CN115613547A - 一种mjs全方位高压喷射注浆装置及其工法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种MJS全方位高压喷射注浆装置及其工法，包括前端钻头组件与注浆钻杆组件构成的注浆装置。本发明的有益效果是：具有强制吸浆装置，强制排走施工过程中产生的废浆，可以通过吸浆管选择较好的排浆场所，或接入固液分离系统，进行固液分离，对周边环境污染少；在钻头前端安装有压力传感器装置，排浆量可以根据孔内压力进行调节，而传统高压喷射注浆法没有配备压力传感装置，也无法调节孔内压力，会因为挤土效应对周边产生相对较大影响；采用超高压喷射，由于是直接采用超高压水泥浆液喷射成桩的，再加上稳定的同轴高压空气的保护和对地内压力的调整，使得成桩质量较好。
Description
技术领域
本发明涉及一种喷射注浆装置，具体为一种MJS全方位高压喷射注浆装置及其工法，属于地基土加固施工技术领域。
背景技术
近年来，我国城市建设高速发展，楼层高度、基坑开挖深度不断被刷新，各大城市纷纷投资兴建地铁、隧道、综合管廊等地下设施。在此情况下，地基土的加固成为了保证工程安全和迅速施工必不可少的措施。
目前主要的地基加固方法有：高压旋喷注浆法、深层搅拌法、注浆法、SMW工法等。这些土体加固方法都有一个共同的特点：施工过程中地内压力不可控，因此会对周边岩土体产生较大的挤土效应，会造成地面隆起、地表开裂等，影响周围建筑物、构筑物、地下市政管线的正常使用，甚至产生较为严重的破坏。
如何在密集的建筑丛中进行地基加固，就急需一种微扰动、可控性强的地基加固方法，基于此，本申请提出一种MJS全方位高压喷射注浆装置及其工法。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述至少一个技术问题而提供一种MJS全方位高压喷射注浆装置及其工法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种MJS全方位高压喷射注浆装置及其工法，包括其注浆装置包括
前端钻头组件，其用于钻入待注浆区域所设定的钻孔内，且其包括用于喷射水泥浆形成加固体的钻头，钻头的一侧面设置有排泥阀门以及削孔水喷嘴，且削孔水喷嘴位于排泥阀门的下方，钻头的另一侧面设置有浆液喷嘴，钻头的侧壁上还安装有压力传感器；
注浆钻杆组件，其用于将所钻注浆孔内的泥浆排出并向注浆孔内注入水泥浆液，且其包括用于连接钻头的多孔管以及用于带动多孔管运行的MJS工法主机；
MJS工法主机平稳放置在待注浆区域的地面上，且MJS工法主机包括DJE100-V/H型旋喷钻机、GF-200SV型高压注浆泵、 GF-75SV型高压水泵、GRF-100/A12.5 型空压机；
多孔管包括排泥管、水泥浆管、削孔喷水管、数据线通道、排泥阀门控制油路管、水流管、主空气管、倒吸空气管一、倒吸空气管二以及预留备用管，排泥管的尾端通过排泥输送管将泥浆输送至泥浆箱内进行处理；
其施工工法包括以下步骤：
步骤一、桩位放样，根据桩中心设计要求，确定MJS桩位置并放线，沿线挖沟槽；
步骤二、设备就位及引孔，采用MJS工法主机进行自引孔或采用HDL-160D专用引孔机进行引孔，沟槽上方横铺走道板，保证平整度，钻机就位后对桩机进行调平、对中，调整桩机的垂直度，确保套管与桩位一致，偏差不大于 50mm，同步放入外套管；
步骤三、下放钻杆，引孔至设计深度后，移除套管，将 MJS 钻杆逐节下放至设计标高，即在引孔内将钻杆下放至设计深度，如果在钻杆下放过程中下放困难，打开削孔水喷嘴进行正常削孔钻进；
