CN108708240A - 用于道路基层加固的钻注一体化设备以及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于道路基层加固的钻注一体化设备，包括：一体式钻臂，其包括电磁换向阀、动力头组件、中空钻杆、液压油缸以及滑动底座，电磁换向阀具有第一进口端、第二进口端和出口端，出口端与动力头组件相连，中空钻杆安装于动力头组件上，中空钻杆的末端设置集尘罩，液压油缸驱动动力头组件沿着滑动底座位移；吹气装置，其与第一进口端相连；集尘装置，与集尘罩相连；注浆泵，其一端与制浆设备相连，另一端与第二进口端相连；以及行走装置，用于支撑一体式钻臂、吹气装置、集尘装置和注浆泵；其中，电磁换向阀通过换向使得吹气装置或注浆泵与中空钻杆连通。此外，本发明还公开一种施工方法。本发明，便于实现钻孔与注浆的融合。

Description

用于道路基层加固的钻注一体化设备以及施工方法

技术领域

本发明涉及道路施工领域，具体来说，本发明涉及一种用于道路基层加固的钻注一体化设备以及与之对应的施工方法。

背景技术

道路非开挖注浆加固法是近年来比较新型的一种道路养护技术，能对道路中所出现的如沉陷、裂缝、坑槽等问题进行良好的解决。其原理是先按设计要求进行道路钻孔，而后通过把注浆材料注入道路结构的裂缝和空隙中，起到加固作用，提高道路结构的承载能力。在实际现场施工过程中，其中关键工序(钻孔与注浆)分别使用各自独立的施工设备进行施工作业，从而使得现场设备繁多、复杂化，不利于机械设备管理。此外，两道工序为依次施工，在施工衔接时间上存在一定的间隔，对施工效率产生一定的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于道路基层加固的钻注一体化设备，其能够便于实现对道路钻孔与注浆的一体化操作，保证效率。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：一种用于道路基层加固的钻注一体化设备，其包括：

一体式钻臂，其包括电磁换向阀、动力头组件、中空钻杆、液压油缸以及滑动底座，所述电磁换向阀具有第一进口端、第二进口端和出口端，所述出口端与所述动力头组件相连，所述中空钻杆安装于所述动力头组件上，所述中空钻杆的末端设置集尘罩，所述液压油缸驱动所述动力头组件沿着所述滑动底座位移；

吹气装置，其与所述第一进口端相连；

集尘装置，其与所述集尘罩相连；

注浆泵，其一端与提供浆液的制浆设备相连，另一端与所述第二进口端相连；

以及，

行走装置，用于支撑所述一体式钻臂、所述吹气装置、所述集尘装置和所述注浆泵，并且行走；

其中所述电磁换向阀通过换向使得所述吹气装置或所述注浆泵与所述中空钻杆连通。

上述用于道路基层加固的钻注一体化设备，所述电磁换向阀为二位三通阀。

上述用于道路基层加固的钻注一体化设备，所述集尘装置通过橡胶软管与所述集尘罩相连。

上述用于道路基层加固的钻注一体化设备，所述吹气装置的气源为空气压缩机。

上述用于道路基层加固的钻注一体化设备，所述注浆泵为螺杆式。

上述用于道路基层加固的钻注一体化设备，所述制浆设备包括水箱、搅拌料桶和储料桶，所述水箱用于向所述搅拌料桶中注入水，所述储料桶用于储存由所述搅拌料桶搅拌后的浆料，所述注浆泵与所述储料桶相连。

