CN112343504A - 超高压喷射灌浆钻机及其在旋喷成桩方法中的应用 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种超高压喷射灌浆钻机及其在旋喷成桩方法中的应用，其中超高压喷射灌浆钻机包括履带底盘、上车底盘、桅杆、动力头、卷扬机及钻具系统，所述上车底盘设置在履带底盘上，所述桅杆、卷扬机设置在上车底盘上；所述动力头滑动设置在桅杆上，所述钻具系统安装在动力头上，所述动力头通过钢丝绳与卷扬机相联接；所述动力头两侧均可拆卸设置有连接件。本发明能够在卵碎石地层中形成大直径高垂直度的旋喷桩。

Description

超高压喷射灌浆钻机及其在旋喷成桩方法中的应用

技术领域

本申请涉及旋喷桩施工领域，特别涉及一种超高压喷射灌浆钻机及其在旋喷成桩方法中的应用。

背景技术

喷射注浆法又称旋喷法注浆，简称旋喷桩，兴起于二十世纪七十年代的高压喷射注浆法，八、九十年代在全国得到全面发展和应用。实践证明此法对处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、沙土、人工填土和碎石土等有良好的效果。

旋喷桩是利用钻机将旋喷注浆管及喷头钻置于桩底设计高程，将预先配制好的浆液通过高压发生装置使液流获得巨大能量后，从注浆管边的喷嘴中高速喷射出来，形成一股能量高度集中的液流，直接破坏土体，喷射过程中，旋喷钻杆边旋转边提升，使浆液与土体充分搅拌混合，在土中形成一定直径的柱状固结体，从而使地基得到加固。

随着旋喷桩技术的发展，现在已经在最初的单重管基础上发展出了双重管和三重管的旋喷技术，成桩直径也不断加大。但是即使采用对土体破坏力最强的三重管工艺施工，也无法在碎石、卵石地层形成大直径的桩体。

本司在2019年就卵碎石地层中喷射灌浆桩申请有公开号为CN110424385A的专利“卵碎石地层中大直径高垂直度喷射灌浆桩的施工工法”，其技术方案包括：步骤1、潜孔锤引孔，钢护筒全长跟进；步骤2、拔出钻头，下放临时支撑管；步骤3、拔出钢护筒，临时支撑管代替钢护筒对孔壁进行支撑；步骤4、下放高压旋喷钻杆，旋喷钻杆喷出高压水泥浆，高压水泥浆将相应位置的临时支撑管击碎成细小的碎片，临时支撑管背后的卵石坍塌落入钻孔范围内，高压水泥浆对坍塌后的卵石进行切割扰动，使得坍塌直径进一步扩大，水泥浆液填充坍塌后的卵石之间的空隙；步骤5：提升旋喷钻杆并继续高压旋喷，提升过程中，临时支撑管被逐渐击碎，临时支撑管背后的卵石逐渐坍塌，直至提升至设计高度，水泥浆液凝固后，形成大直径喷射灌浆桩。

上述方案利用潜孔锤工艺引孔，同时锤头冲击作用将周边卵石松动并形成空隙；随着高压喷射时临时支撑管被击碎，钻孔周围卵石坍塌，形成间隙很大的松散结构，卵石在高压水泥浆冲击作用下，有更大的活动空间；最终水泥浆液填充坍塌后的卵石间隙后，形成大直径的桩体。

但该施工方法在碎石、卵石地层中，会存在如下情况：

一、高压旋喷工序中，高压水泥浆料先冲击在临时支撑管上，待临时支撑管破裂后，才能作用在周边卵石上；显然临时支撑管会对高压水泥浆料喷射效果造成干扰，使得高压水泥浆料作用在周边卵石上压力下降，最终导致成桩直径受影响。

