本發(fā)明涉及巖土工程領(lǐng)域，具體而言，涉及復(fù)雜地層條件下的粉體高壓噴射注漿加固處理及止水處理領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的旋噴注漿法需要預(yù)引孔之后，再下放鉆桿旋噴加固；在遇到孤石、填石、砂卵層、碎裂巖等復(fù)雜地質(zhì)條件時(shí)存在著難以成孔下鉆以及沖切拌合不理想等缺點(diǎn)；由于采用漿液形式輸送固化劑，形成的水泥土固結(jié)體含水量較大(通常水灰比≥2.0)。相同水泥含量的條件下，其固結(jié)體的水泥土強(qiáng)度較低；在飽水砂層的固結(jié)過(guò)程中水泥土(砂漿)易離析，形成豎向不連續(xù)的(餅狀)固結(jié)體，嚴(yán)重影響止水效果，同時(shí)施工時(shí)出現(xiàn)大量冒漿污染現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種多通道鉆噴一體化噴射注漿施工方法，以至少解決相關(guān)技術(shù)中固結(jié)體的水泥土強(qiáng)度較低；在飽水砂層的固結(jié)過(guò)程中水泥土易離析，形成豎向不連續(xù)的固結(jié)體，嚴(yán)重影響止水效果，同時(shí)施工時(shí)出現(xiàn)大量冒漿污染現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的問題。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種多通道鉆噴一體化噴射注漿施工方法，包括：采用中壓清水切割鉆進(jìn)土質(zhì)地層，并在遇到復(fù)雜地層時(shí)啟用氣動(dòng)潛孔沖擊鉆進(jìn)成孔；在到達(dá)設(shè)計(jì)要求深度后旋轉(zhuǎn)提升鉆頭，通過(guò)噴射的高壓射流水徑向切割土體并裹挾噴射出的氣粉混合固化劑，經(jīng)充分拌合凝固后形成水泥固化樁體。

可選地，采用中壓清水切割鉆進(jìn)土質(zhì)底層，并在遇到復(fù)雜地層時(shí)啟用氣動(dòng)潛孔沖擊鉆進(jìn)成孔包括：鉆機(jī)就位后，采用鉆進(jìn)系統(tǒng)中壓清水沖切鉆進(jìn)土質(zhì)地層，遇有孤石、填石、砂卵層或者碎裂巖的復(fù)雜地層時(shí)啟用鉆進(jìn)系統(tǒng)沖擊鉆進(jìn)成孔至設(shè)計(jì)要求深度。

可選地，在到達(dá)設(shè)計(jì)要求深度后旋轉(zhuǎn)提升鉆頭，通過(guò)噴射的高壓射流水徑向切割土體并裹挾噴射出的氣粉混合固化劑，經(jīng)充分拌合凝固后形成水泥固化樁體包括：到達(dá)設(shè)計(jì)要求深度后，旋轉(zhuǎn)提升鉆桿，并啟動(dòng)噴射系統(tǒng)進(jìn)行旋噴加固施工；通過(guò)水龍頭、鉆桿輸送高壓水、壓縮空氣、氣粉混合固化劑進(jìn)行粉體噴射注漿施工，高壓水經(jīng)噴嘴形成徑向高壓射流水切割土體并裹挾拌合由粉噴嘴噴出的氣粉混合固化劑，待其凝固后形成水泥固化樁體。

可選地，將所述方法中的所述高壓水替換為高壓水泥漿。

可選地，所述水龍頭為六通道水龍頭，所述鉆桿為六通道多重管鉆桿；所述水龍頭和所述鉆桿輸送的介質(zhì)包括以下至少之一：鉆進(jìn)水、氣動(dòng)潛孔錘進(jìn)氣、氣粉混合固化劑、氣動(dòng)潛孔錘回氣、壓縮空氣、高壓射流水。

可選地，在到達(dá)設(shè)計(jì)要求深度后旋轉(zhuǎn)提升鉆頭，通過(guò)噴射的高壓射流水徑向切割土體并裹挾噴射出的氣粉混合固化劑，經(jīng)充分拌合凝固后形成水泥固化樁體之后，所述方法還包括：鉆桿進(jìn)行廻轉(zhuǎn)作業(yè)和提升作業(yè)，待噴射系統(tǒng)到達(dá)設(shè)計(jì)加固頂標(biāo)高位置時(shí)，停止高壓水和氣粉混合固化劑的輸送，但繼續(xù)輸送壓縮空氣；提起鉆桿和鉆頭到地面，該樁體施工完成，停止輸送壓縮空氣。