上述用于道路基层加固的钻注一体化设备，所述行走装置具有履带式底盘。

上述用于道路基层加固的钻注一体化设备，所述钻注一体化设备还包括控制器，所述控制器与所述一体式钻臂、吹气装置、集尘装置、注浆泵、制浆设备以及所述行走装置电性连接。

另外，本发明还公开了一种用于道路基层加固的施工方法，该方法采用如前面任一项所述的钻注一体化设备，所述方法包括如下步骤：

步骤S1，设备于钻孔点就位；

步骤S2，钻孔至设计深度，并进行吹气清孔；

步骤S3，中空钻杆回缩至指定深度；

步骤S4，切换电磁换向阀；

步骤S5，压力注浆；

步骤S6，中空钻杆退回；

步骤S7，封孔；

步骤S8，切换电磁换向阀，吹气清杆。

上述用于道路基层加固的施工方法，在步骤S5之后具有实时监测注浆饱和状态的步骤，如注浆已达到饱和状态则执行步骤S6，否则继续步骤S5。

与已有技术相比，本发明的有益效果在于：将钻孔与注浆的设备进行了整合，有利于机械设备的管理。将钻孔工艺与注浆工艺进行改善融合，节约人力物力，并且能够很好地提高施工效率。

附图说明

图1为本发明的用于道路基层加固的钻注一体化设备的一个实施例的示意图；

图2为图1中一体式钻臂的机械结构示意图；

图3为本发明的用于道路基层加固的施工方法的示意图。

附图标记说明

1-一体式钻臂；101-电磁换向阀；102-动力头组件；103-中空钻杆；104-液压油缸；2-控制器；3-注浆泵；4-制浆设备；401-储料桶；402-搅拌料桶；403-水箱；5-集尘装置；501-集尘罩；6-吹气装置；7-行走装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

参照图1所示，本发明的用于道路基层加固的钻注一体化设备，其包括一体式钻臂1、注浆泵3、制浆设备4、集尘装置5、吹气装置6和行走装置7。

参照图2并结合图1所示，一体式钻臂1，包括电磁换向阀101、动力头组件102、中空钻杆103、液压油缸104以及滑动底座(图中未示出)。电磁换向阀101位于动力头组件102上方，并且两者均设置在滑动底座上。本实施例下，电磁换向阀101为二位三通阀，当然其也可以选择为其他能够实现本发明功能的类型。电磁换向阀101具有第一进口端、第二进口端和出口端，出口端与动力头组件102相连。中空钻杆103为中空状，以便能够进行钻孔或者是通过内部中空传送浆料。中空钻杆103安装于动力头组件102上，中空钻杆103的末端设置集尘罩501，液压油缸104驱动动力头组件102沿着滑动底座位移，从而使得动力头组件102带动中空钻杆103向着靠近或者远离道路的方向移动。

吹气装置6，其与电磁换向阀101的第一进口端相连，具体而言，可以通过橡胶套管进行连接(图1中用粗实线表示)。吹气装置6可以采用小型空气压缩机作为动力，并且在中空钻杆103钻进的过程中，不断提供压缩空气进行排渣清孔。

集尘装置5，其与集尘罩501相连，以便将中空钻杆103钻进过程中所产生的粉尘等吸走收集。

注浆泵3，其一端与提供浆液的制浆设备4相连，另一端与电磁换向阀101的第二进口端相连，可以采用套管的方式(图1中粗实线表示)进行连接。通过注浆泵3可将储料桶401中的浆液进行抽取，并在施加一定压力后泵送至与电磁换向阀101相连的中空钻杆103中。由于在道路基层注浆加固技术中浆液材料可为地聚合物、水泥等单一材料，亦可为水泥与水玻璃等双组份材料，所以注浆泵3根据实际需求选用双液型或者单液型注浆泵3。在性能上，注浆泵3宜采用螺杆式注浆泵3，其具有结构紧凑，重量轻，料流稳定不易堵塞，无脉冲等特点。

制浆设备4可以选择为多种，本实施例下，制浆设备4包括水箱403、搅拌料桶402和储料桶401，水箱403用于向搅拌料桶402中注入水以便与搅拌料桶402中的粉料等进行搅拌。制浆时，应保证浆液按照设计要求进行配比，通过搅拌料桶402进行充分搅拌混合后输送至储料桶401储备待用，注浆泵3与储料桶401相连。

行走装置7，用于支撑一体式钻臂1、吹气装置6、集尘装置5和注浆泵3，并且行走。本实施例下，行走装置7具有履带式底盘。相比于车载式，履带式底盘与地面的接触面积更大，更加容易在钻孔时保持整体设备的平稳性。

