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原文传递一种长螺旋二重管高压搅喷桩施工装置及其施工方法

专利名称：	一种长螺旋二重管高压搅喷桩施工装置及其施工方法
摘要：	一种长螺旋二重管高压搅喷桩施工装置中，喷水嘴可转动的设置在钻杆侧壁上，钻杆内部还设置有同动机构、弹性组件、探测杆，探测杆的顶部穿过弹性组件后与同动机构固定连接，同动机构可与喷水嘴上远离喷水口的一端相配合，探测杆的底部轴向穿过钻头后可与桩孔底面相接触，喷水嘴具有第一位置、第二位置，喷水嘴处于第一位置时其喷出的水流落点在桩孔侧壁上且位于搅拌叶片外径的外侧，喷水嘴处于第二位置时其喷出的水流落点在桩孔底面上且位于钻头外径的外侧。本设计中的喷水嘴能够在钻头钻进过程中根据土层软硬性质自主在扩径状态和破岩状态之间切换，不仅能加强岩层钻进时扩径效果，还能降低对搅拌叶片磨损，提高其使用寿命。
专利类型：	发明专利
申请人：	中铁十一局集团有限公司;中铁十一局集团第四工程有限公司
发明人：	姚青松;程俊松;彭涛;孙安栋;韩涛;耿帅
专利状态：	有效
申请日期：	2023-07-17T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-10T00:00:00+0800
申请号：	CN202310874393.8
公开号：	CN117026950A
代理机构：	武汉市首臻知识产权代理有限公司
代理人：	马惠丹
分类号：	E02D5/46;E21B3/00;E21B7/28;E21B17/22;E02D15/04;E02D3/12;E;E02;E21;E02D;E21B;E02D5;E21B3;E21B7;E21B17;E02D15;E02D3;E02D5/46;E21B3/00;E21B7/28;E21B17/22;E02D15/04;E02D3/12
申请人地址：	430061 湖北省武汉市武昌区中山路277号中铁大厦2104室;
主权项：	1.一种长螺旋二重管高压搅喷桩施工装置，包括长螺旋钻机、钻杆(1)、钻头(2)，所述钻杆(1)为中空结构，其内部设有高压输浆管(11)、高压水管(12)，其侧壁上设有搅拌叶片(3)、多层喷浆嘴组(4)、多层喷水嘴组(5)，所述喷浆嘴组(4)由多个与高压输浆管(11)连通的喷浆嘴(41)组成，所述喷水嘴组(5)由多个与高压水管(12)连通的喷水嘴(51)组成，其特征在于：所述喷水嘴(51)可转动的设置在钻杆(1)侧壁上，所述钻杆(1)内部还设置有同动机构(6)、弹性组件(7)、探测杆(8)，所述探测杆(8)的顶部穿过弹性组件(7)后与同动机构(6)固定连接，所述同动机构(6)可与喷水嘴(51)上远离喷水口的一端相配合，所述探测杆(8)的底部轴向穿过钻头(2)后可与桩孔(9)底面相接触；所述喷水嘴(51)具有第一位置、第二位置，喷水嘴(51)处于第一位置时其喷出的水流落点在桩孔(9)侧壁上且位于搅拌叶片(3)外径的外侧，喷水嘴(51)处于第二位置时其喷出的水流落点在桩孔(9)底面上且位于钻头(2)外径的外侧；所述探测杆(8)可在施工装置钻进桩孔(9)土体过程中，受到来自土体的作用力压缩弹性组件(7)向上移动，或者在来自被压缩的弹性组件(7)的弹性作用力下向下移动；所述同动机构(6)可在探测杆(8)向上移动时驱动喷水嘴(51)由第一位置向下转动至第二位置，或者在探测杆(8)向下移动时驱动喷水嘴(51)由第二位置向上转动至第一位置。 2.根据权利要求1所述的一种长螺旋二重管高压搅喷桩施工装置，其特征在于：所述探测杆(8)的侧壁上开设有滑槽(81)，所述滑槽(81)包括沿探测杆(8)侧壁竖向设置的直形段(811)、周向设置的螺旋形段(812)，所述直形段(811)的顶部与螺旋形段(812)的底部相连接，所述钻头(2)沿其中轴线开设有探测孔(21)，所述探测孔(21)的内壁上固定有可沿滑槽(81)滑动的滑块(22)。 