CN1143701A - 地基加固体造成装置及施工法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种地基加固体造成装置，它能使排泥顺利排出，并使硬化剂灌注钻杆的相互连结容易进行，而且可以简化整个装置。硬化剂灌注钻杆11具有外管23和装于其内部的复数配管36、37、38、39，保持这些配管使其能对外管在纵轴周围相对回转，并使外管在其端部周围表面形成的螺纹部48螺旋结合互相连结，而在施工时，用驱动装置14驱动硬化剂灌注钻杆，使其朝着外管螺纹旋紧的一定方向回转。设有朝着排泥吸引管24的排泥方向喷射空气包住的喷水的排泥喷水喷嘴65。

Description

地基加固体造成装置及施工法

本发明涉及地基加固装置及施工法，通过把硬化剂喷射注入地下，在地下造成柱状硬化地基加固体以使地基加固。

至今有一种地基加固施工法被开发出来，它是在硬化剂灌注钻杆把水泥乳浆等硬化剂溶液喷射注入地下的同时，一边使硬化剂灌注钻杆回转，一边逐渐往钻杆纵向提升硬化剂灌注钻杆，以在地下造成柱状硬化加固体。

这种施工法由于在透水性不好的地基等处地面会因溶液灌注地点的地基内压上升而***，影响到邻近构造物，加固体的直径被限制得很小，因此需要平滑地进行排泥的排出。

另一方面，还要根据对象地基的深度适当调整硬化剂灌注钻杆的长度，因此容易把硬化剂灌注钻杆设定到所需长度也是重要的技术课题。

至今开发的装置是在硬化剂灌注钻杆设排泥吸引口，从此强制吸引排泥，但传统装置的排泥吸引口容易被大块排泥堵住，而在排出路内块状排泥也会阻碍顺利排出。

又因过去把硬化剂喷射于周围，要使硬化剂灌注钻杆在规定的回转角度内往复转动，所以硬化剂灌注钻杆不能螺旋结合，互相连结。换句话说，因硬化剂灌注钻杆往复转动，其转动方向为螺纹旋紧方向时并无问题，但转动方向为螺纹旋松方向时，其连结部分的螺纹会松开，所以钻杆外周不能单纯地螺旋结合。因此，至今，硬化剂灌注钻杆互相连结部分设法兰部，利用该法兰部用螺栓、螺母在周围方式的数处加以紧固，需要旋紧工具，连结工作相当麻烦。

另一方面，在硬化剂灌注钻杆上有硬化剂、清水等复数软管连接着，但使硬化剂灌注钻杆往复转动时并不一定要在这些连接部使用转动接头。然而，不使用转动接头时，软管就变得杂乱无章，在往复转动时会互相碰撞而损伤软管，这是个缺点。

又因硬化剂灌注钻杆内装有复数配管，所以装置变得很复杂，这也是个问题。

本发明是鉴于上述做成的，其目的是要提供地基加固体造成装置及施工法，使排泥的排出顺利进行，硬化剂灌注钻杆容易连结，并使整个装置更加简化。

为达成上述目的的本发明的地基加固体造成装置是对地基进行钻孔，在用硬化剂灌注钻杆以高压喷射使所述地基加固的硬化剂的同时，使该硬化剂灌注钻杆往钻杆纵轴方向移动，以在对象地基造成地基加固体的。其特征在于：硬化剂灌注钻杆有外管和装于该外管内的复数配管，所述配管保持能对所述外管绕着长轴周围相对回转，把该外管螺旋结合，互相连结于其端部周围表面形成的螺纹部，而在施工时，用驱动装置来驱动所述硬化剂灌注钻杆，使其往所述外管螺纹旋紧的一定方向回转。

装于所述外管内的配管有排泥吸引管、硬化剂供给管、喷射用水供给管、空气供给管等。

在所述硬化剂灌注钻杆周围表面上没有连通于所述排泥吸引管的排泥孔，而在所述排泥孔内则设有连通于所述喷射用水供给管并朝排泥方向喷射的排泥喷水喷嘴。所述排泥喷水喷嘴适当地采用由中心的核心喷嘴和环绕其周围的环绕喷嘴构成的二重构造，使所述核心喷嘴连通于所述喷射用水供给管，而使所述环绕喷嘴连通于所述空气供给管。在所述排泥孔上不设开闭盖。

