CN113916522B - 一种实验室获得适合旋喷桩施工环境旋喷参数的测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实验室获得适合旋喷桩施工环境旋喷参数的测试方法,测试方法包括1)取实验室用测试装置;2)打桩孔;3)气密性检测;4)容浆腔注浆;5)旋喷制桩;6)重复制桩;7)数据测算。测试装置包括旋转注浆组件和高压注浆组件,旋转注浆组件用于喷射注浆,高压注浆组件用于向旋转注浆组中输入高压泥浆。本发明可用于实验室旋喷桩试验工作,该装置结构简单,方便在实验室使用;该装置可采用不同的喷浆速度、钻杆转动速度和钻杆提升速度完成喷桩作业,方便获取不同的旋喷桩参数,以确定最佳的施工数据,为后续现场施工提供依据。
Description
技术领域
本发明属于土木工程技术领域,涉及一种实验室获得适合旋喷桩施工环境旋喷参数的测试方法。
背景技术
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,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。施工中一般分为两个工作流程,即先钻后喷,再下钻喷射,然后提升搅拌,保证每米桩浆土比例和质量。
旋喷桩施工前,需要对旋喷参数进行测试,测试出适合施工环境的最佳的喷浆速度、钻杆转速和钻杆提升速度等参数。但是,旋喷桩施工设备均为大型设备,无法在实验室进行施工测试。
发明内容
本发明提供了一种实验室获得适合旋喷桩施工环境旋喷参数的测试方法,能够在实验室模拟旋喷桩施工环境,获得相关参数。
为此,本发明采用如下技术方案:
一种实验室获得适合旋喷桩施工环境旋喷参数的测试方法,具体按以下步骤进行:
1)取实验室用测试装置:该测试装置包括旋转注浆组件和高压注浆组件,旋转注浆组件用于喷射注浆,高压注浆组件用于向旋转注浆组件中输入高压泥浆;
所述旋转注浆组件包括中空的壳体和竖直设置的钻杆,钻杆上端依次穿过壳体的底板、壳体内部和壳体的顶板,并从壳体顶部伸出,钻杆与壳体的底板和顶板转动连接;钻杆下端为锥形;钻杆下部的侧壁上设有喷浆孔,钻杆内设有注浆通道,注浆通道的一端贯穿钻杆顶部,注浆通道的另一端连通喷浆孔,注浆通道贯穿钻杆顶部的一端安装有金属管,钻杆由驱动组件驱动旋转;
高压注浆组件包括高压注浆筒,高压注浆筒由上下两部分固接而成,上部分为倒置的桶体,下部分为漏斗;该桶体内设有直径与桶体内径相适配的承压板,承压板可沿桶体内壁上下移动,承压板将高压注浆筒内部分为上下两个腔室,上部腔室为容气腔,下部腔室为容浆腔;桶体侧壁上设有与容浆腔相通的进浆口,漏斗咀部设有与容浆腔相通的排浆口;桶体顶盖上设有气压计和与容气腔连通的进气口;承压板与桶体顶盖之间设有多个弹簧,弹簧上端与桶体顶盖固接,弹簧下端与承压板固接;
2)打桩孔:在室内试验土工模型上在需要成桩的位置打孔,形成桩孔,桩孔竖直向下,桩孔直径大于钻杆直径,确保钻杆可以插入桩孔中;
3)气密性检测:用输气管连通进气口和高压空气泵,开启高压空气泵向容气腔内通入高压空气,检验气压计是否能正常工作,同时检查高压注浆组件的气密性,确保气密完好,无漏气现象,从而保证气压稳定;
4)容浆腔注浆:用排浆管连通金属管和排浆口;将进浆口与供浆机构连通,通过进浆口向容浆腔内注入水泥浆,注浆完成后,封闭进浆口;
5)旋喷制桩:将驱动组件与动力机构相连接,手持手提把,将钻杆竖直插入桩孔内,使钻杆底端到达桩孔底部;将壳体连接至提升装置上,启动动力机构,动力机构通过驱动组件带动钻杆旋转;通过气压计数据调节高压空气泵的压强,从而控制喷浆孔的喷浆速度,同时通过提升装置匀速向上提升钻杆,水泥浆即喷入桩孔中,提升装置上设有速度传感器;
6)重复制桩:选择下一个桩孔,重复步骤4)和5),喷浆时选择不同数值的喷浆速度、钻杆转速和钻杆提升速度;
