潜孔冲击高压旋喷桩的施工工艺和设备

潜孔冲击高压旋喷桩的施工工艺和设备专利01专利背景附图说明发明内容技术领域目录03020405权利要求荣誉表彰实施方式目录0706基本信息《潜孔冲击高压旋喷桩的施工工艺和设备》是北京荣创科宏岩土工程有限公司于2011年9月29日申请的专利，该专利的申请号为00，公布号为CNA，授权公布日为2012年1月18日，发明人是张亮、李楷兵、李德江、朱继永、马云飞、顾慷、朱文学、马云、彭森林。《潜孔冲击高压旋喷桩的施工工艺和设备》是利用冲击器在冲击下沉过程中产生一定的振动冲击作用，通过高压空气驱动冲击器，利用振动和高压空气对土体结构产生破坏作用，同时，在冲击器上部利用高压水射流辅助的切割土体作用；利用高压水、气和振动对土体的切割破坏为后续喷射水泥浆提供条件，在潜孔冲击器的高频振动下，高压水、高压气、高频振动产生联动机理，使周围土体迅速软化，处于一种流塑状态，在高压泵转化为喷射高压水泥浆后，这种流塑状态的土和水泥浆充分混合，形成直径较大、混凝土均匀的水泥土桩。该发明在潜孔冲击器的高频振动下，高压水、高压气、高频振动产生联动机理，成桩直径较大，且桩身强度较高。2018年12月20日，《潜孔冲击高压旋喷桩的施工工艺和设备》获得第二十届中国专利优秀奖。（概述图为《潜孔冲击高压旋喷桩的施工工艺和设备》摘要附图）专利背景专利背景高压旋喷桩用于处理淤泥、粉土、砂土、素填土等土体的地基加固，也可用于深基坑、地铁工程、水利工程等的土体加固和帷幕止水。但普通的旋喷桩，由于旋工设备动力较小，在施工砂卵石土、风化岩等较硬地层时，成孔深度、垂直度和成桩直径等质量要素无法得到保证，止水效果不理想，且因其反浆量较大，水泥等材料浪费严重，现场清污工作量很大。后经各方积极探索，提出了不少改进方法：公开号CN专利《钻孔注浆成桩法及钻具旋喷装置》（P.5），提出了在长螺旋钻具上设置旋喷装置的方法，扩大了旋喷和长螺旋两种工艺的适用范围。公开号CN专利，提出了“防水桩挡墙的成型方法及其使用的螺旋钻机”，其防水桩挡墙的成型方法，包括以下步骤：（1）用螺旋钻机钻孔，钻到设计的旋喷深度时，开动泥浆泵，调整水泥浆喷嘴的喷射压力和螺旋钻钻杆的钻进深度，使水泥浆喷嘴旋喷水泥浆，形成扩孔护壁；（2）待钻孔达到设计的钻孔深度时，使钻杆停止转动，此时一边提升钻杆，一边压灌混凝土，混凝土压灌到设计高度时，形成混凝土桩；（3）根据设计的需要按上述步骤依次成桩，形成防水挡墙。发明内容专利目的改善效果技术方案发明内容专利目的《潜孔冲击高压旋喷桩的施工工艺和设备》的目的是提供一种潜孔冲击高压旋喷桩的施工工艺和设备。

技术方案《潜孔冲击高压旋喷桩的施工工艺和设备》的技术方案是：一种潜孔冲击高压旋喷注浆设备，该设备包括钻机机架、钻杆组合结构、喷浆装置、钻头、高压空气管路及高压注浆管路；其中所述钻机机架采用长螺旋钻机机架，钻机转动系统为长螺旋钻机动力头；所述钻头采用潜孔锤冲击器，所述钻杆组合结构内部设有贯通至所述钻头的浆液管路及其外侧的环空状高压空气通路；高压空气管路连接到钻杆上部，高压空气通过钻杆的高压空气通路到达钻头，驱动所述冲击器；高压注浆管路连接到钻杆上部，用于将高压水泥浆或高压水通过设置在钻杆内的管路到达喷浆装置。《潜孔冲击高压旋喷桩的施工工艺和设备》还提出一种潜孔冲击高压旋喷桩的施工工艺，其利用潜孔锤冲击器在冲击下沉过程中产生一定的振动冲击作用，通过高压空气驱动冲击器，利用振动和高压空气对土体结构产生破坏作用，同时，在冲击器上部利用高压水射流辅助的切割土体作用；利用高压水、气和振动对土体的切割破坏为后续喷射水泥浆提供条件，在潜孔冲击器的高频振动下，高压水、高压气、高频振动产生联动机理，使周围土体迅速软化，处于一种流塑状态，在高压泵转化为喷射高压水泥浆后，这种流塑状态的土和水泥浆充分混合，形成直径较大、混凝土均匀的止水帷幕桩。改善效果《潜孔冲击高压旋喷桩的施工工艺和设备》与截至2011年9月单管、双管和三管喷射方法不同，也不同于背景技术部分所述的各种施工方法，其特点为：（1）机械结构简单，采用一次成孔成桩模式，钻杆不用重复拆卸，不用引孔，不用凿除人工探孔混凝土。（2）地层适应性强，适用于素填土、杂填土、粘性土、砂土等一般地层，且适合于难以钻进的砂卵砾石层，漂石、水工填海、抛石、混凝土旧基础、基岩等复杂地层，特别是在护坡桩+止水帷幕支护体系中，可以在两根护坡桩中间位置施工，即使护坡桩有扩径现象也对其施工无影响，有着其它工艺所不具备的优越性。（3）提出了新的工作机理，在潜孔冲击器的高频振动下，高压水、高压气、高频振动产生联动机理，成桩直径较大，最大可达到1400毫米，且桩身强度较高。（4）工艺过程清楚，易于施工操作，质量及工期有保证。（5）废浆排放量小，水泥利用率高，有效的节约了工程成本。

