[发明专利]高压喷射注浆加切削扩径装置

说明书

本发明提供一种高压喷射注浆加切削扩径装置，包括有相连通的容置腔和高压水通道的主干、有一对刀柄和多刀头的切削扩径刀、刀柄张合机构，借助于通过高压水通道输入的高压水的水压切换，一对刀柄能够在刀柄张合机构的作用下在闭合状态和张开状态之间转换，从而使得切削扩径刀处于在引孔下钻状态和切削扩径状态之间转换。本发明刀柄处于闭合状态时，切削扩径刀可对土体的切削功能自行引孔下钻，无需专用引孔设备、无需更换喷浆钻具，从而节省成本和施工时间；刀柄处于张开状态时，切削扩径刀可切削目标桩径内喷射流未剥落的土体并对水泥浆液与剥落土体进行搅拌混合，确保成桩直径和混合均匀，确保施工质量及进度。

技术领域

本发明涉及钻具领域，具体地说涉及一种高压喷射注浆加切削扩径装置。

背景技术

高压喷射注浆法，在我国简称高喷法或旋喷法，是用高压水泥浆通过钻杆由喷嘴喷出、形成喷射流、以此切割土体并与土拌和形成水泥土加固的地基处理方法。具体过程为：利用钻机将旋喷钻杆及旋喷钻头钻入岩土预定深度，水泥浆液通过高压注浆泵由旋喷钻头的喷嘴中高速喷射出来，以形成高能量喷射流并直接破坏土体。当喷射流所产生的压强大于土层结构强度时，土层剥落。少部分剥落的土粒随浆液冒出地面，其余土粒在喷射流作用下，与浆液搅拌混合，并按一定比例和质量有规律地重新混合。浆液凝固后，便在土层中形成一个固结体。

然而，由于地质情况多变，在不同区域、不同深度的土层地质软硬程度不同，在同一根旋喷桩中，在不同的深度，喷射浆液所剥落的土体直径会有很大的差异，或有局部区域未能切割剥落，不能形成有效圆柱状的固结体，致使难以达到良好的地质改良效果。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明提供一种既能有效地喷射切割的土体、又能切削喷射后未剥落的土体并对水泥浆液与剥落土体进行搅拌混合、使成桩桩径均匀且无加固盲区的高压喷射注浆加切削扩径装置将是有利的。

为实现上述目的，本发明提供一种高压喷射注浆加切削扩径装置，其特点在于包括:

用于连接至钻杆的主杆，该主杆具有位于其前端的容置腔、位于其后端并与容置腔轴向连通的高压水通道、围绕高压水通道设置的注浆通道、围绕注浆通道设置的压缩气通道、与注浆通道导通并沿主杆周向均匀布置的至少两个喷浆喷嘴、与高压水通道和压缩气通道分别导通并沿主杆周向均匀布置的至少两个气水同轴喷嘴；

切削扩径刀，其包括左右对称地布置在主杆前端外侧的一对刀柄,每个刀柄上设置有多个刀头；

刀柄张合机构，其包括位于容置腔的前端处的复位弹簧、位于复位弹簧后侧的刀柄活塞、与刀柄活塞固定连接并与一对刀柄活动连接的连杆组件、对应一对刀柄设置于主杆侧壁上的一对轴向开口，刀柄活塞和容置腔的后端面之间形成水压腔室，连杆组件能够沿着该一对轴向开口进行轴向移动；

其中，借助于通过高压水通道输入的高压水从第一水压切换至第二水压，一对刀柄能够从闭合状态切换至张开状态，当具有第一水压的高压水经由高压水通道进入水压腔室而顶抵刀柄活塞时，该第一水压不足以推动刀柄活塞来压缩复位弹簧，复位弹簧处于复位状态，连杆组件处于第一位置，一对刀柄处于闭合状态，从而使得切削扩径刀处于引孔下钻状态；当具有第二水压的高压水经由高压水通道进入水压腔室而顶抵刀柄活塞时，该第二水压足以推动刀柄活塞来挤压复位弹簧使其从复位状态进入压缩状态，同时刀柄活塞带动连杆组件轴向移动使其从第一位置进入第二位置以驱动一对刀柄从闭合状态打开进入张开状态，从而使得切削扩径刀从引孔下钻状态进入切削扩径状态。

进一步，连杆组件包括中间连杆和一对翼杆，该中间连杆用于固定连接一对刀柄的后端部，每个翼杆一端枢轴连接主杆、另一端枢轴连接一个刀柄，使得当刀柄活塞在具有第二水压的高压水的顶抵下轴向移动时，该中间连杆能够沿着一对轴向开口轴向移动从而驱动一对刀柄从闭合状态进入张开状态。