在所述硬化剂灌注钻杆周围表面上设有连通于所述硬化剂供给管的硬化剂喷嘴，根据情况，所述硬化剂喷嘴采用由中心的核心喷嘴和环绕其周围的环绕喷嘴构成的二重构造，使所述核心喷嘴连通于所述硬化剂供给管，而使所述环绕喷嘴连通于所述空气供给管。

本发明的地基加固体施工法是对地基进行钻孔，在用硬化剂灌注钻杆以高压喷射所述地基加固用的硬化剂的同时，使该硬化剂灌注钻杆向钻杆纵轴方向移动，以在对象地基造成地基加固体的。其特征在于：硬化剂灌注钻杆有外管和装于该外管内的复数配管，保持所述配管使其能对所述配管在纵轴周围相对回转，并将该外管螺旋结合，互相连结于其端部周围表面上形成的螺纹部，驱动所述硬化剂灌注钻杆使其朝所述外管螺纹旋紧的一定方向回转以进行施工。

施工时，从设于所述硬化剂灌注钻杆周围表面上的排泥孔吸引排泥，并朝排泥方向喷水。最好是在高压空气包住喷水的状态下喷射。

保持内部配管使其能对外管绕着长轴周围相对回转，并把外管螺旋结合，互相连接于其端部周围表面上形成的螺纹部，以连结复数外管，使外管的连结工作轻而易举。同时，一边使硬化剂灌注钻杆朝外管螺纹旋紧的一定方向回转，一边进行施工，以防止施工中外管的螺纹松动。

朝着排泥方向喷射的排泥喷水喷嘴，能粉碎排泥并朝着排出方向助势，以促进排泥的顺利排出。通过同时喷射包住喷水的高压空气，增强喷水的提升力，并提高空气提升效果，使排泥更加顺利。

下面参照附图具体地说明本发明的实施例。

图1是本发明实施例的地基加固体造成装置的简图构成图。

图2是其硬化剂灌注钻杆基端转动接头部的剖面图。

图3同样是其硬化剂灌注钻杆中间部的剖面图。

图4同样是其硬化剂灌注钻杆前端监视器部的剖面图。

图5是图3的V-V剖面图。

图6是图4的VI-VI剖面图。

图7是其硬化剂灌注钻杆中间部的分解剖面图。

11硬化剂灌注钻杆、14驱动装置、15排泥回收装置、16高压硬化剂供给装置、17高压水供给装置、18高压空气供给装置、19转动接头部、20软管群、21监视器部、22中间部、23外管、24排泥吸引路、25硬化剂供给路、26喷射用水供给路、27空气供给路、28支持框体、29中心转轴。30外管连结轴。32、33、34、35孔、36排泥吸引管、37硬化剂供给管、38喷射用水供给管、39空气供给管、40排泥口、41、42、43环状槽沟、44硬化剂供给口、45喷射用水供给口、46空气供给口、47润滑剂供给部、48螺纹部、49连结套管、50、51、52、53孔、54 O型环、55、56、57、58孔、59钻孔水喷嘴、60止回阀、61钢球、62硬化剂喷嘴、63分岐孔、64排泥孔、65排泥喷水喷嘴。

图1中，11是硬化剂灌注钻杆，硬化剂灌注钻杆11用其基端(图1上端)的吊下部12介着钢绳13被未图示的悬吊装置所支持，而钻杆中间部则被驱动装置(钻孔机)14所支持，硬化剂灌注钻杆被这驱动装置所驱动而在其纵轴周围朝着一定方向回转，并沿着纵轴进退运动。15是排泥回收装置，16是高压硬化剂供给装置，17是高压水供给装置，18是高压空气供给装置，分别介着软管群20连接于硬化剂灌注钻杆11的转动联接部19。

所述硬化剂灌注钻杆11大致呈圆柱形，由基端的转动接头部19、前端监视部21和位于其间的中间部22构成。所述硬化剂灌注钻杆11，如图所示在外管23内部沿着纵轴设有排泥吸引路24、硬化剂供给路25、喷射用水供给路26、空气供给路总共4条通路。

