CN212358286U

CN212358286U - 一种二重管喷射注浆系统

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Publication number: CN212358286U
Application number: CN202020266747.2U
Authority: CN
Inventors: 周吉林; 米向东; 范银忠; 钟畅迁; 刘峰; 韩春鹏
Original assignee: Zhuhai Shizimen Central Business District Construction Holding Co ltd
Current assignee: Zhuhai Shizimen Central Business District Construction Holding Co ltd
Priority date: 2020-03-06
Filing date: 2020-03-06
Publication date: 2021-01-15
Anticipated expiration: 2030-03-06

Abstract

本实用新型提供一种二重管喷射注浆系统，用于解决如何提高注浆压力及注浆流量的技术问题。其结构包括：长螺旋钻机和二重管喷搅装置；其中，长螺旋钻机上装有钻头提升变频控制系统；二重管喷搅装置包括：中空钻杆、高压输浆管、二重管旋喷搅拌钻头、二重管旋转注浆接头、水泥浆输送管、高压泥浆泵、压缩空气管和空压机；中空钻杆通过二重管旋转注浆接头与二重管旋喷搅拌钻头固定连接；长螺旋钻机动力装置的输出端从中空钻杆的侧壁输入驱动力；在中空钻杆内设置有高压输浆管及压缩空气管；高压输浆管的另一端与高压泥浆泵的输出端连接；高压泥浆泵的输入端连接有水泥浆输送管。本实用新型能够提升工程质量，提高作业效率。

Description

一种二重管喷射注浆系统

技术领域

本实用新型属于建筑施工领域，具体涉及一种二重管喷射注浆系统。

背景技术

随着我国社会化进展速度加快，现代建筑施工建设过程当中，对于地下空间的利用率越来越高，尤其在城轨等地下交通设施的建设过程当中，需要应用到地下连续墙的深基坑支护结构；现有技术中高压喷射注浆法通过高速喷射流切割土体，并使水泥浆液与土体搅拌混合，形成水泥加固土，恰好弥补了传统注浆法的不足。由于喷射流形成的加固体形状灵活，适用于多种加固要求；因此，高压喷射注浆法开发成功之后，在世界范围内得到很快的传播。现有技术中的二重管高压喷射注浆系统水泥浆液压力偏低，流量较小，形成的桩径尺寸难以满足包含淤泥层等特殊地层环境的作业需求，在下卧软土层中成桩质量欠佳。

因此，提出一种二重管喷射注浆系统，以解决上述技术问题中的至少一种成为一种必需。

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种注浆压力更大、流量更高的二重管喷射注浆系统。

本实用新型的二重管喷射注浆系统，包括：长螺旋钻机和二重管喷搅装置；其中，所述长螺旋钻机上装有钻头提升变频控制系统；所述二重管喷搅装置包括：中空钻杆、高压输浆管、二重管旋喷搅拌钻头、二重管旋转注浆接头、水泥浆输送管、高压泥浆泵、压缩空气管和空压机；其中，中空钻杆通过连接于其下端的二重管旋转注浆接头与二重管旋喷搅拌钻头固定连接；长螺旋钻机动力装置的输出端从所述中空钻杆的侧壁输入驱动力，驱使二重管旋喷搅拌钻头转动；在所述中空钻杆内设置有所述高压输浆管及压缩空气管；所述高压输浆管及压缩空气管的一端分别通过所述二重管旋转注浆接头与固定在中空钻杆喷射端的二重管旋喷搅拌钻头连接；所述压缩空气管的另一端通过压缩空气管和空压机连接；所述高压输浆管的另一端与高压泥浆泵的输出端连接；所述高压泥浆泵的输入端连接有所述水泥浆输送管。

