专利名称：粉体高压喷射注浆地基加固工法的制作方法
技术领域：
本发明涉及岩土领域，尤其是指粉体高压喷射注浆地基加固处理领域。
背景技术：
传统的喷粉搅拌桩因为是采用机械叶片迴转将粉状固化剂与土体搅拌混合而形成水泥土固结体，其缺点是易受土层中填埋物影响而无法施工；成桩直径较小；或受机械因素使固化剂拌合不均而使固结体质量难以保证。而传统的高压旋喷注浆方法的固化剂是水泥浆液，该工法形成的水泥土固结体含水量较大(通常水灰比> 2.0)，相同水泥含量的条件下，其固结体的水泥土强度较低；在饱水砂层的固结过程中水泥土(砂浆)易离析，形成竖向不连续的(饼状)固结体，严重影响止水效果，同时施工时出现大量冒浆污染现场环境。
发明内容
本发明的目的在于解决上述工艺存在的缺点与不足，提供一种粉体高压喷射注浆地基加固工法，其工艺步骤如下步骤一先钻引导孔(3)，并利用高压空气将小灰罐(12)中的粉体固化剂吹入到大灰罐(11)中；步骤二 引导孔( 按设计要求钻到一定深度后，钻机( 就位将钻杆(4)和钻头 (2)放入到引导孔(3)中，同时喷粉嘴00)保持有高压空气喷出；步骤三；向钻头( 输送高压水和粉体固化剂进行粉体喷射注浆施工，高压水经高压水喷嘴形成高压水射流03)切割土体并冲刷搅拌由喷粉嘴00)喷出的粉体固化剂，待其凝固后而形成固化桩体(1)；步骤四钻杆(4)进行迴转和提升作业，当钻头( 离地面1 2米时停止高压水和粉体固化剂的输送，但不得中断高压空气的输送；步骤五提起钻杆(4)和钻头( 到地面，该桩体(1)施工完成，停止高压空气输送，移动钻机( 到下一个桩位重复上述施工步骤。所述的迴转速度为15-20r/min，提升速度为10-20m/min，高压水射流压力为 20-40MPa,喷粉量为30_60kg/min，固化桩体桩长为10_30m，高压空气压力为0. 5-1. 5MPa。所述的高压水射流切割土体是在环状水泥粉体流保护下进行的。所述的钻杆(4)包括高压水通道(19)和粉体输送通道(18)；所述的钻头⑵包括高压水喷嘴和喷粉嘴00)；所述的粉体固化剂包含水泥灰粉、生石灰粉及其他对土体有固化作用的粉剂。所述的钻杆的截面是二重管或三重管；所述的加固体截面包括圆形、扇形、半圆形及其他平面几何形状。所述的高压水喷嘴和喷粉嘴00)相互位置是同轴布置、非同轴布置或者喷粉嘴OO)向下布置。
本发明的技术方案是将岩土领域的喷粉搅拌桩工法和高压喷射注浆工法结合在一起而又不同于两者的一种新型的加固地基或地下止水防渗的施工工法。其技术原理是采用高压水射流(> 20MPa)来切割土体并冲刷搅拌由喷粉嘴20喷出的粉体固化剂，待其凝固后而形成固化桩体1(见图1和图幻。可用于建筑物地基加固、已有建筑物地基加固、深基坑地下工程的支挡、筑造地下防水帷幕、防止砂土液化、增大土的摩擦力和粘聚力以及防止坝基冲刷等地基加固工程。本发明的创新点在于弥补了喷粉搅拌工法受填埋物影响、成桩直径较小和粉体固化剂与土体拌合不均、高压旋喷注浆工法的水灰比较大水泥土强度低、水泥浆液易离析、地下注水量多造成冒浆量大现场污染严重等缺点。本发明粉体高压喷射注浆成桩工法优点如下1、本发明解决了喷粉搅拌桩工法受填埋物影响、成桩直径较小和粉体固化剂与土体拌合不均、高压旋喷注浆工法的水灰比较大、水泥土强度低、饱水砂层水泥浆液易离析、 地下注水量多造成冒浆量大、现场污染严重等缺点；2、提供了一种新型的地基处理施工方法；加固过程中采用环状水泥粉体流保护下的高压水射流切割土体，可以有效增大加固范围，同时降低加固体的含水量；3、由于加固体含水量的降低能提高加固体的承载能力，减少单位加固体造成的泥浆污染和冒浆体的水泥浪费，从而降低工程造价；有利于节能和绿色环保。
图1为本发明的施工工艺示意图；图2为本发明的成桩示意图；图3为本发明的设备结构示意图；图4为本发明的高压水喷嘴和喷粉嘴不同布置图。
