[发明专利]用高压喷射双液浆体使软土地基快速凝固的设备

说明书

本发明是由专利申请号为：200810033981.4，专利申请名称为：“用高压喷射双液浆体使软土地基快速凝固的设备”，专利申请人为：上海交通大学，专利申请日为：2008年2月28日的专利分案申请。

技术领域

本发明涉及的是一种建筑工程技术领域的设备，具体是一种用高压喷射双液浆体使软土地基快速凝固的设备。

背景技术

高压旋喷施工技术是以旋转的喷头喷出高压流体一边切削土体一边使水泥浆液与切碎的土体混合，经化学反应后形成坚固的加固土柱，强度可达数兆帕以上。该工法由日本NIT的中西涉博士发明，最初是简单的单管法(也称CCP法)，仅喷射水泥浆液；其后又开发了二重管法、三重管法等，二重管法以压缩空气包裹高压水泥浆液切割并混合，使加固体直径比单管法有较大的增加；三重管法以压缩空气包裹高压水流首先切割土体，形成较大直径的碎土空隙，再以泥浆泵注入水泥浆填充与混合，使加固体直径比前两种方法有了极大的提高。其后，还开发成功了超级旋喷的RJP工法，直径可达3米以上。RJP工法以压缩空气包裹高压水流对土体进行第一次切割，形成较大直径的碎土空隙，再以压缩空气包裹水泥浆作第二次切割并作填充与混合，使加固体直径有了空前的提高。我国自70年代末开发成功高压旋喷施工技术后，该工法逐步在水利工程防渗墙、城市地下工程、边坡稳定、码头、桥梁基础等得到了广泛的应用。也逐步开发了各种直径的旋喷施工设备与施工方法。

经对现有的技术文献检索发现，日本株式会社恩爱蒂(NIT)的中西涉，在我国申请并获得过一系列关于提高旋喷桩直径与质量的施工设备的专利“ZL9511549.0，ZL95116805.3，ZL9511548.2，ZL9511553.9，ZL95116907.6，ZL95116806.1”。但是，这些发明的大直径旋喷桩施工设备的共同特点是以高压泵输送超高压的水流至喷头的上部复合式喷嘴的中心通道喷出，对土体作一次切割；再以高压泥浆泵输送超高压的水泥浆流至喷头下部的复合式喷嘴的中心通道喷出，对土体作第二次切割；以空气压缩机输送高压气体流至喷头上下复合式喷嘴的环绕通道包裹水流与泥浆流喷出；以产生大直径桩体。这样的设备生成的高压旋喷加固体，有如下几个方面问题：1)由于旋喷施工后的水泥土混合物，处于流动性的泥浆状态，其达到初凝并有一定的强度需数日以上；2)当该法在地下水位以下的粉砂层中施工时，产生砂土液化，流砂等现象，这样会使土与水泥混合物在结硬前发生分离；从而产生质量问题；使旋喷技术不能在流砂层中使用；3)如果用于进行水平旋喷加固体的施工，则流态的混合土会流出，使加固失效。这些问题影响了旋喷技术的使用范围。

发明内容

本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种用高压喷射双液浆体使软土地基瞬时结硬的设备，使其解决地下水流动情况下难于进行高压旋喷固化的问题。本发明以高压泵输送超高压的水泥浆流至多功能喷头喷嘴的内通道喷出，对土体作二次切割混合；以空气压缩机输送高压气体流至多功能喷头的喷嘴的环绕通道包裹水泥浆流喷出；以低压泵输送速凝剂浆液至多功能喷头的下部复合式喷嘴的环绕通道喷出后与水泥浆液及第一次切割产生的土体泥浆搅拌混合，从而达到快速固化软土地基的目的。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：高压泵、低压泵、空气压缩机、分流器、钻喷杆、多功能喷头与钻机。高压泵、低压泵、空气压缩机通过分流器连接于钻喷杆上。钻喷杆由钻机的支架支撑连接，并由钻机上的驱动器控制旋转与做进退运动。多功能喷头的一端通过螺纹与钻喷杆连接。

所述高压泵用于喷高压水泥浆(或水)，高压泵通过软管连接到拌浆站，拌浆站连接水泥储仓，高压泵、拌浆站通过分叉阀连接到水箱，从而实现为高压泵提供水泥浆或水。

所述低压泵用于泵送速凝剂，低压泵连接速凝剂桶，为低压泵提供速凝剂。

所述钻喷杆用于钻孔与输送高压液流至多功能喷头，由多重同轴钢管(二重或三重)构成。

所述多重同轴钢管，为二重同轴钢管时，内管连接于高压泵，水流与高压水泥浆流通过该管通道到达多功能喷头；外管连接于低压泵，速凝剂通过该管通道到达多功能喷头。

所述多重同轴钢管，为三重同轴钢管时，内管连接于高压泵，水流与高压水泥浆流通过该管通道到达多功能喷头；第二道管连接于低压泵，速凝剂通过该管通道到达多功能喷头；外管连接于空气压缩机，超高压压缩空气通过该管通道到达多功能喷头。

所述多功能喷头用于喷钻孔水与喷射高压水泥浆液、速凝剂、压缩空气等流体。