电磁换向阀101通过换向使得吹气装置6或注浆泵3与中空钻杆103连通。如前所述，电磁换向阀101的一个进口端与吹气装置6通过套管相连(图1中用粗实线表示)，可输送压缩空气；另一个进口端与注浆泵3通过套管相连接(图1中用粗实线表示)，可输送浆液。电磁换向阀101的两个进口端可根据不同的施工工序进行切换，即在钻进时，可切换为输气端，即与吹气装置6连通，提供压缩空气排渣；而在注浆时，可切换为输液端，即与注浆泵3连通，提供浆液进行注浆作业。而电磁换向阀101的出口端则与动力头组件102的顶部中心处通过套管连接(图1中用粗实线表示)相连接。动力头组件102的中心处存在有圆柱状空腔，空腔深度沿着轴向往正下方进行延伸，并与中空钻杆103相连通。至此，作为压缩空气与浆液共同的最终输出端，中空钻杆103可兼作钻杆和注浆管进行使用。在进行钻孔时，中空钻杆103可使用尾部的钻头进行钻进作业，并且能够有效地排除凿岩形成的粉尘；在进行注浆时，浆液通过中空钻杆103从钻头喷出，最终完成注浆施工与对路基挤密压密。

钻注一体化设备还包括控制器2，控制器2为设备的核心控制单元，控制器2与一体式钻臂1、吹气装置6、集尘装置5、注浆泵3、制浆设备4以及行走装置7电性连接(图1中细实线表示控制器2与各部件的电性连接)。例如，在此实施例中，控制器2可控制一体式钻臂1移位、钻进打孔以及切换注浆；控制器2可控制注浆泵3进行浆液泵送；控制器2可控制制浆设备4进行浆液拌制以及存储；控制器2可控制集尘装置5在钻进时进行吸尘以防止扬尘扩散；控制器2可控制吹气装置6在钻孔施工过程中进行吹气排渣；控制器2可控制行走装置7进行设备移位。

参照图3所示，本发明还公开了一种用于道路基层加固的施工方法，该方法采用如前面任一项的钻注一体化设备，方法包括如下步骤：

步骤S1，设备于钻孔点就位。

在进行道路钻孔注浆前，应预先按照设计要求对施工道路进行钻孔排布以及钻孔放样，而后再进行钻孔注浆作业。钻孔前，预先使一体式钻臂1于放样点位处就位，并且确认电磁换向阀101切换在输气端。与此同时，控制制浆设备4进行浆液制备。

步骤S2，钻孔至设计深度，并进行吹气清孔。

在钻进过程中，液压油缸104作为推进动力，推动动力头组件102进行垂直向下钻进作业。与此同时，动力头组件102带动中空钻杆103进行高速转动完成土石切屑。吹气装置6可采用小型空气压缩机作为动力，并在钻进的过程中不断提供压缩空气进行排渣清孔。此外，集尘装置5进行收集钻进过程中的粉尘等。

步骤S3，中空钻杆103回缩至指定深度。

为了使注浆效果更佳优越，注浆时的中空钻杆103插入深度应小于钻孔深度，以便浆液能够很好地注入到孔中。所以，在钻进施工完成之后，应将中空钻杆103进行回缩，回缩距离应不小于插入深度的1/3至1/2。

步骤S4，切换电磁换向阀101。

将电磁换向阀101由输气端切换在输浆端，即吹气装置6与电磁换向阀101切断，而注浆泵3与电磁换向阀101接通。

步骤S5，压力注浆。

控制注浆泵3将储料桶401中的浆液进行抽取，并在施加一定压力后泵送至与电磁换向阀101输浆端相连的中空钻杆103中。其中注浆泵3的泵送压力可根据设计参数进行设定，过小泵送压力会引起将也无法渗透，过大泵送压力会引起路面起拱，泵送压力应控制在0.5MPA～1.5MPA。此外，在注浆的过程中还需实时监测注浆饱和状态，未饱和状态与过饱和状态均会引起路面的不良影响。

