CN108914940A - 一种超大直径多重超高压喷射注浆施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超大直径多重超高压喷射注浆施工方法，包括以下步骤：在待注浆点采用引孔钻机进行引孔；成孔后，将旋喷机械的钻具下放至孔底，钻具的下端部具有两个喷浆段，分别为上喷浆段和下喷浆段；运行旋喷机械，在上提钻具的同时使其上的上喷浆段和下喷浆段分别向外喷射水泥浆，以在钻具周围形成旋喷桩体。本发明的优点是：采用钻具上设置上喷浆段和下喷浆段，通过在钻具上提过程中进行水泥浆喷射，可使喷射的水泥浆对泥浆进行切削稀释，同时钻具周围形成质量可靠的旋喷桩体，有效控制地内压力的稳定，保证喷浆质量和效率。

Description

一种超大直径多重超高压喷射注浆施工方法

技术领域

本发明属于地基施工技术领域，具体涉及一种超大直径多重超高压喷射注浆施工方法。

背景技术

现有的高压注浆法施工过程中，泥浆是通过钻杆周边的间隙，在地面上自然排出。但对于地面深处的排泥作业却很困难，因为超深处的钻杆与高压喷射口四周的地内压力增大，往往会导致喷射效率下降，因此，加固效果及可靠性减小。另外，在施工过程中，地内压力增大，会导致周围地表***。

MJS工法(Metro Jet System)又称全方位高压喷射工法，MJS工法在现有的高压喷射注浆工艺的基础上，采用多孔管和前端造成装置执行孔内强制排浆及地内压力监测，并通过调整强制排浆量来控制地内压力，使深处排泥和地内压力得到合理控制，使地内压力稳定，降低了在施工中出现地表变形的可能性，大幅度减少对环境的影响，而地内压力的降低也进一步保证了成桩直径。

但实际的现场施工的中，排泥过程中容易被较大的土块堵塞，由于泥浆密度较大也容易造成吸泥口堵塞，造成排泥不畅，影响施工质量和施工进度。

为此需要提供一种超大直径多重超高压喷射注浆施工方法，有效控制地内压力的稳定，使排泥达到最佳效果。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种超大直径多重超高压喷射注浆施工方法，该施工方法通过上喷浆段和下喷浆段同时进行水泥浆喷射，从而达到稀释周围泥浆密度，避免较大的土块对施工的影响，使排泥达到最佳效果，同时有效控制地内压力的稳定，以在钻具周围形成旋喷桩体。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种超大直径多重超高压喷射注浆施工方法，包括以下步骤：在待注浆点采用引孔钻机进行引孔；成孔后，将旋喷机械的钻具下放至孔底，所述钻具的下端部具有两个喷浆段，分别为上喷浆段和下喷浆段；运行所述旋喷机械，在上提所述钻具的同时使其上的所述上喷浆段和所述下喷浆段分别向外喷射水泥浆，以在所述钻具周围形成旋喷桩体。

在所述引孔钻机的引孔过程中，在遇到的砂层、碎石地层或卵石层处设置钢护筒进行护壁。

在所述引孔钻机完成引孔并拔出其上的钻杆后，在所述孔内设置薄壁引孔管至设计深度，所述薄壁引孔管可在两所述喷浆段的水泥浆喷射作用下被击碎。

在所述钻具上提的过程中，所述上喷浆段水平向外喷射水泥浆以将所述钻具***的泥浆进行稀释并将泥浆排出，所述下喷浆段水平向外补充喷射水泥浆将剩余的泥浆继续排出，以使旋喷出的水泥浆在所述钻具周围形成旋喷桩体。

在所述钻具上提且水平向外喷射水泥浆的同时，利用位于所述上喷浆段与所述下喷浆段之间的返浆段进行真空排泥浆。

利用所述返浆段进行真空排泥浆的方法为：在所述钻具内设置有一真空返浆通道，所述真空返浆通道与所述钻具外壁上所开设的返浆口相连通，所述真空返浆通道将泥浆经所述返浆口抽排至位于地面上的泥浆处理池内。

在所述真空返浆通道抽排泥浆的过程中，设置于真空返浆通道内的一喷水喷嘴向其内泥浆的输送方向进行喷水，以提高泥浆的流动性。

所述上喷浆段与所述下喷浆段在水平喷射水泥浆的过程中，所述上喷浆段与所述下喷浆段同步水平向外喷射高压空气，以对所述钻具周围的土体进行切割破碎。

在所述钻具上提且水平向外喷射水泥浆的同时，对所述钻具周围的土体进行地压测试。

所述上喷浆段上设置有水平向的喷嘴A，所述下喷浆段上设置有倾斜向上的喷嘴B，根据所需施作的所述旋喷桩体的设计直径，提前调节所述喷嘴B向上的倾斜角度；在所述钻具上提的过程中，所述上喷浆段通过所述喷嘴A水平向外喷射水泥浆以切削稀释土体，所述下喷浆段通过所述喷嘴B倾斜向上喷射水泥浆，两股所述水泥浆交汇于设计直径位置处，以在所述钻具周围形成设计直径的旋喷桩体。

