[发明专利]双变量双泵旋喷防渗帷幕成墙装置及其施工方法

权利要求书

1.双变量双泵旋喷防渗帷幕成墙装置，包括双高压旋喷设备，所述双高压旋喷设备由旋喷管、连接于旋喷管上方的回转接头和提升机构、与回转接头通过管道相连的高压水泵、高压水泥浆泵以及空气压缩机组成，所述旋喷管上设有高压水喷射孔和高压水泥浆喷射孔，其特征在于，所述双高压旋喷设备的回转接头与提升机构之间连接有可在360⁰角度范围内做变角速运动的变角速动力头，所述高压水泵与旋喷管之间的输送管上设有用于调节回转接头上高压水喷射孔处的水压和水量的高压水调节装置，变角速动力头上部设有角度传感器，此外还包括PLC控制系统，所述角度传感器与PLC控制系统信号输入端相连，所述高压水调节装置与PLC控制系统信号输出端相连，所述PLC控制系统通过角度传感器信号控制旋喷管在不同角度高压射流的时间长短，同时控制高压水调节装置调节进入喷射管内的高压水的水压和流量，当旋喷管转向垂直于帷幕轴线方向时，PLC控制系统接收到角度传感器的信号后控制高压水调节装置，将管路中的压力和流量部分释放，喷嘴处的高压射流强度减弱。

2.根据权利要求1所述的双变量双泵旋喷防渗帷幕成墙装置，其特征在于，所述高压水调节装置包括与高压水输送管相连的三通管、与三通管出水口相连的电磁阀，所述三通管进口与高压水泵出水口相连，三通管第一出口与旋喷管上的高压水进水口相连，所述电磁阀为常闭的开关阀并且连接于三通管第二出口处，电磁阀与PLC控制系统的信号输出端相连。

3.根据权利要求2所述的双变量双泵旋喷防渗帷幕成墙装置，其特征在于，所述电磁阀出口连接有节流管接头，所述节流管内设有节流孔，并且节流管与用于供水的水箱通过排水管相连。

4.根据权利要求3所述的双变量双泵旋喷防渗帷幕成墙装置，其特征在于，所述电磁阀与节流管接头之间形成的背压小于等于10MPa。

5.双变量双泵旋喷防渗帷幕施工方法，施工方法基于如权利要求1所述的双变量双泵旋喷防渗帷幕成墙装置进行实施，施工方法包括以下步骤：

A、根据防渗帷幕确定施工路线进行定位、放线；

B、采用常规钻机预钻孔，孔径、孔深和钻孔垂直度均应满足设计要求；

C、台车就位，依次启动高压水泵、高压水泥浆泵和空气压缩机，检视介质喷射正常后，将旋喷管下入钻孔后，再依次启动变角速动力头和提升机构；

D、变角速动力头驱动旋喷管在360°范围内变角速旋喷，并在上述角度范围内借助PLC控制系统，根据所要成墙的形状和厚度控制高压水调节装置实现变压力、变流量运行；

E、旋喷管在提升机构的驱动下，提升至设计帷幕高度，即完成一段帷幕的施工，按两序孔的顺序施工，完成全部防渗帷幕的施工。

6.根据权利要求5所述的双变量双泵旋喷防渗帷幕成墙方法，其特征在于，步骤A中，喷射孔距的确定根据施工地的土层岩性特点和喷射参数确定，喷射孔距为传统旋喷桩帷幕的2~3倍。

7.根据权利要求5所述的双变量双泵旋喷防渗帷幕成墙方法，其特征在于，步骤B中，采用钻机预钻孔，钻机就位与设计位置偏差小于5cm，钻孔内径大于旋喷管的外径；孔深为防渗墙或防渗帷幕的深度；成孔垂直度偏差在1%内。

8.根据权利要求5所述的双变量双泵旋喷防渗帷幕成墙方法，其特征在于，步骤C中，启动高压水泵、空气压缩机和高压水泥浆泵；高压水泵中，水压力35MPa-40MPa、流量75L/min-100L/min；空气压缩机中，空气压力0.7MPa-1.0MPa、流量2m³/min-3m³/min；高压水泥浆泵中，水泥浆液压力30MPa-35MPa、流量75L/min-100L/min。

9.根据权利要求5所述的双变量双泵旋喷防渗帷幕成墙方法，其特征在于，所述步骤D中，当沿帷幕轴线方向时，双泵同时全功率喷射介质，当旋喷管转向垂直于帷幕轴线方向时，PLC控制系统接收到角度传感器的信号后控制高压水调节装置，将管路中的压力和流量部分释放，喷嘴处的高压射流强度减弱。