可選地，廻轉(zhuǎn)作業(yè)的廻轉(zhuǎn)速度為8～25r/min，提升作業(yè)的提升速度為6～25cm/min，高壓射流水壓力為20～40MPa，粉噴嘴的噴粉量為30～100kg/min，水泥固化樁體的樁長(zhǎng)為10～30m，壓縮空氣的壓力為0.5～1.5MPa。

可選地，所述鉆進(jìn)系統(tǒng)為根據(jù)地層需要選用的中壓清水鉆進(jìn)裝置及氣動(dòng)潛孔鉆進(jìn)裝置的復(fù)合體。

可選地，所述氣粉混合固化劑包括：水泥灰粉、生石灰粉。

可選地，所述水泥固化樁體的截面為以下之一：圓形、扇形、半圓形。

通過(guò)本發(fā)明，采用中壓清水切割鉆進(jìn)土質(zhì)地層，并在遇到復(fù)雜地層時(shí)啟用氣動(dòng)潛孔沖擊鉆進(jìn)成孔；在到達(dá)設(shè)計(jì)要求深度后旋轉(zhuǎn)提升鉆頭，通過(guò)噴射的高壓射流水徑向切割土體并裹挾噴射出的氣粉混合固化劑，經(jīng)充分拌合凝固后形成水泥固化樁體的方式，解決了相關(guān)技術(shù)中固結(jié)體的水泥土強(qiáng)度較低；在飽水砂層的固結(jié)過(guò)程中水泥土易離析，形成豎向不連續(xù)的固結(jié)體，嚴(yán)重影響止水效果，同時(shí)施工時(shí)出現(xiàn)大量冒漿污染現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的問題，有效的克服了水泥土強(qiáng)度低、水泥漿液易離析、地下注水量多造成冒漿量大現(xiàn)場(chǎng)污染嚴(yán)重等缺點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多通道多介質(zhì)鉆噴一體化噴射注漿施工方法的流程圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多通道多介質(zhì)鉆噴一體化噴射注漿施工系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鉆進(jìn)過(guò)程的示意圖；

圖4式根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的噴射過(guò)程的示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下文中將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

本發(fā)明實(shí)施例為了解決上述相關(guān)技術(shù)工藝存在的缺點(diǎn)與不足，提供了一種復(fù)雜地層多通道多介質(zhì)鉆噴一體化噴射注漿施工方法，圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多通道多介質(zhì)鉆噴一體化噴射注漿施工方法的流程圖，如圖1所示，該流程包括如下步驟：

步驟S1：鉆機(jī)6就位后，采用中壓清水22沖切鉆進(jìn)土質(zhì)地層，遇有孤石、填石、砂卵層、碎裂巖等復(fù)雜地層時(shí)啟用氣動(dòng)潛孔錘沖擊鉆進(jìn)成孔至設(shè)計(jì)要求深度；

步驟S2：噴射系統(tǒng)3到達(dá)設(shè)計(jì)要求深度后，旋轉(zhuǎn)提升鉆桿4，并啟動(dòng)噴射系統(tǒng)3進(jìn)行旋噴加固施工；

步驟S3：通過(guò)水龍頭5、鉆桿4輸送高壓水55、壓縮空氣52、氣粉混合固化劑進(jìn)行粉體噴射注漿施工，高壓水經(jīng)噴嘴形成徑向水射流32切割土體并裹挾拌合由粉噴嘴噴出的氣粉混合固化劑，待其凝固后形成水泥固化樁體；

步驟S4：鉆桿4進(jìn)行廻轉(zhuǎn)和提升作業(yè)，待噴射系統(tǒng)3到達(dá)設(shè)計(jì)加固頂標(biāo)高位置時(shí)，停止高壓水32和氣粉混合固化劑的輸送，但不得中斷壓縮空氣33的輸送；