二、碎石、卵石地层在高压旋喷工序中会出现提前塌孔现象，坍塌的碎石、卵石局部冲击挤压临时支撑管，可能会导致临时支撑管出现破裂口，失去支撑的碎石、卵石从破裂口倒灌在临时支撑管中，将旋喷钻杆抱死在地下，直接导致旋喷钻杆报废、前期投入工作全部成为无用功，对施工周期、施工成本都造成巨大影响。

针对第一种情况，将临时支撑管管壁减薄、或者在管壁上开设预裂线，使管壁容易破裂就能改善临时支撑管对高压水泥浆料喷射效果的干扰问题。

针对第二种情况，将临时支撑管管壁加厚，使管壁更加坚固能降低旋喷钻杆在地下被抱死的风险。

但这两种可能同时产生的情形，其解决方案却是相悖的。为此，申请人新研发了一种能够在碎石、卵石地层中采用旋喷实现稳定成桩的施工工艺。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本申请提供一种超高压喷射灌浆钻机及其在旋喷成桩方法中的应用。

第一方面，本申请提供一种超高压喷射灌浆钻机，采用如下的技术方案：

一种超高压喷射灌浆钻机，包括履带底盘、上车底盘、桅杆、动力头、卷扬机及钻具系统，所述上车底盘设置在履带底盘上，所述桅杆、卷扬机设置在上车底盘上；所述动力头滑动设置在桅杆上，所述钻具系统安装在动力头上，所述动力头通过钢丝绳与卷扬机相联接；所述动力头两侧均可拆卸设置有连接件。

通过采用上述技术方案，履带底盘作为承载基础，上车底盘是联接履带底盘和固定其他部件的基础；动力头安装在桅杆上，为钻具系统提供上下滑移的动力；动力头两侧布置连接件，通过连接件可同步提升与旋喷钻杆联动的其他管件，一方面使旋喷钻杆与管件联动更统一，另一方面可减少其他提升设备的配置，直接节省了工程成本，长此以往，更有利于推动旋喷成桩工程的发展。

可选的，所述连接件为吊索或吊杆。

通过采用上述技术方案，通过吊索或吊杆直接将与旋喷钻杆配合的管件挂接在动力头下，连接稳定且安装过程快捷方便。

第二方面，本申请提供一种卵碎石地层中旋喷成桩的施工方法,采用如下的技术方案：

步骤1、潜孔锤引孔、钢护筒跟进；用潜孔锤钻孔工艺进行钻孔，钻孔直径为273mm-800mm，钻孔时，锤头冲击作用将周边卵石松动，钻孔周围一定范围内的卵石层内的碎屑被吹出，形成松散卵石圈体；钢护筒全长跟进，直至钻孔至设计深度；钢护筒将松散卵石圈体隔离在钻孔外，防止钻孔坍塌；

步骤2、拔出钻头、下放钢支管；拔出钢护筒内的潜孔锤钻头和潜孔锤钻杆，将潜孔锤钻孔机械移走；将具有花孔的钢支管挂接在超高压喷射灌浆钻机的动力头下，下放入钻孔中，钢支管与动力头分离；钢支管的外径小于钢护筒的内径；

步骤3：提升钢护筒；被钢护筒隔离在钻孔外的松散卵石圈体，在失去钢护筒支撑后随即坍塌，钢支管代替钢护筒对孔壁进行支撑；

步骤4：高压旋喷；用超高压喷射灌浆钻机下放高压旋喷钻杆至孔底，提升钢支管，钢支管底端高于旋喷钻杆喷嘴；松散卵石圈体在失去钢支管支撑后随即二次坍塌，旋喷钻杆喷嘴与卵石直接接触；旋喷钻杆喷出高压水泥浆，高压水泥浆对坍塌后的卵石进行上下切割扰动，松散卵石圈体以外的既有卵石层受到高压水泥浆的冲击扰动后再次坍塌，使得坍塌直径进一步扩大，水泥浆液填充坍塌后的卵石之间的空隙；

