[实用新型]一种能在淤泥层中形成高强旋喷桩的装置

说明书

技术领域

本实用新型公开一种形成高强旋喷桩的装置，具体地说，是一种能在淤泥层中形成高强旋喷桩的装置，属于建筑施工技术领域。

背景技术

高压旋喷技术上世纪70年代从日本引进，现在在国内已经是一种普遍的软弱地基加固和渗漏地基截渗止水的手段，国内比较通行的高喷灌浆规范有《水利水电工程高压喷射灌浆技术规范》（DL/T 5200-2004）。但是，常规的高压旋喷都是通过高压水泥浆或者高压水强力切割土体，水泥浆主动或被动与土体混合而形成有一定强度或有一定密度的水泥土固结体的。在这个水泥浆搅拌混合的过程中，由于水泥浆或水介质向土体中的注入，使得孔口常常有大量的返浆溢出地面，返浆中有较高含量的水泥成分同时排出到地面上，造成水泥原材料的浪费，不仅增大了旋喷桩的工程造价，而且污染了环境，再由于水泥是高耗能行业，更是增加了碳排放。特别是富水的淤泥层中，由于地层处于饱水状态，往往是向地层中灌入了多少体积的物质就会有同样体积的返浆返出地面，水泥的利用率更低，甚至有一些三重管旋喷施工队伍在淤泥中无论如何做都不成桩的情况出现。

实用新型内容

 针对上述问题，本实用新型公开一种在淤泥层中进行的高压旋喷桩施工的装置，该装置可以大幅节约水泥原材料的消耗，同时也降低施工工程中的电能消耗；或者在同等水泥用量的情况下旋喷桩桩体抗压强度大幅提高。

为解决上述技术问题，本实用新型的提供的技术方案是这样的：该能在淤泥层中形成高强旋喷桩的装置，包括喷头，所述的喷头上部侧壁设有连接清水泵的清水喷嘴，在喷头下部侧壁设有连接水泥浆泵的水泥浆喷嘴，所述的清水喷嘴和水泥浆喷嘴的喷射方向相反，清水喷嘴与水泥浆喷嘴的垂直距离为0.5～1.5倍旋喷桩桩径。

上述的能在淤泥层中形成高强旋喷桩的装置，所述的喷头上设有一个清水喷嘴和一个水泥浆喷嘴，清水喷嘴的喷射轴线与水泥浆喷嘴的喷射轴线位于同一平面内。

上述的能在淤泥层中形成高强旋喷桩的装置，所述的喷头上设有两个清水喷嘴和一个水泥浆喷嘴，两个清水喷嘴的喷射轴线位于垂直于喷头的同一平面内，两个清水喷嘴的喷射轴线之间夹角小于60度，水泥浆喷嘴的喷射方向与两个清水喷嘴夹角的角平分线位于同一平面内。

进一步的，上述的能在淤泥层中形成高强旋喷桩的装置，所述清水喷嘴的直径为1～2.5mm，水泥浆喷嘴的直径为3.5～8mm。

与现有技术相比，本实用新型具有在淤泥层中大幅节省水泥原材料的优点。为了增加可比性，不管是采用本实用新型施工的旋喷桩还是双重管或三重管旋喷桩都按照1米（为方便计算采用10分米）桩径，旋喷桩固结体比重值按1.8t/m³（为方便计算采用千克每立方分米），水泥浆比重1.5千克/立方分米，水泥浆单位时间注入量60L/Min，桩体设计含15%水泥掺入比来进行对比。

1）采用本实用新型工法施工旋喷桩的水泥用量

本实用新型采用的水浆二重管喷头在喷射灌浆时，高压水在上边向左喷射，水泥浆在下边向右喷射，上面的高压水射流与下面的水泥浆射流之间的距离是设计桩径的长度。喷头所处的环境左右两边是原状淤泥，下边为尚未固结的旋喷桩体，上边也为原状的淤泥土地层，但留有约Φ130mm大小的钻孔与地面相通。根据流体运行规律，高压水射流与水泥浆射流应该以一个近似圆作圆周运动，运动圆圆心与喷杆上水嘴与浆嘴中点重合，其半径为旋喷桩的半径。由于高压水的压力远大于水泥浆的压力，故作圆周运动的流体能量来源主要有高压水射流提供，水泥浆向右喷射实际上是将水泥浆送到了圆圈的右下角，而且水泥浆的比重大于高压水切割土体后形成的泥巴浆的比重，故绝大部分水泥浆得以保存在旋喷桩的桩体内，随返浆到达地面的水泥成分很少，据对返出浆液中水泥成分的测定，95%以上的水泥留在了旋喷桩桩体中。

据此计算，每米旋喷桩耗用水泥量（W，单位千克）为：

W=r²πlGb÷η=52*3.14*10*1.8*15%÷95%=223千克      （公式1）

其中： r-设计旋喷桩半径，单位分米

π-3.14

l-旋喷桩长度，这里均取1米即10分米

G-水泥土固结体比重，淤泥地层形成的旋喷桩比重一般为1.8千克/立方分米

b-水泥掺入比，为15%

η-水泥利用率，本工法中可达95%

2）采用普通二重管高压旋喷桩水泥用量