[发明专利]一种置换式旋喷注浆地层加固方法

说明书

本发明公开了一种置换式旋喷注浆地层加固方法，施工机具是由旋喷钻机、高压泵、旋喷钻杆、旋喷钻头、喷嘴、压力传感器、液控阀门、吸浆口、废浆贮存处理罐和施工参数控制器等组成。通过在喷嘴的后面设置压力传感器，以监测旋喷区域的压力值；基于旋喷区域监测的压力值，来控制排浆口上阀门的大小和排浆量；吸排出的置换泥浆收集于废浆贮存处理罐中，做无害化处置。通过控制旋喷钻头与旋喷钻杆之间的弯折角度，将上浮的废泥浆排出，解决了在环境影响敏感区域的地层的加固方法，又确保了形成大直径加固体的质量，能使旋喷注浆加固体直径达到4.2m，对加固区域的已有建筑物和构筑物的扰动很小，是一种对地层加固的最有效的绿色施工方法。

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，具体来说是一种城市地铁隧道或高铁与公路隧道、基坑开挖和城市建(构)筑基础的加固维修与主动保护技术。

背景技术

在城镇化方针指引下，城市基础设施建设的飞速发展，地下空间的开发量越来越大。在一个密集分布管线和地铁、市政交通隧道、桥梁和建筑桩基的区域，建设新的建筑物或构筑物，需要对这些已有的设施进行保护。此外，大量运营的隧道，已经出现了不同程序的病害或损坏，如隧道结构裂缝、衬砌体露筋、剥落、腐蚀、错台、开裂、漏水及结构大变形等问题，直接影响结构使用功能和运行的安全。在对运营隧道的修复加固施工中，不能对原有结构安全造成直接影响或损坏，同时，还不能对邻近建(构)筑物产生有害性影响，必要时须采取有效的保护措施。

当对已建建筑物和构筑物进行主动性保护时，可采用地基注浆加固或高压旋喷注浆加固的措施进行修复。在施工过程中应满足这些建筑物或构筑物的安全运营和使用功能的要求。

目前，传统的注浆加固或高压旋喷注浆加固施工法，主要有普通注浆方法，如充填注浆、压密注浆和劈裂注浆等方法；高压旋喷注浆，如单重管、双重管高压旋喷注浆和三重管高压旋喷注浆方法。

普通的注浆方法是通过在加固位置钻孔埋设固定的注浆管，注浆管与引孔的孔壁间设有止浆塞，注浆喷嘴不移动和转动，定点喷浆，浆液由近及远向地层中流动，压力越大，浆液流动的范围越大，浆液的扩散路径呈脉状，不均匀扩散。由于没有置换，当注浆量和压力较大时，出现浆液向地层表面流动，或向地下沟槽内流动，浆液和消耗量大，对邻近构筑物的影响和损害大，加固效果不可控，质量较差。

高压旋喷方法是先在加固位置钻孔埋设旋喷注浆管，喷浆嘴安装在旋喷管的头部，喷浆嘴随喷浆管旋转和提升移动，旋喷管与引孔孔壁之间留有间隙，允许旋喷注射浆液产生的置换泥浆从这个间隙中排出。旋喷嘴喷射的是浆、水和气流体，压力越大，切削地基土的能力越强，能使加固浆液扩散一个较大的直径，形成一个大直径的加固体。由于气升效果，能使置换的泥浆能从钻杆与引孔孔壁之间的间隙排出，但是，随着施工深度的增加，气升效果会越来越弱，另外，当间隙堵塞的时候，加固区域的压力会不断增加，一方面造成高压喷嘴的喷射效率会下降，另外会造成地面隆起、挤压管线、损伤隧道结构等副作用。此外，沿钻杆与引孔孔壁之间的间隙随意排出的泥浆清理十分困难，对施工结束后快速恢复是无法实现的。传统高压旋喷注浆加固施工时，引孔和注浆压力等参数监测水平较低，导致形成的加固体质量难以达到设计要求。

可以说，传统的注浆加固或高压旋喷注浆加固施工法用于地层加固、已有建筑物和构筑物维修，无法灌足加固的质量、对邻近建筑物保护和施工过程安全规定的要求。因此，需要创新的技术来满足地基加固及对已有建筑物和构筑物保护的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，克服现有高压旋喷注浆加固地层及修复隧道和地下结构病害产生的副作用，如对相邻建(构)筑物的扰动与损伤，加固体质量差、施工过程产生的废弃物排放量大，施工周期长，提供一种置换式旋喷注浆地层加固方法。

为达到上述目的，本发明专利采用的技术方案是：一种置换式旋喷注浆的施工机具，是由旋喷钻机、高压泵、旋喷钻杆、旋喷钻头、喷嘴、压力传感器、吸排泥浆阀门、吸浆口、废浆贮存处理罐和施工参数控制器等组成。