步驟S5：提起鉆桿4和鉆頭到地面，該樁體施工完成，停止輸送壓縮空氣33；

步驟S6：若還有需要施工的樁位，移動(dòng)鉆機(jī)到下一個(gè)樁位重復(fù)上述步驟S1～步驟S5。

本發(fā)明實(shí)施例采用上述技術(shù)方案，將巖土工程領(lǐng)域的高壓噴射注漿方法與鉆探工程領(lǐng)域的氣動(dòng)潛孔錘鉆進(jìn)方法相結(jié)合而又不同于三者的一種新型軟土加固或地下止水防滲的施工方法。其技術(shù)原理是采用中壓清水22切割鉆進(jìn)土體地層，在遇到孤石、填石或砂卵層等復(fù)雜地層時(shí)啟用潛孔錘沖擊鉆進(jìn)成孔，在到達(dá)設(shè)計(jì)要求深度后旋轉(zhuǎn)提升鉆桿4，通過(guò)噴射的高壓射流水32徑向切割土體并裹挾噴射出的氣粉混合固化劑，經(jīng)充分拌合凝固后形成水泥固化樁體1。

由于采用了具有氣動(dòng)潛孔錘的鉆機(jī)，使得在遇到孤石、填石、砂卵層、碎裂巖等復(fù)雜地層時(shí)可以啟動(dòng)氣動(dòng)潛孔錘沖擊鉆進(jìn)成孔，從而不再需要預(yù)引孔就能一次性鉆進(jìn)成孔至設(shè)計(jì)要求深度，解決了旋噴樁及攪拌樁方法需要預(yù)引孔的技術(shù)限制，能實(shí)現(xiàn)各種地質(zhì)條件下的鉆進(jìn)及噴射一體化施工，尤其對(duì)分布有孤石、填石、砂卵層、碎裂巖等復(fù)雜地層技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，打破了相關(guān)技術(shù)中預(yù)引孔困難及加固效果不理想等技術(shù)難題。

不同于高壓噴射注漿方法采用固化劑漿液來(lái)加固土體的，該方法采用氣粉混合物形式輸送固化劑，有效降低了加固體的含水量，消除了飽水地層中加固體離析的現(xiàn)象，從而形成連續(xù)、完整、止水效果好的加固體；在軟弱土層降低加固體的含水量能提高其承載力；同時(shí)可減少單位加固體造成的泥漿污染和冒漿體產(chǎn)生的水泥浪費(fèi)，有利于環(huán)保。

該方法可用于建筑物地基加固、既有建筑物地基加固、深基坑地下工程支擋、筑造地下防水帷幕、防止砂土液化、增大土的摩擦力和粘聚力以及防止壩基沖刷等地基加固工程。

為了使本發(fā)明實(shí)施例的描述更加清楚，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述和說(shuō)明。

本方法采用的設(shè)備構(gòu)成見圖2，其中各標(biāo)記表示如下：水泥固化樁體1、鉆進(jìn)系統(tǒng)2、噴射系統(tǒng)3、鉆桿4、水龍頭5、臺(tái)車6、水泵7、儲(chǔ)灰罐8、供料器9、水泥罐10、空壓機(jī)11、潛孔錘進(jìn)氣12、壓縮空氣13、氣粉混合固化劑14、高壓射流水15、中壓鉆進(jìn)清水16等。

結(jié)合圖3～圖5，本方法工藝步驟包括如下過(guò)程：

鉆進(jìn)過(guò)程：鉆機(jī)6就位，提升鉆桿4，將鉆進(jìn)系統(tǒng)2對(duì)準(zhǔn)樁位，啟動(dòng)水泵7輸送清水至鉆頭底部，通過(guò)噴嘴形成中壓清水射流22，沖切土體鉆進(jìn)成孔；遇到孤石、填石、砂卵石等復(fù)雜地層時(shí)，關(guān)閉清水射流，啟動(dòng)潛孔錘，通過(guò)水龍頭潛孔錘進(jìn)氣通道52、回氣通道54形成閉式循環(huán)沖擊鉆進(jìn)，直至保證噴射系統(tǒng)3達(dá)到設(shè)計(jì)要求深度。

