專利名稱：振沖式高壓噴射灌漿噴頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及巖土工程地下防滲墻技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于巖土工程地下 防滲墻的振沖式高壓噴射灌漿噴頭。
背景技術(shù)：
巖土工程第四系松散地層中主要透水層有，粉土層、粉砂層、細(xì)砂層、中砂層、粗砂 層、砂礫層、礫石層、卵石層、漂石層。按照防滲要求，松散地層顆粒的粗細(xì)可劃分為細(xì)顆粒、 粗顆粒、大顆粒、粉土、粉砂、細(xì)砂為細(xì)顆粒地層，中砂、粗砂、砂礫、礫石為粗顆粒地層，卵 石、漂石為大顆粒地層。透水層可劃分為弱透水層、透水層、強(qiáng)透水層，透水層的滲透系數(shù)K =i X 10_4cm/s i X lO^cm/s.透水地層的密實度可劃分為可液化的流砂、松散、稍密、中 密、密實、堅硬。松散地層的顆粒粗細(xì)、粒徑大小、滲透系數(shù)、密實度，是各種施工工藝建造地 下防滲墻分析和研究的重要因素。經(jīng)過多年實踐經(jīng)驗總結(jié)，高壓噴射灌漿在細(xì)顆粒和粗顆粒地層如粉土層、粉砂層、 細(xì)砂層、中砂層、粗砂層、砂礫層、礫石層施工的地下防滲墻取得了良好的效果，但在卵石 層、漂石層施工的地下防滲墻防滲效果并不理想。在卵石層、漂石層建造地下防滲墻只有沖 擊鉆進(jìn)施工工藝及設(shè)備是最適合的。在粉土層、粉砂層、細(xì)砂層、中砂層、粗砂層、砂礫層、礫 石層建造地下防滲墻，其它施工工藝及設(shè)備都存在不同的技術(shù)問題沒有得到解決。地基防滲工程是在透水層中建立一道垂直于地下防滲墻，滿足工程的需要，達(dá)到 防滲目的。如水庫大壩的壩體壩基防滲、江河海提防的提身提基防滲、導(dǎo)流圍堰防滲、船塢 防滲、深基坑止水帷幕、地下水庫截滲壩等。用最經(jīng)濟(jì)的手段，造出最佳厚度的防滲墻。根 據(jù)不同的地層條件，如地層的顆粒粗細(xì)及粒徑大小，透水層的滲透系數(shù)大小、透水地層的松 散和密實程度，選擇不同的施工工藝及設(shè)備和機(jī)具。設(shè)計施工地下防滲墻，首先應(yīng)考慮到各 種施工工藝及設(shè)備，如何解決成孔、成樁、成槽、成墻的垂直度問題，其二應(yīng)考慮工程造價， 其三應(yīng)考慮施工設(shè)備和工藝是否適合該施工場地條件，以免造成浪費(fèi)。施工地下防滲墻，如何解決成孔、成樁、成槽、成墻的垂直度是首要問題。斜率1%， 深度10m時，孔、樁、槽、墻底部兩邊分叉，縫隙是20cm ；深度20m時，孔、樁、槽、墻底部兩邊 分叉，縫隙是40cm ；深度30m時，孔、樁、槽、墻底部兩邊分叉，縫隙是60cm ；依次類推。斜 率0. 5%，深度10m時，孔、樁、槽、墻底部兩邊分叉，縫隙是10cm ；深度20m時，孔、樁、槽、墻 底部兩邊分叉，縫隙是20cm ；深度30m時，孔、樁、槽、墻底部兩邊分叉，縫隙是30cm ；依次類 推。深度越大時，孔、樁、槽、墻要求垂直度越高，斜率要求越小，才能保證地下防滲墻底部有 效連接，達(dá)到防滲效果。目前在巖土工程第四系松散地層透水層中建造地下防滲墻施工方法有，沖擊鉆進(jìn) 造地下防滲墻、液壓抓斗造地下防滲墻、水沖槽法造地下防滲墻、鋸槽法造地下防滲墻、振 動沉模板造地下防滲墻、多頭深層攪拌樁造地下防滲墻、往復(fù)式高壓噴射灌漿造地下防滲 墻、高壓噴射灌漿單管法、二管法、三管法、定噴、擺噴、旋噴造地下防滲墻。