喷出的高压水泥浆从钢支管和旋喷钻杆之间的空隙中向上返浆，对钢支管顶端管口流出的浆液进行收集、过滤，并返回至水泥浆搅拌池，进行重新配制和搅拌，然后经高压泵加压后从旋喷钻杆再次喷入钻孔内，实现重复利用；

步骤5：钢支管顶部再次连接在动力头上，同步提升钢支管与旋喷钻杆，并继续高压旋喷：提升过程中，钢支管底端的卵石逐渐坍塌，直至提升至设计高度，水泥浆液凝固后，形成大直径桩体。

通过采用上述技术方案，先利用潜孔锤工艺引出较大直径的钻孔，锤头冲击作用将周边卵石松动，同时高压风将钻孔周围卵石层中的石屑吹出钻孔外，锤头振动使周围卵石松动并形成空隙；钢护筒拔出时，钻孔周围卵石发生一次坍塌；高压旋喷全程由钢支管防护，利用超高压喷射灌浆钻机使钢支管与旋喷钻杆同步提升，一方面有效避免了提升途中塌孔，保证施工稳定进行；另一方面钢支管提升时，钻孔周围卵石失去钢支管支撑，发生二次坍塌挤压支撑在旋喷钻杆上，旋喷钻杆随即又对坍塌的卵石进行冲击搅拌，使得卵石层再次坍塌，进一步扩大坍塌直径；最终水泥浆液填充坍塌后的卵石间隙后，形成大直径的桩体。

可选的，步骤4中，提升钢支管，钢支管底端高于旋喷钻杆喷嘴500mm-1200mm。

通过采用上述技术方案，旋喷钻杆喷嘴上方的卵石处于高度松散状态，使得高压水泥浆能从上下两个方向扰动卵石，增大卵石扰动范围，后续对既有卵石层的冲击扰动程度也进一步增大。钢支管底端与喷嘴之间的间距设在500mm-1200mm，高压水泥浆向上扰动时，能将这个范围的卵石更好的形成翻滚，间隙更加均匀，最终桩体也更加均匀。

可选的，所述旋喷钻杆具有多个喷嘴，多个喷嘴沿轴向上下间隔布置。

通过采用上述技术方案，旋喷出的高压水泥浆能同时对卵石进行上下多层扰动，提高卵石混合程度，使得最终成桩效果更好。

可选的， 步骤3中，提升钢护筒，钢护筒完全提出钻孔或将钢护筒底端提升至旋喷桩桩顶标高位置处。

通过采用上述技术方案，钢护筒完全提出钻孔能使松散卵石初次坍塌的更加彻底；钢护筒部分留在地层中，能与钢支管之间形成出浆通道，为后续返浆分流，避免返浆压力过大，影响回收。

可选的，步骤5中，采用液压拔管器辅助提升钢支管。

通过采用上述技术方案，针对施工前期不清楚地质情况，提前在旋喷成桩作业前布置液压拔管器，以在提升钢支管工序中，辅助提取钢支管，保障钢支管稳定提升。

可选的，液压拔管器在旋喷成桩作业前布置在成桩位置处；将地面以上的钢支管及旋喷钻杆部分拆除，然后将液压拔管器安装在相应位置后，再重新安装旋喷钻杆及钢支管，用液压拔管器将钢支管提起。

通过采用上述技术方案，针对施工过程中，钢支管被抱死在地下的情况，将地面以上的钢支管及旋喷钻杆部分拆除，将液压拔管器安装在相应位置后，用液压拔管器将钢支管提起，保障钢支管稳定提升。

可选的，采用泥浆净化设备对管口流出的浆液进行过滤。

通过采用上述技术方案，泥浆净化设备用于水泥浆的过滤，可以实现将60微米以上的砂土颗粒进行过滤，小于60微米的水泥颗粒回收至水泥浆搅拌池内，重新调整水灰比后再次喷入钻孔内。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1、通过将同步提升钢支管和旋喷钻杆的设备统一为超高压喷射灌浆钻机，一方面使旋喷钻杆与管件联动更统一，另一方面可减少其他提升设备的配置，直接节省了工程成本，更有利于推动旋喷成桩工程的发展；

