一种用于粗颗粒土层中的高压旋喷三重管喷浆机械装置的制作方法

本发明涉及一种应用于粗颗粒土层中的新型高压旋喷三重管喷浆装置。

背景技术：

砾石、矸石地基由于土层中含有粒径较大的矸石、圆砾、角砾，粒径一般1-3cm，最大的可能达到6-10cm，矸石间为煤渣、粘性土、炉渣等充填，高压喷射的浆液遇到大粒径土层成分或充填物的存在，达不到劈裂、压密的注浆效果，一方面成桩直径不能保证，一方面浆液喷射距离有限，不能达到有效加固范围的目标，即使采用多重管也很难达到目标。

因此有必要研发一种新型喷浆装置，应用于砾石、矸石等粗颗粒地层加固施工中，形成新型的地基处理工艺技术。

技术实现要素：

高压喷射注浆根据注浆组份及路径常用的注浆管多为1-3重，对于3重以上的鉴于目前制作工艺以及应用成本不作应用研究，本发明以三重管为例进行研发：

工艺装置及实现路径：钻进机械采用深层搅拌桩机，空压机提供20mpa以上的注浆压力，注浆浆液为粘土浆和水泥浆为主，主要的创新点有搅拌头复搅和新型喷浆装置。

搅拌头复搅主要通过搅拌头对粗颗粒土层的搅动拌和作用，一方面确保桩体范围内土层的充分拌和，在浆液的化学作用下凝结固化；一方面通过搅拌，打开注浆浆液的通路，从而促进劈裂和压密的作用；搅拌头根据成桩直径进行制作，如直径600mm的桩，搅拌头规格110mm*12mm*20mm，交错布置于搅拌轴两侧，间隔高度10mm。

新型喷浆装置主要包括导流器、输浆导管、压缩空气导管、n重管喷浆头、喷嘴等组成。搅拌轴直径129mm，壁厚4.5mm；输浆管直径50mm，壁厚2-3mm；压缩空气导管直径30mm；输浆管与压缩空气导管均布于搅拌轴内并分别与喷浆头内的浆液喷嘴和压缩空气喷嘴相连接；喷浆头规格220mm*12mm*20mm；喷嘴直径2mm，圆锥形，锥角13-14°；喷浆头与搅拌头距离500mm；喷浆头和搅拌头与搅拌轴角度为80°。

三重管：1个输浆管、1个压缩空气导管、1个清水导管，管径均为40mm，均布于搅拌轴断面内，浆液喷嘴距离搅拌轴外边50mm，清水喷嘴距离搅拌轴外边100mm，压缩空气喷嘴距离搅拌轴外边150mm，通过三重管导流器与浆液制浆装置、空气压缩机系统、高压注浆泵连接，通过三重管喷头分别与喷浆头相接，采用三重管时仅能设置单侧注浆，不断旋喷注浆达到确保成桩直径和增大浆液喷射距离的效果，同时调整注浆压力可以控制注浆加固影响范围，从而调整桩径和桩间距优化地基加固设计。

喷射气体压力为0.7mpa，水流喷射压力2-5mpa，浆液喷射压力20mpa，泥浆泵的规格为70kg/cm²，空压机规格为3m³/min，胶管直径19-22mm，高压泥浆泵规格350kg/cm²。

注浆浆液选择与配置：矸石、砾石地基由于其粒径较大，自身的化学凝结性和稳定性差的原因，与纯水泥浆的胶结硬化度不高，后期的固化效果差，因此掺入一定比例的粘土浆液(特别是蒙脱石含量高的膨润土)能提高水化能力和分散度，增强结石率，水灰比一般为1：1：1。

附图说明

附图1：三重管剖视图，主要说明搅拌轴内三重管的部件剖面分布。

附图各装置说明：1--水泥粘土浆液；2--空压机系统；3--高压胶管；4--高压泥浆泵；6--搅拌轴；7--输浆导管；8--压缩空气导管；10--搅拌头；11--压缩空气喷嘴；12--浆液喷嘴；13--喷浆头；14--搅拌桩靴；15--清水；16--清水导管；17--三重管导流器；18--清水喷嘴；19--三重管喷头。

具体实施方式

三重管旋喷：

通过搅拌头入土搅拌拌和，下沉搅拌头过程中喷射清水利于钻进，提升搅拌头过程中喷射浆液成桩，通过高压泥浆泵将水泥浆液通过喷嘴以20mpa压力喷出，外侧以3-5mpa的清水，最外侧为0.7mpa的空气，旋转搅拌头使得矸石、砾石等不易劈裂的部分与浆液充分搅拌复合固化，通过高压喷射浆液流达到扩大加固范围、压密地基土的效果，通过空气帷幕减少浆液喷射势能的衰减，夯实增大加固效果。

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