CN117211276A - 一种高压旋喷及物理搅拌同时进行的桩体施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种高压旋喷及物理搅拌同时进行的桩体施工方法；包括，钻具从侧部喷射高压水体进行土体切割；土体切割过程的同时钻具底部或钻头端部通过输浆管向孔内注入水泥浆；钻具持续旋转并开始向上拔出；钻杆侧部撑开搅拌臂，搅拌臂随着钻杆旋转而对孔内泥浆液持续搅拌。本发明所提出的上述“混合”成桩施工方法，采用高压水和高压水泥浆切割，同时搅拌设备在泥浆中搅拌的“喷、搅一体”施工方法；兼备了传统高压旋喷成桩法不受桩孔深度限制、物理搅拌成桩法的桩体质量有保证的特点，从而本发明所提出的桩体施工方法实现了注入的混凝土浆和地下原有土的均匀混合的效果，具有成桩质量好且桩体深度不受限制的优势。

Description

一种高压旋喷及物理搅拌同时进行的桩体施工方法

技术领域

本发明涉及桩基施工技术领域，具体是一种高压旋喷及物理搅拌同时进行的桩体施工方法。

背景技术

目前，对于地下桩基的桩体施工方法通常包括高压旋喷成桩、搅拌成桩等等。对于这两种成桩方法来说，当随着施工深度的不断加大，当施工深度超过50米时，会逐渐产生一些缺陷：

搅拌成桩的方法在施工超过50米深度后，由于设备的尺寸与桩体直径、施工深度成正比的缘故，会导致理论上要求设备的尺寸以及具备的回转扭矩越来越大，而根据目前的搅拌桩施工技术、场地空间及设别尺寸、机械性能的限制，当施工深度的要求超过50米时，通常无法采用搅拌成桩的方法作业。

而对于高压旋喷成桩来说，虽然其施工设备的尺寸不受桩体直径、施工深度的限制，但是，由于其作业过程中没有物理搅拌的配合，容易造成成桩不均匀混凝土密实度达不到设计要求，甚至会因为地下地质松散的关系而造成灌注的混凝土意外流失的情况，并且，当施工深度超过50米后，对于高压旋喷桩的施工过程中，非常重要的质量检测手段“取芯”而言，存在着取芯困难的问题，进而，当前的高压旋喷成桩方法在施工深度超过50米的桩体时，受到地质特性多变、检测手段无法有效实施的缘故，而存在着成桩质量无法保证的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提出一种高压旋喷及物理搅拌同时进行的桩体施工方法。

为了达到上述目的，本发明是这样实现的：

一种高压旋喷及物理搅拌同时进行的桩体施工方法，至少包括，

钻具从钻杆或钻头的侧部喷射高压水体进行土体切割并使孔底作业面的直径达到桩体设计直径的步骤；

上述土体切割过程的同时钻具底部或钻头端部通过输浆管向孔内注入水泥浆的步骤；

上述注入水泥浆过程的同时，钻具持续旋转并开始向上拔出的步骤；

上述钻具持续旋转并向上拔出的同时，钻杆侧部撑开搅拌臂，所述搅拌臂随着钻杆的旋转而对孔内泥浆液持续搅拌的步骤。

上述高压旋喷及物理搅拌同时进行的桩体施工方法，具体包括

步骤1、启动高压泥浆泵，高压泥浆泵从水箱抽水，高压泥浆泵输出压力范围在0-5MPa，低压水从钻具的前端引孔钻头段喷出，在钻具自引孔过程中，低压水作用：1给引孔钻头段降温、2排渣（把切削剥落的土体排出孔外）、3水切割土体。钻具自引孔并下钻至桩孔设计深度；

步骤2、当钻具到达桩孔的设计深度后，（高压泥浆泵切换喷射介质，从制浆系统抽取制拌水泥浆液），高压泥浆泵输出压力范围40-60MPa，高压水（水泥浆液）从钻杆或钻头的侧部喷射高压水体进行土体切割并使钻头所处作业面的桩孔孔壁直径达到桩体设计直径；（这部分可以选择喷射高压水或者高压水泥浆液，使用高压水可以节省水泥浆用量，节能环保）；

步骤3、步骤2实施的同时，启动第二台高压泥浆泵，从制浆系统抽取制拌水泥浆液，高压泥浆泵输出压力范围20-60MPa，通过钻杆侧部或钻头侧部布置的喷嘴向桩孔内喷射注入水泥浆液；