下面對以上造地下防滲墻的幾種施工方法從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)方面進(jìn)行對比，對比如工程造價、適用于單一地層還是多種復(fù)雜地層、施工的速度、施工主要設(shè)備及輔助設(shè)備的大 小多少、使用勞動力的多少、適合施工場地條件、成孔、成樁、成槽、成墻的垂直度、成墻的深 度、成墻的厚度等。1、沖擊鉆進(jìn)造地下防滲墻優(yōu)點是，適用于簡單和多種復(fù)雜地層，最適合在卵石 層、漂石層建造地下防滲墻，成墻的深度大，成孔、成墻的垂直精度高，防滲效果好。缺點是， 在粉土層、粉砂層、細(xì)砂層、中砂層、粗砂層、砂礫層、礫石層建造地下防滲墻，工程造價高， 成墻的厚度過大，使用勞動力和施工設(shè)備多，單機(jī)施工速度慢。2、液壓抓斗造地下防滲墻優(yōu)點是，可造理想厚度的防滲墻，成墻的厚度可控制在 30cm左右，成槽、成墻的垂直精度高，適用于細(xì)顆粒不塌槽壁的簡單穩(wěn)定地層，成墻的深度 大。缺點是，遇可液化的流砂層、松散的粗顆粒易塌槽壁的含水地層，施工難度大，工程造價
尚o3、水沖槽法造地下防滲墻優(yōu)點是，適用于細(xì)顆粒不塌槽壁的簡單穩(wěn)定地層，可造 理想厚度的防滲墻，成墻的厚度可控制在30cm左右。缺點是，成槽、成墻的深度受限制，遇 可液化的流砂層、松散的粗顆粒易塌槽壁的含水地層，施工難度大，甚至無法施工。4、鋸槽法造地下防滲墻優(yōu)點是，適用于淺層細(xì)顆粒不塌槽壁的簡單穩(wěn)定地層，可 造理想厚度的防滲墻，成墻的厚度可控制在30cm左右。缺點是，成槽、成墻的深度受到限 制，遇可液化的流砂層、松散的粗顆粒易塌槽壁的含水地層無法施工，多數(shù)地層不適合鋸槽 法施工，施工設(shè)備龐大，只適合于直線段施工，遇折線段和弧線段無法施工。5、振動沉模板造地下防滲墻優(yōu)點是，適用于淺層細(xì)顆粒簡單穩(wěn)定地層，可造理想 厚度的防滲墻，成墻的厚度可控制在20cm左右。缺點是，模板成墻的深度受到限制，成墻 的垂直度無法保證，防滲墻會出現(xiàn)下部分叉連接不上，遇粗顆粒地層無法施工，施工設(shè)備龐 大、輔助設(shè)備多、運(yùn)輸困難、施工場地條件受限制，使用勞動力多，在水庫大壩和江河海提防 上施工會破壞壩體和提身。6、多頭深層攪拌樁造地下防滲墻優(yōu)點是，適用于淺層細(xì)顆粒簡單穩(wěn)定地層，工程 的造價低。缺點是，成樁、成墻的深度受到限制，成樁的垂直度無法保證，樁與樁會出現(xiàn)下部 分叉連接不上，遇粗顆粒地層無法施工。7、往復(fù)式高壓噴射灌漿造地下防滲墻優(yōu)點是，施工設(shè)備是利用強(qiáng)力式攪拌機(jī)磨 盤帶動方鉆桿強(qiáng)力鉆進(jìn)，節(jié)省了鉆進(jìn)時間和引孔費(fèi)用，適用于淺層細(xì)顆粒流砂層、松散的細(xì) 砂層，鉆進(jìn)速度快。缺點是，成孔、成墻的深度受到限制，成孔、成墻的垂直度無法保證，因為 是鉆灌一體無法測量孔斜，會出現(xiàn)防滲墻下部分叉，連接不上，遇粗顆粒密實的地層無法施 工，因為是磨盤帶動的方鉆桿，鉆進(jìn)時旋轉(zhuǎn)摩阻力大，遇砂礫石地層易抱鉆桿埋鉆，因為鉆 灌一體的噴嘴是側(cè)向水平的，鉆頭的頂端遇到密實的地層無法鉆進(jìn)。8、高壓噴射灌漿定噴、擺噴、旋噴造地下防滲墻高壓噴射灌漿分單管法、二管法、 三管法。優(yōu)點是，適用于多種簡單和復(fù)雜的細(xì)顆粒、粗顆粒地層，用鉆機(jī)先造孔，通過孔內(nèi)測 斜，控制鉆孔的垂直度，可造垂直地下較深的防滲墻。(1)定噴適用于細(xì)顆粒、粗顆粒地層，如粉土層、粉砂層、細(xì)砂層、中砂層、粗砂 層、砂礫層，成墻的厚度5 10cm ；(2)擺噴適用于細(xì)顆粒、粗顆粒地層，如粉土層、粉砂層、細(xì)砂層、中砂層、粗砂 層、砂礫層、礫石層，成墻的厚度5 30cm ；
