一種小斷面多孔管旋噴鉆具的制作方法

本實用新型涉及建筑工程施工技術領域，特別涉及地基加固施工技術領域，具體是指一種小斷面多孔管旋噴鉆具。

背景技術：

目前，我國地鐵隧道旁通道施工通常采用水平冰凍法地基加固+礦山法施工。但由于冰凍法的凍漲隔沉特性，對地基加固附近的管線變形影響較大、且不容易控制。

為此，申請人擬采用中國實用新型專利ZL201410023170.1(其全部內容在這里作為參考并入)的地內壓力可控且無泥漿排放高壓噴射注漿系統及施工方法，代替水平冰凍法進行地基加固。但由于地鐵隧道管片內部鋼筋結構的原因，在隧道管片上開孔的直徑尺寸不能大于100mm，否則會使管片內部鋼筋斷掉，削弱管片的強度與剛度。而對水平旋噴樁施工周邊環境影響小的“地內壓力可控且無泥漿排放高壓噴射注漿系統及施工方法”，即上述中國實用新型專利ZL201410023170.1，其采用的多孔管旋噴鉆具的外徑尺寸為142mm，不能用于地鐵隧道旁通道施工地內壓力可控且無泥漿排放高壓噴射注漿地基加固。

因此，需要提供一種小斷面多孔管旋噴鉆具，其能夠用于地鐵隧道旁通道施工地內壓力可控且無泥漿排放高壓噴射注漿地基加固。

技術實現要素：

為了克服上述現有技術中的缺點，本實用新型的一個目的在于提供一種小斷面多孔管旋噴鉆具，其能夠用于地鐵隧道旁通道施工地內壓力可控且無泥漿排放高壓噴射注漿地基加固，適于大規模推廣應用。

本實用新型的另一目的在于提供一種小斷面多孔管旋噴鉆具，其能使隧道外孤面周圍土體也被高壓噴射注漿加固，適于大規模推廣應用。

本實用新型的另一目的在于提供一種小斷面多孔管旋噴鉆具，其設計巧妙，結構簡潔，制造簡便，適于大規模推廣應用。

為達到以上目的，本實用新型的小斷面多孔管旋噴鉆具，其特點是，所述小斷面多孔管旋噴鉆具的外徑小于100mm。

較佳地，所述小斷面多孔管旋噴鉆具的外徑為90mm。

較佳地，所述小斷面多孔管旋噴鉆具包括旋噴鉆頭，所述旋噴鉆頭包括旋噴鉆頭本體和氣漿同軸噴嘴，所述氣漿同軸噴嘴設置在所述旋噴鉆頭本體的側面中，所述氣漿同軸噴嘴的軸線與所述旋噴鉆頭本體的軸線傾斜設置，所述旋噴鉆頭本體具有第一端部和第二端部，所述氣漿同軸噴嘴朝向所述第二端部傾斜。

更佳地，所述的氣漿同軸噴嘴的軸線與所述的旋噴鉆頭本體的軸線成70°夾角設置。

更佳地，所述旋噴鉆頭還包括氣通道和漿通道，所述氣通道和所述漿通道均設置在所述旋噴鉆頭本體中并分別管路連通所述氣漿同軸噴嘴。

更佳地，所述旋噴鉆頭還包括沖水削孔噴嘴和削孔水通道，所述沖水削孔噴嘴設置在所述第一端部，所述削孔水通道設置在所述旋噴鉆頭本體中并與所述沖水削孔噴嘴管路連通。

更佳地，所述旋噴鉆頭還包括吸漿口、吸漿口閥門、傳感驅動構件以及排漿通道，所述吸漿口設置在所述的旋噴鉆頭本體的側面中，所述吸漿口閥門、所述傳感驅動構件以及所述排漿通道均設置在所述旋噴鉆頭本體中，所述吸漿口閥門設置在所述吸漿口中，所述傳感驅動構件與所述吸漿口閥門連接從而通過所述吸漿口閥門控制所述吸漿口的大小，所述排漿通道管路連通所述吸漿口。

更進一步地，所述傳感驅動構件包括控制模塊、雙活塞桿油缸、位移傳感器和地內壓力傳感器，所述雙活塞桿油缸設置在所述旋噴鉆頭本體中并包括第一活塞桿和第二活塞桿，所述第一活塞桿與所述吸漿口閥門連接，所述位移傳感器設置于所述第二活塞桿的伸縮位置，所述地內壓力傳感器與所述氣漿同軸噴嘴鄰近設置，所述控制模塊分別信號連接所述位移傳感器、所述地內壓力傳感器和所述雙活塞桿油缸。

