[發明專利]潛孔沖擊旋噴攪拌樁施工工藝及設備

有效

• 申請號: 201710346378.0
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN106996105B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 張亮;戴斌;劉宏運;朱允偉;馬云飛;郭大慶;馬恩帥;張斌
• 申請（專利權）人: 北京榮創巖土工程股份有限公司
• 主分類號: E02D5/46
• 分類號: E02D5/46
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李景輝;王春光

1.一種潛孔沖擊旋噴攪拌樁施工設備，其特征在于，所述潛孔沖擊旋噴攪拌樁施工設備包括：

鉆桿；

潛孔沖擊器，設置在所述鉆桿的底端；

攪拌裝置，采用間隔設置的葉片，且所述攪拌裝置以組合形式設置在所述鉆桿及所述潛孔沖擊器的外壁；

噴嘴，設置在所述潛孔沖擊器的外側；

其中，所述鉆桿與潛孔沖擊器之間具有連通的高壓空氣通路；所述潛孔沖擊器還包括：與鉆桿連接的：高壓漿液管路，所述高壓漿液管路與高壓空氣通路相分隔；所述噴嘴連接所述高壓漿液管路；

所述潛孔沖擊器包括：上端口、下端口、位于上端口和下端口之間的中空內腔、包圍所述中空內腔的側壁、連接在所述下端口上的內筒、連接在所述內筒之外的套管、連接在所述內筒和套管底部的潛孔沖擊器釬頭、以及設置在所述套管外側的噴嘴，其中，所述噴嘴位于所述潛孔沖擊器釬頭的上方；

其中，所述噴嘴為高壓噴嘴，所述側壁與所述套管連接；所述上端口的端部還設有高壓注漿管連接接頭，以實現與高壓注漿管的連接；所述高壓漿液管路，用于輸送高壓水或高壓漿液，所述高壓漿液管路連接所述鉆桿并且所述高壓漿液管路連接所述套管；所述套管中設有高壓水/漿管路，與所述高壓漿液管路連接；所述高壓水/漿管路到達所述潛孔沖擊器底部的所述高壓噴嘴；

所述高壓漿液管路包括：沿所述鉆桿的軸線設置的第一段管路、設置在所述側壁中并沿平行所述鉆桿的軸線設置的第三段管路、以及連接在所述第一段管路和第三段管路之間的第二段管路，所述第二段管路沿所述鉆桿的徑向設置；

其中，鉆進成孔作業狀態下，高壓空氣通過所述高壓空氣通路到達所述潛孔沖擊器并驅動所述潛孔沖擊器對土體進行沖擊破壞，高壓水通過所述高壓漿液管路到達所述噴嘴并配合所述攪拌裝置的旋轉作業對土體進行旋切攪拌和軟化；成樁作業狀態下，水泥漿通過所述高壓漿液管路到達所述噴嘴，所述攪拌裝置將水泥漿和軟化的土體攪拌混合。

2.如權利要求1所述的潛孔沖擊旋噴攪拌樁施工設備，其特征在于，所述噴嘴的噴射方向為水平或斜向下，所述噴嘴的數目為多個。

3.一種潛孔沖擊旋噴攪拌樁施工工藝，其特征在于，采用權利要求1所述的潛孔沖擊旋噴攪拌樁施工設備，所述潛孔沖擊旋噴攪拌樁施工工藝包括以下步驟：

步驟A：利用位于鉆桿底端的潛孔沖擊器，在沖擊下沉過程中產生的高頻振動和高壓空氣對土體進行沖擊破壞進行成孔；

步驟B：潛孔沖擊器工作的同時，噴嘴噴出高壓水進行側向旋噴；

步驟C：潛孔沖擊器工作的同時，攪拌裝置同步旋轉作業；結合所述高壓水的切割作用，對土體進行旋切攪拌，使土體軟化成流塑狀態，為后續噴射水泥漿提供條件。

4.如權利要求3所述的潛孔沖擊旋噴攪拌樁施工工藝，其特征在于，成孔達到設計標高后將高壓水切換為高壓水泥漿，噴嘴噴射高壓水泥漿的同時，攪拌裝置將高壓水泥漿和流塑狀態的土進行二次攪拌，通過噴嘴的潛孔沖擊旋噴、以及攪拌裝置的旋切攪拌的聯合作用，使流塑狀態的土和高壓水泥漿充分混合，形成水泥土樁。