2、旋喷钻杆注浆过程钢支管全程跟进，一方面有效避免了提升途中塌孔，保证施工稳定进行；另一方面钢支管的刚度起到导向作用，避免碰到软硬不均时，容易发生的偏斜问题，显著增加了垂直度可靠性；

3、通过大直径引孔和三次塌孔，使卵石在钻孔内形成较大间隙，再利用高压浆喷射搅拌，水泥浆与卵石上下搅拌均匀，凝固后成桩；该施工工法很好地解决了现有高压旋喷对卵石地层切不动、挤不动的问题，形成了大直径的有效桩体；

4、通过对水泥浆液的重复利用，避免材料浪费，且防止污染、更加环保，使该施工工法更加经济适用。

附图说明

图1是本申请实施例中超高压喷射灌浆钻机的结构示意图；

图2是至图8是图解性的描述，演示出了卵碎石地层中旋喷成桩的施工过程。

附图标记说明：1、履带底盘；2、上车底盘；3、桅杆；4、动力头；5、卷扬机；6、液压动力站；7、钻具系统；11、潜孔锤；12、钢护筒；13、卵石层；14、松散卵石圈体；15、钢支管；151、花孔；16、旋喷钻杆；17、桩体。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种超高压喷射灌浆钻机。

本申请的超高压喷射灌浆钻机是在液压步履式CFG32型桩机基础上改造得到的。

如图1所示，喷射灌浆钻机包括履带底盘1、上车底盘2、桅杆3、动力头4、卷扬机5、液压动力站6及钻具系统7。上车底盘2设置在履带底盘1上，桅杆3、卷扬机5、液压动力站6均设置在上车底盘2上；动力头4滑动设置在桅杆3上，动力头4的动力输出端与钻具系统7的主动钻杆相联接，动力头4的动力输入端(液压马达)和卷扬机5的动力输入端(液压马达)均与液压动力站6相联接，动力头4的升降装置通过钢丝绳与卷扬机5相联接。

其中桅杆3是主要由四节方形桅杆3体和滑轮组组成，桅杆3体两侧焊接有固定动力头4滑板的导轨，从桅杆3顶端至底端导轨为一直线；滑轮组安装在桅杆3顶部。缠绕在卷扬机5上的钢丝绳绕过滑轮组与动力头4上的动滑轮，并将死绳端固定于天轮架上，形成升降给进系统。动力头4在钢丝绳的牵引下可沿桅杆3导轨全行程上下滑移，实现全孔给进钻进。

动力头4滑板两侧焊接有吊耳，吊耳上可挂接有吊索或吊杆。

卵碎石地层中旋喷成桩的施工方法，包括以下过程（由于卵碎石地层结构类似，以下实施例以卵石地层为例进行说明）：

步骤1：潜孔锤11引孔、钢护筒12跟进；如图2所示，用潜孔锤11钻孔工艺进行钻孔，钻孔直径为273mm-800mm，本实施例以273mm为例进行介绍。

引孔前，调整钻机的竖向导轨的垂直度，第一节潜孔锤11钻杆钻进过程中缓慢进尺，提高钻杆和钢护筒12的垂直度。钻孔过程中，锤头冲击作用将周边卵石层13松动，同时钻孔周围一定范围内的卵石层13内的碎屑被吹出，形成松散卵石圈体14；钢护筒12壁厚大于10mm，全长跟进，直至钻孔至设计深度；钢护筒12将松散卵石圈体14隔离在钻孔外，防止钻孔坍塌；当钢护筒12受到摩擦无法在重力下自动入孔时，可以采用顶部液压装置对钢护筒12顶面进行下压，较佳的，钻头和钢护筒12之间安装管靴，使得钢护筒12更好的克服孔壁的摩擦力，及时对孔壁进行支护。