7)数据测算:养护完成后成桩,然后进行桩体检测,测量桩体强度,以确定最佳的喷浆速度、钻杆转速和钻杆提升速度。
本发明可用于实验室旋喷桩成桩参数的测试,结构简单,方便在实验室等环境使用;该装置可采用不同的喷浆速度、钻杆转动速度和钻杆提升速度完成喷桩作业,方便获取不同的旋喷桩参数,以确定最佳的施工数据,为后续现场施工提供依据。
附图说明
图1是本发明旋转注浆组件的结构示意图;
图2是本发明高压注浆组件的结构示意图;
图中:1-钻杆,2-注浆通道,3-金属管,4-喷浆孔,5-动力传动轴,6-排浆管,7-手提把,8-高压注浆筒,9-容气腔,10-容浆腔,11-弹簧,12-输气管,13-气压计,14-进浆口,15-壳体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明:
本发明提供了一种能够在实验室中获得适合旋喷桩施工环境旋喷参数的测试方法,具体按以下步骤进行:
1)取一测试装置,该测试装置包括图1所示的旋转注浆组件和图2所示的高压注浆组件,旋转注浆组件用于喷射注浆,高压注浆组件用于向旋转注浆组中输入高压泥浆。
旋转注浆组件包括中空的壳体15和竖直设置的钻杆1,钻杆1上端依次穿过壳体15的底板、壳体15内部和壳体15的顶板,从壳体15顶部伸出,钻杆1与壳体15的底板和顶板转动连接;钻杆1下端为锥形,方便钻杆1插入桩孔内;钻杆1下部的侧壁上设有喷浆孔4,钻杆1内设有注浆通道2,注浆通道2的一端贯穿钻杆1顶部,注浆通道2的另一端连通喷浆孔4,注浆通道2贯穿钻杆1顶部的一端安装有金属管3。钻杆1由驱动组件驱动旋转,该驱动组件包括相啮合的第一锥齿轮和第二锥齿轮,第一锥齿轮固定于钻杆1上,第二锥齿轮与动力传动轴5的一端固接,动力传动轴5的另一端穿过壳体15的侧壁,伸出壳体15外。
动力传动轴5尾端可连接伺服电机,方便调节动力传动轴5的转速。金属管3与钻杆1转动连接,钻杆1转动时,金属管3静止不动,与金属管3相连的排浆管6也静止不动。壳体15的顶板上安装有手提把7, 通过手提把7可移动或操作旋转注浆组件。
高压注浆组件包括高压注浆筒8,高压注浆筒8由上下两部分固接而成,上部分为倒置的桶体,下部分为漏斗;该高压注浆筒内设有直径与桶体内径相适配的承压板,承压板可沿桶体内壁上下移动,承压板将高压注浆筒8内部分为上下两个腔室,上部腔室为容气腔9,下部腔室为容浆腔10;承压板可防止容气腔9内的空气进入容浆腔10内,也可防止容浆腔10的泥浆进入容气腔9中。桶体侧壁上设有与容浆腔10相通的进浆口14,漏斗咀部设有与容浆腔10相通的排浆口;桶体顶盖上设有气压计13和与容气腔9连通的进气口;承压板与桶体顶盖之间设有多个弹簧11,弹簧11上端与桶体顶盖固接,弹簧11下端与承压板固接。弹簧11的作用是向上提承压板,当容气腔内空气的压力大于所有弹簧作用在承压板上的拉力时,承压板向下移动,将容浆腔内的水泥浆压入注浆通道。当注浆成桩过程结束后,减少空气进入量,承压板在弹簧作用下向上提升,等待下次工作。
2)打桩孔:使用打孔设备在室内试验土工模型需要成桩的位置进行打孔,形成桩孔,桩孔竖直向下,桩孔直径需大于钻杆直径,确保钻杆可以插入桩孔中。
3)气密性检测:用输气管12连通进气口和高压空气泵,开启高压空气泵向容气腔内通入高压空气,检验气压计13是否能正常工作,同时检查高压注浆组件的气密性,确保气密完好,无漏气现象,从而保证气压稳定。
4)容浆腔注浆:用排浆管6连通金属管3和排浆口;将进浆口14与供浆机构连通,通过进浆口14向容浆腔10内注水泥浆,使水泥浆填满整个容浆腔10,注浆完成后,关闭供浆机构。
5)旋喷制桩:手持手提把7部位,将钻杆1竖直插入桩孔底部,将壳体连接至提升装置上;启动动力传动轴5带动钻杆1转动;钻杆1转动时,金属管3绕注浆通道转动,保证排浆管6固定不动。通过气压计13数据调节高压空气泵的压强,从而控制喷浆孔4的喷浆速度,同时通过提升装置匀速向上提升钻杆1,水泥浆即喷入桩孔中。