具体实施例方式本发明以在南方某市建筑基坑地基加固工程中进行实际施工作业为例。实施例1 工艺步骤如下本工法设备构成是(见图1和图3)钻头2、钻杆4、钻机5、高压水泵6、高压水管 7、水龙头8、粉料输送管9、粉料分配器10、大灰罐11、小灰罐12、送灰管13、高压气管14、空压机15等。其实施步骤如下(见图1和图2)先钻引导孔3并将小灰罐12加入适量水泥灰料，启动空压机15利用高压空气将小灰罐12中的水泥灰料吹入到大灰罐11中。引导孔 3按设计要求钻到一定深度后，钻机5就位将含有高压水通道19和粉体输送通道18的钻杆 4和带有高压水喷嘴21和喷粉嘴20的钻头2放入到引导孔3中，同时喷粉嘴20保持有高压空气喷出，以防止泥浆堵塞喷粉嘴20 ；开启高压水泵6和粉料分配器10，向钻头2输送高压水和水泥粉料进行粉体喷射注浆施工，高压水经高压水喷嘴21形成高压水射流23切割土体并冲刷拌合由喷粉嘴20喷出的水泥粉22而形成固结桩体1 (见图2)；根据设计要求钻杆4按合适的迴转和提升速度进行迴转和提升作业。当钻头2离地面1 2米时(设计定)停止高压水和水泥粉料的输送，但不得中断高压空气的输送，以防止泥浆进入到喷粉嘴20。提起钻杆4和钻头2到地面，该桩体1施工完成，停止高压空气输送；移动钻机5到下一个桩位重复上述施工步骤。所述的迴转速度为15r/min，提升速度为lOm/min，高压水射流压力为20MPa，喷粉量为30kg/min，固化桩体桩长为10m，高压空气压力为0. 5MPa。所述的高压水射流切割土体是在环状水泥粉体流保护下进行的。所述的钻杆(4)包括高压水通道(19)和粉体输送通道(18)；所述的钻头⑵包括高压水喷嘴和喷粉嘴OO)；所述的粉体固化剂包含水泥灰粉、生石灰粉及其他对土体有固化作用的粉剂。所述的钻杆的截面是二重管；所述的加固体截面包括圆形。所述的高压水喷嘴和喷粉嘴OO)相互位置是同轴布置(见图4)。在实际作业过程，水泥浆的冒浆呈现粘稠状，因此冒浆可用于砌筑临时墙体或抹临时路面，废浆利用可节约水泥；冒浆量相对在同地段的高压旋喷注浆作业要少，无需在现场开挖冒浆储浆池。实施例2 工艺步骤如下本工法设备构成是(见图1和图3)钻头2、钻杆4、钻机5、高压水泵6、高压水管 7、水龙头8、粉料输送管9、粉料分配器10、大灰罐11、小灰罐12、送灰管13、高压气管14、 空压机15等。其实施步骤如下(见图1和图2)先钻引导孔3并将小灰罐12加入适量水泥灰料，启动空压机15利用高压空气将小灰罐12中的水泥灰料吹入到大灰罐11中。引导孔3按设计要求钻到一定深度后，钻机5就位将含有高压水通道19和粉体输送通道18的钻杆4和带有高压水喷嘴21和喷粉嘴20的钻头2放入到引导孔3中，同时喷粉嘴20保持有高压空气喷出，以防止泥浆堵塞喷粉嘴20 ；开启高压水泵6和粉料分配器10，向钻头2输送高压水和水泥粉料进行粉体喷射注浆施工，高压水经高压水喷嘴21形成高压水射流23 切割土体并冲刷拌合由喷粉嘴20喷出的水泥粉22而形成固结桩体1 ；根据设计要求钻杆 4按合适的迴转和提升速度进行迴转和提升作业。当钻头2离地面1 2米时(设计定) 停止高压水和水泥粉料的输送，但不得中断高压空气的输送，以防止泥浆进入到喷粉嘴20。 提起钻杆4和钻头2到地面，该桩体1施工完成，停止高压空气输送；移动钻机5到下一个桩位重复上述施工步骤。所述的迴转速度为18r/min，提升速度为15m/min，高压水射流压力为30MPa，喷粉量为45kg/min，固化桩体桩长为20m，高压空气压力为IMPa。所述的高压水射流切割土体是在环状水泥粉体流保护下进行的。所述的钻杆(4)包括高压水通道(19)和粉体输送通道(18)；所述的钻头⑵包括高压水喷嘴和喷粉嘴OO)；所述的粉体固化剂包含水泥灰粉、生石灰粉及其他对土体有固化作用的粉剂。所述的钻杆的截面是三重管；所述的加固体截面包括扇形。所述的高压水喷嘴和喷粉嘴OO)相互位置是非同轴布置。实施例3
工艺步骤如下本工法设备构成是(见图1和图3)钻头2、钻杆4、钻机5、高压水泵6、高压水管 7、水龙头8、粉料输送管9、粉料分配器10、大灰罐11、小灰罐12、送灰管13、高压气管14、 空压机15等。其实施步骤如下(见图1和图2)先钻引导孔3并将小灰罐12加入适量水泥灰料，启动空压机15利用高压空气将小灰罐12中的水泥灰料吹入到大灰罐11中。引导孔3按设计要求钻到一定深度后，钻机5就位将含有高压水通道19和粉体输送通道18的钻杆4和带有高压水喷嘴21和喷粉嘴20的钻头2放入到引导孔3中，同时喷粉嘴20保持有高压空气喷出，以防止泥浆堵塞喷粉嘴20 ；开启高压水泵6和粉料分配器10，向钻头2输送高压水和水泥粉料进行粉体喷射注浆施工，高压水经高压水喷嘴21形成高压水射流23 切割土体并冲刷拌合由喷粉嘴20喷出的水泥粉22而形成固结桩体1 ；根据设计要求钻杆 4按合适的迴转和提升速度进行迴转和提升作业。