更佳地，所述旋噴鉆頭還包括吸漿口、高壓水通道、噴水嘴以及排漿通道，所述吸漿口設置在所述的旋噴鉆頭本體的側面中，所述高壓水通道、所述噴水嘴和所述排漿通道均設置在所述旋噴鉆頭本體中，所述噴水嘴與所述吸漿口鄰近設置，所述高壓水通道通過所述噴水嘴管路連通所述排漿通道，所述排漿通道管路連通所述吸漿口。

更佳地，所述小斷面多孔管旋噴鉆具還包括旋噴鉆桿，所述旋噴鉆桿與第二端部連接并管路連通所述氣漿同軸噴嘴。

本實用新型的有益效果主要在于：

1、本實用新型的小斷面多孔管旋噴鉆具的外徑小于100mm，因此，能夠用于地鐵隧道旁通道施工地內壓力可控且無泥漿排放高壓噴射注漿地基加固，適于大規模推廣應用。

2、本實用新型的小斷面多孔管旋噴鉆具包括旋噴鉆頭，旋噴鉆頭包括旋噴鉆頭本體和氣漿同軸噴嘴，氣漿同軸噴嘴設置在旋噴鉆頭本體的側面中，氣漿同軸噴嘴的軸線與旋噴鉆頭本體的軸線傾斜設置，旋噴鉆頭本體具有第一端部和第二端部，氣漿同軸噴嘴朝向第二端部傾斜，因此，能使隧道外孤面周圍土體也被高壓噴射注漿加固，適于大規模推廣應用。

3、本實用新型的小斷面多孔管旋噴鉆具的外徑小于100mm，包括旋噴鉆頭，旋噴鉆頭包括旋噴鉆頭本體和氣漿同軸噴嘴，氣漿同軸噴嘴設置在旋噴鉆頭本體的側面中，氣漿同軸噴嘴的軸線與旋噴鉆頭本體的軸線傾斜設置，旋噴鉆頭本體具有第一端部和第二端部，氣漿同軸噴嘴朝向第二端部傾斜，因此，設計巧妙，結構簡潔，制造簡便，適于大規模推廣應用

本實用新型的這些和其它目的、特點和優勢，通過下述的詳細說明，附圖和權利要求得以充分體現，并可通過所附權利要求中特地指出的手段、裝置和它們的組合得以實現。

附圖說明

圖1是本實用新型的小斷面多孔管旋噴鉆具的一具體實施例的使用狀態的主視主視局部剖視示意圖。

圖2是圖1所示的具體實施例的旋噴鉆頭的主視局部剖視示意圖。

圖3是圖2所示的旋噴鉆頭的另一主視局部剖視示意圖。

圖4是圖2所示的旋噴鉆頭的左視示意圖。

圖5是圖2所示的旋噴鉆頭的右視示意圖。

(符號說明)

1 小斷面多孔管旋噴鉆具；2 旋噴鉆頭；21 氣通道；22 漿通道；23 削孔水通道；24 排漿通道；25 高壓水通道；26 第一液壓油通道；27 第二液壓油通道；28 信號傳輸線通道；3 旋噴鉆頭本體；31 第一端部；32 第二端部；33 凹部；4 氣漿同軸噴嘴；5 沖水削孔噴嘴；6 吸漿口；7 吸漿口閥門；8 傳感驅動構件；81 雙活塞桿油缸；82 位移傳感器；83 地內壓力傳感器；84 第一活塞桿；85 第二活塞桿；9 噴水嘴；10 旋噴鉆桿；20 導流器；30 高壓氣體噴射流；40 高壓水泥漿液噴射流；50 圓隧道管片；60 水平水泥土柱狀固結體。

具體實施方式

為了能夠更清楚地理解本實用新型的技術內容，特舉以下實施例詳細說明。

請參見圖1-圖5所示，在本實用新型的一具體實施例中，本實用新型的小斷面多孔管旋噴鉆具1的外徑小于100mm。

所述小斷面多孔管旋噴鉆具1的外徑具體為多少可以根據需要確定，在本實用新型的一具體實施例中，所述小斷面多孔管旋噴鉆具1的外徑為90mm。

所述小斷面多孔管旋噴鉆具1可以具有任何合適的構成，請參見圖1-圖3所示，在本實用新型的一具體實施例中，所述小斷面多孔管旋噴鉆具1包括旋噴鉆頭2，所述旋噴鉆頭2包括旋噴鉆頭本體3和氣漿同軸噴嘴4，所述氣漿同軸噴嘴4設置在所述旋噴鉆頭本體3的側面中，所述氣漿同軸噴嘴4的軸線與所述旋噴鉆頭本體3的軸線傾斜設置，所述旋噴鉆頭本體3具有第一端部31和第二端部32，所述氣漿同軸噴嘴4朝向所述第二端部32傾斜。