步骤四、参数设置，钻头到达预定深度后，开始校零，使动力头“0”刻度、喷嘴、钻杆上白线处于同一条直线，然后设定各工艺参数，包括摇摆角度、引拔速度、回转数等等，设定好之后，开始改良施工；
步骤五、定位置喷射，先开倒吸水流和倒吸空气，在确认排浆正常时，打开排泥阀门，开启高压水泥泵和主空气空压机，进行高压水泥浆以及高压空气的定位喷射；
步骤六、喷浆提升，开启高压水泥泵在达到指定压力并确认地内压力正常后，才可开始提升，且喷浆过程应连续进行，不得中断，如遇钻机故障或排泥不畅等因素时，立即停止喷浆；
步骤七、钻杆拆卸，当提升一根钻杆后，对钻杆进行拆卸，需把水泥浆切换成水后方可拆卸，先泄压后将水泥浆液切换成水，当水泥浆泵压力有下调趋势，说明水流已经到达喷嘴位置，此时关闭水泥浆泵、主空气、倒吸空气和倒吸水流；
步骤八、钻机移位，当浆液喷嘴提升至设计桩顶标高以上10-12cm 时，停止旋喷，拆卸钻杆后，及时对钻杆、高压注浆泵、管路进行冲洗及保养。
作为本发明再进一步的方案：多孔管的两端分别开设有四个均匀分布的对接螺栓孔8。
作为本发明再进一步的方案：多孔管内的多个管道在多孔管的两端均呈外凸状设置。
作为本发明再进一步的方案：步骤二中，引孔深度大于设计桩深的1-2m，且在钻进引孔过程中，详细记录好外套管节数，保证钻孔深度，垂直度控制在1/200。
作为本发明再进一步的方案：步骤三中，下放钻杆时，检查每节钻杆的密封圈是否完好，如有缺损及时更换；并连接数据线、各路管线、钻头和地内压力监测显示器连接，确认在钻头无荷载的情况下清零，管线连接确保密封，使管内没有空气。
作为本发明再进一步的方案：步骤五中，首先用水向上喷设40-60cm，压力为9-10MPa，喷射时间3-4min，然后把水切换成水泥浆，钻杆重新下放到位后开始向上喷射，以保证桩底端的施工质量。
作为本发明再进一步的方案：步骤六中，提升过程中需时密切监测地内压力，压力不正常时，必须及时调整排浆阀大小控制地内压力在安全范围以内。
本发明的有益效果是：
1、具有强制吸浆装置，强制排走施工过程中产生的废浆，可以通过吸 浆管选择较好的排浆场所，或接入固液分离系统，进行固液分离，对周边环境污染少，而传统的高压喷射注浆废浆是利用气升效果，通过注浆管与原状土的环状 空隙排出地表自流，受排浆场所限制，不利于环境保护；
2、在钻头前端安装有压力传感器装置，排浆量可以根据孔内压力进行调节，而传统高压喷射注浆法没有配备压力传感装置，也无法调节孔内压力，会因为挤土效应对周边产生相对较大影响；
3、采用超高压喷射，由于是直接采用超高压水泥浆液喷射成桩的，再加上稳定的同轴高压空气的保护和对地内压力的调整，使得成桩质量较好；加固截面形式多变 加固体截面形状可以根据工程需要任意设定，对施工条件的适应性强；可在净高 3.5m 以上隧道内、室内及相对狭小的空间施工，MJS工法可以进行水平、倾斜、垂直各方向、5～360 度的施工，可以进行“全方位”高压喷射注浆施工。
附图说明
图1为本发明施工流程示意图；
图2为本发明喷射注浆设备结构示意图；
图3为本发明多孔管结构示意图；
图4为本发明钻头结构示意图。
图中：1、MJS工法主机，2、多孔管，3、钻头，4、排泥输送管，5、泥浆箱，6、加固体，7、排泥管，8、对接螺栓孔，9、水泥浆管，10、削孔喷水管，11、数据线通道，12、排泥阀门控制油路管，13、水流管，14、主空气管，15、倒吸空气管一，16、倒吸空气管二，17、预留备用管，18、排泥阀门，19、削孔水喷嘴，20、浆液喷嘴，21、压力传感器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1至图4所示，一种MJS全方位高压喷射注浆装置，包括其注浆装置包括
