钻杆，有效连通水，气和水泥浆等工作介质的通道，传递旋转和上下方向的力；分流控制钻进锥的主要功能为分流控制和旋转控制，分流控制主要使水和水泥浆两种工作介质实现通道改变；旋转控制主要实现扩展组件两种旋转模式的控制，即下行成孔阶段，使扩展组件自由旋转，减小所述旋喷钻头的旋转负荷，降低扩展组件磨损概率，提高扩展组件规避岩石等阻隔的能力；上行成桩阶段，使扩展组件与多腔杆体同步旋转。
[0011]分流控制钻进锥套接于多腔杆体，可处于高低位两种套接形式，高位套接形式时，连杆顶推驱动环处于高位，与啮合齿分离，扩展组件呈自由状态，不与多腔杆体保持同步旋转。水孔对正孔道二，使内管内的高压水通过芯管贯通孔道二，分别进入水喷嘴一和环形通道二，进而进入水道，最后分别进入水喷嘴二和水喷嘴三。并且，高位套接形式时，芯管恰好可以使孔道一与内管封闭。高压空气经由多腔室结构后，汇流进入空气通道格，一路向下进入空气喷嘴。
[0012]进一步的，扩展组件上的水喷嘴二和水喷嘴三喷射高压水的方向基本与扩展组件方向一致，可冲击该方向上的所有障碍，保证扩展组件随所述旋喷钻头顺利下行。
[0013]分流控制钻进锥处于低位套接形式时，连杆下拉驱动环处于低位，与啮合齿啮合，与多腔杆体保持同步旋转，扩展组件呈锁定状态。水孔处于孔道二下方，两孔呈错位关系，使内管与孔道二两者封闭。同时，处于低位芯管不在封闭孔道一，从而使孔道一与内管贯通。
[0014]孔道一与内管贯通，可使内管内的高压水泥浆通过芯管进入孔道一，进而进入环形通道一，然后进入水泥浆道，最后经由水泥浆喷嘴一和水泥浆喷嘴二喷出。
[0015]进一步，所述一种施工大直径高压旋喷桩的环保型旋喷钻头的施工方法如下：下行成孔：
S1：使用高压旋喷桩机经由标准二重管钻杆连接标准二重管接口，由柱塞泵压入高压水，由空压机压入高压空气，向下旋喷钻入地面，泥浆持续外溢至孔口泥浆坑；S2:通过泥浆泵将泥浆坑的泥浆抽送至沉淀池，将充分沉淀分离的水与泥土分类存放；S3: 锥头在下行成孔时，分流控制钻进锥呈高位套接形式，水喷嘴一和空气喷嘴一逐层扩展成孔，水喷嘴二和水喷嘴三保证扩展组件顺利下行，直至钻进至设计深度后，停止向下旋喷钻进；上行成桩：S1: 关闭空压机，由柱塞泵压入高压水泥浆，缓慢提升所述一种施工大直径高压旋喷桩的环保型旋喷钻头，去除施加于锥头的下压力，在重力和高压水泥浆压力共同作用下，使分流控制钻进锥呈低位套接形式，水泥浆喷嘴一和水泥浆喷嘴二旋喷高压水泥浆；S2：同步提升并旋转所述一种施工大直径高压旋喷桩的环保型旋喷钻头，控制水泥浆压力和浆液外溢量，直至旋喷至地面后停止。
[0016]本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种高压旋喷桩钻具及其施工方法，具有以下优点：1、下行专门去土成孔，一次去除多余土体，相较于传统缓慢模糊提升桩体内水泥含量的施工方式，施工精准，直接高效，并且为后续上行喷入水泥浆提前留出空间，避免水泥浆液外溢污染浪费，既节省水泥，又节省水土资源；2、上行旋喷成桩，由扩展结构旋喷水泥浆，使旋喷的高压水泥浆能与更大范围的岩土混合，通过填充和挤密形成高压旋喷桩的桩体,成桩直径大；3、能够较为准确的控制桩体的水泥含量，桩身强度可控。
[0017]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本专利技术的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
[0018]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术的下行成孔结构示意图；图2为本专利技术的上行成桩结构示意图；图3为本专利技术的多腔杆体结构示意图；图4为本专利技术的分流控制钻进锥结构示意图；图5为本专利技术的扩展组件结构示意图；图中：1、多腔杆体；11、外管；12、内管；13、纵向格挡；14、横向格挡；15、多腔室结构；151、空气通道格；152、连杆通道格；16、标准二重管接口；111、驱动槽；112、连本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种施工大直径高压旋喷桩的环保型旋喷钻头，包括多腔杆体（1）、分流控制钻进锥（2）和扩展组件（3），其特征在于：所述多腔杆体（1）由外管（11）和内管（12）组成，外管（11）和内管（12）之间的纵向格挡（13）和横向格挡（14）进一步分隔成多腔室结构（15）。2.根据权利要求1所述一种施工大直径高压旋喷桩的环保型旋喷钻头，其特征在于，所述多腔室结构（15）包括多个横截面为扇形的独立空格，分别为空气通道格（151）、连杆通道格（152）。3.根据权利要求1所述一种施工大直径高压旋喷桩的环保型旋喷钻头，其特征在于，所述多腔杆体（1）的端部为标准二重管接口（16），外管（11）上依次设置有驱动槽（111）、连杆活动槽（112）、密封环（113）、孔道一（114）、水喷嘴一（115）、空气喷嘴一（116）、孔道二（117）。4.根据权利要求1所述一种施工大直径高压旋喷桩的环保型旋喷钻头，其特征在于，所述分流控制钻进锥（2）由驱动环（21）、连杆（22）、定位销（23）、锥头（24）及芯管（25）组成，驱动环（21）通过两根L型连杆（22）分别与定位销（23）连接。5.根据权利要求4所述一种施工大直径高压旋喷桩的环保型旋喷钻头，其特征在于，所述芯管（25）位于内管（12）内，芯管（25）上端开口，下端封闭，下端管壁设置有水孔（251），驱动环（21）套接在驱动槽（111）外，两个定位销（23）插在连杆通道格（152）内。6.根据权利要求1所述一种施工大直径高压旋喷桩的环保型旋喷钻头，其特征在于，所述扩展组件（3）由啮合齿（31）、套管（32）、扩展框（33）、固定杆（34）组成,套管（32）内壁设置有环道一（321）和环道二（322）,扩展框（33）内壁设置有水道（331）、水泥浆道（332）、水喷嘴二（333）、水喷嘴三（334）、水泥浆喷嘴一（335）、水泥浆喷嘴二（336）。7.根据权利要求5所述一种施工大直径高压旋喷桩的环保型旋喷钻头，其特征在于，所述分流控制钻进锥（2）套接于多腔杆体（1），可处于高低位两种套接形式，处于高位套接形式时，连杆槽（112）中的连杆（22）处于高位，顶推驱动环（21）与啮合齿（31）脱离，扩展组件（3）呈自由状态，不与多腔杆体（1）保持同步旋转,水孔（251）对正孔道二（118），使内管（12）内的高压水通过芯管（25）贯通孔道二（118），分别进入水喷嘴一（115）和环道二（322），进而进入水道（331），最后分别进入水喷嘴二（33...
【专利技术属性】
技术研发人员：田宇航，田景刚，
申请(专利权)人：陕西百骏千驹建设工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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