[发明专利]长螺旋二重管高压搅喷桩施工方法及其装置

说明书

技术领域：

本发明涉及建筑工程中的一种新型的高压喷射搅拌水泥土桩施工方法及其装置，主要用于止水帷幕及地基处理工程，适用于在各种土层中施工，尤其是在腐殖土、硬粘土、砂土和碎石土层等地层中更具有优越性。

背景技术：

基于普通旋喷桩和搅拌桩形成的截水帷幕技术及其设备虽然已广泛应用于基坑止水工程，但由于其在腐殖土、硬粘土、中密～密实砂类土和卵石地层中受到的限制，如存在搅不动、喷不动或者所成桩上粗下细、邻桩穿裆或质量不均匀等问题，从而使得截水帷幕桩有漏水现象发生。

而近年来来基于长螺旋钻机而形成的新型旋喷桩或搅喷技术，由于其存在以下几方面的原因，而使其受到限制：

1、均采用单重管施工，成桩直径受到限制，再加上长螺旋钻机施工垂直度控制不是很好，特别是在砂卵石层中，根据已开挖的效果看，部分帷幕桩与护坡桩桩身偏离较大，从而形成同向的渗漏间隙，帷幕止水效果不是很理想，漏水现象发生较多；

2、旋喷过程中钻机提升或下钻速度与旋喷速度不匹配，提升速度过快，而容易形成螺纹状帷幕桩，连通的螺纹宜形成漏水通道；

虽通过调整滑轮组而使得钻机钻进或提升速度得到控制，但一是由于改进后滑轮组过多，容易脱落，脱落后维修时间长，宜造成埋钻事故；二是使得长螺旋钻机功能单一化(只可进行旋喷桩施工)，尚需其它钻机来协助引孔，施工效率低下，造成资源浪费，施工成本较高。

发明内容：

本发明相对于现有技术有如下优点，一是使得成桩直径明显扩大，其成桩直径是现有单重管长螺旋喷搅技术的1.3～2.5倍，特别是在砂卵石等硬地层中的施工效果更加明显；二是采用专用调速控制系统来控制、切换钻机的提升、钻进速度，充分发挥了长螺旋钻机与二重管技术各自的优点，从而最终使得长螺旋钻机二重管高压喷射搅拌桩技术能够更广泛地应用于止水帷幕及地基处理施工中。三是简化了施工过程，使得造孔与喷射注浆工序合二为一，降低了施工成本，提高了功效。

本发明所提到的高压喷射搅拌桩可以与护坡桩形成复合型止水帷幕，也可单独旋喷咬合形成柱列式帷幕，也可旋喷与定喷结合形成柱墙式帷幕，可同时用于地基处理与加固工程中。本发明的技术方案包括以下步骤：

1)根据设计要求，确定每个桩的位置，当与护坡桩形成复合型帷幕时，喷搅桩桩位可自相邻两护坡桩轴线向基坑外偏移100～200mm，然后按附图一所示施工工艺施工成桩；

2)将改装并装置有二重管高压喷搅系统的长螺旋钻机对准有地基土的钻孔中心，一边回转钻进，一边高压喷射水流，即边钻进边用高压水流切削土体，并进行水土搅拌，形成泥浆护壁，必要时，可同时喷射水泥浆，直至设计深度。在钻进过程中，也可根据需要不进行水和水泥浆的喷射而是直接钻进。

3)调整钻杆位置及方向，开动高压水泥浆及高压水泵，提升钻具，在提升过程中采用旋喷或定喷或摆喷技术，直至成桩。

4)重复2)、3)步骤直至满足施工工艺要求。

其中所述步骤1)中的成桩可以是地基处理桩、护坡桩或截水帷幕桩。其特征在于采用改装后的长螺旋钻机与二重管技术相结合的高压旋喷或定喷或摆喷、搅拌水泥土桩的施工方法。

本发明所述步骤1)中的成桩用于截水帷幕桩时，可以与土钉支护、桩锚支护相结合形成截水帷幕。与土钉支护相结合时该桩连续而且相互切割100mm至300mm；与桩锚支护相结合时每相邻两颗护坡桩之间施工一颗长螺旋二重管高压喷搅桩且与护坡桩相切100mm至300mm。

本发明所述步骤2)中的所提到的施工设备，由改装后的长螺旋钻机、搅浆系统、二重管高压喷搅系统三部分组成。其中改装后的长螺旋钻机其特征在于由变速控制系统控制的钻机能在成孔与旋喷两个过程中进行有效的切换，即能使得钻机提升钻进速度在3.0m/min左右与1.2～1.5m/min或0.2m/min之间进行快速切换。

本发明所述步骤2)中二重管高压喷搅系统包括中空钻杆、高压输浆管、高压水管、搅拌叶片、二重管旋喷搅拌钻头、二重管旋转注浆接头、水泥浆输送管、高压水输送管、高压水泥注浆泵、高压水泵等。

其特征如下：中空钻杆通过连接于其顶部的二重管旋转注浆接头固定在长螺旋钻机动力头上，在中空钻杆内附着高压输浆管及高压水管，其底部与固定在中空钻杆端部的二重管旋喷搅拌钻头连接，顶部通过二重管旋转注浆接头，一方面与水泥浆输送管、高压水泥注浆泵连接，另一方面与高压水输送管、高压水泵连接。