高压磨料水射流快速开挖抗滑桩基坑的方法

本发明涉及高压水射流破岩切割开挖，具体涉及一种高压磨料水射流快速开挖抗滑桩基坑的方法。

背景技术：

1、随着全国各地基础建设的迅速发展，在土木工程建设中，高低起伏，山丘陡坡处，这些复杂地质工况下，抗滑桩是最为常见的一种工程支挡形式，其主要作用是为了防止土体滑动和塌陷。而在进行抗滑桩基坑开挖过程却是一种费时又费力的硬骨头，传统的基坑开挖方法主要包括爆破法、机械开挖法和人工开挖法，但这些方法都存在着不同程度的问题，如人力依赖度高、作业条件差、环境恶劣、劳动强度大，且效率低下、噪声扰民、安全风险大等，尤其是方形桩机械施工难度大、硬岩层桩基施工效率低等。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高压磨料水射流快速开挖抗滑桩基坑的方法，具有精度高、高效、无尘、低热、低耗能、绿色，对周围环境影响小等特点，以满足工程建设中对于抗滑桩基坑的需求。

2、本发明提供的高压磨料水射流快速开挖抗滑桩基坑的方法采用以下技术方案：

3、一种高压磨料水射流快速开挖抗滑桩基坑的方法，包括移动控制系统、磨料水射流发生系统和切割系统，包括以下步骤：

4、s1、预切：确定实际切割距离和相关参数，操作移动控制装置至待施工区域，操控切割系统高压磨料水射流装置喷射切割，得到不同情况下实际切割深度参数h和时间效率；

5、s2、放线：切割边界，垂直切割边界四周，使得待切割区域四周变为自由面；

6、s3、切割斜缝：由s2切割确定位置，计算机操控切割系统移动至切割位置，沿着所划多条线，依次同方向斜切45°；

7、s4、反切割斜缝：由s2确定位置，计算机操控切割系统沿切割划线反方向45°切割，与s3操作方向相反，达成夹角互余，完成部分从整体的分离，把切割下来的岩体抓出，并清理切割面；

8、s5、下层岩体开挖：重复s3和s4，直至到达目标深度。

9、进一步，所述移动控制系统包括移动装置和设置于移动装置上的控制系统，所述切割系统包括用于喷射高压磨料水射流的切割装置和用于将切割下来的岩体抓出的抓取装置，所述控制系统用于切换切割装置和抓取装置。

10、进一步，所述移动装置上设有机械臂和设置于机械臂上的工作台，所述切割装置和抓取装置设置于工作台上，所述工作台可被驱动的在机械臂上转动。

11、进一步，所述切割装置包括喷头、用于调节喷头喷射角度的调节机构和用于调节喷头高度伸缩管ⅰ，所述伸缩管ⅰ竖向设置于工作台上，所述调节机构设置于伸缩管ⅰ上，所述喷头设置于调节机构上。

12、进一步，所述抓取装置包括用于抓取岩体的夹爪和用于调节夹爪高度的伸缩管ⅱ，所述伸缩管ⅱ竖向设置于工作台上，所述夹爪设置于伸缩管ⅱ上。

13、进一步，所述磨料水射流发生系统包括用于装水的水箱、用于将来自水箱的低压水转化为高压水的高压泵、用于输送高压水的高压管路、磨料罐、用于将高压水和磨料混合的高压混合腔和用于远程记录和控制射流的压力和流量以及磨料的压力和流量的压力流量控制系统。

