[發明專利]一種適用于異形灌注樁的高壓水射流成樁裝置及施工方法

有效

• 申請號: 202110178648.8
• 申請日: 2021-02-09
• 公開（公告）號: CN113323052B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 張鑫磊;紀展鵬;蔡鑫濤;王志華;高洪梅;申志福;劉璐;孫晉晶
• 申請（專利權）人: 南京工業大學;南京吉歐地下空間科技有限公司;南京福歐地下空間數據科技有限公司
• 主分類號: E02F5/20
• 分類號: E02F5/20;E02F3/88;E02F3/90;E02F3/92;E02D13/08;E02D5/36;E02D17/08
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

1.一種適用于異形灌注樁的高壓水射流成樁裝置，其特征在于，包括噴射裝置、抽吸裝置及控制器，噴射裝置包括空心圓柱型外殼骨架及多個注水管道Ⅰ，外殼骨架內部沿著圓環對稱設置貫通到底的多個注水管道Ⅰ，注水管道Ⅰ一端通過進水閥Ⅰ和蓄水沉淀池連接、另一端通過高壓噴嘴控制器和高壓噴嘴Ⅰ連接，外殼骨架外壁設有一圈可旋轉側壁，可旋轉側壁設有多個通孔Ⅰ用于放置徑向的高壓噴嘴Ⅱ，高壓噴嘴Ⅱ通過軟管和注水管道Ⅰ的徑向開口連接，可旋轉側壁內部設有齒條，外殼骨架內部設有軸向的電機，電機的輸出軸和齒輪固定連接，齒輪在電機輸出軸的驅動下帶動齒條旋轉，從而實現高壓噴嘴Ⅱ隨著可旋轉側壁進行旋轉；外殼骨架底部設有多個壓力傳感器；

抽吸裝置設置于外殼骨架的內側，抽吸裝置內部對稱設置L型的多個抽水管道，多個抽水管道的一端通過抽水泵和蓄水沉淀池連接、另一端設置于抽吸裝置的外壁上用于抽吸泥漿；

控制器和壓力傳感器、高壓噴嘴控制器、電機、進水閥Ⅰ及抽水泵有線連接；

抽吸裝置底部設有攪拌裝置，外殼骨架和攪拌裝置轉動連接，控制器和攪拌裝置有線連接。

2.根據權利要求1的一種適用于異形灌注樁的高壓水射流成樁裝置，其特征在于，抽吸裝置的內部中間位置設置貫通到底的注水管道Ⅱ，攪拌裝置內部中間位置設有和注水管道Ⅱ位置相對應的通孔Ⅱ，通孔Ⅱ用于放置注水管道Ⅱ，注水管道Ⅱ的一端通過進水閥Ⅱ和蓄水沉淀池連接、另一端通過高壓噴嘴控制器和高壓噴嘴Ⅲ連接，控制器和進水閥Ⅱ有線連接。

3.根據權利要求1的一種適用于異形灌注樁的高壓水射流成樁裝置，其特征在于，可旋轉側壁的通孔Ⅰ數量不少于4個。

4.根據權利要求1的一種適用于異形灌注樁的高壓水射流成樁裝置，其特征在于，高壓噴嘴控制器為ZDLP電子式電動單座調節閥。

5.根據權利要求1的一種適用于異形灌注樁的高壓水射流成樁裝置的施工方法，其特征在于，包括以下步驟：

a)預挖定位孔：定位開挖異形灌注樁位置，挖取成樁的直徑大小的定位孔；

b)固定高壓水射流成樁裝置：固定高壓水射流成樁裝置并且調整開挖角度；

c)安置噴射裝置并注入穩定液：將噴射裝置底部放到預挖孔中，控制器控制進水閥Ⅰ向注水管道Ⅰ內注入穩定液；

d)輸入開挖參數：根據土壤類型及開挖孔徑大小和開挖速度結合壓力傳感器的采集數據，通過控制器控制高壓噴嘴控制器來調整高壓噴嘴Ⅰ的水束壓力、水束直徑及噴射角度參數；

e)開挖下沉：將底部安裝攪拌裝置的抽吸裝置下放到噴射裝置內部，利用控制器開啟攪拌裝置及抽水泵，高壓噴嘴Ⅰ處噴出的穩定液軟化土壤，攪拌裝置將土壤快速形成泥漿，同時利用控制器控制抽水泵通過抽水管道將泥漿抽向地表；隨著土壤的軟化刮削，噴射裝置由自身重力逐漸下沉，達到開挖的目的；

f)異形形狀開挖：當噴射裝置到達預定的開挖深度后，將噴射裝置的上方固定同時控制器控制高壓噴嘴控制器關閉高壓噴嘴Ⅰ，控制器控制電機帶動齒輪驅動齒條正反旋轉從而實現可旋轉側壁的正反旋轉，同時控制器控制高壓噴嘴控制器開啟高壓噴嘴Ⅱ，高壓噴嘴Ⅱ的開啟數量及可旋轉側壁的旋轉角度根據異形樁的形狀特征進行設定，高壓噴嘴Ⅱ噴射的穩定液軟化噴射裝置外側對應的土壤并形成泥漿，泥漿通過抽水管道抽向地表；

g)注入清孔液：控制器控制高壓噴嘴控制器關閉高壓噴嘴Ⅱ，控制器控制進水閥Ⅰ向注水管道Ⅰ內注入清孔液并開啟高壓噴嘴Ⅰ，抽水管道繼續將混合泥漿抽出直至滿足清孔要求；

h)回收抽吸裝置及攪拌裝置：完成清孔任務后，控制器控制高壓噴嘴控制器關閉高壓噴嘴Ⅰ，將抽吸裝置及攪拌裝置提起回收；

i)放置鋼筋籠：將異形灌注樁所用鋼筋籠放置到噴射裝置內部，準備進行注漿任務；

j)注入混凝土漿：將混凝土漿注入進水管道Ⅰ，控制器控制電機帶動齒輪驅動齒條正反旋轉從而實現可旋轉側壁的正反旋轉，同時控制器控制高壓噴嘴控制器開啟高壓噴嘴Ⅱ及高壓噴嘴Ⅰ進行注漿，調整注漿壓力達到混凝土注漿要求；

k)完成混凝土灌注：隨著混凝土漿的注入，緩慢提升噴射裝置，直至滿足工程注漿要求；

l)清洗設備及養護：滿足灌注要求后，對混凝土樁進行養護并回填開挖樁孔，對高壓水射流裝備進行清洗及養護。

6.根據權利要求5的一種適用于異形灌注樁的高壓水射流成樁裝置的施工方法，其特征在于,步驟e中還包含利用控制器開啟進水閥Ⅱ向進水管道Ⅱ注入穩定液，同時控制器控制高壓噴嘴控制器開啟高壓噴嘴Ⅲ，高壓噴嘴Ⅲ處噴出的穩定液進一步軟化土壤，提高抽取泥漿的效率。