进一步的，还包括浆桶，所述浆桶与所述水泥浆输送管连接。

进一步的，还包括连接有水箱及水泥仓的搅拌机；所述搅拌机的输出端通过管路与所述浆桶的注入端连接。

进一步的，所述搅拌机同一时刻从所述水箱获取搅拌用水的质量与从所述水泥仓获取的灰粉质量的比为1:1。

进一步的，所述二重管旋喷搅拌钻头上设置有搅拌叶片。

进一步的，所述长螺旋钻机设置有转速调节控制装置；所述转速调节控制装置的调节档位至少包括10r/min。

进一步的，所述空压机的输出端设置有气量计。

进一步的，所述二重管旋喷搅拌钻头喷嘴部位的孔径范围为大于等于2毫米，小于等于3毫米。

进一步的，所述提升变频控制系统的调节档位至少包括以100mm/min的速度匀速提升。

进一步的，所述长螺旋钻机和二重管喷搅装置被设置在移动平台上；所述移动平台设置有车轮及受液压系统驱动的支撑脚。

本实用新型的上述技术方案，相比现有技术具有以下优点：

(1)本实用新型通过采用空压机与高压泥浆泵相配合，达到施工时更大流量的使用效果，大幅提升了二重管喷射注浆作业的操作效率，使用时，将二重管旋喷搅拌钻头插入预定深度后，由下至上进行喷射注浆。在桩底部边旋转边喷射1min后，再进行边旋转、边提升、边喷射，能有效防止桩体中断；通过压缩空气管打入的压缩空气在喷注时不仅能够发挥搅拌混合的旋喷效果，还能加快注浆速度及注浆量；此外，上述压缩空气的注入还能进一步在地下水与浆液之间形成气垫隔离层，有助于起到防止浆液被地下水稀释、冲走的技术效果。

(2)本实用新型采用浆桶储存搅拌机输出的优质泥浆，能够及时观察检验泥浆的成分是否符合喷射注浆需求；此外，该结构设置还能进一步取得精确定量供应泥浆的技术效果，能够降低注浆原料的使用成本。

附图说明

图1是本实用新型二重管喷射注浆系统的整体结构示意图；

图2是图1中的中空钻杆上端部位局部结构剖视图；

图3是图1中二重管旋转注浆接头部位的连接结构剖视图；

图4是本实用新型二重管喷射注浆系统施工程序示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1，本实施例提供一种二重管喷射注浆系统，包括：长螺旋钻机100和二重管喷搅装置200；其中，所述长螺旋钻机100上装有钻头提升变频控制系统110；所述二重管喷搅装置200包括：中空钻杆210、高压输浆管220、二重管旋喷搅拌钻头230、二重管旋转注浆接头240、水泥浆输送管250、高压泥浆泵260、压缩空气管270和空压机280；其中，中空钻杆210通过连接于其下端的二重管旋转注浆接头240与二重管旋喷搅拌钻头230固定连接；长螺旋钻机100动力装置的输出端从所述中空钻杆210的侧壁输入驱动力，驱使二重管旋喷搅拌钻头230转动；参见图2，在所述中空钻杆210内设置有所述高压输浆管220及压缩空气管270；参见图3，所述高压输浆管220及压缩空气管270的一端分别通过所述二重管旋转注浆接头240与固定在中空钻杆210喷射端的二重管旋喷搅拌钻头230连接；所述压缩空气管270的另一端通过压缩空气管270和空压机280连接；所述高压输浆管220的另一端与高压泥浆泵260的输出端连接；所述高压泥浆泵260的输入端连接有所述水泥浆输送管250。

优选的，如图1所示，在本实施例的其中一个优选实施方式中，还包括浆桶290，所述浆桶290与所述水泥浆输送管250连接。

优选的，如图1所示，在本实施例的其中一个优选实施方式中，还包括连接有水箱291及水泥仓292的搅拌机293；所述搅拌机293的输出端通过管路与所述浆桶290的注入端连接。

优选的，在本实施例的其中一个优选实施方式中，所述搅拌机同一时刻从所述水箱获取搅拌用水的质量与从所述水泥仓获取的灰粉质量的比为1:1。

优选的，在本实施例的其中一个优选实施方式中，所述二重管旋喷搅拌钻头上设置有搅拌叶片。

优选的，在本实施例的其中一个优选实施方式中，所述长螺旋钻机设置有转速调节控制装置；所述转速调节控制装置的调节档位至少包括10r/min。

优选的，如图1所示，在本实施例的其中一个优选实施方式中，所述空压机280的输出端设置有气量计281。

优选的，在本实施例的其中一个优选实施方式中，所述二重管旋喷搅拌钻头喷嘴部位的孔径范围为大于等于2毫米，小于等于3毫米。

优选的，在本实施例的其中一个优选实施方式中，所述提升变频控制系统的调节档位至少包括以100mm/min的速度匀速提升。

优选的，在本实施例的其中一个优选实施方式中，所述长螺旋钻机和二重管喷搅装置被设置在移动平台上；所述移动平台设置有车轮及受液压系统驱动的支撑脚。

下面，以某工程中试用上述结构的二重管喷射注浆系统的施工过程及施工工序为例阐述其使用效果：

施工中所采用的二重管喷射注浆系统结构参数如下：

(1)喷嘴孔径：

(2)喷嘴个数：2个。

(3)旋转速度：10r/min。

(4)提升速度：100mm/min。

(5)采用新鲜无结块强度等级为42.5R级普通硅酸盐水泥，水灰比为1：1，为清除离析，可加入水泥用量0.9‰的碱，浆液宜在旋喷前1h以内配制，根据实施情况，可掺入2％的早强剂。