所述氣漿同軸噴嘴4的軸線與所述旋噴鉆頭本體3的軸線傾斜設置的角度可以根據需要確定，請參見圖1-圖3所示，在本實用新型的一具體實施例中，所述的氣漿同軸噴嘴4的軸線與所述的旋噴鉆頭本體3的軸線成70°夾角設置。

為了能夠從所述氣漿同軸噴嘴4噴出受高壓氣體噴射流30保護的高壓水泥漿液噴射流40，請參見圖1-圖3和圖5所示，在本實用新型的一具體實施例中，所述旋噴鉆頭2還包括氣通道21和漿通道22，所述氣通道21和所述漿通道22均設置在所述旋噴鉆頭本體3中并分別管路連通所述氣漿同軸噴嘴4。

為了使得所述旋噴鉆頭2前進到達設計位置，更佳地，所述旋噴鉆頭2還包括沖水削孔噴嘴5和削孔水通道23，所述沖水削孔噴嘴5設置在所述第一端部31，所述削孔水通道23設置在所述旋噴鉆頭本體3中并與所述沖水削孔噴嘴5管路連通。請參見圖1-圖5所示，在本實用新型的一具體實施例中，所述第一端部31的端面具有凹部33，所述沖水削孔噴嘴5設置在所述凹部33的底部中。所述沖水削孔噴嘴5可以帶單向閥。

為了控制多余泥漿排出以及控制地內壓力，請參見圖1-圖3和圖5所示，在本實用新型的一具體實施例中，所述旋噴鉆頭2還包括吸漿口6、吸漿口閥門7、傳感驅動構件8以及排漿通道24，所述吸漿口6設置在所述的旋噴鉆頭本體3的側面中，所述吸漿口閥門7、所述傳感驅動構件8以及所述排漿通道24均設置在所述旋噴鉆頭本體3中，所述吸漿口閥門7設置在所述吸漿口6中，所述傳感驅動構件8與所述吸漿口閥門7連接從而通過所述吸漿口閥門7控制所述吸漿口6的大小，所述排漿通道24管路連通所述吸漿口6。

所述傳感驅動構件8可以具有任何合適的構成，請參見圖1-圖3和圖5所示，在本實用新型的一具體實施例中，所述傳感驅動構件8包括控制模塊(圖中未示出)、雙活塞桿油缸81、位移傳感器82和地內壓力傳感器83，所述雙活塞桿油缸81設置在所述旋噴鉆頭本體3中并包括第一活塞桿84和第二活塞桿85，所述第一活塞桿84與所述吸漿口閥門7連接，所述位移傳感器82設置于所述第二活塞桿85的伸縮位置，所述地內壓力傳感器83與所述氣漿同軸噴嘴4鄰近設置，所述控制模塊分別信號連接所述位移傳感器82、所述地內壓力傳感器83和所述雙活塞桿油缸81。

為了控制多余泥漿排出以及控制地內壓力，更佳地，所述旋噴鉆頭2還包括吸漿口6、高壓水通道25、噴水嘴9以及排漿通道24，所述吸漿口6設置在所述的旋噴鉆頭本體3的側面中，所述高壓水通道25、所述噴水嘴9和所述排漿通道24均設置在所述旋噴鉆頭本體3中，所述噴水嘴9與所述吸漿口6鄰近設置，所述高壓水通道25通過所述噴水嘴9管路連通所述排漿通道24，所述排漿通道24管路連通所述吸漿口6。請參見圖1-圖3和圖5所示，在本實用新型的一具體實施例中，在所述旋噴鉆頭2還包括吸漿口6、吸漿口閥門7、傳感驅動構件8以及排漿通道24的情況下，所述旋噴鉆頭2還包括高壓水通道25和噴水嘴9，所述高壓水通道25和所述噴水嘴9均設置在所述旋噴鉆頭本體3中，所述噴水嘴9與所述吸漿口6鄰近設置，所述高壓水通道25通過所述噴水嘴9管路連通所述排漿通道24。所述噴水嘴9可以帶單向閥。

請參見圖3和圖5所示，在本實用新型的一具體實施例中，在所述傳感驅動構件8包括控制模塊、雙活塞桿油缸81、位移傳感器82和地內壓力傳感器83的情況下，所述旋噴鉆頭本體3中還設置有第一液壓油通道26、第二液壓油通道27和信號傳輸線通道28(如果采用有線通信的話)。

所述小斷面多孔管旋噴鉆具1還可以包括其它構成，請參見圖1所示，在本實用新型的一具體實施例中，所述小斷面多孔管旋噴鉆具1還包括旋噴鉆桿10，所述旋噴鉆桿10與第二端部32連接并管路連通所述氣漿同軸噴嘴4。例如，在所述旋噴鉆頭2還包括氣通道21和漿通道22的情況下，所述旋噴鉆桿10管路連通氣通道21和漿通道22，從而通過氣通道21和漿通道22管路連通所述氣漿同軸噴嘴4。同樣地，所述旋噴鉆桿10還管路連通其它通道，例如削孔水通道23、排漿通道24、高壓水通道25、第一液壓油通道26、第二液壓油通道27和信號傳輸線通道28。

