[發(fā)明專利]洞內(nèi)多角度水泥土樁施工設備及隧道加固施工方法

有效

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• 申請日: 2020-04-16
• 公開（公告）號: CN111550182B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發(fā)明（設計）人: 劉興旺;胡黎;江恩德;唐登;李家正
• 申請（專利權）人: 浙江省建筑設計研究院;浙江大通建設科技有限公司
• 主分類號: E21B7/02
• 分類號: E21B7/02;E21B7/04;E21B15/04;E21B17/046;E21D11/00;E02D5/46
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 陳勇

1.一種洞內(nèi)多角度水泥土樁施工設備，包括高壓旋噴樁機，高壓旋噴樁機包括車體、行走機構、工作平臺、鉆桿裝置、旋轉(zhuǎn)式塔桿機構及動力頭，其特征是，所述旋轉(zhuǎn)式塔桿機構包括通過水平軸轉(zhuǎn)動設置在工作平臺上的轉(zhuǎn)動座、用于驅(qū)動轉(zhuǎn)動座旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動座旋轉(zhuǎn)執(zhí)行機構、轉(zhuǎn)動設置在轉(zhuǎn)動座上的支撐塔桿、設置在轉(zhuǎn)動座上用于驅(qū)動支撐塔桿旋轉(zhuǎn)的塔桿旋轉(zhuǎn)執(zhí)行機構、設置在支撐塔桿上的導軌、沿導軌滑動的滑動座及用于驅(qū)動滑動座的滑動座移動執(zhí)行機構，所述水平軸與支撐塔桿的旋轉(zhuǎn)軸相垂直，所述鉆桿裝置包括設置在支撐塔桿上的旋噴鉆桿，所述旋噴鉆桿與導軌相平行，旋噴鉆桿的底部設有高壓旋噴孔和鉆頭，所述動力頭設置在滑動座上用于驅(qū)動旋噴鉆桿旋轉(zhuǎn)；

所述旋噴鉆桿包括鉆身、設置在鉆身下端的鉆桿頭部及設置在鉆身上端的鉆桿尾部，鉆桿尾部上設有水泥注漿口和注氣口，所述鉆身包括若干段依次連接的單孔管，單孔管的內(nèi)孔構成注漿管路，所述高壓旋噴孔設置在鉆桿頭部的側壁上，高壓旋噴孔與注漿管路相連通，所述鉆頭設置在鉆桿頭部的下端；

任意相鄰的兩段單孔管之間通過連接管相連接，所述連接管與單孔管之間通過插接式連接結構相連接，所述插接式連接結構包括：

防轉(zhuǎn)連接結構，防轉(zhuǎn)連接結構包括同軸設置在連接管端部上的多邊形插接管、設置在多邊形插接管的外側面上的徑向限位孔、設置在單孔管端部用于與多邊形插接管配合的多邊形插接孔、設置在單孔管的外側面上并與多邊形插接孔相連通的徑向螺栓孔及與徑向螺栓孔配合的連接螺栓，所述多邊形插接管插設在多邊形插接孔內(nèi)，所述連接螺栓的端部設有與徑向限位孔配合的定位柱，所述連接螺栓與徑向螺栓孔通過螺紋連接，連接螺栓上的定位柱插入徑向限位孔內(nèi)；

所述插接式連接結構還包括密封連接結構，密封連接結構包括設置在多邊形插接管的端部上的密封圓管、滑動套設在密封圓管上的浮動密錐套、位于浮動密錐套與多邊形插接管的端部之間的彈性件及設置在多邊形插接孔的孔底的錐形密封孔，所述浮動密錐套與密封圓管之間滑動密封連接，所述浮動密錐套的外周面呈圓錐形，所述錐形密封孔與浮動密錐套相配合，浮動密錐套插設在錐形密封孔內(nèi)；所述徑向限位孔為錐形限位孔，徑向限位孔的內(nèi)徑由孔口往孔底逐漸減小，所述定位柱為錐形定位柱；在所述定位柱插入徑向限位孔的過程中，將帶動浮動密錐套往錐形密封孔內(nèi)移動，以使浮動密錐套的外壁表面緊靠在錐形密封孔的內(nèi)壁表面上并壓縮所述彈性件，彈性件被壓縮后將提供彈性力，使浮動密錐套的外壁表面壓緊在錐形密封孔的內(nèi)壁表面上；彈性件為彈性橡膠墊片。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種洞內(nèi)多角度水泥土樁施工設備，其特征是，所述鉆桿尾部包括與鉆身上端的單孔管相連接的尾部管體及套設置在尾部管體上的輸入管，且輸入管與尾部管體之間能夠相對轉(zhuǎn)動，所述水泥注漿口和注氣口設置在輸入管上，所述輸入管通過連接件固定在支撐塔桿上，所述動力頭用于驅(qū)動旋噴鉆桿的鉆身旋轉(zhuǎn)。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種洞內(nèi)多角度水泥土樁施工設備，其特征是，所述轉(zhuǎn)動座旋轉(zhuǎn)執(zhí)行機構為第一油缸，所述塔桿旋轉(zhuǎn)執(zhí)行機構為第二油缸。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種洞內(nèi)多角度水泥土樁施工設備，其特征是，所述行走機構為履帶行走機構或橡膠車輪行走機構或適用于在鐵軌上行走的鐵輪行走機構。