施工中所采用的二重管喷射注浆系统施工程序如下：

(1)钻机就位

旋喷施工的第一道工序是将使用的钻机安置在设计的孔位上，使钻杆头对准孔位中心,喷射注浆管的允许倾斜度不得大于1.5％。喷射孔与高压注浆泵的距离不宜大于50m。

(2)钻孔

采用地质钻机钻孔。钻孔位置与设计位置的偏差不得大于50mm，钻孔倾斜度不得大于1.5％(施工中进行监测)。

(3)插管

插管是将喷射注浆管插入地层预定的深度。使用地质钻机钻孔完毕，拔出岩芯管，并将二重喷射注浆管插入预定深度。

(4)喷射注浆

当喷射注浆管插入预定深度后，由下至上进行喷射注浆。在桩底部边旋转边喷射1min后，再进行边旋转、边提升、边喷射。中间发生故障时应停止提升和旋转，以防桩体中断。

当浆液初凝时间超过20h时，应及时停止使用该水泥浆(正常水灰比1：1，初凝时间为15h左右)。注浆参数见下表：

二重管法旋喷注浆参数表

(5)注浆管提升

深层喷射先喷浆后旋转和提升，以防注浆管扭断；钻杆的旋转和提升必须连续不中断，注浆管分段提升的搭接长度不小于100mm。旋喷过程中，冒浆量应控制在10～20％之间。对需要扩大加固范围或提高强度的，可采取复喷措施，即先喷一遍清水，再喷一遍或两遍水泥浆。

(6)冲洗

喷到桩高后，迅速拔出注浆管，把注浆管等机具设备冲洗干净，不得残存水泥浆。通常把浆液换成水，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排出。

(7)移动机具：把钻机等机具设备移到新孔位上，进行下一根桩的施工。

(8)旋喷桩施工程序如图4所示，其中，(a)为钻机就位，(b)为钻孔，(c)为插入喷射注浆管，(d)为喷浆，(e)为自动提升喷射注浆管，(f)为拔出喷射注浆管与套管，下部形成喷射桩加固体。

旋喷桩施工技术标准

高压喷射注浆可根据工程要求和当地经验采用开挖检查、取芯(常规取芯或软取芯)、标准贯入试验、载荷试验或围井注水试验等方法进行检验，并结合工程测试、观测资料及实际效果综合评价加固效果。质量检验宜在高压喷射注浆结束28天后进行。主要质量控制标准如下表所示。

旋喷桩质量控制标准表

项目	标准(或控制值)
		桩体垂直度偏差	(0.5～1)％
钻孔孔径偏差	≯50
		连续钻孔喷射切割搭接(mm)	≮100
强度及抗渗性	达到设计要求
		注浆管分段提升时注浆搭接长度(mm)	≮100
冒浆量	10～20％
		浆液搅拌时间(min)	≮5
浆液待喷时间(min)	≯30

在上述操作步骤中，高压旋喷桩施工质量控制标准如下：

1)施工前对原材料、浆液配合比、机械设备、喷射工艺进行检查，对地下障碍情况进行调查，以保证钻进和喷射达到设计要求。

2)保证桩位确定，保证两相邻旋喷桩相隔时间不小于48h，间距不小于4～6m，以避免相邻旋喷桩在强度发展过程中受到扰动。

3)保证旋喷桩成孔垂直度。钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm。

4)水泥浆液的水灰比1.0～1.5。灌入水泥浆液的比重取1.5～1.6，返浆比重取1.2～1.3。

5)旋喷桩高压水射流压力宜大于20MPa，提升速度为6～12cm/min，旋转速度8～12rpm。

6)旋喷桩要求采用双管旋喷工艺，水泥用量不小于250kg/m。

7)用水泥、水玻璃系浆液进行旋喷。施工前先做好浆液的配合比，确定1min～20min凝固的各种配合比，根据地下水情况选择适当凝固时间的浆液，以防止浆液被地下水稀释、冲走。