6)重复制桩:选择下一个桩孔,重复步骤4)和5),喷浆时选择不同参数的喷浆速度、钻杆转速和钻杆提升速度。
7)数据测算:养护完成后成桩,然后进行桩体检测,测量桩体强度,以确定最佳的喷浆速度、钻杆转速和钻杆提升速度。通过选择不同的泥浆还可测量最佳水灰比参数。
步骤(4)中的提升装置包括机架和提升组件,提升组件的下端可与壳体可拆卸连接,提升组件用于带动壳体沿机架竖直上下移动。提升组件可选用丝杠螺母组件、链轮链条组件或直线导轨副,提升组件还设有速度传感器,用于测量壳体的移动速度。
需要说明的是,以上仅是本发明的部分实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和替换,这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种实验室获得适合旋喷桩施工环境旋喷参数的测试方法,其特征在于,具体按以下步骤进行:
1)取实验室用测试装置,该测试装置包括旋转注浆组件和高压注浆组件,旋转注浆组件用于喷射注浆,高压注浆组件用于向旋转注浆组件中输入高压泥浆;
所述旋转注浆组件包括中空的壳体和竖直设置的钻杆,钻杆上端依次穿过壳体的底板、壳体内部和壳体的顶板,并从壳体顶部伸出,钻杆与壳体的底板和顶板转动连接;钻杆下端为锥形,方便钻杆插入桩孔内;钻杆下部的侧壁上设有喷浆孔,钻杆内设有注浆通道,注浆通道的一端贯穿钻杆顶部,注浆通道的另一端连通喷浆孔,注浆通道贯穿钻杆顶部的一端安装有金属管,钻杆由驱动组件驱动旋转;
高压注浆组件包括高压注浆筒,高压注浆筒由上下两部分固接而成,上部分为倒置的桶体,下部分为漏斗;该桶体内设有直径与桶体内径相适配的承压板,承压板可沿桶体内壁上下移动,承压板将高压注浆筒内部分为上下两个腔室,上部腔室为容气腔,下部腔室为容浆腔;桶体侧壁上设有与容浆腔相通的进浆口,漏斗咀部设有与容浆腔相通的排浆口;桶体顶盖上设有气压计和与容气腔连通的进气口;承压板与桶体顶盖之间设有多个弹簧,弹簧上端与桶体顶盖固接,弹簧下端与承压板固接;
2)在室内试验土工模型在需要成桩的位置打孔,形成桩孔,桩孔竖直向下,桩孔直径大于钻杆直径;
3)用输气管连通进气口和高压空气泵,开启高压空气泵向容气腔内通入高压空气,检验气压计是否能正常工作,同时检查高压注浆组件的气密性,确保气密完好,无漏气现象,从而保证气压稳定;
4)用排浆管连通金属管和排浆口;将进浆口与供浆机构连通,通过进浆口向容浆腔内注水泥浆,注浆完成后,封闭进浆口;
5)将钻杆竖直插入桩孔底部,将壳体连接至提升装置上;启动动力传动轴带动钻杆转动;通过气压计数据调节高压空气泵的压强,从而控制喷浆孔的喷浆速度,同时通过提升装置匀速向上提升钻杆,水泥浆即喷入桩孔中;
6)重复制桩:选择下一个桩孔,重复步骤4)和5),喷浆时选择不同数值的喷浆速度、钻杆转速和钻杆提升速度;
7)数据测算:养护完成后成桩,然后进行桩体检测,测量桩体强度,以确定最佳的喷浆速度、钻杆转速和钻杆提升速度。
2.根据权利要求1所述的实验室获得适合旋喷桩施工环境旋喷参数的测试方法,其特征在于,所述驱动组件包括相啮合的第一锥齿轮和第二锥齿轮,第一锥齿轮固定于钻杆上,第二锥齿轮与动力传动轴的一端固接,动力传动轴的另一端穿过壳体的侧壁,伸出壳体外。
3.根据权利要求2所述的实验室获得适合旋喷桩施工环境旋喷参数的测试方法,其特征在于,所述壳体的顶部连接有手提把。
4.根据权利要求1所述的实验室获得适合旋喷桩施工环境旋喷参数的测试方法,其特征在于,所述提升装置包括机架和提升组件。
5.根据权利要求4所述的实验室获得适合旋喷桩施工环境旋喷参数的测试方法,所述提升组件包括丝杠螺母组件、链轮链条组件或直线导轨副。
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