当钻孔深度较深时，例如孔深超过40m，潜孔锤11配套高风压、高风量空压机，风压≥3.0MPa，风量≥30立方米/min。

步骤2：拔出钻头、下放钢支管15；如图3、图4所示，拔出钢护筒12内的潜孔锤11，将潜孔锤11钻孔机械移走；用本申请的喷射灌浆钻机下放钢支管15。

钢支管15壁厚大于10mm，直径为194mm，长度与钻孔设计深度相适应。钢支管15的管壁具有花孔151，花孔151直径为20mm，沿钢支管15轴向间隔分布。

喷射灌浆钻机的钻具系统7从动力头4上暂时拆下；通过吊索将钢支管15与动力头4相联接，吊索挂接在钢支管15的花孔151上。

步骤3：提升钢护筒12；如图5所示，将钢护筒12完全提出钻孔或将钢护筒12底端提升至旋喷桩桩顶标高位置处；提升方式可利用喷射灌浆钻机的动力头4将钢护筒12拔起，也可采用液压拔管器将钢护筒12拔起，或者是采用拔管器将钢护筒12拔起一段高度后，换成喷射灌浆钻机将钢护筒12一次性拔至预定位置。

钢护筒12提升后，失去钢护筒12筒壁支撑的松散卵石圈体14的卵石初步坍塌，随后抵压在钢支管15上，由钢支管15代替钢护筒12进行支撑。

钢护筒12底端留在旋喷桩桩顶标高位置上方的地层中，与钢护筒12完全提出钻孔的区别在于，留在地层中的钢护筒12与钢支管15之间存有间隔，该间隔能作为出浆通道；后续旋喷注浆产生的返浆通过花孔151进入到该出浆通道中，实现分流，避免返浆集中从钢支管15管口涌出，导致返浆压力过大，影响回收。

步骤4：高压旋喷；如图6、图7所示，下放高压旋喷钻杆16，采用喷射灌浆钻机一次性将旋喷钻杆16伸入孔底；采用液压拔管器或喷射灌浆钻机将钢支管15整体上移，钢支管15底端高于旋喷钻杆16喷嘴500-1200mm；本实施例中定为700mm。

失去钢支管15支撑的松散卵石圈体14的卵石随即二次坍塌，卵石间的间隙再次增大，卵石最终抵压在旋喷钻杆16上；旋喷钻杆16的喷嘴与孔内二次坍塌的卵石直接接触。

钢支管15位于钻孔外的部分再通过吊索连接在提升旋喷钻杆16的动力头4上，使钢支管15与旋喷钻杆16同步向上提升。

靠近旋喷钻杆16底端的旋喷钻杆16的侧面设置有水泥浆的喷浆嘴和高压气的喷气嘴，旋喷钻杆16内设置有水泥浆注浆管和高压气管，高压水泥浆从喷浆嘴水平或倾斜射出。

旋喷钻杆16旋喷作业时，高压水泥浆和高压气对二次坍塌的卵石进行切割扰动，松散卵石圈体14以外的既有卵石层13受到冲击扰动后进一步坍塌，使得坍塌直径进一步扩大，水泥浆液填充坍塌后的卵石之间的空隙。

此处，本申请方案的旋喷作业对坍塌后的卵石扰动程度及扰动范围，均优于击碎临时支撑管的旋喷方案；一方面，本申请方案的高压水泥浆能直接作用在卵石上，不会有额外因素对旋喷压力造成干扰；另一方面，本申请方案的旋喷钻杆16喷嘴上方至少700mm的卵石处于高度松散状态，使得高压水泥浆能从上下两个方向扰动卵石，增大卵石扰动范围，后续对既有卵石层13的冲击扰动程度也进一步增大。