前端钻头组件，其用于钻入待注浆区域所设定的钻孔内，且其包括用于喷射水泥浆形成加固体6的钻头3，钻头3的一侧面设置有排泥阀门18以及削孔水喷嘴19，且削孔水喷嘴19位于排泥阀门18的下方，钻头3的另一侧面设置有浆液喷嘴20，钻头3的侧壁上还安装有压力传感器21；
注浆钻杆组件，其用于将所钻注浆孔内的泥浆排出并向注浆孔内注入水泥浆液，且其包括用于连接钻头3的多孔管2以及用于带动多孔管2运行的MJS工法主机1；
MJS工法主机1平稳放置在待注浆区域的地面上，且MJS工法主机1包括DJE100-V/H型旋喷钻机、GF-200SV型高压注浆泵、 GF-75SV型高压水泵、GRF-100/A12.5 型空压机；
多孔管2包括排泥管7、水泥浆管9、削孔喷水管10、数据线通道11、排泥阀门控制油路管12、水流管13、主空气管14、倒吸空气管一15、倒吸空气管二16以及预留备用管17，排泥管7的尾端通过排泥输送管4将泥浆输送至泥浆箱5内进行处理；
所述MJS全方位高压喷射注浆装置的施工工法包括以下步骤：
步骤一、桩位放样，根据桩中心设计要求，确定MJS桩位置并放线，沿线挖沟槽；
步骤二、设备就位及引孔，采用MJS工法主机1进行自引孔或采用HDL-160D专用引孔机进行引孔，沟槽上方横铺走道板，保证平整度，钻机就位后对桩机进行调平、对中，调整桩机的垂直度，确保套管与桩位一致，偏差不大于 50mm，同步放入外套管；
步骤三、下放钻杆，引孔至设计深度后，移除套管，将 MJS 钻杆逐节下放至设计标高，即在引孔内将钻杆下放至设计深度，如果在钻杆下放过程中下放困难，打开削孔水喷嘴19进行正常削孔钻进；
步骤四、参数设置，钻头到达预定深度后，开始校零，使动力头“0”刻度、喷嘴、钻杆上白线处于同一条直线，然后设定各工艺参数，包括摇摆角度、引拔速度、回转数等等，设定好之后，开始改良施工；
步骤五、定位置喷射，先开倒吸水流和倒吸空气，在确认排浆正常时，打开排泥阀门18，开启高压水泥泵和主空气空压机，进行高压水泥浆以及高压空气的定位喷射；
步骤六、喷浆提升，开启高压水泥泵在达到指定压力并确认地内压力正常后，才可开始提升，且喷浆过程应连续进行，不得中断，如遇钻机故障或排泥不畅等因素时，立即停止喷浆；
步骤七、钻杆拆卸，当提升一根钻杆后，对钻杆进行拆卸，需把水泥浆切换成水后方可拆卸，先泄压后将水泥浆液切换成水，当水泥浆泵压力有下调趋势，说明水流已经到达喷嘴位置，此时关闭水泥浆泵、主空气、倒吸空气和倒吸水流；
步骤八、钻机移位，当浆液喷嘴提升至设计桩顶标高以上10-12cm 时，停止旋喷，拆卸钻杆后，及时对钻杆、高压注浆泵、管路进行冲洗及保养。
实施例二
如图1至图4所示，本实施例中除包括实施例一中的所有技术特征之外，还包括：
多孔管2的两端分别开设有四个均匀分布的对接螺栓孔8，以便于通过螺栓将两根多孔管2进行对接连接，且确保连接处的牢固性。
多孔管2内的多个管道在多孔管2的两端均呈外凸状设置，以确保在对接过程中，可在相对的两个对接螺栓孔8之间留有间隙，进而可便于拧动对接螺栓，实现多孔管2的对接连接。
实施例三
如图1至图4所示，本实施例中除包括实施例一中的所有技术特征之外，还包括：
步骤二中，引孔深度大于设计桩深的1-2m，且在钻进引孔过程中，详细记录好外套管节数，保证钻孔深度，垂直度控制在1/200。