噴射過(guò)程：向水泥罐10中加入適量粉體固化劑，啟動(dòng)空壓機(jī)11利用壓縮空氣將粉體固化劑輸送到儲(chǔ)灰罐8中備用；鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)要求深度后，先啟動(dòng)水泵7通過(guò)噴嘴形成高壓水射流32，并輔以噴嘴33形成的環(huán)狀壓縮空氣保護(hù)射流，對(duì)徑向土體進(jìn)行切割破碎；隨后啟動(dòng)供料器9輸送氣粉混合固化劑到加固拌合范圍內(nèi)；緩慢旋轉(zhuǎn)提升鉆桿4，保證噴射系統(tǒng)3螺旋上升，對(duì)周邊土體進(jìn)行環(huán)狀切割攪拌，高壓水射流32通過(guò)負(fù)壓卷吸、回流混合及射流沖攪等作用使固化劑與周邊土體形成均勻的水泥固化樁體1。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求鉆桿4按合適的速度進(jìn)行迴轉(zhuǎn)和提升作業(yè)，待噴射系統(tǒng)3到達(dá)設(shè)計(jì)加固頂標(biāo)高位置時(shí)，停止高壓水32和氣粉混合固化劑的輸送，但不得中斷壓縮空氣33的輸送，以防泥漿堵塞噴嘴；提升全部鉆噴系統(tǒng)到地面后，停止壓縮空氣33的輸送；移動(dòng)臺(tái)車6到下一個(gè)樁位重復(fù)上述施工步驟。

較優(yōu)地，鉆桿4廻轉(zhuǎn)速度為8～25r/min，提升速度為6～25cm/min，高壓水射流壓力為20～40MPa，噴粉量為30～100kg/min，固化樁體樁長(zhǎng)為10～30m，壓縮空氣壓力為0.5～1.5MPa。

較優(yōu)地，上述水龍頭5為六通道水龍頭，鉆桿4為六通道多重管鉆桿，所輸送的介質(zhì)包括：鉆進(jìn)水51、氣動(dòng)潛孔錘進(jìn)氣52(21)、氣粉水泥粉混合物53、氣動(dòng)潛孔錘回氣54(23)、壓縮空氣55、高壓射流水56。

噴射系統(tǒng)3包括：高壓射流水32、環(huán)狀壓縮空氣33、氣粉混合固化劑。

氣粉混合固化劑包括但不限于：水泥灰粉、生石灰粉及其它對(duì)土體有固化作用的粉劑。

水泥固化樁體截面包括以下之一的形狀：圓形、扇形、半圓形及其它平面幾何形狀。

在本發(fā)明實(shí)施例中的高壓水22可改為噴射高壓水泥漿，以進(jìn)行土體加固。

本發(fā)明實(shí)施例和優(yōu)選實(shí)施例的創(chuàng)新點(diǎn)在于引進(jìn)中壓清水鉆進(jìn)及氣動(dòng)潛孔錘鉆進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了自主鉆進(jìn)成孔；采用氣粉混合物形式輸送固化劑，極大的降低了水灰比，有效的克服了水泥土強(qiáng)度低、水泥漿液易離析、地下注水量多造成冒漿量大現(xiàn)場(chǎng)污染嚴(yán)重等缺點(diǎn)；高壓射流水對(duì)徑向土體的沖切拌合保證了加固體的直徑及土體均勻等問題。

本發(fā)明的上述實(shí)施例和優(yōu)選實(shí)施例，具有下列優(yōu)點(diǎn)：

1、解決了傳統(tǒng)噴射注漿法需要預(yù)引孔的技術(shù)限制，實(shí)現(xiàn)鉆噴一體化；

2、氣動(dòng)潛孔錘鉆進(jìn)技術(shù)對(duì)孤石、填石等復(fù)雜地層適應(yīng)性強(qiáng)，能有效解決復(fù)雜地層的鉆進(jìn)成孔問題；

3、采用氣粉混合物形式輸送水泥固化劑，極大的降低了加固體的水灰比，有效的克服了水泥土強(qiáng)度低、水泥漿液易離析、地下注水量多造成冒漿量大現(xiàn)場(chǎng)污染嚴(yán)重等缺點(diǎn)；

4、高壓射流水對(duì)徑向土體的沖切拌合保證了加固體的直徑及土體均勻等問題；

5、提供了一種新型的地基處理施工方法，有效增大了加固范圍，同時(shí)降低了加固體的含水量；

6、由于加固體含水量的降低能提高加固體的承載能力，減少單位加固體造成的泥漿污染和冒漿體的水泥浪費(fèi)，從而降低工程造價(jià)，有利于節(jié)能和綠色環(huán)保。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。