[发明专利]一种基于返浆数据进行高压旋喷的施工方法

权利要求书

1.一种基于返浆数据进行高压旋喷的施工方法，其特征在于，实现上述方法需要具备的设备包括水泥浆粘度计、水泥浆搅拌系统、返浆流量计、返浆引流槽、压滤系统、数据分析系统、旋喷钻机、地质钻机、旋喷钻机控制台、旋喷泵、高压泵；水泥浆粘度计通过电线与数据分析系统连接，数据分析系统与旋喷钻机控制台通过电线连接，具体施工方法如下：

步骤一：引孔施工

采用地质钻机，在设计桩位上施工引孔，确保引孔的垂直度偏差不超过1.5%；

步骤二：安装返浆流量计及水泥浆粘度计

以设计钻孔为中心，设置半径为0.2m~1.0m的圆柱形返浆引流槽，引流槽顶部开放，在底部中心设置直径与引孔内径相同大小的开放圆孔，底部其他区域完全封闭，在底部开放圆孔下方焊接一个外径与设置引孔直径相同大小、长度为0.5-3.0m的圆形套管；圆形套管内部设置2～10个水泥浆粘度计，圆形套管底部设置返浆流量计，返浆流量计外径与引孔直径大小相同，返浆流量计与圆形套管之间采用法兰连接；引流槽上部设置回收引流通道与回浆引流通道，回收引流通道与压滤系统连接使得返浆通过多重排水、压滤形成固体水泥土块，回浆引流通道与高压泵连接使得返浆输送至水泥浆搅拌系统内重复使用；将圆形套管及返浆流量计插入引孔内部，如在施工过程中，圆形套管和引孔两者的直径存在设计偏差，导致圆形套管与引孔之间存在间隙，采用速凝浆液对间隙进行填充，直至速凝浆液终凝；水泥浆搅拌系统的出浆口处设置2～10个水泥浆粘度计；

步骤三：开始旋喷施工

按设计要求配置旋喷水泥浆液并置入水泥浆搅拌系统中搅拌，采用水泥浆粘度计持续对水泥浆搅拌系统出浆口附近的水泥浆液粘度进行监测，获取水泥浆搅拌系统出浆口附近旋喷水泥浆液粘度区间范围为[k1,k2]，并将监测到的粘度数据通过电线输到数据分析系统；

利用旋喷钻机将钻杆沿引孔下放到设计深度，启动旋喷泵，按照设计的喷浆压力、浆液流量、提升速度进行旋喷施工，设定单位时间内旋喷泵的注浆流量为q，当钻杆开始提升喷浆时，浆液从孔底向地表流动，返浆流量计及水泥浆粘度计持续监测流过其表面的浆液的粘度，设定圆形套管内多个水泥浆粘度计监测到的水泥浆粘度平均值为w，单位时间内返浆流量计监测到的水泥浆流量为Q，并将监测到的粘度数据通过电线输到数据分析系统；

步骤四：施工参数动态调整

当粘度值w不小于k2*(1+70%)时，减小浆液的流量直至达到最小流量Qmin，减小旋喷压力直至减小到最小旋喷压力Fmin，增大提升速度直至增大到最大提升速度Smax；

当粘度值w位于k1*(1+30%)至k2*(1+70%)之间时，保持当前的施工参数不变，继续施工；

当粘度值w不大于k1*(1+30%)时，根据返浆量进行施工参数调整，具体调整过程如下：

（1）当返浆流量Q不小于注浆流量q的70%时，增大浆液的流量直至达到最大流量Qmax，增大旋喷压力直至增大到最大旋喷压力Fmax，降低提升速度直至降低到最低提升速度Smin；

（2）当返浆流量Q小于注浆量q的70%时，增大浆液的流量直至达到最大流量Qmax，增大旋喷压力直至增大到最大旋喷压力Fmax，同时采用间歇性上提的方式进行提钻，即在某一固定位置上持续旋喷1min～3min，停止喷浆并将旋喷钻头向上提升10cm～50cm固定后，再持续喷射1min～3min，重复采用该方法进行提升、旋喷；

步骤五：旋喷返浆处理

当粘度值w不大于k1或不小于k1*(1+30%)时，开启回收引流通道，关闭回浆引流通道，返浆经过回收引流通道进入压滤系统，通过多重排水、压滤形成固体水泥土块并运送至施工场地外；

当粘度值w介于k1至k1*(1+30%)之间时，开启回浆引流通道，关闭回收引流通道，返浆经过高压泵输送至水泥浆搅拌系统内进行重复使用；

步骤六：将旋喷钻头提升至设定标高，停止旋喷施工作业，静置一段时间，采用低压力进行浆液回灌，待浆液初凝达到设计标高后完成该旋喷桩施工。

2.根据权利要求1所述的一种基于返浆数据进行高压旋喷的施工方法，其特征在于，所述水泥浆粘度计为薄片状结构，水泥浆粘度计通过胶黏材料粘贴在圆形套管内壁上，并在圆形套管内壁上均匀分布，且相互之间无覆盖，水泥浆粘度计通过胶黏材料粘贴在水泥浆搅拌系统内壁，并沿出浆口周围均匀分布，且相互之间无覆盖，水泥浆粘度计的量程为50mPa·s，测量精度为0.1mPa·s。