步骤三中，下放钻杆时，检查每节钻杆的密封圈是否完好，如有缺损及时更换；并连接数据线、各路管线、钻头和地内压力监测显示器连接，确认在钻头无荷载的情况下清零，管线连接确保密封，使管内没有空气。
步骤五中，首先用水向上喷设40-60cm，压力为9-10MPa，喷射时间3-4min，然后把水切换成水泥浆，钻杆重新下放到位后开始向上喷射，以保证桩底端的施工质量。
步骤六中，提升过程中需时密切监测地内压力，压力不正常时，必须及时调整排浆阀大小控制地内压力在安全范围以内。
实施例四
一种MJS全方位高压喷射注浆装置及其工法，以杭州机场轨道快线土建施工为例，在施工SGJC-7标段明挖区间上跨220KV电力隧道，盾构下穿运营地铁1号线均采用MJS加固，MJS工法在传统高压喷射注浆工艺的基础上，采用独特的多孔管和前端造成装置，实现了孔内强制排浆和地内压力监测，并通过调整强制排浆量来控制地内压力，大幅度减少对环境的影响，而地内压力的降低也进一步保证了成桩直径。
杭州地铁机场线下穿地铁已运营1号线水平距离仅4.5m，常规加固不能满足要求，MJS加固具有对周边环境影响小、成桩直径大、质量好、加固深度大、可以进行“全方位”高压喷射注浆施工的特点，项目最终选择MJS施工工法。
该技术应用，成本费用减小、工期减少、管理风险及成本减少，有效控制解决了该区间的安全、进度及质量风险，获得建设单位、设计单位、监理单位的一致好评，为企业赢得了良好的信誉和市场，取得显著的社会效益。
该技术对比常规加固，有效节约了施工工期1个月，降低了工程成本，节省了水泥用量的消耗，降低了管理费，降低了加固对周边地层的影响，取得了良好的经济和节能环保效益。
该技术的成功，可对类似地铁下穿施工提供指导和借鉴，具有很好的应用推广价值，对推动我单位地铁施工技术的发展，具有重要的意义
工作原理：在传统高压喷射注浆工艺的基础上，采用独特的多孔管和前端造成装置，实现了孔内强制排浆和地内压力监测，并通过调整强制排浆量来控制地内压力，大幅度减少对环境的影响，而地内压力的降低也进一步保证了成桩直径。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.一种MJS全方位高压喷射注浆装置，其特征在于：所述注浆装置包括
前端钻头组件，其用于钻入待注浆区域所设定的钻孔内，且其包括用于喷射水泥浆形成加固体（6）的钻头（3），所述钻头（3）的一侧面设置有排泥阀门（18）以及削孔水喷嘴（19），且所述削孔水喷嘴（19）位于排泥阀门（18）的下方，所述钻头（3）的另一侧面设置有浆液喷嘴（20），所述钻头（3）的侧壁上还安装有压力传感器（21）；
注浆钻杆组件，其用于将所钻注浆孔内的泥浆排出并向注浆孔内注入水泥浆液，且其包括用于连接所述钻头（3）的多孔管（2）以及用于带动所述多孔管（2）运行的MJS工法主机（1）；
所述MJS工法主机（1）平稳放置在待注浆区域的地面上，且所述MJS工法主机（1）包括DJE100-V/H型旋喷钻机、GF-200SV型高压注浆泵、 GF-75SV型高压水泵、GRF-100/A12.5 型空压机；
所述多孔管（2）包括排泥管（7）、水泥浆管（9）、削孔喷水管（10）、数据线通道（11）、排泥阀门控制油路管（12）、水流管（13）、主空气管（14）、倒吸空气管一（15）、倒吸空气管二（16）以及预留备用管（17），所述排泥管（7）的尾端通过排泥输送管（4）将泥浆输送至泥浆箱（5）内进行处理。