使用時，所述小斷面多孔管旋噴鉆具1可以和任何合適的部件連接，例如，請參見圖1所示，所述小斷面多孔管旋噴鉆具1連接導流器20，具體是所述旋噴鉆桿10連接所述導流器20并管路連通所述導流器20。

請參見圖1所示，在旋噴樁高壓噴射注漿施工前，旋轉旋噴鉆頭2，在圓隧道管片50上開孔進入土體，高壓削孔水依次通過所述導流器20和所述旋噴鉆桿10后經所述旋噴鉆頭2中的削孔水通道23經沖水削孔噴嘴5中噴出，直接破壞土體，同時，外徑90mm的小斷面多孔管旋噴鉆具1一邊左右旋轉擺動、一邊成孔前進到達設計位置。

在旋噴樁高壓噴射注漿時，壓縮空氣與高壓水泥漿液分別依次通過所述導流器20和所述旋噴鉆桿10后經所述旋噴鉆頭2中的氣通道21和漿通道22從氣漿同軸噴嘴4中噴出，高壓水泥漿液噴射流40在高壓氣體噴射流30的保護下，形成一股能量高度集中的液流，直接破壞土體，噴射過程中，隨著旋噴鉆頭2邊旋轉邊后退，使水泥漿液與土體充分攪拌混合，在土中形成一定直徑的水平水泥土柱狀固結體60。

吸漿口6為排漿的入口，其開口的大小決定了排漿的流量。吸漿口閥門7設置在吸漿口6中，且能沿垂直吸漿口6的方向滑移，用以控制吸漿口6的開閉大小。雙活塞桿油缸81與吸漿口閥門7相連接，并為吸漿口閥門7提供驅動力。位移傳感器82用以檢測吸漿口閥門7的開啟狀態。當高壓水流依次通過所述導流器20和所述旋噴鉆桿10后經所述旋噴鉆頭2中的高壓水通道25從噴水嘴9進入與吸漿口6相連的排漿通道24時，在吸漿口6附近形成壓力差，促使旋噴時產生的多余泥漿順利從吸漿口6吸入排漿通道24后經所述旋噴鉆桿10和所述導流器20排出。地內壓力傳感器83用以檢測旋噴時產生的地內壓力。通過地內壓力傳感器83與位移傳感器82可測得地內壓力值與吸漿口閥門7的開啟大小值；再通過與地內壓力設定值的比較結果，通過控制模塊控制第一液壓油通道26與第二液壓油通道27的進回油路，使雙活塞桿油缸81動作，進而驅動吸漿口閥門7以調節吸漿口6的大小，從而有效地主動控制排漿流量，使地內壓力值接近設定值；也可改變進入噴水嘴9的高壓水流量，從而改變吸漿口6的真空度，以改變多余泥漿的吸入量與排漿量，從而有效地主動控制排漿流量，使地內壓力值接近設定值。

總之，應用本實用新型所述的外徑90mm的小斷面多孔管旋噴鉆具，不但滿足地鐵隧道旁通道施工地基加固時隧道管片開孔尺寸不大于100mm的要求，有效地主動控制排漿流量，促使多余泥漿順利地排出，控制鉆頭周圍的地內壓力值，從而確保土體壓力平衡，保證水平旋噴樁質量、土體穩定和有效控制周圍土體擾動的效果，而且由于氣漿同軸噴嘴的軸線與旋噴鉆頭本體的軸線傾斜設置，還能使隧道外孤面周圍土體也被高壓噴射注漿加固，而常規氣漿同軸噴嘴的軸線與旋噴鉆頭本體的軸線垂直設置，即成90°，無法使隧道外孤面周圍土體也被高壓噴射注漿加固。另外，顯然，本實用新型用于垂直旋噴時，同樣能取得保證成樁直徑、有效控制地面沉降的效果。

綜上，本實用新型的小斷面多孔管旋噴鉆具能夠用于地鐵隧道旁通道施工地內壓力可控且無泥漿排放高壓噴射注漿地基加固，能使隧道外孤面周圍土體也被高壓噴射注漿加固，設計巧妙，結構簡潔，制造簡便，且適于大規模推廣應用。

由此可見，本實用新型的目的已經完整并有效的予以實現。本實用新型的功能及結構原理已在實施例中予以展示和說明，在不背離所述原理下，實施方式可作任意修改。所以，本實用新型包括了基于權利要求精神及權利要求范圍的所有變形實施方式。