步骤4、步骤3实施的同时，随着高压泥浆泵输出压力的提高，钻头侧部的搅拌叶片逐步打开，搅拌叶片对桩孔内的水泥浆液和剥落土体强制进行搅拌；所述搅拌叶片随着钻杆的旋转而对孔内的混合土浆持续搅拌；

步骤5、钻具保持旋转并开始向上抽出，于此同时持续实施步骤2～步骤4；步骤6、当钻具向上抽出并到达指定成桩位置时，缓慢降低高压泥浆泵的输出压力，直到压力小于5MPa，将钻头侧部的搅拌叶片收起；

步骤7、钻具持续向上抽出，直至钻具抽离桩孔。

本发明所提出的上述“混合”成桩施工方法，具有以下优势：

采用高压水和高压水泥浆切割，同时搅拌设备在泥浆中搅拌的“喷、搅一体”施工方法；如此，兼备了传统高压旋喷成桩法不受桩孔深度限制、物理搅拌成桩法的桩体质量有保证的特点，从而本发明所提出的桩体施工方法实现了注入的混凝土浆和地下原有土的均匀混合的效果，具有成桩质量好且桩体深度不受限制的优势。

高压旋喷成桩法中，用混凝土浆的动力成桩，因而混凝土浆的使用量大，成桩后水泥参料含量不够高，而本方法中加入物理搅拌工序，降低了混凝土浆的使用量，提升了水泥参料的含量，有利于成桩的质量；因此本发明提出的“喷、搅一体”施工方法综合了这两工艺的特点，使用了一定量水泥浆的同时，提高了成型后的水泥参料含量，同时，与单纯高压旋喷来说，降低了旋喷工序的工作量并提高了加工效率。

进一步，上述高压旋喷及物理搅拌同时进行的桩体施工方法，在步骤5实施的同时，通过位于钻头上方的钻杆侧部想桩孔的孔壁与钻杆之间喷出压缩空气，使钻杆的杆身与孔壁之间形成间隙。

进一步，本发明所提出的施工方法采用上述步骤，通过压缩空气使钻杆、孔壁之间具有孔隙，避免钻具向上抽出的同时，桩孔发生“抽真空”的塌缩问题。而在钻具与桩孔之间形成间隙，也使本施工方法具备 “微扰动”的效果，与传统的搅拌成桩法所用到的带有螺旋叶片的搅拌钻具相比，本发明所提出的钻具，在向上抽离桩孔时，由于其搅拌臂的体积明显小于传统的螺旋叶片，在钻具抽离桩孔的过程中，不会带出原本应作为桩体成分的部分混凝土或泥土，因而保证了桩体的质量和完整性。

本发明还提出了一种具备可收缩的搅拌臂的高压旋喷钻具：其包括常规高压旋喷钻具所具备的水龙头、钻杆、钻头，并在钻头的底端侧部设置喷浆口；进一步，其还包括设置在钻头外侧的搅拌臂，所述搅拌臂的一段与钻杆侧壁通过销轴连接，搅拌臂的另一端，通过连杆与顶圈而转动连接，所述顶圈套设在钻杆上，所述搅拌臂不工作时收缩在钻杆的侧壁中，当搅拌臂通过顶圈的滑动儿撑开时，则搅拌臂从钻杆的侧壁中向外张开，并随着钻杆的转动儿转动，从而搅拌臂对桩孔内的水、泥浆、被切削的土体进行混合搅拌工作。

上述的高压旋喷钻具，通过泥浆泵提供高压泥浆，与传统钻具通过动力头提供大扭矩有区别，高压泥浆切割代替了大尺寸钻头，从而实现“设备小体积、成桩大直径”的作业效果，并且，泥浆泵相交传统动力头而言，提供扭矩的效率、性价比更高，并且维护效率低。

上述的高压旋喷钻具，当施工初始阶段，搅拌臂呈收缩状态，通过钻头顶端的切削刃实现自引孔的下钻过程，如此，对于施工区域表面的破坏面积能够有效缩小，从而有利于对周边环境的保护工作。

上述高压旋喷及物理搅拌同时进行的混合成桩施工方法，其所用钻具在钻头、搅拌臂上设置密度计或压力传感器，并在钻具工作的过程中实施采集、对比桩孔中水泥浆混合物的密度，从而确保将来桩体的水泥参料量符合设计要求。

