[其他]高压旋转干喷法和双管旋转干喷器

说明书

一种用于地基加固的高压旋转干喷法，使用双管旋转干喷器作为专用加固机具，同时使用干态粉状材料和颗粒状骨料作加固材料，引入高压水对土体进行二次切割。与高压液态喷射和纯粉态料喷射相比，加固体的强度可提高２－３倍，成本降低６０％以上。

本发明属于建筑物地基基础加固和改良方法及适用于此方法的专用地基加固机具。

在建筑工程地基加固改良及用挡水墙作防渗帷幕的工程中，高压液态旋喷方法，已被大量采用。这个方法是在地基成孔后，放入旋喷管，并用高压向土体中注入液态固结材料。但在这种地基加固方法中，无论是单管旋喷，即注入高压水泥浆固结土体;还是三重管旋喷，即超高压水在气环保护下喷射切割土体，再用低压将水泥浆注入破碎土体中固结土体，都由于注入加固材料全部是液态固结材料，使破碎的土壤中的含水量大大增加，喷入的固结材料凝固时间长，因而施工速度慢;另外，因含水量增大，使部分破碎的土壤沉渣引带部分喷入的液态固结材料上升至地面，污染作业环境。由于回收这些固结材料费工费钱，致使这些溢出物中大量的固结材料被白白浪费掉。这是造成高压液态喷射法水泥用量大、成本高的主要原因所在。更重要的是，由于注入材料是液态材料，例如目前为水泥浆、水玻璃等，使固结体成分为液态材料和部分土壤沉渣的混合物，因此固结体强度较低。

日本兼松阳等发明的“地基稳定工法”（昭58-14893，1983年3月23日公告），注入材料采用干态纯粉状材料，如干水泥。这种方法减少了地基含水量，防止了作业环境恶化。但是，由于注入材料仍然只是水泥，同高压液态注入材料相同，故形成的固结体成分同液态喷射一样，同样存在固结体强度较低、成本较高的缺点。此外，由于其注入管结构（套管内有三根管，不同轴，分别输送高压空气、压力水和粉体材料）及注入工艺复杂，所用设备多（只是空压机即有三台），致使加固成本再次增高。

本发明的目的在于，克服上述喷射法固结体强度低、喷射量大、成本高和工艺复杂等主要缺点，对上述相关的现有技术进行改进，开创新的注入工艺，设计新的旋喷器，改变注入材料，从而创造出新的地基加固方法和加固机具，以获得满意的加固效果。

本发明提供的高压旋转干喷法，是在地基成孔后，将双管旋转干喷器（以下简称干喷器）放至孔底，通过旋喷钻机的旋转提升装置，使其一边旋转，一边提升。与此同时，启动高压清水泵，通过干喷器的高压水喷咀横向喷射超高压水切割土体;通过干喷咀的调节阀引入高压水并通过干喷器下喷头的内喷咀和外喷咀向切割后的土体喷射，再次切割破碎土体;启动喷射机和高压空压机，通过干喷器下喷头的外喷咀沿着二次切割土体的高压水流的外围向被二次切割破碎的土体中喷注干态粉状固化材料和颗粒骨料。二次切割土体的高压水以高压空气、干态粉状固化材料和颗粒状骨料作保护环。并与其一起在同一轴线上向同一方向喷射。上述过程几乎是同时进行的。干喷器如此连续旋转、提升、喷射，直至提出地面，便在地基土壤中形成一个具有一定直径的柱状加固体，即干喷桩。它是切割破碎的土壤、水和干态粉状固化材料、颗粒状骨料的拌和结合体。

上述加固材料及其用量，可以根据地质条件，加固体的强度要求来选择。干态粉状固化材料，可以是水泥，也可以是粉状生石灰或其混合料;颗粒状骨料，可以是天然骨料，也可以是人工骨料，可以是砂子、石子、陶土粒等或其混合料。喷射压力的大小，可以根据地质条件、选用的材料和加固体的直径来确定。

本发明提供的地基加固方法与已有技术相比，具有下列优点和积极效果：

首先，由于旋喷加固材料使用了颗粒状骨料，试验表明，可使加固体的强度比液态喷射或纯粉态喷射的强度提高2-3倍，所用固化材料（如水泥）可减少60%以上，成本大大降低。

其次，在喷射空气、固化材料和颗粒状骨料形成的气环保护下，引入高压水对土体进行二次切割，因而增大了固结体直径，加速了固化材料与高压水及破碎土体的浸合、搅拌，减少了固化材料上溢至地面，从而改善作业环境，减少固化材料的损失浪费。

第三，所需设备较少，施工时间短。不仅能用于高压液态喷射或高压纯粉态喷射的所有地方，还可以取代用于软土地基加固的其它桩基形式。