1、主要結(jié)構(gòu)及工作原理
(1)主要結(jié)構(gòu)
鉆機(jī)旋噴護(hù)壁裝置主要結(jié)構(gòu)包括:鉆頭導(dǎo)向筒體、水泥漿和添加劑噴噴頭、鋼護(hù)壁筒體三部分。鉆頭導(dǎo)向體設(shè)置在鉆頭筒體上部,主要功能是保證鉆頭進(jìn)入鉆孔時位置居中。水泥漿、添加劑輸入管經(jīng)過鉆桿導(dǎo)入至設(shè)在鉆頭筒體外壁縱肋條上的噴頭處,噴頭的功能是在鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時進(jìn)行高壓水泥漿和添加劑的噴射,高壓水泥漿和添加劑在噴頭處混合。鋼護(hù)壁筒體的功能是確保噴射水泥漿、添加劑與土體的混合物凝結(jié)之前的持形。鋼護(hù)壁筒體通過鉆頭筒體上縱肋條帶動,與鉆頭筒體一起旋轉(zhuǎn)、下行,可以與鉆頭筒體分離,始終保持在成孔分下端。當(dāng)成孔完成后,鋼護(hù)壁筒體通過鉆頭筒體從孔中取出。詳見圖1。
圖1主要結(jié)構(gòu) 圖2 旋噴示意
(2)工作原理
鉆機(jī)鉆孔時,鋼護(hù)壁筒體與鉆頭一起轉(zhuǎn)動,噴頭噴射的高壓水泥漿和添加劑通過鋼護(hù)壁筒上噴射孔進(jìn)入孔壁土層,與土體攪拌,形成土、水泥漿綜合體的噴射圓筒狀護(hù)壁。噴射形成的土、水泥漿綜合體受鋼護(hù)壁筒約束,并快速凝結(jié)。當(dāng)鉆進(jìn)帶動鋼護(hù)壁筒下行,土、水泥漿綜合體脫離鋼護(hù)壁筒約時,已經(jīng)凝結(jié)到自持形狀態(tài)。隨鉆孔繼續(xù)進(jìn)行,土、水泥漿綜合體繼續(xù)凝結(jié),最后形成鉆孔護(hù)壁。見圖2。
(3)鉆孔流程
鉆孔流程主要分為:鉆頭筒體進(jìn)入鋼護(hù)壁筒進(jìn)行鉆進(jìn),同時水泥漿、添加劑通過噴嘴高壓噴出,形成土、水泥漿綜合體護(hù)壁圈;鉆頭筒體中土體裝滿之后,停止噴射,從鋼護(hù)壁筒中提升鉆頭筒體至孔外棄渣;鉆頭筒體再次進(jìn)入鋼護(hù)壁筒進(jìn)行下一輪鉆進(jìn)+旋噴;......;鉆孔達(dá)到設(shè)計深度時,鉆頭從孔中取出時,將鋼護(hù)壁筒一起取出。詳見圖3所示。
圖3 鉆孔流程示意圖
(4)有關(guān)噴頭功能
添加劑的作用是快速凝結(jié)、早強,不能再水泥漿輸送路徑中加入,否者會堵塞管道。因此,噴頭是水泥漿與添加劑開始混合的地方。采用高壓水泥漿噴射時產(chǎn)生的負(fù)壓,將添加劑吸出來,在噴頭處進(jìn)行初步混合。
2、關(guān)鍵技術(shù)
(1)噴頭處添加劑與高壓水泥漿混合技術(shù);
(2)水泥漿速凝早強劑研制;
(3)水泥漿、添加劑引入鉆桿技術(shù);
(4)不同土層水泥漿添加劑配比方法;
(5)鉆進(jìn)、旋轉(zhuǎn)速度與噴射點數(shù)量、孔徑的相關(guān)關(guān)系確定方法。
3、技術(shù)特點
(1)具有旋挖機(jī)所有優(yōu)勢和特點;
(2)護(hù)壁施工不需要單獨工期,沒有人工介入,對鉆機(jī)成孔時間影響不大:
(3)護(hù)壁主要靠水泥漿凝結(jié)土體,對土體種類依賴不大,幾乎適合于任何土層。特別適用于碎石土,砂卵石土、雜填土、流沙等容易塌孔的土層;
(4)調(diào)整水泥漿壓力,就目前旋噴設(shè)備能力可完成0.2-1.0m厚的護(hù)壁筒,滿足任何孔徑的鉆孔;
(5)形成護(hù)壁與孔深關(guān)系不大,適用于深孔施工;
(6)護(hù)壁與鉆孔同時完成,且維持相當(dāng)長時間的孔壁穩(wěn)定,保證樁體施工時不會出現(xiàn)塌孔,避免質(zhì)量事故發(fā)生;
(7)旋噴護(hù)壁封水性能好,確保地下水不從孔壁滲入孔內(nèi);
(8)技術(shù)所需要的設(shè)備都是成熟、常用設(shè)備,實施可行性好;
(9)裝置結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、對場地不污染、沒有大型設(shè)備和大量配件堆積,只要鉆機(jī)能夠使用的場地都可實施;
(10)技術(shù)容易與已有各類鉆機(jī)配套,形成新型鉆孔、護(hù)壁一體機(jī)。
4、技術(shù)發(fā)展前景
迄今為止,在避免塌孔的所有技術(shù)、設(shè)備中,沒有任何一種可以與鉆機(jī)旋噴護(hù)壁技術(shù)相比較,也沒有同時具有的上述特點的技術(shù),由此可見其發(fā)展前景。
在大孔徑、超長樁土層成孔時,該技術(shù)更容易體現(xiàn)成本低、工期快、可靠性好的特點,有望取代現(xiàn)行技術(shù)。
旋噴護(hù)壁技術(shù)的出現(xiàn)不但解決了塌孔問題,而且拓展了旋挖技術(shù)的應(yīng)用范圍,有可能取代全套管回旋成孔技術(shù)。