如此，与常规高压旋喷桩的施工作业中需要在旁侧再次钻孔并实施“取芯”作业，根据“取芯”结果来判断地下施工状况的手段相比，本施工方法中通过在钻头、搅拌臂上设置密度计或压力传感器，在钻具作业时，将密度计或压力传感器采集的数据实施反馈至操作人员，通过对桩孔内密度变化或压力变化的观测，可以知晓桩孔中的实施状况，尤其包括钻具所处区域的地质特点、水泥浆是否有效灌注等，从而能够确保成桩的质量并且免除传统作业方法中，需要在桩孔旁侧进行取芯观测的步骤，而且与取芯观测的步骤相比，

本方法通过设置密度计或压力传感器，可以在钻具工作中实时改变钻孔计划，从而避免事后因桩体不达标而反攻或者无法返工的问题。

附图说明

图1为本发明所示施工方法示意图一。

图2为本发明所示钻具的收缩状态示意图。

图3为本发明所示钻具的撑开状态示意图。

图4示出的是现有打桩施工中钻引导孔阶段的施工示意图。

图5示出的是现有打桩施工中旋喷扩孔阶段的施工示意图。

图6示出的是本搅喷钻头在实施例1中的剖面示意图。

图7示出的是图6中A部的局部放大示意图。

图8示出的是本搅喷钻头在实施例2中的剖面示意图。

图9示出的是实施例2中传动杆的结构示意图。

图10示出的是本搅喷钻头在实施例3中的剖面示意图。

图11示出的是实施例3中本搅喷钻头在张开搅拌叶片时的结构示意图。

具体实施方式

以下通过具体实施例进一步说明本发明。

如图1～图3所示，在现有建筑的前提下，使用高压旋喷及物理搅拌的混合成桩法对建筑下方的土体进行修复、加固的方法，包括

一种高压旋喷及物理搅拌同时进行的桩体施工方法，至少包括，

钻具从钻杆或钻头的侧部喷射高压水体进行土体切割并使孔底作业面的直径达到桩体设计直径的步骤；

上述土体切割过程的同时钻具底部或钻头端部通过输浆管向孔内注入水泥浆的步骤；

上述注入水泥浆过程的同时，钻具持续旋转并开始向上拔出的步骤；

上述钻具持续旋转并向上拔出的同时，钻杆侧部撑开搅拌臂，所述搅拌臂随着钻杆的旋转而对孔内泥浆液持续搅拌的步骤。

上述高压旋喷及物理搅拌同时进行的桩体施工方法，具体包括

步骤1、启动高压泥浆泵，高压泥浆泵从水箱抽水，高压泥浆泵输出压力范围在0-5MPa，低压水从钻具的前端引孔钻头段喷出，在钻具自引孔过程中，低压水作用：1给引孔钻头段降温、2排渣（把切削剥落的土体排出孔外）、3水切割土体。钻具自引孔并下钻至桩孔设计深度；

步骤2、当钻具到达桩孔的设计深度后，（高压泥浆泵切换喷射介质，从制浆系统抽取制拌水泥浆液），高压泥浆泵输出压力范围40-60MPa，高压水（水泥浆液）从钻杆或钻头的侧部喷射高压水体进行土体切割并使钻头所处作业面的桩孔孔壁直径达到桩体设计直径；（这部分可以选择喷射高压水或者高压水泥浆液，使用高压水可以节省水泥浆用量，节能环保）；

步骤3、步骤2实施的同时，启动第二台高压泥浆泵，从制浆系统抽取制拌水泥浆液，高压泥浆泵输出压力范围20-60MPa，通过钻杆侧部或钻头侧部布置的喷嘴向桩孔内喷射注入水泥浆液；

步骤4、步骤3实施的同时，随着高压泥浆泵输出压力的提高，钻头侧部的搅拌叶片逐步打开，搅拌叶片对桩孔内的水泥浆液和剥落土体强制进行搅拌；所述搅拌叶片随着钻杆的旋转而对孔内的混合土浆持续搅拌；

步骤5、钻具保持旋转并开始向上抽出，于此同时持续实施步骤2～步骤4；步骤6、当钻具向上抽出并到达指定成桩位置时，缓慢降低高压泥浆泵的输出压力，直到压力小于5MPa，将钻头侧部的搅拌叶片收起；