而临时支撑管的旋喷方案只有在击碎临时支撑管后，临时支撑管背后的卵石才会向下坍塌，即旋喷钻杆16喷嘴下方的卵石处于高度松散状态，使得高压水泥浆只能从上至下扰动卵石，扰动形式单一，扰动范围有限；最终使得本申请方案形成的桩体17直径大于击碎临时支撑管的旋喷方案形成的桩体17直径。

本申请方案中，可将旋喷钻杆16的喷嘴设为多组，且沿轴线方向上下间隔分布，如此，旋喷出的高压水泥浆能同时对卵石进行上下多层扰动，提高卵石混合程度，使得最终成桩效果更好。

根据不同的地质和不同工况，选择水泥浆选择射出的角度。例如，当卵石地层中大颗粒的卵石占比较大时，水平射出的高压水泥浆会回弹，此时，采用倾斜向上喷浆，由于大颗粒的卵石有向上的活动空间，从而使高压水泥浆的影响半径进一步扩大。

又如，当设计桩底要与基岩搭接形成止水帷幕时，由于喷嘴位置距离孔底部略有距离，此时采用倾斜向下喷浆，可以使水泥浆更好地与基岩搭接，使卵石层13和基岩的结合面形成连续的桩体17，不至于出现桩底未入岩的情况。

高压气的喷气嘴可以是位于旋喷钻杆16的管壁上，位于高压喷浆嘴的上方或下方，也可以与喷浆嘴同心设置，使形成高压气包浆的冲击，还可以是位于旋喷钻杆16的底端，朝下设置。高压气和高压水泥浆共同作用，使得坍塌直径进一步扩大，且让卵石在孔内更好的形成翻滚，间隙更加均匀。

高压旋喷过程中优选以下相关参数：喷浆嘴直径为4-6mm，优选为5mm；水泥浆液的注浆液压力≥35MPa，喷出的水泥浆液流量≥200L/min；高压气的压力为1.0-1.8MPa。

喷射过程中，高压气携带大量浆液从钢支管15中向上返出，使得钢支管15与旋喷钻杆16之间形成出浆通道，以满足高压气体和大量浆液的排出；且花孔151的设置一方面将返浆分流，避免返浆压力太大、流速过急，影响后续回收清理；另一方面将流通在钢支管15中、并高于地面的返浆及时排出，避免返浆在钢支管15内持续走高，最后从钢支管15顶端管口溢出时，对周边环境影响过大。

喷射过程中，从出浆通道流出的浆液包括水泥浆、卵石碎屑和泥土等；可以对该浆液进行过滤，将有用的水泥浆成分返回至水泥浆搅拌池，进行重新配制和搅拌，然后经高压泵加压后从旋喷钻杆16再次喷入钻孔内，实现重复利用。对于浆液的过滤可以采用泥浆净化设备。

步骤5：同步提升旋喷钻杆16及钢支管15；如图8所示，继续高压旋喷，直至提升至设计高度，将旋喷钻杆16、钢支管15完全拔出钻孔，钻孔中浆液凝固后，形成大直径喷射灌浆桩。旋喷钻杆16提升速度可以是5-15cm/min。

卵石地层中坍塌后的卵石直接挤压在钢支管15上，卵石的挤压力会影响钢支管15的提升速度，严重时还可能会直接把钢支管15抱死在地下，这种现象在不清楚地质情况的施工前期中经常出现；此时单纯靠喷射灌浆钻机的动力头4提升钢支管15及旋喷钻杆16，效果一般。

因此，需要提前在旋喷成桩作业前，在成桩位置处布置液压拔管器，以在提升钢支管15工序中，辅助提取钢支管15；如没有提前布置液压拔管器，在提升钢支管15工序中，遇到钢支管15提升困难或抱死的情况，可先将地面以上的钢支管15及旋喷钻杆16部分拆除，将液压拔管器安装在相应位置后，再重新安装旋喷钻杆16及钢支管15，然后用液压拔管器将钢支管15提起，保障钢支管15稳定提升。