在基端的转动接头部19上如图2所示有中心转轴29及外管连结轴30介着复数轴承31被形成所述吊下部12的支持框体28所支持而在纵轴周围回转自如。在中心转轴29上形成4个孔32、33、34、35，分别构成所述排泥吸引路24、硬化剂供给路25、喷射用水供给路26、空气供给路27的一部分，在32、33、34、35各孔的前端(图2下端)分别形成扩径部，装卸自如地嵌入、固定着排泥吸引管36、硬化剂供给管37、喷射用水供给管38、空气供给管39、在图2中，喷射用水供给管38、空气供给管39并未示出。(参照图5)。

另一方面，排泥吸引管36嵌入的孔32的基端在转轴29的基端面(上端面)开口，连通于支持框体28的排泥口40。其它各孔33、34、35的基端则在回转中心轴29周围表面上开口，分别介着设于与支持框体28的中心转轴30滑接的表面上的环状槽沟41、42、43，连通于中心转轴29的硬化剂供给口44、喷射用水供给口45、空气供给口46。这些的排泥孔40及各供给口44、45、46上连接着所述软管群20(图2未示出)，而分别连通于排泥回收装置15、高压硬化剂供给装置16、高压水供给装置17、高压空气供给装置18。

在此，根据施工工序，有时向硬化剂供给路25不供给硬化剂而供给钻孔用的高压水，为此，本实施例采用转换阀(图中未示出)，使高压水供给装置17连通于所述硬化剂供给口44，以取代高压硬化剂供给装置16。或者，另设高压水供给装置，以便与高压硬化剂供给装置16切换使用亦可。

图2中，47是润滑各滑接部的润滑剂供给部。

在外管连结轴30的前端部周围表面上刻设有螺纹部48，在此螺旋安装在装卸自如的外管3。外管23由容易装卸的长度的复数部件构成，以便根据施工对象位置的深度适当地连结到需要的长度。又同样地，排泥吸引路24、硬化剂供给路25、喷射用水供给路26、空气供给路27也分别由长度与外管23长度相对应的复数排泥吸引管36、硬化剂供给管37、喷射用水供给管38、空气供给管39及连结套管49构成。

换句话说，如图3、图5所示，外管23用刻设于其两端周围表面上的螺纹部48互相螺旋结合成需要长度，一端螺旋安装于所述外管连结轴30，并对应于螺纹连结部位置，在外管23内部安装连结套管49。在连结套管49处形成分别对应于排泥吸引管36、硬化剂供给管37、喷射用水供给管38、空气供给管39的纵向贯通的4个孔50、51、52、53(图3中只示出对应于排泥吸引管36、硬化剂供给管37的孔50、51)，在50、51、52、53各孔的两端形成分别装卸自如地嵌入、紧装着排泥吸引管36、硬化剂供给管37、喷射用水供给管38、空气供给管39的扩径部。这连结套管49安装得能对外管23在纵轴周围相对回转。

这些连结工作，如图7所示，通过把排泥吸引管36、硬化剂供给管37、喷射用水供给管38、空气供给管39(图7中未示出供给管38、39)分别嵌入相对应的连结套管49的孔50、51、52、53，接着使外管23相互连结的螺纹部48螺旋结合，加以旋紧来进行。在此，外管23的螺纹部48由于与所述驱动装置14的驱动回转方向的关系，硬化剂灌注钻杆11被回转驱动时，要选择螺旋方向，使其与螺纹旋紧方向一致。因此，这种旋紧工作是在硬化剂灌注钻杆11装于驱动装置14上的状态下利用其驱动装置14的驱动力轻易而迅速地进行，而且同样地拆卸也很容易。旋紧后，36、37、38、39各管的端部都不留间隙地嵌入50、51、52、53各孔的扩径部，以构成不漏泄的通路。36、37、38、39各管和孔50、51、52、53的接触面还装有O型环54。另一方面在进行此项螺纹旋紧过程中，内部的连结套管49本身不随外管23回转而回转，所以即使里面有复数管36、37、38、39，它们也不会扭曲。就这样，可以根据需要把适当长度的复数管连结起来，就很容易得到所需的钻杆长度。