步骤7、钻具持续向上抽出，直至钻具抽离桩孔。

本发明所提出的上述“混合”成桩施工方法，具有以下优势：

采用高压水和高压水泥浆切割，同时搅拌设备在泥浆中搅拌的“喷、搅一体”施工方法；如此，兼备了传统高压旋喷成桩法不受桩孔深度限制、物理搅拌成桩法的桩体质量有保证的特点，从而本发明所提出的桩体施工方法实现了注入的混凝土浆和地下原有土的均匀混合的效果，具有成桩质量好且桩体深度不受限制的优势。

高压旋喷成桩法中，用混凝土浆的动力成桩，因而混凝土浆的使用量大，成桩后水泥参料含量不够高，而本方法中加入物理搅拌工序，降低了混凝土浆的使用量，提升了水泥参料的含量，有利于成桩的质量；因此本发明提出的“喷、搅一体”施工方法综合了这两工艺的特点，使用了一定量水泥浆的同时，提高了成型后的水泥参料含量，同时，与单纯高压旋喷来说，降低了旋喷工序的工作量并提高了加工效率。

进一步，上述高压旋喷及物理搅拌同时进行的桩体施工方法，在步骤5实施的同时，通过位于钻头上方的钻杆侧部想桩孔的孔壁与钻杆之间喷出压缩空气，使钻杆的杆身与孔壁之间形成间隙。

进一步，本发明所提出的施工方法采用上述步骤，通过压缩空气使钻杆、孔壁之间具有孔隙，避免钻具向上抽出的同时，桩孔发生“抽真空”的塌缩问题。而在钻具与桩孔之间形成间隙，也使本施工方法具备 “微扰动”的效果，与传统的搅拌成桩法所用到的带有螺旋叶片的搅拌钻具相比，本发明所提出的钻具，在向上抽离桩孔时，由于其搅拌臂的体积明显小于传统的螺旋叶片，在钻具抽离桩孔的过程中，不会带出原本应作为桩体成分的部分混凝土或泥土，因而保证了桩体的质量和完整性。

本发明还提出了一种具备可收缩的搅拌臂的高压旋喷钻具：其包括常规高压旋喷钻具所具备的水龙头、钻杆、钻头，并在钻头的底端侧部设置喷浆口；进一步，其还包括设置在钻头外侧的搅拌臂，所述搅拌臂的一段与钻杆侧壁通过销轴连接，搅拌臂的另一端，通过连杆与顶圈而转动连接，所述顶圈套设在钻杆上，所述搅拌臂不工作时收缩在钻杆的侧壁中，当搅拌臂通过顶圈的滑动儿撑开时，则搅拌臂从钻杆的侧壁中向外张开，并随着钻杆的转动儿转动，从而搅拌臂对桩孔内的水、泥浆、被切削的土体进行混合搅拌工作。

上述的高压旋喷钻具，通过泥浆泵提供高压泥浆，与传统钻具通过动力头提供大扭矩有区别，高压泥浆切割代替了大尺寸钻头，从而实现“设备小体积、成桩大直径”的作业效果，并且，泥浆泵相交传统动力头而言，提供扭矩的效率、性价比更高，并且维护效率低。

上述的高压旋喷钻具，当施工初始阶段，搅拌臂呈收缩状态，通过钻头顶端的切削刃实现自引孔的下钻过程，如此，对于施工区域表面的破坏面积能够有效缩小，从而有利于对周边环境的保护工作。

上述高压旋喷及物理搅拌同时进行的混合成桩施工方法，其所用钻具在钻头、搅拌臂上设置密度计或压力传感器，并在钻具工作的过程中实施采集、对比桩孔中水泥浆混合物的密度，从而确保将来桩体的水泥参料量符合设计要求。

如此，与常规高压旋喷桩的施工作业中需要在旁侧再次钻孔并实施“取芯”作业，根据“取芯”结果来判断地下施工状况的手段相比，本施工方法中通过在钻头、搅拌臂上设置密度计或压力传感器，在钻具作业时，将密度计或压力传感器采集的数据实施反馈至操作人员，通过对桩孔内密度变化或压力变化的观测，可以知晓桩孔中的实施状况，尤其包括钻具所处区域的地质特点、水泥浆是否有效灌注等，从而能够确保成桩的质量并且免除传统作业方法中，需要在桩孔旁侧进行取芯观测的步骤，而且与取芯观测的步骤相比，