4[0018](3)旋噴適用于細(xì)顆粒、粗顆粒地層，如粉土層、粉砂層、細(xì)砂層、中砂層、粗砂 層、砂礫層、礫石層、含卵石礫石層，成墻的厚度20 100cm。缺點是，定噴防滲墻厚度小，擺噴防滲墻厚度大小不均勻，旋噴防滲墻厚度大，造 價高。目前高壓噴射灌漿需要解決的是，造垂直地下較深的厚度20 30cm均勻防滲墻，減 少工序、減少輔助設(shè)備、減少勞動力、減少不必要的浪費(fèi)、提高工作效率、加快施工進(jìn)度、降 低工程成本。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型目的在于解決上述現(xiàn)技術(shù)的缺點，為巖土工程第四系松散地層透水層 中造地下防滲墻，提供一種工作效率高、施工進(jìn)度快、成本低、垂直度易控制、操作簡單的振 沖式高壓噴射灌漿噴頭。本實用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種振沖式高壓噴射灌漿噴 頭，包括沉管，位于沉管上部與之通過法蘭連接的振動錘，位于沉管下部與之通過法蘭連接 的噴頭，沉管內(nèi)有高壓漿管和高壓水管，沉管本身是氣管；噴頭下部側(cè)面安裝有雙噴漿嘴和 氣嘴，噴頭下部是錐形切刀，噴頭底部中間安裝有噴水嘴。所述的沉管可設(shè)為圓形、方形或長方形。所述的噴頭水平截面為長方形，底部鑲有合金塊。所述的噴頭內(nèi)部有高壓漿管和高壓水管，噴頭本身是氣室。所述的噴頭靠近下部一側(cè)可以安裝有2個噴漿嘴和2個氣嘴。本實用新型振沖式高壓噴射灌漿噴頭是噴頭底部的噴水嘴噴射高壓水垂直切割 地層，同時邊切割邊振動使沉管連接噴頭連續(xù)沉入地下，直到設(shè)計深度，停止噴射高壓水， 雙噴漿嘴開始單向或雙向定向噴射高壓水泥漿，至下而上連續(xù)進(jìn)行高壓噴射灌漿，直到設(shè) 計高度，停噴回灌。移止下一孔位，進(jìn)入下一道工序，形成垂直地下厚度均勻的地下防滲墻。本實用新型振沖式高壓噴射灌漿噴頭的優(yōu)點高壓水垂直切割地層，振動沉管連 接噴頭連續(xù)沉入地下，雙噴漿嘴定向噴射高壓水泥漿，解決了上述現(xiàn)技術(shù)的缺點。控制了鉆 進(jìn)和成墻的垂直度，同時也控制了成墻的厚度。減少了鉆孔工序、減少了鉆機(jī)設(shè)備、減少了 勞動力、減少了水泥材料、提高了工作效率、加快了施工進(jìn)度、降低了工程成本。在流砂層、 易塌孔的砂礫石層、難鉆進(jìn)的復(fù)雜地層中，能造出上下連接好、無縫隙、垂直精度高的、較深 的、理想厚度20 30cm均勻的地下防滲墻。

圖1是本實用新型振沖式高壓噴射灌漿噴頭結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1.振動錘；2.沉管；3.噴頭；4.高壓漿管；5.高壓水管；6.噴漿嘴；7.氣嘴； 8.錐形切刀；9.鑲合金塊；10.噴水嘴。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型做進(jìn)一步說明。如圖1所示一種振沖式高壓噴射灌漿噴頭，包括位于沉管2上部的振動錘1與沉 管2法蘭連接；位于噴頭3上部的沉管2與噴頭3法蘭連接，沉管2內(nèi)有高壓漿管4和高壓水管5，沉管2本身是氣管；位于噴頭3下部側(cè)面安裝有雙噴漿嘴6和氣嘴7，噴頭3下部是 錐形切刀8，噴頭3底部鑲合金塊9，噴頭3底部中間安裝有噴水嘴10。具體操作過程將高壓噴射灌漿設(shè)備安放在施工場地內(nèi)，搭建水、氣、漿泵站和水 泥攪拌站，將步履起落架吊起振動錘1與沉管2連接噴頭3，移至到施工軸線上對準(zhǔn)樁號和 孔位，連接沉管(氣管)2與輸氣管路、連接高壓漿管4與輸漿管路、連接高壓水管5與輸水 管路，調(diào)式好水、氣、漿的壓力和流量，施工前將高壓噴射灌漿輔助設(shè)備安裝調(diào)式正常后，開 始施工。