当钻头2离地面1 2米时(设计定) 停止高压水和水泥粉料的输送，但不得中断高压空气的输送，以防止泥浆进入到喷粉嘴20。 提起钻杆4和钻头2到地面，该桩体1施工完成，停止高压空气输送；移动钻机5到下一个桩位重复上述施工步骤。所述的迴转速度为20r/min，提升速度为20m/min，高压水射流压力为40MPa，喷粉量为60kg/min，固化桩体桩长为30m，高压空气压力为1. 5MPa。所述的高压水射流切割土体是在环状水泥粉体流保护下进行的。所述的钻杆(4)包括高压水通道(19)和粉体输送通道(18)；所述的钻头(2)包括高压水喷嘴和喷粉嘴00)；所述的粉体固化剂包含水泥灰粉、生石灰粉及其他对土体有固化作用的粉剂。所述的钻杆的截面是二重管；所述的加固体截面包括半圆形。所述的喷粉嘴00)向下布置。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明。凡在本发明的原则和精神之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种粉体高压喷射注浆地基加固工法，其特征在于，包括以下步骤步骤一先钻引导孔(3)，并利用高压空气将小灰罐(12)中的粉体固化剂吹入到大灰罐(11)中；步骤二 引导孔( 按设计要求钻到一定深度后，钻机( 就位将钻杆(4)和钻头(2) 放入到引导孔(3)中，同时喷粉嘴00)保持有高压空气喷出；步骤三向钻头( 输送高压水和粉体固化剂进行粉体喷射注浆施工，高压水经高压水喷嘴形成高压水射流03)切割土体并冲刷搅拌由喷粉嘴OO)喷出的粉体固化剂， 待其凝固后而形成固化桩体(1)；步骤四钻杆⑷进行迴转和提升作业，当钻头⑵离地面1 2米时停止高压水和粉体固化剂的输送，但不得中断高压空气的输送；步骤五提起钻杆⑷和钻头⑵到地面，该桩体⑴施工完成，停止高压空气输送，移动钻机(5)到下一个桩位重复上述施工步骤。
2.根据权利要求1所述的粉体高压喷射注浆地基加固工法，其中所述的迴转速度为 15-20r/min,提升速度为10_20m/min，高压水射流压力为20_40MPa，喷粉量为30_60kg/ min，固化桩体桩长为10-30m，高压空气压力为0. 5-1. 5MPa。
3.根据权利要求1所述的粉体高压喷射注浆地基加固工法，其中所述的高压水射流切割土体是在环状水泥粉体流保护下进行的。
4.根据权利要求1所述的粉体高压喷射注浆地基加固工法，其中，所述的钻杆(4)包括高压水通道(19)和粉体输送通道(18)；所述的钻头(2)包括高压水喷嘴和喷粉嘴OO)；所述的粉体固化剂包含水泥灰粉、生石灰粉及其他对土体有固化作用的粉剂。
5.根据权利要求1所述的粉体高压喷射注浆地基加固工法，其中，所述的钻杆(4)的截面是二重管或三重管；所述的加固体截面包括圆形、扇形、半圆形及其他平面几何形状。
6.根据权利要求4所述的粉体高压喷射注浆地基加固工法，其中，所述的高压水喷嘴 (21)和喷粉嘴OO)相互位置是同轴布置、非同轴布置或者喷粉嘴OO)向下布置。
全文摘要
本发明公开了一种粉体高压喷射注浆地基加固工法。它是将岩土工程领域的喷粉搅拌桩工法和高压喷射注浆工法相结合，形成新型加固地基或地下止水的施工工法；其采用高压水射流(＞20MPa)来切割土体并冲刷搅拌由另一通道喷出的粉体固化剂，待其凝固后而形成加固体。该工法不受地质条件限制，适应各种地质条件下的地基加固工程施工；同时也不同于高压喷射注浆工法采用固化剂浆液来加固土体，因此有效地降低了加固体的含水量，消除了饱水砂层中加固体产生离析的现象，从而形成连续、完整、止水效果好的加固体；在软弱土层降低加固体的含水量能够提高其承载力；同时可减少单位加固体造成的泥浆污染和冒浆体的水泥浪费，有利于环保。
文档编号E02D5/46GK102155012SQ20111013179
公开日2011年8月17日 申请日期2011年5月20日 优先权日2011年5月20日
发明者吴旭君, 张俊, 杜甫志, 杨志银, 王召磊, 王宪章, 谷霖, 赵伟, 郑平, 钟如辉, 骆永生, 高焰林 申请人:中冶建筑研究总院有限公司, 中国京冶工程技术有限公司