[发明专利]一种旋转钻进式抽砂成孔侧壁高压注浆装置及施工方法

权利要求书

1.一种旋转钻进式抽砂成孔侧壁高压注浆装置，其特征在于：它包括内护筒（1），所述内护筒（1）的外部，并位于其上部一段长度套装包裹有花管（2），所述内护筒（1）的外部，并位于下部剩余一段长度固定套装有钢护筒（22），所述内护筒（1）和花管（2）之间形成环形空腔，并构成浆液存放层（11），所述浆液存放层（11）的顶端开口采用压片（21）进行封堵；

所述浆液存放层（11）与用于注浆的注浆机（7）相连通；

所述内护筒（1）的底端内部拼接设置有旋转式的抽盘（3），所述内护筒（1）的内部设置有链斗装置（6），所述链斗装置（6）上设置有多个均布的用于挖砂的挖斗（5）；

所述抽盘（3）上均布设置有多个不同大小的抽吸孔（31），所述抽吸孔（31）有多种不同规格，能够根据在地基中不同粒径的钙质砂选择合适大小抽吸孔（31）的抽盘（3）；

所述抽盘（3）与用于提供抽吸动力的抽力装置相连，并能够透过抽吸孔（31）抽吸钙质砂到装置内部；

所述压片（21）上设置有注浆口（211），所述注浆机（7）的顶部注浆导管（71）穿过注浆口（211）后伸入到浆液存放层（11）的底部，并通过注浆机（7）注入已配浆液；

所述链斗装置（6）由传送带（61）和钢架（62）组成，所述链斗装置（6）的长度能够根据所打桩孔的深度进行组装拼接，所述挖斗（5）等间距布置安装在传送带（61）上，并随着传送带（61）的旋转掘出抽盘（3）抽吸出来的钙质砂。

2.根据权利要求1所述一种旋转钻进式抽砂成孔侧壁高压注浆装置，其特征在于：所述花管（2）上的孔洞采用梅花形布置方式，所述花管（2）的底端与钢护筒（22）的顶端接触面采用硅胶密封。

3.根据权利要求1所述一种旋转钻进式抽砂成孔侧壁高压注浆装置，其特征在于：所述花管（2）的长度为内护筒（1）长度的2/3，所述钢护筒（22）的长度为内护筒（1）长度的1/3，进而使得注浆口与抽吸端保持一定距离，防止抽砂时，抽力装置会将注入的浆液抽走。

4.根据权利要求1所述一种旋转钻进式抽砂成孔侧壁高压注浆装置，其特征在于：所述压片（21）上安装有压满指示球（8），浆液注入后，所述压满指示球（8）监测浆液存放层（11）内的浆液是否注满；

所述压片（21）与内护筒（1）和花管（2）之间通过密封圈密封。

5.根据权利要求1所述一种旋转钻进式抽砂成孔侧壁高压注浆装置，其特征在于：所述抽盘（3）的底部安装有冲击杆（4），并随抽盘（3）一起旋转钻进，在抽砂成孔钻进过程中，遇到较大岩石阻碍钻进，冲击杆（4）回弹蓄力冲击岩石，使用冲击杆（4）进行冲击点碎；所述抽盘（3）的边缘等距倾斜设置有多个磨石器（32），所述磨石器（32）上设置有凸刺（321），对钻进过程中装置侧边遇到的岩石进行破坏打磨。

6.采用权利要求1-5任意一项所述旋转钻进式抽砂成孔侧壁高压注浆装置进行施工的方法，其特征在于包括以下步骤：

S1：对施工区域进行土地平整并清除杂物，对施工区泥浆池、抽吸机、注浆机及施工便道作统一安排，便于施工，勘测该区域不同深度下钙质砂的平均粒径，添加膨胀剂、速凝剂和添加剂配制合适水灰比的改性浆液；

S2：确定所打桩孔大小及深度，根据施工前所测该地基下钙质砂平均粒径大小选择合适尺寸抽吸孔（31）的抽盘（3）放置于装置前端，拼接装置内部的钢架（62）和挖斗（5），并使其长度适合所打桩孔深度，将对应冲击杆（4）和磨石器（32）放置于抽盘（3）前端，抽吸成孔时破碎石头、搅动钙质砂；

S3：开启电源，装置前端抽吸式旋转钻进，保持低速、稳定状态，以保证抽盘（3）孔口抽吸的质量，磨石器（32）一边搅动钙质砂一边破碎钙质砂，抽吸装置将钙质砂吸入装置内部，待装置内部吸入一定量钙质砂，开启链斗挖沙装置，挖斗（5）在传动带（61）的带动下旋转将装置内部吸入的钙质砂掘出，运输到地面，将运输出的钙质砂集中堆放在一旁，随后运出施工区域；

S4：待装置抽吸旋转钻进到达地基下设定高度处，停止钻进，向浆液存放层（11）内注入浆液，通过顶部注浆导管（71）向花管（2）与内护筒（1）的空隙处快速注入浆液，此时花管（2）开口全部封闭，通过压满指示球（8）判断浆液已注入完全，装置继续旋转抽吸钻进，开启压力装置和花管（2）顶部开口，通过压力将浆液压入桩孔侧壁，调节压力大小，使浆液渗入到周围一圈桩孔侧壁上，装置一边抽吸钻进，一边侧壁高压注浆，当抽吸装置完全钻入地基中，增大抽吸功率，提高转盘转速速度并保持运砂速度稳定；

S5：装置钻进途中，根据装置运出的钙质砂粒径不同，配制不同浆液进行泵送，大粒径钙质砂需要0.6水灰比浆液，小粒径钙质砂需要0.8水灰比浆液，保证浆液既能够充分渗透，起到护壁作用，又保证浆液不会散走流失，刚开始桩孔上端侧壁区域密实度较小，需要扩大浆液渗透距离，延长注浆时间，扩大浆液的加固影响范围，防止坍塌，使其后期侧壁产生更大的侧力，从而达到更好的护壁效果，桩孔下端侧壁区域密室度较高，减少浆液的压入量；

S6：到达施工所需桩孔深度，停止装置钻进，继续高压注浆，加固桩基底部侧壁，注浆完毕，关闭电源，待浆液初凝，慢慢上提取出装置；

S7：浇筑桩体，浆液发生膨胀，挤密压紧桩孔周围钙质砂，最终桩孔侧壁形成竖直硬化空间，产生较高约束力，限制后期膨胀桩的持续膨胀，提高桩体的承载力。