2.根据权利要求1所述的一种MJS全方位高压喷射注浆装置及其工法，其特征在于：所述多孔管（2）的两端分别开设有四个均匀分布的对接螺栓孔（8）。
3.根据权利要求2所述的一种MJS全方位高压喷射注浆装置及其工法，其特征在于：所述多孔管（2）内的多个管道在多孔管（2）的两端均呈外凸状设置。
4.一种基于权利要求1所述的一种MJS全方位高压喷射注浆装置的施工工法，其特征在于，所述施工工法包括：
步骤一、桩位放样，根据桩中心设计要求，确定MJS桩位置并放线，沿线挖沟槽；
步骤二、设备就位及引孔，采用MJS工法主机（1）进行自引孔或采用HDL-160D专用引孔机进行引孔，沟槽上方横铺走道板，保证平整度，钻机就位后对桩机进行调平、对中，调整桩机的垂直度，确保套管与桩位一致，偏差不大于 50mm，同步放入外套管；
步骤三、下放钻杆，引孔至设计深度后，移除套管，将 MJS 钻杆逐节下放至设计标高，即在引孔内将钻杆下放至设计深度，如果在钻杆下放过程中下放困难，打开削孔水喷嘴19进行正常削孔钻进；
步骤四、参数设置，钻头到达预定深度后，开始校零，使动力头“0”刻度、喷嘴、钻杆上白线处于同一条直线，然后设定各工艺参数，包括摇摆角度、引拔速度、回转数等等，设定好之后，开始改良施工；
步骤五、定位置喷射，先开倒吸水流和倒吸空气，在确认排浆正常时，打开排泥阀门18，开启高压水泥泵和主空气空压机，进行高压水泥浆以及高压空气的定位喷射；
步骤六、喷浆提升，开启高压水泥泵在达到指定压力并确认地内压力正常后，才可开始提升，且喷浆过程应连续进行，不得中断，如遇钻机故障或排泥不畅等因素时，立即停止喷浆；
步骤七、钻杆拆卸，当提升一根钻杆后，对钻杆进行拆卸，需把水泥浆切换成水后方可拆卸，先泄压后将水泥浆液切换成水，当水泥浆泵压力有下调趋势，说明水流已经到达喷嘴位置，此时关闭水泥浆泵、主空气、倒吸空气和倒吸水流；
步骤八、钻机移位，当浆液喷嘴提升至设计桩顶标高以上10-12cm 时，停止旋喷，拆卸钻杆后，及时对钻杆、高压注浆泵、管路进行冲洗及保养。
5.根据权利要求4所述的实施工法，其特征在于：所述步骤二中，引孔深度大于设计桩深的1-2m，且在钻进引孔过程中，详细记录好外套管节数，保证钻孔深度，垂直度控制在1/200。
6.根据权利要求4所述的实施工法，其特征在于：所述步骤三中，下放钻杆时，检查每节钻杆的密封圈是否完好，如有缺损及时更换；并连接数据线、各路管线、钻头和地内压力监测显示器连接，确认在钻头无荷载的情况下清零，管线连接确保密封，使管内没有空气。
7.根据权利要求4所述的实施工法，其特征在于：所述步骤五中，首先用水向上喷设40-60cm，压力为9-10MPa，喷射时间3-4min，然后把水切换成水泥浆，钻杆重新下放到位后开始向上喷射，以保证桩底端的施工质量。
8.根据权利要求4所述的实施工法，其特征在于：所述步骤六中，提升过程中需时密切监测地内压力，压力不正常时，必须及时调整排浆阀大小控制地内压力在安全范围以内。
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Citations (6)
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-
2022
- 2022-12-20 CN CN202211636668.6A patent/CN115613547A/zh active Pending
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