[发明专利]一种水平旋喷支护排桩的钻机及止水支护排桩施工方法

权利要求书

1.一种水平旋喷支护排桩的钻机，包括水平旋喷钻杆和液压保护系统，所述液压保护系统包括油泵、安全阀、溢流阀一、工作压力阀、溢流阀二、警报阀、压力传感器和测试流量阀，其特征在于：所述钻杆为高压双液旋喷钻杆，由内管与外管组成，所述内管与外管分别与注浆泵的注浆输出端连通，在钻杆前端设有旋喷钻头，所述钻头上设有与内管连通的喷嘴一和与外管连通的喷嘴二，所述油泵通过油管经过测试流量阀来驱动其它液压执行机构，所述安全阀进油口通过油管与油泵的输出端连通，所述安全阀出油口与溢流阀一进油口连通，形成安全阀与溢流阀一串联设置，所述工作压力阀进油口通过油管与油泵的输出端连通，所述工作压力阀出油口与溢流阀二进油口连通，形成工作压力阀与溢流阀二串联设置，所述警报阀的进油口通过油管与油泵的输出端连通，警报阀的出油口通过油管与压力传感器连通，所述警报阀的关闭控制端通过油管与工作压力阀出油口连通，所述警报阀的打开控制端通过油管与安全阀出油口连通；

所述钻杆上还套设有孔口止浆器，所述止浆器上设有向外周方向延伸的止浆板。

2.根据权利要求1所述的一种水平旋喷支护排桩的钻机，其特征在于：所述喷嘴一或喷嘴二的轴向方向与钻杆的轴向方向垂直。

3.一种止水支护排桩施工方法，其应用权利要求1或2所述的钻机，其特征在于：

步骤1、对桩位：

根据设计在开挖轮廓线之外，并在支护排桩线的位置设置多个钻孔点，使钻杆端部对准钻孔点，调整钻杆的钻孔方向和钻进角度；

步骤2、钻孔：

钻杆向土层内钻进到设计深度，所述钻杆的钻孔方向为水平±8度进行钻孔，钻孔到设计深度钻杆停止转动；

步骤3、水平旋喷：

将喷嘴注浆压力调整到20mpa，钻杆从孔底以15-25cm/min速度拔出并转动，同时，喷嘴一旋喷出水灰，流量40L/min；喷嘴二旋喷出水玻璃，水灰与水玻璃在经过高压喷射后在钻孔内混合后形成速凝水泥浆，其中一部分喷射到土层中形成水泥土并瞬时固化土体，速凝水泥浆与水泥土共同形成单个的堵水支护桩；

步骤4、形成支护排桩：

沿排桩线重复步骤1-3，从而形成支护排桩。

4.根据权利要求3所述的一种止水支护排桩施工方法，其特征在于：所述步骤3中还包括止浆作业，当钻杆拔出到设计位置且速凝水泥浆填充整个钻孔时，套设在钻杆上的孔口止浆器位于孔口位置，防止孔口水泥浆流出。

5.根据权利要求3所述的一种止水支护排桩施工方法，其特征在于：所述步骤3中，当土层为富水砂层时，首先压灌磨细水泥配制的早强水泥浆，压浆堵水后再进行水平旋喷施工。

6.根据权利要求3所述的一种止水支护排桩施工方法，其特征在于：所述排桩线至少为一层。

7.根据权利要求3所述的一种止水支护排桩施工方法，其特征在于：当支护排桩内设计有钢筋时，完成步骤2后，停止旋喷，一边拔出钻杆一边压送浓水泥浆到钻孔口，然后拔出钻杆并插入钢筋到钻孔底，塞孔养生，从而替换步骤3。

8.根据权利要求3所述的一种止水支护排桩施工方法，其特征在于：两个相邻的支护桩之间的外周相切，形成互相咬合，相切关系为：

L—支护桩间距（m）

e—支护桩相切（m）

R’—支护桩半径（m）

根据计算：L≈2R’*0.866

排桩线有多层时，根据排桩线形成的拱形支护排桩之间的距离：

S≈2R’*0.785

拱形支护排桩应能承受地压，水压和上部荷载，才能保证地下工程顺利的开挖，拱墙的厚度E为：

E—拱墙厚度（m）

R—开挖半径（m）

σ—支护排桩抗压强度（kg/cm²）

P—外荷载重（kg/cm²）

支护排桩抗压强度：

σ—旋喷桩的极限抗压强度（kg/cm²）

K—安全系数。