在硬化剂灌注钻杆11的前端部装有进行硬化剂喷射等作业的所述监视器部21。监视器部21上如图4、图6所示形成4个孔55、56、57、58，分别构成所述排泥吸引路24、硬化剂供给路25、喷射用水供给路26、空气供给路27的一部分，55、56、57、58各孔的基端(图4上端)形成扩径部，分别装卸自如地嵌入、紧固着排泥吸引管36、硬化剂供给管37、喷射用水供给管38、空气供给管39。

在监视器部21的前端面设有向前方喷射的钻孔水喷嘴59，这喷嘴59有构成硬化剂供给路25之一部分的孔56连通着。在钻孔水喷嘴59的前端部设有容许向前方喷射但却防止由外向孔56内逆流的止回阀60。图4中，61是堵住孔56前端的钢球，是如后所述在施工工序中需要时从孔56的上部投入的。

硬化剂灌注钻杆11的监视器部21周围壁面上设有硬化剂喷嘴62朝与钻杆纵轴成直角的方向喷射，并与连通于孔56的分岐孔连通。

监视器部21周围壁面的硬化剂喷嘴62的基端侧(上方侧)设有排泥孔64，排泥孔64上部有构成排泥吸引路24之一部分的孔55连通着。在与排泥孔64下部的孔55对向处设有朝孔55内的排泥方向喷射的排泥喷嘴65。排泥喷嘴65采用由中心的核心喷嘴和环绕其周围的环绕喷嘴构成的二重构造。如图6所示，所述核心喷嘴上有构成喷射用水供给路26之一部分的孔57连通着，环绕喷嘴上则有构成空气供给路27之一部分的孔58连通着。这排泥孔64上不设开闭盖以简化结构。

使用本装置的地基加固体造成施工进行如下。图8是示出本施工工序的说明图。首先，在图8(a)的钻孔工序，作为钻孔水从高压水供给装置17向硬化剂供给路25供给高压水，从钻孔水喷嘴59喷射出去。同时，使排泥回收装置15启动，从排泥吸引路24吸引排泥，分别供高压水供给装置17和高压空气供给装置18向喷射用水供给路26和空气供给路27从给高压水和高压空气，从排泥喷嘴65喷射出去。然后，用驱动装置14使硬化剂灌注钻杆11朝前述螺纹旋紧方向回转，同时使其下降到地基中进行钻孔。因驱动装置14的回转方向是螺纹部48旋紧方向，所以施工中螺旋不会松动。

钻孔产生的排泥(碴)从排泥孔64被吸引到排泥吸引路24，这时，排泥被排泥喷嘴65喷出的高压喷水所粉碎，并凭其助势朝排出方向顺利排出。而排泥喷嘴65，因高压空气包住高压喷水同时喷射出来，所以喷水的提升力增大，空气提升效果也提高，以顺利进行排泥。

钻完孔后，如图8(b)所示，在硬化剂供给路25内投入钢球61堵住孔56的前端，关闭钻孔水喷嘴59。这样，使硬化剂供给路25同时用于钻孔水和硬化剂，而且利用投入钢球61来切换，可以大大简化其结构及切换操作。

接着，在如图8(C)所示的硬化剂灌注工序中，从高压硬化剂供给装置16向硬化剂供给路25供给高压硬化剂，介着分岐孔63从硬化剂喷嘴62喷射出来。同时，使排泥回收装置15启动，从排泥吸引路24吸引排泥，并分别从高压水供给装置17和高压空气供给装置18向喷射用水供给路26和空气供给路27供给高压水和高压空气，从排泥喷水喷嘴65喷射出来。然后，在用驱动装置14使硬化剂灌注钻杆11朝前述螺纹旋紧方向回转的同时，逐渐朝钻杆纵轴方向提升起来。

与前述钻孔工序一样，与硬化剂置换的排泥从排泥孔被排泥吸引路24所吸引，但这时，对排泥喷水喷嘴65喷射出来的高压喷水和高压空气进行适当调节，就可以控制排泥量，适当保持地下压力。