14、进一步，所述压力流量控制系统包括流量传感器、压力传感器和计算机，所述流量传感器、压力传感器用于监测高压管路中水和磨料的流量和压力并将数据实时传送到计算机。

15、进一步，所述压力流量控制系统还包括磨料控制阀，所述计算机向磨料控制阀发送压力和流量调节指令用于控制磨料控制阀的开闭大小来控制高压磨料水压力和流量。

16、综上所述，本发明包含以下至少一种有益效果：

17、1.本发明环保、无污染、噪音小，高压磨料水射流以水和磨料为材料，机械开挖工作环境要求高，且噪声大影响周围居民正常作息；

18、2.节能高效，高压磨料水射流对比机械和人工，切割开挖速度快，效率高，消耗人力和资源少；

19、3.精度高、切面质量好，由于高压磨料水射流喷头口径小且威力大，对比机械和人工，可以造成更大的切割损伤且精度更高；

20、4.适宜性广，履带式移动适合各种工程地况，且高压磨料射流切割方式更适合切割这些复杂情况，尤其适用于方形桩、硬岩层等工况开挖。

技术特征：

1.一种高压磨料水射流快速开挖抗滑桩基坑的方法，其特征在于：包括移动控制系统、磨料水射流发生系统5和切割系统，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的高压磨料水射流快速开挖抗滑桩基坑的方法，其特征在于：所述移动控制系统包括移动装置(1)和设置于移动装置(1)上的控制系统(2)，所述切割系统包括用于喷射高压磨料水射流的切割装置(3)和用于将切割下来的岩体抓出的抓取装置(4)，所述控制系统(2)用于切换切割装置(3)和抓取装置(4)。

3.根据权利要求2所述的高压磨料水射流快速开挖抗滑桩基坑的方法，其特征在于：所述移动装置(1)上设有机械臂(11)和设置于机械臂(11)上的工作台(12)，所述切割装置(3)和抓取装置(4)设置于工作台(12)上，所述工作台(12)可被驱动的在机械臂(11)上转动。

4.根据权利要求3所述的高压磨料水射流快速开挖抗滑桩基坑的方法，其特征在于：所述切割装置(3)包括喷头(31)、用于调节喷头(31)喷射角度的调节机构(32)和用于调节喷头(31)高度伸缩管ⅰ(33)，所述伸缩管ⅰ(33)竖向设置于工作台(12)上，所述调节机构(32)设置于伸缩管ⅰ(33)上，所述喷头(31)设置于调节机构(32)上。

5.根据权利要求4所述的高压磨料水射流快速开挖抗滑桩基坑的方法，其特征在于：所述抓取装置(4)包括用于抓取岩体的夹爪(41)和用于调节夹爪(41)高度的伸缩管ⅱ(42)，所述伸缩管ⅱ(42)竖向设置于工作台(12)上，所述夹爪(41)设置于伸缩管ⅱ(42)上。

6.根据权利要求1所述的高压磨料水射流快速开挖抗滑桩基坑的方法，其特征在于：所述磨料水射流发生系统包括用于装水的水箱(51)、用于将来自水箱(51)的低压水转化为高压水的高压泵(52)、用于输送高压水的高压管路(53)、磨料罐(54)、用于将高压水和磨料混合的高压混合腔(55)和用于远程记录和控制射流的压力和流量以及磨料的压力和流量的压力流量控制系统(56)。

7.根据权利要求6所述的高压磨料水射流快速开挖抗滑桩基坑的方法，其特征在于：所述压力流量控制系统(56)包括流量传感器(561)、压力传感器(562)和计算机(563)，所述流量传感器(561)、压力传感器(562)用于监测高压管路(53)中水和磨料的流量和压力并将数据实时传送到计算机(563)。

8.根据权利要求7所述的高压磨料水射流快速开挖抗滑桩基坑的方法，其特征在于：所述压力流量控制系统(56)还包括磨料控制阀(564)，所述计算机(563)向磨料控制阀(564)发送压力和流量调节指令用于控制磨料控制阀(564)的开闭大小来控制高压磨料水压力和流量。

技术总结
本发明公开了一种高压磨料水射流快速开挖抗滑桩基坑的方法，涉及高压水射流破岩切割开挖技术领域，包括以下步骤：预切：确定实际切割距离和相关参数，操控切割系统高压磨料水射流装置喷射切割；放线：切割边界，垂直切割边界四周，使得待切割区域四周变为自由面；切割斜缝：由S2切割确定位置，沿着所划多条线，依次同方向斜切45°；反切割斜缝：由S2确定位置，计算机操控切割系统沿切割划线反方向45°切割，达成夹角互余，完成部分从整体的分离，把切割下来的岩体抓出；下层岩体开挖：直至到达目标深度；本发明环保、无污染、噪音小，高压磨料水射流以水和磨料为材料，机械开挖工作环境要求高，且噪声大影响周围居民正常作息。

技术研发人员：肖宋强,李文涛,任青阳,张瑞杰,程玉刚,宋晨鹏,王海洋,刘佳亮,秦浩鑫,肖菊崇,陈斌
受保护的技术使用者：重庆交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14