附图说明附图说明图1为《潜孔冲击高压旋喷桩的施工工艺和设备》潜孔冲击高压旋喷桩的施工工艺的一具体实施例的流程图。图2为《潜孔冲击高压旋喷桩的施工工艺和设备》的潜孔冲击高压旋喷注浆设备的一具体实施例的结构示意图。图3为利用《潜孔冲击高压旋喷桩的施工工艺和设备》的工艺和设备形成的帷幕桩与护坡桩的截面示意图。图4为《潜孔冲击高压旋喷桩的施工工艺和设备》的潜孔冲击高压旋喷注浆设备的一具体实施例中所采用的组合钻具结构的示意图。图5A为《潜孔冲击高压旋喷桩的施工工艺和设备》的潜孔冲击高压旋喷注浆设备的一具体实施例中所采用的喷射器的结构示意图。图5B为图5A中喷射器的俯视示意图。图6A为《潜孔冲击高压旋喷桩的施工工艺和设备》的潜孔冲击高压旋喷注浆设备的一具体实施例中所采用的气浆分离减震装置的结构示意图。图6B为图6A中沿2-2线的剖视示意图。技术领域技术领域《潜孔冲击高压旋喷桩的施工工艺和设备》属于建筑地基基础施工中的成桩技术，特别涉及潜孔冲击高压旋喷桩的施工工艺。用于施工止水帷幕桩、基础桩、基坑围护桩等，适用于素填土、杂填土、粘性土、砂土等一般地层，且特别适合于难以钻进的砂卵砾石层、漂石、水工填海、抛石、混凝土旧基础、基岩等复杂地层。

权利要求权利要求1.一种潜孔冲击高压旋喷注浆设备，其特征在于，该设备包括钻机机架、钻杆组合结构、喷浆装置、钻头、高压空气管路及高压注浆管路；其中所述钻机机架采用长螺旋钻机的机架，钻机转动系统为长螺旋钻机动力头；所述钻头采用潜孔锤冲击器，所述钻杆组合结构内部设有贯通至所述钻头的浆液管及其外侧的环空状高压空气通路；高压空气管路、高压注浆管路分别连接到钻杆组合结构，高压空气通过钻杆组合结构内的高压空气通路到达钻头，驱动所述冲击器；高压水泥浆或高压水通过设置在钻杆组合结构内的浆液管到达喷浆装置。2.如权利要求1所述的潜孔冲击高压旋喷注浆设备，其特征在于，所述钻杆组合结构包括石油钻探钻杆。3.如权利要求1所述的潜孔冲击高压旋喷注浆设备，其特征在于，所述高压空气管路与大功率空压机相连，所述高压注浆管路与高压泵相连，且所述高压泵连接水泥浆制浆系统和供水管路。4.如权利要求2所述的潜孔冲击高压旋喷注浆设备，其特征在于，所述钻杆的外径为90毫米～300毫米。5.如权利要求1所述的潜孔冲击高压旋喷注浆设备，其特征在于，所述喷浆装置包括喷射器，所述喷射器设于所述潜孔锤冲击器的上端，所述喷射器包括沿轴向延伸的中心浆液管以及中心浆液管外围的环空状高压空气通路，所述中心浆液管上端与贯通所述钻杆组合结构的浆液管相通，所述喷射器侧壁开设有与中心浆液管相连通的侧向浆液喷口，所述喷射器的高压空气通路与钻杆组合结构内的高压空气通路相通，且另一端与冲击器相通，为冲击器提供驱动动力。实施方式应用案例操作内容实施方式操作内容下面将结合《潜孔冲击高压旋喷桩的施工工艺和设备》实施例中的附图，对《潜孔冲击高压旋喷桩的施工工艺和设备》实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是《潜孔冲击高压旋喷桩的施工工艺和设备》一部分实施例，而不是全部的实施例。基于《潜孔冲击高压旋喷桩的施工工艺和设备》中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于《潜孔冲击高压旋喷桩的施工工艺和设备》保护的范围。如图所示，《潜孔冲击高压旋喷桩的施工工艺和设备》提出一种潜孔冲击高压旋喷桩的施工工艺，其利用潜孔锤冲击器在冲击下沉过程中产生一定的振动冲击作用，通过高压空气驱动冲击器，利用振动和高压空气对土体结构产生破坏作用，同时，在冲击器上部利用高压水射流辅助的切割土体作用；利用高压水、气和振动对土体的切割破坏为后续喷射水泥浆提供条件，在潜孔冲击器的高频振动下，高压水、高压气、高频振动产生联动机理，使周围土体迅速软化，处于一种流塑状态，在高压泵转为喷射高压水泥浆后，这种流塑状态的土和水泥浆充分混合，形成直径较大、混凝土均匀的水泥土桩。应用案例为了更清楚地说明《潜孔冲击高压旋喷桩的施工工艺和设备》实施例或截至2011年9月技术中的技术方案，下面将结合《潜孔冲击高压旋喷桩的施工工艺和设备》的具体应用实施例进行例示性的说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是《潜孔冲击高压旋喷桩的施工工艺和设备》的一些试验应用例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图及应用。1、工程概况该标段位于某市一公园内，为某区间明挖基坑的止水帷幕，基坑开挖面积平方米，开挖深度11.5米，基坑安全等级为一级，破坏后果很严重。2、工程地质条件施工范围内上覆第四系人工堆积层（Q4毫升），第四系全新统海相沉积层（Q4米