在上述各工序中，即使使硬化剂灌注钻杆11回转，因有转动接头部19，所以软管群20也不摇动，软管群20不致互相碰伤，也不会变得杂乱无章。

上述施工工序的说明，就硬化剂灌注钻杆11垂直施工例加以叙述，但也可以使硬化剂灌注钻杆11倾斜或水平进行施工。水平施工时，最好不喷射空气，以免空气积留于钻孔内。

上述实施例，从硬化剂喷嘴62只喷射硬化剂，但也可以像排泥喷水喷嘴65那样，采用由中心的核心喷嘴和环绕其周围的环绕喷嘴构成的二重构造，从核心喷嘴喷射硬化剂，而从环绕喷嘴则喷射空气，用空气包住硬化剂。用空气包住，可以使硬化剂的到达距离进一步延长。

如上举实施例详加说明，按照本发明，硬化剂灌注钻杆的外管极其容易连结，可以缩短其工作时间。又因设有排泥喷水喷嘴，可以顺利进行排泥，从而灌注大容量的硬化剂，既可缩短施工时间，又可扩大造成加固体的直径。

本发明的装置还有一个优点，就是其整体构成可以简化。

Claims (11)

1.一种地基加固体造成装置，其特征在于：对地基进行钻孔，一边用硬化剂灌注钻杆以高压喷射加固所述地基的硬化剂，一边使所述硬化剂灌注钻杆往钻杆纵轴方向移动，以在对象地基造成地基加固体，硬化剂灌注钻杆具有外管及装于该外管内的复数配管，所述配管对所述外管保持能绕着长轴相对回转，该外管在其端部周围表面形成的螺纹部螺旋结合，互相连结在一起，而在施工时，所述硬化剂灌注钻杆为驱动装置所驱动而往所述外管螺纹旋紧的一定方向回转。

2.按照权利要求1所述的地基加固体造成装置，其特征在于：装于所述外管内的配管为排泥吸引管、硬化剂供给管、喷射用水供给管、空气供给管。

3.按照权利要求2所述的地基加固体造成装置，其特征在于：在所述硬化剂灌注钻杆周围表面上设有连通于所述排泥吸引管的排泥孔，而在所述排泥孔内则设有连通于所述喷射用水供给管并朝排泥方向喷射的排泥喷水喷嘴。

4.按照权利要求3所述的地基加固体造成装置，其特征在于：所述排泥喷水喷嘴采用由中心的核心喷嘴和环绕其周围的环绕喷嘴构成的二重构造，所述核心喷嘴连通于所述喷射用水供给管，而所述环绕喷嘴则连通于所述空气供给管。

5.按照权利要求3或4所述的地基加固体造成装置，其特征在于：所述排泥孔未设开闭盖。

6.按照权利要求2到5任何一项所述的地基加固体造成装置，其特征在于：在所述硬化剂灌注钻杆周围表面上设有连通于所述硬化剂供给管的硬化剂喷嘴。

7.按照权利要求6所述的地基加固体造成装置，其特征在于：所述硬化剂喷嘴采用由中心的核心喷嘴和环绕其周围的环绕喷嘴构成的二重构造，所述核心喷嘴连通于所述硬化剂供给管，而所述环绕喷嘴则连通于所述空气供给管。

8.按照权利要求1到7任何一项所述的地基加固体造成装置，其特征在于：所述硬化剂灌注钻杆具有把所述配管引出到外部的转动接头部。

9.一种地基加固体造成施工法，其特征在于：对地基进行钻孔，一边用硬化剂灌注钻杆以高压喷射加固所述地基的硬化剂，一边使所述硬化剂灌注钻杆往钻杆纵轴方向移动，以在对象地基造成地基加固体，硬化剂灌注钻杆具有外管及装于该外管内的复数配管，所述配管对所述外管保持能绕着长轴相对回转，该外管在其端部周围表面形成的螺纹部螺纹结合，互相连结在一起，而使所述硬化剂灌注钻杆往所述外管螺旋旋紧的一定方向回转以进行施工。

10.按照权利要求9所述的地基加固体造成施工法，其特征在于：从所述硬化剂灌注钻杆周围表面上所设的排泥孔吸引排泥，并往排泥方向喷水。

11.按照权利要求10所述的地基加固体造成施工法，其特征在于：所述喷水在用高压空气包住的状态下进行喷射。

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