將噴頭3對準(zhǔn)孔位，啟動高壓泥漿泵開始輸送高壓水，水通過沉管2內(nèi)的高壓水管 5進(jìn)入噴頭3底部噴水嘴10開始垂直切割地層，啟動振動錘1將沉管2連接噴頭3沉入地 層，同時邊切割邊振動使沉管2連接噴頭3連續(xù)沉入地下，直到設(shè)計深度，關(guān)閉高壓泥漿泵， 停止噴射高壓水，將高壓泥漿泵換成水泥漿吸管連接攪漿桶上，啟動空壓機(jī)開始輸送氣，氣 通過沉管(氣管)2進(jìn)入噴頭3的氣嘴7噴出，同時啟動高壓泥漿泵開始輸送高壓水泥漿，水 泥漿通過沉管2內(nèi)的高壓漿管4進(jìn)入噴頭3下部噴漿嘴6噴出，雙噴漿嘴6開始單向或雙向 定向水平噴射高壓水泥漿，至下而上連續(xù)進(jìn)行高壓噴射灌漿，直到設(shè)計高度，停噴回灌。移 止下一孔位，進(jìn)入下一道工序，形成垂直地下厚度均勻的地下防滲墻。本實用新型振沖式高壓噴射灌漿噴頭施工工藝流程噴頭對準(zhǔn)孔位一高壓水垂直噴射切割地層一邊切割邊振動一沉管連接噴頭連續(xù) 沉入地下一直到設(shè)計深度一停止噴射高壓水一攪制水泥漿液一開始供氣供漿一雙噴漿嘴 定向水平噴射一噴射提升一直到設(shè)計高度一回灌一結(jié)束一成墻。
權(quán)利要求一種振沖式高壓噴射灌漿噴頭，包括沉管(2)，位于沉管(2)上部與之通過法蘭連接的振動錘(1)，位于沉管(2)下部與之通過法蘭連接的噴頭(3)，其特征在于所述沉管(2)內(nèi)有高壓漿管(4)和高壓水管(5)，沉管(2)本身是氣管；所述噴頭(3)下部側(cè)面安裝有雙噴漿嘴(6)和氣嘴(7)，噴頭(3)下部是錐形切刀(8)，噴頭(3)底部中間安裝有噴水嘴(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振沖式高壓噴射灌漿噴頭，其特征在于所述的沉管(2)可 設(shè)為圓形、方形或長方形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振沖式高壓噴射灌漿噴頭，其特征在于所述的噴頭(3)水 平截面為長方形，底部鑲有合金塊(9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振沖式高壓噴射灌漿噴頭，其特征在于所述的噴頭(3)內(nèi) 部有高壓漿管(4)和高壓水管(5)，噴頭(3)本身是氣室。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振沖式高壓噴射灌漿噴頭，其特征在于所述的噴頭(3)靠 近下部一側(cè)安裝有2個噴漿嘴(6)和2個氣嘴(7)。
專利摘要本實用新型公開了一種用于巖土工程地下防滲墻的振沖式高壓噴射灌漿噴頭包括沉管，位于沉管上部與之通過法蘭連接的振動錘，位于沉管下部與之通過法蘭連接的噴頭，沉管內(nèi)有高壓漿管和高壓水管，沉管本身是氣管；噴頭下部側(cè)面安裝有雙噴漿嘴和氣嘴，噴頭下部是錐形切刀，噴頭底部中間安裝有噴水嘴。沉管可設(shè)為圓形、方形可長方形；噴頭水平截面為長方形，底部鑲有合金塊；噴頭內(nèi)部有高壓漿管和高壓水管，噴頭本身是氣室；噴頭靠近下部一側(cè)可以安裝有2個噴漿嘴和2個氣嘴。本實用新型工作效率高、施工進(jìn)度快、成本低、垂直度易控制、操作簡單。
文檔編號E02D3/12GK201581392SQ20092035216
公開日2010年9月15日 申請日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者趙文君, 趙春富 申請人:趙春富