本发明的优点是：（1）钻具上设置上喷浆段和下喷浆段，通过在钻具上提过程中进行水泥浆喷射，可使喷射的水泥浆对泥浆进行切削稀释，同时所述钻具周围形成质量可靠的旋喷桩体，有效控制地内压力的稳定，保证喷浆质量和效率；（2）通过利用钻具上的上喷浆段可对土体进行切削形成泥浆，并利用返浆段进行真空抽排泥浆，使得泥浆污染少，同时对地内压力的调控，也减少了泥浆“窜”入土壤、水体或是地下管道的现象；（3）高压喷射注浆施工过程中对于周边环境的影响较小，超深施工有保证。

附图说明

图1为本发明中钻具下端部各功能段的结构组成示意图；

图2为本发明中上喷浆段的结构示意图；

图3为本发明中直吸式返浆段结构示意图；

图4为本发明中水冲式返浆段结构示意图；

图5为本发明中下喷浆段的结构示意图；

图6为本发明中利用引孔钻机进行引孔的施工步骤示意图；

图7为本发明中钻具进行初始喷浆工作的状态示意图；

图8为本发明中钻具进行喷浆施作形成旋喷桩体的施工示意图；

图9为本发明中旋喷桩体施作完成的示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-9，图中标记分别为：上喷浆段1；喷浆段本体101；喷浆通道102；喷嘴103，上喷浆段的喷嘴103a；下喷浆段的喷嘴103b；气道104；气帽105；返浆段2；返浆口201；真空返浆通道202；返浆段本体203；日字挡板204；高压水通道205；倒吸水开启阀206；地压测试段3；下喷浆段4；钻头5；引孔钻机6；旋喷机械7；泥浆箱8；钻具9；排泥管10；旋喷桩体11；压缩空气12；水泥浆13。

实施例：如图1-9所示，本实施例具体涉及一种超大直径多重超高压喷射注浆施工方法，该施工方法主要通过钻具9下端部所设置的上喷浆段1对土体进行切削及泥浆稀释并利用返浆段2对泥浆进行真空抽排，同时利用下喷浆段4向外喷射水泥浆配合上喷浆段1喷出的水泥浆以在钻具周围形成旋喷桩体11。上述的喷浆方法可以保证喷浆质量和效率，有效地在钻具9的周围及下方构建稳定的旋喷桩体11。

如图1和7所示，在本实施例中的施工方法之前，提前准备届时需安装于钻具9下端部的多功能头，该多功能头自上而下依次包括上喷浆段1、返浆段2、地压测试段3、下喷浆段4以及钻头5。

如图2和图5所示，上喷浆段1与下喷浆段4的结构基本相同，其区别仅在于喷嘴103的喷射位置不相同。上喷浆段1与下喷浆段4的结构均采用喷浆段本体101，在喷浆段本体101上设置喷嘴103，上喷浆段1的喷嘴103a水平向外，下喷浆段4的喷嘴103b倾斜向上，上喷浆段1的喷嘴103a与下喷浆段4的喷嘴103b位于同一竖向直线上，喷嘴103均与设置在各自喷浆段本体101内的喷浆通道102连接，用以向施工目标喷射输送高压水泥浆，此外，喷浆段本体101上的每个喷嘴103的对应位置处还设置有气帽105，气帽105与气道104相连通，在气道104输出压缩空气12时可将气帽105顶开并向外输送压缩空气12。上述的上喷浆段1与下喷浆段4在实际施工作业中，高压水泥浆13从外界通过喷浆通道102输入到喷嘴103处，通过喷嘴103的约束将高压水泥浆以预设的喷射方向喷出。上喷浆段1将高压水泥浆13水平喷射，其作用是将施工环境中的土块切削为泥浆，同时稀释已存在的泥浆，降低施工环境中的泥浆浓度，提高水泥浆13的浓度，提高了旋喷桩体11的生成效率。下喷浆段4将高压水泥浆13向上喷射与上喷浆段1的高压水泥浆13相互交汇，增加了水泥浆的输出量，进一步提高了旋喷桩体11的生成效率。气帽105处输送的压缩空气12进一步对泥土进行切削，提高了喷浆段主体101对泥土的切削作用，同时还具有约束高压水泥浆13的喷射方向，增强了水泥浆13的实际喷射效果。需要说明的是，根据实际情况，下喷浆段4上所设置的喷嘴103b也可以是水平设置的。