8)加大注浆量。施工中注入地层的浆液量比计算大30％，以保证与孔桩有足够大的贴合面

9)在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，应边射水、边插桩，水压力一般不宜超过1MPa。

10)注浆管分段提升的搭接长度不得小于100mm。

11)对需要扩大加固或提高强度的部分应采取复喷的措施，并使实际桩顶标高高于设计标高0.3～0.5m。

12)在旋喷桩施工的结合部位及桩身咬合比较薄弱的环节，可视需要，在压桩位的周围进行补桩，以保证咬合度。

13)浆液搅拌后不得超过4h；当超过时，应经专门试验证明其性能符合要求后方可使用。

14)旋喷桩完工后必须对桩身进行抽检，可采取开挖检查、钻孔取芯、载荷标准贯入等方法。检验点的数量为施工注浆孔数的2％～5％，不合格者应进行补喷。

采用本实用新型的上述技术方案，相比现有技术具有以下优点：

(1)本实用新型通过采用空压机与高压泥浆泵相配合，达到施工时更大流量二重管喷搅的使用效果，大幅提升了二重管喷射注浆作业的操作效率，使用时，将二重管旋喷搅拌钻头插入预定深度后，由下至上进行喷射注浆。在桩底部边旋转边喷射1min后，再进行边旋转、边提升、边喷射，能有效防止桩体中断；通过压缩空气管打入的压缩空气在喷注时不仅能够发挥搅拌混合的旋喷效果，还能加快注浆速度及注浆量；此外，上述压缩空气的注入还能进一步在地下水与浆液之间形成气垫隔离层，有助于起到防止浆液被地下水稀释、冲走的技术效果。

(2)本实用新型通过采用浆桶储存搅拌机输出的优质泥浆，能够及时观察检验泥浆的成分是否符合喷射注浆需求；此外，该结构设置还能进一步取得精确定量供应泥浆的技术效果，能够降低注浆原料的使用成本。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims

1.一种二重管喷射注浆系统，其特征在于，包括：长螺旋钻机和二重管喷搅装置；其中，

所述长螺旋钻机上装有钻头提升变频控制系统；

所述二重管喷搅装置包括：中空钻杆、高压输浆管、二重管旋喷搅拌钻头、二重管旋转注浆接头、水泥浆输送管、高压泥浆泵、压缩空气管和空压机；其中，中空钻杆通过连接于其下端的二重管旋转注浆接头与二重管旋喷搅拌钻头固定连接；长螺旋钻机动力装置的输出端从所述中空钻杆的侧壁输入驱动力，驱使二重管旋喷搅拌钻头转动；在所述中空钻杆内设置有所述高压输浆管及压缩空气管；所述高压输浆管及压缩空气管的一端分别通过所述二重管旋转注浆接头与固定在中空钻杆喷射端的二重管旋喷搅拌钻头连接；所述压缩空气管的另一端通过压缩空气管和空压机连接；所述高压输浆管的另一端与高压泥浆泵的输出端连接；所述高压泥浆泵的输入端连接有所述水泥浆输送管。

2.根据权利要求1所述的二重管喷射注浆系统，其特征在于，还包括浆桶，所述浆桶与所述水泥浆输送管连接。

3.根据权利要求2所述的二重管喷射注浆系统，其特征在于，还包括连接有水箱及水泥仓的搅拌机；所述搅拌机的输出端通过管路与所述浆桶的注入端连接。

4.根据权利要求3所述的二重管喷射注浆系统，其特征在于，所述搅拌机同一时刻从所述水箱获取搅拌用水的质量与从所述水泥仓获取的灰粉质量的比为1:1。

5.根据权利要求1所述的二重管喷射注浆系统，其特征在于，所述二重管旋喷搅拌钻头上设置有搅拌叶片。

6.根据权利要求1所述的二重管喷射注浆系统，其特征在于，所述长螺旋钻机设置有转速调节控制装置；所述转速调节控制装置的调节档位至少包括10r/min。

7.根据权利要求1所述的二重管喷射注浆系统，其特征在于，所述空压机的输出端设置有气量计。

8.根据权利要求1所述的二重管喷射注浆系统，其特征在于，所述二重管旋喷搅拌钻头喷嘴部位的孔径范围为大于等于2毫米，小于等于3毫米。

9.根据权利要求1所述的二重管喷射注浆系统，其特征在于，所述提升变频控制系统的调节档位至少包括以100mm/min的速度匀速提升。

10.根据权利要求1所述的二重管喷射注浆系统，其特征在于，所述长螺旋钻机和二重管喷搅装置被设置在移动平台上；所述移动平台设置有车轮及受液压系统驱动的支撑脚。