该施工工艺的原理为：先利用潜孔锤11钻孔机械引出较大直径的钻孔，同时锤头振动作用使周围卵石松动，加之高压风将钻孔周围卵石层13中的石屑吹出钻孔外，使钻孔周围卵石形成空隙；高压旋喷时，钻孔周围卵石先后经历两次坍塌，形成间隙很大的松散结构。钻孔的直径越大，坍塌的范围越大，卵石间的空隙也会变大，即卵石在高压水泥浆和高压气冲击作用下，有更大的活动空间。在喷嘴直径为5mm的扇形浆柱冲击下，以及卵石有较大活动空间的条件下，超高能的浆柱能够冲击到潜孔锤11未影响到的范围，使得松散卵石圈体14以外的一定范围内的原状卵石坍塌，进一步扩大桩径；坍塌的范围内，卵石和碎屑在高压水泥浆和高压气的共同作用下，不断翻滚，被搅拌均匀，水泥浆填充空隙后，形成完整的大直径桩体17。

整个成桩工艺简单总结为：通过大直径引孔和三次塌孔，使卵石在钻孔内形成较大间隙，再利用高压浆喷射搅拌，水泥浆与卵石搅拌均匀，凝固后成桩。该施工工法很好地解决了现有高压旋喷对卵石地层切不动、挤不动的问题，形成了大直径的喷射灌浆桩。通过钢支管15有效避免了旋喷钻杆16在地下被抱死的风险，保证施工稳定进行；且钢支管15自身刚度起到导向作用，避免碰到软硬不均时，容易发生的偏斜问题，从而提高桩体17的垂直度。

形成的大直径喷射灌浆桩能够起到支撑、止水等效果。既可以当作基坑护坡桩之间的止水桩、护坡桩之后的成排止水桩、灌浆桩相互搭接形成止水帷幕或地下连续墙接口处的止水桩，也可以插入型钢后形成受力墙。

本实施例中，引孔直径为273mm，松散卵石圈体14厚度可达5-15cm，第一次塌孔后有效孔径可达373mm-523mm，第二次塌孔后有效孔径可达473mm-623mm，加上高压水泥浆切割扰动后的三次塌孔，有效桩径可达700-1150mm。

步骤4和步骤5中高压旋喷可替换为高压摆喷，形成扇形的喷射面，最终与护坡桩搭接或自行相互搭接形成止水帷幕。

步骤4中的高压旋喷还可采用三重管旋喷工艺，钢支管15背后的松散卵石圈体14的卵石坍塌落入钻孔范围内，在高压水和高气压的共同切割扰动下，松散卵石圈体14以外的既有卵石层13受到冲击扰动后进一步坍塌，使得坍塌直径进一步扩大，水泥浆液填充坍塌后的卵石之间的空隙。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种超高压喷射灌浆钻机，其特征在于：包括履带底盘(1)、上车底盘(2)、桅杆(3)、动力头(4)、卷扬机(5)及钻具系统(7)，

所述上车底盘(2)设置在履带底盘(1)上，所述桅杆(3)、卷扬机(5)设置在上车底盘(2)上；

所述动力头(4)滑动设置在桅杆(3)上，所述钻具系统(7)安装在动力头(4)上，所述动力头(4)通过钢丝绳与卷扬机(5)相联接；

所述动力头(4)两侧均可拆卸设置有连接件。

2.根据权利要求1所述的超高压喷射灌浆钻机，其特征在于：所述连接件为吊索或吊杆。

3.一种卵碎石地层中旋喷成桩的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、潜孔锤(11)引孔、钢护筒(12)跟进；用潜孔锤(11)钻孔工艺进行钻孔，钻孔直径为273mm-800mm，钻孔时，锤头冲击作用将周边卵石松动，钻孔周围一定范围内的卵石层(13)内的碎屑被吹出，形成松散卵石圈体(14)；钢护筒(12)全长跟进，直至钻孔至设计深度；钢护筒(12)将松散卵石圈体(14)隔离在钻孔外，防止钻孔坍塌；