3.根据权利要求2所述的一种长螺旋二重管高压搅喷桩施工装置，其特征在于：所述螺旋形段(812)两端之间的夹角不大于45°。 4.根据权利要求2或3所述的一种长螺旋二重管高压搅喷桩施工装置，其特征在于：所述喷水嘴(51)上远离喷水口的一端可转动的设置在钻杆(1)侧壁上开设的安装孔(13)内部，并且与设置在安装孔(13)内部的齿轮(131)中部固定连接，所述同动机构(6)包括第一支架(61)，所述第一支架(61)为开口朝上的桶状结构，其底端中部与探测杆(8)顶部固定连接，其外侧壁上设置有齿条(611)，所述齿条(611)在滑块(22)位于螺旋形段(812)内部时与齿轮(131)相啮合。 5.根据权利要求4所述的一种长螺旋二重管高压搅喷桩施工装置，其特征在于：所述喷水嘴(51)上远离喷水口的一端通过转轴(511)安装在安装孔(13)内部，所述转轴(511)与电机(512)传动连接；所述电机(512)用于驱动转轴(511)转动，从而调节喷水嘴(51)处于第一位置下的喷射角度。 6.根据权利要求5所述的一种长螺旋二重管高压搅喷桩施工装置，其特征在于：所述探测杆(8)顶部穿过第一支架(61)底端中部开设的通孔(612)后伸入第一支架(61)内部，探测杆(8)侧壁与通孔(612)内壁固定连接，探测杆(8)上伸入第一支架(61)内部的部位上安装有磁块(82)，所述第一支架(61)内部安装有磁控开关(613)，所述磁控开关(613)与电机(512)信号连接；所述磁控开关(613)用于在磁控开关(613)与磁块(82)对准时发送切断电源信号至电机(512)。 7.根据权利要求1-3中任一项所述的一种长螺旋二重管高压搅喷桩施工装置，其特征在于：所述喷水嘴组(5)位于喷浆嘴组(4)下方，多层喷水嘴组(5)沿钻杆(1)竖向由上至下依次布置，同一喷水嘴组(5)中的多个喷水嘴(51)绕钻杆(1)周圈均匀布置，不同喷水嘴组(5)中位于同一竖排的多个喷水嘴(51)处于第一位置时所喷出的水流交汇于A点，所述A点位于桩孔(9)侧壁上且在搅拌叶片(3)外径的外侧，不同喷水嘴组(5)中位于同一竖排的多个喷水嘴(51)处于第二位置时所喷出的水流交汇于B点，所述B点位于桩孔(9)底面上且位于钻头(2)外径的外侧。 8.根据权利要求4所述的一种长螺旋二重管高压搅喷桩施工装置，其特征在于：所述同动机构(6)还包括第二支架(62)，所述第二支架(62)为开口朝下的桶状结构，其底部与钻头(2)的顶面中部固定连接，所述弹性组件(7)位于第二支架(62)内部，其两端分别与第二支架(62)顶端下表面、钻头(2)顶面相抵接，弹性组件(7)为弹簧，所述探测杆(8)的底部依次穿过第二支架(62)顶端、弹性组件(7)、钻头(2)后伸出至钻头(2)底端外部。 9.根据权利要求4所述的一种长螺旋二重管高压搅喷桩施工装置，其特征在于：所述安装孔(13)上设置有保护罩(132)，所述保护罩(132)上开设有供喷水嘴(51)转动的活动口。 10.根据权利要求1所述的一种长螺旋二重管高压搅喷桩施工装置的施工方法，其特征在于：所述施工方法具体为：将施工装置上钻杆(1)及钻头(2)对准桩孔(9)的中心点回转钻进，一边通过喷水嘴(51)喷射高压水流，一边通过喷浆嘴(41)喷射高压水泥浆，直至钻至桩孔(9)设计深度；在钻进过程中，当钻进软质土层时来自软质土体的作用力不足以推动探测杆(8)，此时喷水嘴(51)处于第一位置，其喷出的水流落点在桩孔(9)侧壁上且位于搅拌叶片(3)外径的外侧，切削桩孔(9)周侧土体，形成扩径效果，当钻进硬质土层时来自硬质土体的作用力推动探测杆(8)压缩弹性组件(7)向上移动，所述探测杆(8)上移带动同动机构(6)上移，所述同动机构(6)上移驱动喷水嘴(51)由第一位置转动至第二位置，所述喷水嘴(51)处于第二位置时喷出的水流落点在桩孔(9)底面上且位于钻头(2)外径的外侧，切削桩孔(9)底部土体，形成破岩效果。
所属类别：	发明专利