本方法通过设置密度计或压力传感器，可以在钻具工作中实时改变钻孔计划，从而避免事后因桩体不达标而反攻或者无法返工的问题。

进一步，在上述高压旋喷及物理搅拌同时进行的桩体施工方法中，对于钻头，提出一下若干不同实施例：

实施例1：

一种旋喷桩施工用搅喷钻头，如图3所示，包括钻体10、第一压力执行组件20、第二压力执行组件30和搅拌叶片50，下面具体说明其结构及作用。

参照图6，钻体10呈杆状，直径为325mm，在钻体10头部设有钻刃14和轴向喷嘴13。其中，钻刃14为三翼片状钻刃14，旋转直径为350mm。轴向喷嘴13为两个，相对于轴线倾斜5-10°设置。在钻体10上端连接有钻杆接头60，钻杆接头60能够与钻杆快速连接，在钻杆和钻杆接头60内设有注浆通道。

钻体10内部中空，第二压力执行组件30设置在钻体10内，第二压力执行组件30包括第二活塞杆31和第二弹性体。在本实施例中，第二弹性体为压簧32，压簧32作用在第二活塞杆31上，使第二活塞杆31压靠在钻体10内腔的顶端。第二活塞杆31内设有水泥浆液进入通道70，水泥浆液进入通道70与钻杆、钻杆接头60内的注浆通道相通，地面泵站的高压水泥浆液能够通过钻杆、钻杆接头60进入第二活塞杆31内。

在第二活塞杆31的中部设有三个开放式的滑槽43，搅拌叶片50有三组，每组搅拌叶片50上设有两个销轴，第一销轴51与滑槽43配合，且能够在滑槽43内滑动，第二销轴52与钻体10铰接。当水泥浆液的压力超过20MPa时，第二活塞杆31克服压簧32的弹力开始向下移动，使三组搅拌叶片50同时向外张开。第二弹性体之所以采用压簧32，是因为压簧32的压缩行程大，搅拌叶片50具有较大的开启角度，最大能够向外张开90°。

值得注意的是，搅拌叶片50的开合机构也可以选择另一种形式，如在搅拌叶片50上设有两个销轴，一个销轴与钻体10铰接，另一个销轴通过连杆与第二活塞杆31铰接。搅拌叶片50、钻体10、传动杆40和连杆构成滑块连杆机构，该滑块连杆机构能够在第二活塞杆31的驱动下使搅拌叶片50收合或张开。

参照图6和图7，第一压力执行组件20包括第一活塞杆21、第一弹性体和径向喷嘴23。第二活塞杆31的下端设有下缸套42和缸盖26，第一活塞杆21和第一弹性体安装在下缸套42内。第一活塞杆21也具有水泥浆液进入的通道，在钻体10头部设有与第一活塞杆21通道相对应的锥形体17。在本实施例中，第一弹性体采用蝶形弹簧22，蝶形弹簧22能够在较小的压缩行程内提供较大的弹力，有利于减少下缸套42的体积。

在第一活塞杆21的上端设置有钨钢锥24和钨钢套25，径向喷嘴23安装在钨钢套25上，在钻体10上设有与径向喷嘴23相对应，用于让开通道使径向喷嘴23向外喷射的镂空槽16。钨钢锥24和钨钢套25具有耐磨性和配合性，当水泥浆液的压力小于5MPa时，水泥浆液的压力不足以压缩蝶形弹簧22使钨钢锥24和第一活塞杆21向下移动，此时钨钢锥24和钨钢套25处于配合密封状态，切断水泥浆液与径向喷嘴23的连通，径向喷嘴23不能喷射水泥浆液。与此同时，在蝶形弹簧22的作用下，第一活塞杆21上的通道与锥形体17保持有一定的距离，水泥浆液能够从第一活塞杆21通道与锥形体17之间的缝隙中进入轴向喷嘴13内，进而向外喷射。当水泥浆液的压力超过5MPa时，第一活塞杆21克服蝶形弹簧22的弹力向下移动，此时第一活塞杆21和钨钢锥24向下移动，水泥浆液与径向喷嘴23连通，透过镂空槽16向外喷射。与此同时，第一活塞杆21通道与锥形体17之间形成配合密封，切断轴向喷嘴13与水泥浆液的连通，轴向喷嘴13停止向外喷射。