在步骤S5之后具有实时监测注浆饱和状态的步骤，如注浆已达到饱和状态则执行步骤S6，否则继续执行步骤S5。

步骤S6，中空钻杆103退回。

在完成注浆后，应立即将中空钻杆103退回，从注浆孔中退出。

步骤S7，封孔。

封孔应使用封孔塞对注浆孔进行封孔养护，保证施工效果。

步骤S8，切换电磁换向阀101，吹气清杆。

为了防止中空钻杆103中残留的水泥浆液产生凝固，在中空钻杆103退回之后，应及时进行清理。清理过程只需将将电磁换向阀101由输浆端切换在输气端，即吹气装置6通过电磁换向阀101与中空钻杆103接通，并进行高压吹气即可。

本发明的一体化设备将将关键工序所使用的钻孔与注浆设备进行了集成化整合，有利于机械设备管理。本发明的施工方法，将关键工序的钻孔与注浆工艺进行了改善融合，节约了人力物力，并且能够很好地提高施工效率。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于道路基层加固的钻注一体化设备，其特征在于，包括：

一体式钻臂，其包括电磁换向阀、动力头组件、中空钻杆、液压油缸以及滑动底座，所述电磁换向阀具有第一进口端、第二进口端和出口端，所述出口端与所述动力头组件相连，所述中空钻杆安装于所述动力头组件上，所述中空钻杆的末端设置集尘罩，所述液压油缸驱动所述动力头组件沿着所述滑动底座位移；

吹气装置，其与所述第一进口端相连；

集尘装置，其与所述集尘罩相连；

注浆泵，其一端与提供浆液的制浆设备相连，另一端与所述第二进口端相连；以及，

行走装置，用于支撑所述一体式钻臂、所述吹气装置、所述集尘装置和所述注浆泵，并且行走；其中所述电磁换向阀通过换向使得所述吹气装置或所述注浆泵与所述中空钻杆连通。

2.根据权利要求1所述的用于道路基层加固的钻注一体化设备，其特征在于，所述电磁换向阀为二位三通阀。

3.根据权利要求1所述的用于道路基层加固的钻注一体化设备，其特征在于，所述集尘装置通过橡胶软管与所述集尘罩相连。

4.根据权利要求1所述的用于道路基层加固的钻注一体化设备，其特征在于，所述吹气装置的气源为空气压缩机。

5.根据权利要求1所述的用于道路基层加固的钻注一体化设备，其特征在于，所述注浆泵为螺杆式。

6.根据权利要求1所述的用于道路基层加固的钻注一体化设备，其特征在于，所述制浆设备包括水箱、搅拌料桶和储料桶，所述水箱用于向所述搅拌料桶中注入水，所述储料桶用于储存由所述搅拌料桶搅拌后的浆料，所述注浆泵与所述储料桶相连。

7.根据权利要求1所述的用于道路基层加固的钻注一体化设备，其特征在于，所述行走装置具有履带式底盘。

8.根据权利要求1所述的用于道路基层加固的钻注一体化设备，其特征在于，所述钻注一体化设备还包括控制器，所述控制器与所述一体式钻臂、吹气装置、集尘装置、注浆泵、制浆设备以及所述行走装置电性连接。

9.一种用于道路基层加固的施工方法，其特征在于，该方法采用如权利要求1-8中任一项所述的钻注一体化设备，所述方法包括如下步骤：

步骤S1，设备于钻孔点就位；

步骤S2，钻孔至设计深度，并进行吹气清孔；

步骤S3，中空钻杆回缩至指定深度；

步骤S4，切换电磁换向阀；

步骤S5，压力注浆；

步骤S6，中空钻杆退回；

步骤S7，封孔；

步骤S8，切换电磁换向阀，吹气清杆。

10.根据权利要求9所述的用于道路基层加固的施工方法，其特征在于，在步骤S5之后具有实时监测注浆饱和状态的步骤，如注浆已达到饱和状态则执行步骤S6，否则继续步骤S5。