5.一種利用權利要求1-4任意一項所述的洞內(nèi)多角度水泥土樁施工設備的隧道加固施工方法，其特征是，依次包括以下步驟：

（一），高壓旋噴樁機行駛至隧道內(nèi)的指定位置；

（二），施工某一段隧道的正下方的豎向高壓旋噴樁，具體施工步驟如下：

第一，通過轉(zhuǎn)動座旋轉(zhuǎn)執(zhí)行機構驅(qū)動轉(zhuǎn)動座旋轉(zhuǎn)，使支撐塔桿和旋噴鉆桿處于豎直面內(nèi)；通過塔桿旋轉(zhuǎn)執(zhí)行機構驅(qū)動支撐塔桿旋轉(zhuǎn)，使支撐塔桿和旋噴鉆桿處于豎直狀態(tài)；

第二，高壓旋噴樁機利用的旋噴鉆桿在隧道內(nèi)直接向下進行垂直鉆孔，旋噴鉆桿穿過隧道的內(nèi)壁，使高壓旋噴孔鉆入設定深度；

接著，直接利用旋噴鉆桿進行高壓噴射注漿，從而隧道在內(nèi)壁的正下方形成豎直分布的豎向高壓旋噴樁，通過豎向高壓旋噴樁對隧道進行支撐；然后將旋噴鉆桿提起至隧道內(nèi)；

再接著，高壓旋噴樁機沿隧道行駛設定距離；

第三；返回第二步驟，直至完成該段隧道下方的豎向高壓旋噴樁的施工；

（三），施工某一段隧道的右下方的右傾高壓旋噴樁，右傾高壓旋噴樁與豎向高壓旋噴樁位于同一段隧道的下方；具體施工步驟如下：

通過轉(zhuǎn)動座旋轉(zhuǎn)執(zhí)行機構驅(qū)動轉(zhuǎn)動座旋轉(zhuǎn)，使支撐塔桿和旋噴鉆桿處于豎直面內(nèi)；通過塔桿旋轉(zhuǎn)執(zhí)行機構驅(qū)動支撐塔桿往右旋轉(zhuǎn)，使支撐塔桿和旋噴鉆桿處于傾斜狀態(tài)，旋噴鉆桿的傾斜角度為0-90度；

第二，高壓旋噴樁機利用的旋噴鉆桿在隧道內(nèi)直接向右下方進行鉆孔，旋噴鉆桿穿過隧道的內(nèi)壁，使高壓旋噴孔鉆入設定深度；

接著，直接利用旋噴鉆桿進行高壓噴射注漿，從而隧道在內(nèi)壁的右下方形成傾斜分布的右傾高壓旋噴樁，通過右傾高壓旋噴樁對隧道進行支撐；然后將旋噴鉆桿提起至隧道內(nèi)；

再接著，高壓旋噴樁機沿隧道行駛設定距離；

第三；返回第二步驟，直至完成該段隧道下方的右傾高壓旋噴樁的施工；

施工某一段隧道的左下方的左傾高壓旋噴樁，左傾高壓旋噴樁與豎向高壓旋噴樁位于同一段隧道的下方；具體施工步驟如下：

通過轉(zhuǎn)動座旋轉(zhuǎn)執(zhí)行機構驅(qū)動轉(zhuǎn)動座旋轉(zhuǎn)，使支撐塔桿和旋噴鉆桿處于豎直面內(nèi)；通過塔桿旋轉(zhuǎn)執(zhí)行機構驅(qū)動支撐塔桿往左旋轉(zhuǎn)，使支撐塔桿和旋噴鉆桿處于傾斜狀態(tài)，旋噴鉆桿的傾斜角度為0-90度；

第二，高壓旋噴樁機利用的旋噴鉆桿在隧道內(nèi)直接向左下方進行鉆孔，旋噴鉆桿穿過隧道的內(nèi)壁，使高壓旋噴孔鉆入設定深度；

接著，直接利用旋噴鉆桿進行高壓噴射注漿，從而隧道在內(nèi)壁的左下方形成傾斜分布的左傾高壓旋噴樁，通過左傾高壓旋噴樁對隧道進行支撐；然后將旋噴鉆桿提起至隧道內(nèi)；

再接著，高壓旋噴樁機沿隧道行駛設定距離；

第三；返回第二步驟，直至完成該段隧道下方的左傾高壓旋噴樁的施工。