工作过程：

搅喷钻头在钻机及钻杆的驱动下，边旋转边下行，钻刃14对土层进行粉碎和掘进。此时地面泵站通过钻杆向搅喷钻头内通入小于5MPa压力的水泥浆液，水泥浆液从轴向喷嘴13喷出，对底部土层进行冲击和切割。水泥浆液的加入，一是底部土层进行冲击和切割；二是软化了土层，有利于钻刃14的掘进；三是随着水泥浆液向孔外排出，带走了多余的土体。显然，这种边机械粉碎边射流切割的掘进方式能够大幅提高钻孔效率。

当钻到指定深度后，地面泵站通过钻杆向搅喷钻头内通入5-20MPa压力的水泥浆液，钨钢锥24和第一活塞杆21向下移动，此时径向喷嘴23开始喷射，轴向喷嘴13停止喷射，搅拌叶片50处于收缩状态。轴向喷嘴13停止喷射后，压力集中在径向喷嘴23上，径向喷嘴23喷边旋转边喷射高速水泥浆液射流，将钻孔扩径至1-3m左右。

然后搅喷钻头开始上行，随着水泥浆液压力的继续提高，当注入的水泥浆液的压力超过20MPa时，第二活塞杆31克服压簧32的弹力开始向下移动，三组搅拌叶片50同时向外张开，水泥浆液的压力越大，搅拌叶片50的张开角度越大。张开的搅拌叶片50能够使水泥浆液与土体充分搅拌混合，形成均质的旋喷桩，防止旋喷桩因强度不均而发生质量事故。

由上述可知，本搅喷钻头在下行时能够钻孔，在上行时能够实现旋喷扩孔和搅拌，全程只需要拆装一次钻杆，不但成倍地减少了对钻机的占用，而且成倍地缩短了施工工期。尤其是，本搅喷钻头巧妙地利用注入的水泥浆液压力的高低，实现了在下行期间只打开轴向喷嘴13，在下上行期间关闭轴向喷嘴13，并打开径向喷嘴23，然后张开搅拌叶片50对水泥浆液和土体进行搅拌。而且，注入水泥浆液压力的高低和整个动作流程完美符合旋喷桩施工工艺的要求。

实践证明，采用本搅喷钻头后，每根旋喷桩的施工用时从30h以上缩短至20h以内，大幅缩短了施工工期。

实施例2：

参照图5，与实施例1不同的是，钻体10为分体结构，由上分体11和下分体12构成。其中，钻刃14和轴向喷嘴13设在下分体12上，在第二活塞杆31的下端连接有传动杆40，上分体11和下分体12通过传动杆40传递扭矩。

参照图8和图9，开放式滑槽43设在传动杆40的中部，传动杆40随第二活塞杆31向下移动时，能够使三组搅拌叶片50同时向外张开。下缸套42设在传动杆40的下端，第一活塞杆21和第一弹性体安装在下缸套42内。与之相对应的，在下分体12上设有与第一活塞杆21通道相对应的锥形体17。在传动杆40的上下部分别铣削有传动面44，在上分体11和下分体12上分别加工有与传动面44相配合的配合面，传动面44与配合面配合，能够将上分体11上的旋转扭矩传递到下分体12上。

分体设计的优点在于，一是为搅拌叶片50的向内收合让出空间；二是缩短钻体10和第二活塞杆31的长度，并简化了钻体10和第二活塞杆31的结构，有利于和降低装配难度和制造成本。

实施例3：

参照图10和图11，与实施例2不同的是，在第二活塞杆31的下端设有上缸套41，第一压力执行组件20为两组，其中一组中的第一活塞杆21和第一弹性体安装在上缸套41内。同样的，第一弹性体采用蝶形弹簧22，在第一活塞杆21的上端设置有钨钢锥24和钨钢套25，径向喷嘴23安装在钨钢套25上，在上分体11上设有与径向喷嘴23相对应，用于让开通道使径向喷嘴23向外喷射的镂空槽16。

搅喷钻头下行时，通入水泥浆液的压力小于5MPa，此时水泥浆液的压力不足以压缩蝶形弹簧22使钨钢锥24和第一活塞杆21向下移动，径向喷嘴23不喷射水泥浆液。当水泥浆液的压力超过5MPa时，第一活塞杆21克服蝶形弹簧22的弹力向下移动，此时水泥浆液与径向喷嘴23连通，透过镂空槽16向外喷射。