5.如權利要求3或4所述的潛孔沖擊旋噴攪拌樁施工工藝，其特征在于，所述潛孔沖擊旋噴攪拌樁施工工藝用于施工帷幕樁和復合地基時，所述潛孔沖擊旋噴攪拌樁施工工藝具體包括：

步驟D：樁位測放：按照設計樁位，采用傳統測量設備或GPS定位測量技術進行樁位測量及定位；

步驟E：鉆進成孔作業：潛孔沖擊旋噴攪拌樁機就位后，開啟動力裝置驅動鉆桿轉動，向鉆桿底部潛孔沖擊器提供高壓空氣，驅動沖擊器開始工作；攪拌裝置在鉆桿的驅動用下開始旋轉作業，對土體進一步旋切攪拌；鉆進的同時向鉆桿提供不小于15MPa壓力的高壓水，進行切割軟化土體；在高頻振動、旋切攪拌、高壓水、高壓氣共同作用下，一邊破壞土體一邊下沉鉆進，當遇堅硬障礙物時，直接沖擊破碎，利用攪拌裝置將破碎形成的塊體與流塑狀態的土體攪拌均勻；

步驟F：成樁作業：當成孔至設計深度后，將所噴射的高壓水切換為高壓水泥漿，通過高壓水泥漿的高壓射流及攪拌裝置的二次攪拌作用，將高壓水泥漿與流塑狀態的土混合均勻，根據施工需要提升、下放鉆頭進行重復旋噴攪拌，形成樁體。

6.如權利要求3或4所述的潛孔沖擊旋噴攪拌樁施工工藝，其特征在于，所述潛孔沖擊旋噴攪拌樁施工工藝用于施工樁基礎和抗浮錨桿時，所述潛孔沖擊旋噴攪拌樁施工工藝具體包括：

步驟H：樁位測放：按照設計樁位，采用傳統測量設備或GPS定位測量技術進行樁位測量及定位；

步驟I：水泥土外樁成孔作業：潛孔沖擊旋噴攪拌樁機就位后，開啟動力裝置驅動鉆桿轉動，向鉆桿底部潛孔沖擊器提供高壓空氣，驅動沖擊器開始工作，攪拌裝置在鉆桿的驅動用下開始旋轉作業，對土體進一步旋切攪拌；鉆進的同時向鉆桿提供不小于15MPa壓力的高壓水，進行切割軟化土體；在高頻振動、旋切攪拌、高壓水、高壓氣共同作用下，一邊破壞土體一邊下沉鉆進，當遇堅硬障礙物時，直接沖擊破碎，利用攪拌裝置將破碎形成的塊體與流塑狀態的土體攪拌均勻；

步驟J：水泥土外樁成樁作業：當成孔至設計深度后，將所噴射的高壓水切換為高壓水泥漿，通過高壓水泥漿的高壓射流及攪拌裝置的二次攪拌作用，將高壓水泥漿與流塑狀態的土混合均勻，根據施工需要提升、下放鉆頭進行重復旋噴攪拌，形成樁體；

步驟K：芯樁成樁作業：其中，所述芯樁成樁作業具體為：

當芯樁為現澆鋼筋混凝土樁時，在水泥土外樁成樁4～6小時后,采用沉管鉆機套管跟進沖擊成孔,沖擊成孔的同時,對水泥土外樁進行擠密加固,達到設計深度后下放鋼筋籠,澆筑芯樁混凝土,提拔套管成樁；或者

當芯樁為預制管樁時，在水泥土外樁成樁后，立即采用振動法、錘擊法或靜壓法將預制管樁下放至設計標高；或者

當用于抗浮錨桿施工時，水泥土外樁成樁后，植入錨桿。