如图3所示，返浆段2包括呈圆柱体状的返浆段本体，返浆段本体的外壁上开设有一返浆口201，该返浆口201与真空返浆通道202相连通，为了防止大直径的土块或石块被吸入真空返浆通道202之内，在返浆口201处还设置有日字挡板204，当然也可以是网格状或其它限制大粒径颗粒的结构。真空返浆通道202与钻具外壁上所开设的返浆口201相连通，真空返浆通道202将泥浆经返浆口201抽排至位于地面上的泥浆处理池8内。返浆段2吸入的水泥浆是通过上喷浆段1和下喷浆段4处理后的泥浆，该泥浆具有更好的流动性，适宜在管道中流动。

如图4所示，为了进一部提升真空返浆通道202内对于泥浆的输送性能，在真空返浆通道202的始端部设置有一倒吸水开启阀206，该倒吸水开启阀206中的喷水喷嘴正对真空返浆通道，且该倒吸水开启阀206同一高压水通道205相连通，倒吸水开启阀206可将高压水通道205内的高压水沿泥浆的输送方向喷射，从而提高泥浆在真空返浆通道202内的流动性。

如图1-5所示，地下测试段3主要用于测试其周围土体的压力，并将所监测到的土体压力信号通过信号传输线传输至地面。地面的控制装置根据实时的土体的压力对上喷浆段1和下喷浆段4的水泥浆的喷射压力以及返浆段2地真空返浆通道202的吸力和倒吸水开启阀206的水流量进行实时的调整。在土体的压力偏大时，加大喷射压力及对泥浆的吸力，和增大倒吸水开启阀206喷射的水流；反之，在土体的压力偏小时，减小喷射压力及对泥浆的吸力，减小倒吸水开启阀206喷射的水流。

如图1、图7-9所示，钻头5设置于钻具9的前端部，主要用于在钻具9下放至引孔过程中的导向或钻进。

如图1-9所示，本实施例中直径可控高压喷射注浆施工方法具体包括以下步骤：

（1）如图6所示，确定注浆点的中心位置，采用引孔钻机6进行引孔，待引孔至设计深度后拔除引孔钻机6的钻杆；在引孔过程中，若遇到砂层、碎石地层或卵石层时可能会发生塌孔，因此在对这些地层进行引孔时需设置护筒护壁；且对于这些可能造成塌孔的孔，在拔除引孔钻机的钻杆之后在孔内设置薄壁引孔管，例如是薄壁PVC管，上述薄壁引孔管应可在高压切削水的冲击下破碎，从而不影响后续的水切削和泥浆喷射；

（2）如图7-8所示，待完成引孔后，将旋喷机械7移动就位，根据所需施作的旋喷桩体11的设计直径，调整钻具9上的下喷浆段4的喷嘴103b的角度使得上喷浆段1和下喷浆段4喷射水泥浆交汇于设计直径位置处，以在钻具9周围形成设计直径的旋喷桩体11。待调节完下喷浆段4的喷嘴103b之后，将旋喷机械7的钻具9下放至孔底；

（3）如图8-9所示，运行旋喷机械7并旋转上提钻具9，在钻具9上提的过程中，位于钻具9多功能头最上部的上喷浆段1首先向外喷射高压水泥浆13和压缩空气12，对钻具9***的土体进行先期切割，降低了喷浆作业切削土体的损耗，且水泥浆13对土体中的泥浆进行稀释，其稀释效果时降低钻具周围泥土、水、水泥浆中泥土所占的比例。其中，高压水泥浆13及压缩空气12的有效喷射直径控制在旋喷桩体11的设计直径范围之内。

在通过上喷浆段1将土体切削稀释为泥浆之后，位于上喷浆段1下方的返浆段2对泥浆进行真空抽排，即，在真空抽吸作用下，泥浆经返浆口201进入真空返浆通道202，真空返浆通道202始端部的倒吸水开启阀206利用其喷水喷嘴向真空返浆通道202内喷射水流进一步提高泥浆向上的流动性，在进入真空返浆通道202之后，泥浆经排泥管10抽排入位于地面上的泥浆箱8，以进行进一步的泥浆处理。

在此过程中，地压测试段3实时监测钻具周围土体的地压，当地压测试段3监测到地内压力过高时，调节返浆段2内的倒吸水开启阀206提高倒吸水压力，增大泥浆的排浆量，使地内压力降低，并控制上喷浆段1和下喷浆段4的水泥浆的喷射压力增大，提高泥浆稀释效率；反之，当地压测试段3监测到地内压力过低时，则调节返浆段2内的倒吸水开启阀206降低倒吸水压力，减小泥浆的排浆量，并控制上喷浆段1和下喷浆段4的水泥浆的喷射压力减小，避免水泥浆浪费，从而有效保持地内的压力平衡；