双第一压力执行组件20的设计目的，一是增加了径向喷嘴23的喷射数量和喷射区域；二是冗余设计，一组第一压力执行组件20出现问题不能工作时，另一组第一压力执行组件20还能继续工作。值得注意的是，上述上缸套41也可以设置在传动杆40的上端。

参照图7，在上分体11上开设有高压气道15，高压气道15的喷口设置在径向喷嘴23的外围。径向喷嘴23喷射水泥浆液时，高压气道15的喷口同向喷射高压气，包裹水泥浆液射流。高压气流的射程远，高压气流包裹水泥浆液后能够提高水泥浆液的射速和射程，提高水泥浆液射流对土层穿透力。相关结构和原理可参考申请号为201720233431.1的专利。

参照图11，在上分体11上还开设带密封盖的腔体18，在腔体18安装有压力传感器（图中未示出）和位移传感器（图中未示出），压力传感器用于感知搅喷钻头内水泥浆液的压力，位移传感器用于感知搅拌叶片50的张开角度。设置压力传感器和位移传感器，能够为地面人员提供参考，有利于地面人员了解搅喷钻头的工作状态，及时排除故障。

Claims (5)

1.一种高压旋喷及物理搅拌同时进行的桩体施工方法，其特征是：至少包括，

钻具从钻杆或钻头的侧部喷射高压水体进行土体切割并使孔底作业面的直径达到桩体设计直径的步骤；

上述土体切割过程的同时钻具底部或钻头端部通过输浆管向孔内注入水泥浆的步骤；

上述注入水泥浆过程的同时，钻具持续旋转并开始向上拔出的步骤；

上述钻具持续旋转并向上拔出的同时，钻杆侧部撑开搅拌臂，所述搅拌臂随着钻杆的旋转而对孔内泥浆液持续搅拌的步骤。

2.根据权利要求1所述高压旋喷及物理搅拌同时进行的桩体施工方法，其特征是：具体包括

步骤1、钻具自引孔并下钻至桩孔设计深度；

步骤2、当钻具到达桩孔的设计深度后，从钻杆或钻头的侧部喷射高压水体进行土体切割并使钻头所处作业面的桩孔孔壁直径达到桩体设计直径；

步骤3、步骤2实施的同时，通过钻杆侧部或钻头底部、侧部开设的注浆孔向桩孔内注入混凝土浆；

步骤4、步骤3实施的同时，撑开钻头侧部的搅拌臂对桩孔内的混凝土浆进行搅拌；所述搅拌臂随着钻杆的旋转而对孔内的混凝土浆持续搅拌；

步骤5、钻具保持旋转并开始向上抽出，于此同时持续实施步骤2～步骤4；步骤6、当钻具向上抽出并接近孔口时，将钻头侧部的搅拌臂收起；

步骤7、钻具持续向上抽出，直至钻具抽离桩孔。

3.根据权利要求1或2所述的高压旋喷及物理搅拌同时进行的桩体施工方法，其特征是：在步骤5实施的同时，通过位于钻头上方的钻杆侧部想桩孔的孔壁与钻杆之间喷出压缩空气，使钻杆的杆身与孔壁之间形成间隙。

4.根据权利要求1或2所述的高压旋喷及物理搅拌同时进行的桩体施工方法，其所用钻具包括水龙头、钻杆、钻头，在钻头的底端侧部设置喷浆口所构成的高压旋喷钻头，其特征是：其还包括设置在钻头外侧的搅拌臂，所述搅拌臂的一段与钻杆侧壁通过销轴连接，搅拌臂的另一端，通过连杆与顶圈而转动连接，所述顶圈套设在钻杆上，所述搅拌臂不工作时收缩在钻杆的侧壁中，当搅拌臂通过顶圈的滑动儿撑开时，则搅拌臂从钻杆的侧壁中向外张开，并随着钻杆的转动儿转动，从而搅拌臂对桩孔内的水、泥浆、被切削的土体进行混合搅拌工作。

5.根据权利要求4所述的高压旋喷及物理搅拌同时进行的桩体施工方法，其特征是：钻具在其钻头、搅拌臂上设置密度计或压力传感器，并在钻具工作的过程中实施采集、对比桩孔中水泥浆混合物的密度，从而确保将来桩体的水泥参料量符合设计要求。