步骤2、拔出钻头、下放钢支管(15)；拔出钢护筒(12)内的潜孔锤(11)钻头和潜孔锤(11)钻杆，将潜孔锤(11)钻孔机械移走；将具有花孔(151)的钢支管(15)挂接在超高压喷射灌浆钻机的动力头(4)下，下放入钻孔中，钢支管(15)与动力头(4)分离；钢支管(15)的外径小于钢护筒(12)的内径；

步骤3：提升钢护筒(12)；被钢护筒(12)隔离在钻孔外的松散卵石圈体(14)，在失去钢护筒(12)支撑后随即坍塌，钢支管(15)代替钢护筒(12)对孔壁进行支撑；

步骤4：高压旋喷；用超高压喷射灌浆钻机下放高压旋喷钻杆(16)至孔底，提升钢支管(15)，钢支管(15)底端高于旋喷钻杆(16)喷嘴；松散卵石圈体(14)在失去钢支管(15)支撑后随即二次坍塌，旋喷钻杆(16)喷嘴与卵石直接接触；旋喷钻杆(16)喷出高压水泥浆，高压水泥浆对坍塌后的卵石进行上下切割扰动，松散卵石圈体(14)以外的既有卵石层(13)受到高压水泥浆的冲击扰动后再次坍塌，使得坍塌直径进一步扩大，水泥浆液填充坍塌后的卵石之间的空隙；

喷出的高压水泥浆从钢支管(15)和旋喷钻杆(16)之间的空隙中向上返浆，对钢支管(15)顶端管口流出的浆液进行收集、过滤，并返回至水泥浆搅拌池，进行重新配制和搅拌，然后经高压泵加压后从旋喷钻杆(16)再次喷入钻孔内，实现重复利用；

步骤5：钢支管(15)顶部再次连接在动力头(4)上，同步提升钢支管(15)与旋喷钻杆(16)，并继续高压旋喷：提升过程中，钢支管(15)底端的卵石逐渐坍塌，直至提升至设计高度，水泥浆液凝固后，形成大直径桩体(17)。

4.根据权利要求1所述的卵碎石地层中旋喷成桩的施工方法，其特征在于：步骤4中，提升钢支管(15)，钢支管(15)底端高于旋喷钻杆(16)喷嘴500mm-1200mm。

5.根据权利要求1所述的卵碎石地层中旋喷成桩的施工方法，其特征在于：所述旋喷钻杆(16)具有多个喷嘴，多个喷嘴沿轴向上下间隔布置。

6.根据权利要求1所述的卵碎石地层中旋喷成桩的施工方法，其特征在于：步骤3中，提升钢护筒(12)，钢护筒(12)完全提出钻孔或将钢护筒(12)底端提升至旋喷桩桩顶标高位置处。

7.根据权利要求1所述的卵碎石地层中旋喷成桩的施工方法，其特征在于：步骤5中，采用液压拔管器辅助提升钢支管(15)。

8.根据权利要求5所述的卵碎石地层中旋喷成桩的施工方法，其特征在于：液压拔管器在旋喷成桩作业前布置在成桩位置处。

9.根据权利要求5所述的卵碎石地层中旋喷成桩的施工方法，其特征在于：液压拔管器在钢支管(15)提升过程中布置在成桩位置处；

将地面以上的钢支管(15)及旋喷钻杆(16)部分拆除，然后将液压拔管器安装在相应位置后，再重新安装旋喷钻杆(16)及钢支管(15)，用液压拔管器将钢支管(15)提起。

10.根据权利要求1所述的卵碎石地层中旋喷成桩的施工方法，其特征在于：采用泥浆净化设备对管口流出的浆液进行过滤。

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