与此同时，在钻具9上提的过程中，下喷浆段4同时向外喷射水泥浆13和压缩空气12，在水泥浆13和压缩空气12的共同作用下对泥浆进行冲击混合，从而形成混合水泥浆；同时与上喷浆段1的水泥浆汇聚，结合回转上提的钻具9，在钻具9周围旋转地喷射水泥浆12，在此过程中实现在设计直径范围内形成旋喷水泥物；如此往复，直至钻具9回转上提到地面，最终施作形成如图8-9所示的旋喷桩体11。

本实施例的有益效果为：（1）钻具9上设置上喷浆段1和下喷浆段4，通过在钻具9上提过程中进行水泥浆喷射，可使喷射的水泥浆对泥浆进行切削稀释，同时钻具周围形成质量可靠的旋喷桩体11，有效控制地内压力的稳定，保证喷浆质量和效率；（2）通过利用钻具9上的上喷浆段1可对土体进行切削形成泥浆，并利用返浆段2进行真空抽排泥浆，使得泥浆污染少，同时对地内压力的调控，也减少了泥浆“窜”入土壤、水体或是地下管道的现象；（3）高压喷射注浆施工过程中对于周边环境的影响较小，超深施工有保证。

Claims (10)

1.一种超大直径多重超高压喷射注浆施工方法，其特征在于所述施工方法包括以下步骤：在待注浆点采用引孔钻机进行引孔；成孔后，将旋喷机械的钻具下放至孔底，所述钻具的下端部具有两个喷浆段，分别为上喷浆段和下喷浆段；运行所述旋喷机械，在上提所述钻具的同时使其上的所述上喷浆段和所述下喷浆段分别向外喷射水泥浆，以在所述钻具周围形成旋喷桩体。

2.根据权利要求1所述的一种超大直径多重超高压喷射注浆施工方法，其特征在于在所述引孔钻机的引孔过程中，在遇到的砂层、碎石地层或卵石层处设置钢护筒进行护壁。

3.根据权利要求1所述的一种超大直径多重超高压喷射注浆施工方法，其特征在于在所述引孔钻机完成引孔并拔出其上的钻杆后，在所述孔内设置薄壁引孔管至设计深度，所述薄壁引孔管可在两所述喷浆段的水泥浆喷射作用下被击碎。

4.根据权利要求1所述的一种超大直径多重超高压喷射注浆施工方法，其特征在于在所述钻具上提的过程中，所述上喷浆段水平向外喷射水泥浆以将所述钻具***的泥浆进行稀释并将泥浆排出，所述下喷浆段水平向外补充喷射水泥浆将剩余的泥浆继续排出，以使旋喷出的水泥浆在所述钻具周围形成旋喷桩体。

5.根据权利要求4所述的一种超大直径多重超高压喷射注浆施工方法，其特征在于在所述钻具上提且水平向外喷射水泥浆的同时，利用位于所述上喷浆段与所述下喷浆段之间的返浆段进行真空排泥浆。

6.根据权利要求5所述的一种超大直径多重超高压喷射注浆施工方法，其特征在于利用所述返浆段进行真空排泥浆的方法为：在所述钻具内设置有一真空返浆通道，所述真空返浆通道与所述钻具外壁上所开设的返浆口相连通，所述真空返浆通道将泥浆经所述返浆口抽排至位于地面上的泥浆处理池内。

7.根据权利要求6所述的一种超大直径多重超高压喷射注浆施工方法，其特征在于在所述真空返浆通道抽排泥浆的过程中，设置于真空返浆通道内的一喷水喷嘴向其内泥浆的输送方向进行喷水，以提高泥浆的流动性。

8.根据权利要求1所述的一种超大直径多重超高压喷射注浆施工方法，其特征在于所述上喷浆段与所述下喷浆段在水平喷射水泥浆的过程中，所述上喷浆段与所述下喷浆段同步水平向外喷射高压空气，以对所述钻具周围的土体进行切割破碎。

9.根据权利要求1所述的一种超大直径多重超高压喷射注浆施工方法，其特征在于在所述钻具上提且水平向外喷射水泥浆的同时，对所述钻具周围的土体进行地压测试。

10.根据权利要求1所述的一种超大直径多重超高压喷射注浆施工方法，其特征在于所述上喷浆段上设置有水平向的喷嘴A，所述下喷浆段上设置有倾斜向上的喷嘴B，根据所需施作的所述旋喷桩体的设计直径，提前调节所述喷嘴B向上的倾斜角度；在所述钻具上提的过程中，所述上喷浆段通过所述喷嘴A水平向外喷射水泥浆以切削稀释土体，所述下喷浆段通过所述喷嘴B倾斜向上喷射水泥浆，两股所述水泥浆交汇于设计直径位置处，以在所述钻具周围形成设计直径的旋喷桩体。