[00087051]振冲式高压喷射灌浆喷头

　　技术简介： 　　冲式高压喷射灌浆喷头 　　技术领域 　　本实用新型涉及岩土工程地下防渗墙技术领域，尤其涉及一种用于岩土工程地下防渗墙的振冲式高压喷射灌浆喷头。 　　背景技术 　　岩土工程第四系松散地层中主要透水层有，粉土层、粉砂层、细砂层、中砂层、粗砂层、砂砾层、砾石层、卵石层、漂石层。按照防渗要求，松散地层颗粒的粗细可划分为细颗粒、粗颗粒、大颗粒，粉、粉砂、细砂为细颗粒地层，中砂、粗砂、砂砾、砾石为粗颗粒地层，卵石、漂石为大颗粒地层。透水层可划分为弱透水层、透水层、强透水层。透水地层的密实度可划分为可液化的流砂、松散、稍密、中密、密实、坚硬。松散地层的颗粒粗细、粒径大小、渗透系数、密实度，是各种施工工艺建造地下防渗墙分析和研究的重要因素。 　　经过多年实践经验总结，高压喷射灌浆在细颗粒和粗颗粒地层如粉土层、粉砂层、细砂层、中砂层、粗砂层、砂砾层、砾石层施工的地下防渗墙取得了良好的效果，但在卵石层、漂石层施工的地下防渗墙防渗效果并不理想。在卵石层、漂石层建造地下防渗墙只有冲击钻进施工工艺及设备是最适合的。在粉土层、粉砂层、细砂层、中砂层、粗砂层、砂砾层、砾石层建造地下防渗墙，其它施工工艺及设备都存在不同的技术问题没有得到解决。 　　地基防渗工程是在透水层中建立一道垂直于地下防渗墙，满足工程的需要，达到防渗目的。如：水库大坝的坝体坝基防渗、江河海堤防的堤身堤基防渗、导流围堰防渗、船坞防渗、深基坑止水帷幕、地下水库截渗坝等。用最经济的手段，造出最佳厚度的防渗墙。根据不同的地层条件，如地层的颗粒粗细及粒径大小、透水层的渗透系数大小、透水地层的松散和密实程度，选择不同的施工工艺及设备和机具。设计施工地下防渗墙，首先应考虑到各种施工工艺及设备，如何解决成孔、成桩、成槽、成墙的垂直度问题，其二应考虑工程造价，其三应考虑施工设备和工艺是否适合该施工场地条件，以免造成浪费。 　　施工地下防渗墙，如何解决成孔、成桩、成槽、成墙的垂直度是首要问题。斜率1%，深度10m时，孔、桩、槽、墙底部两边分叉，缝隙是20cm；深度20m时，孔、桩、槽、墙底部两边分叉，缝隙是40cm；深度30m时，孔、桩、槽、墙底部两边分叉，缝隙是60cm；依次类推。斜率0.5%，深度10m时，孔、桩、槽、墙底部两边分叉，缝隙是10cm；深度20m时，孔、桩、槽、墙底部两边分叉，缝隙是20cm；深度30m时，孔、桩、槽、墙底部两边分叉，缝隙是30cm；依次类推。深度越大时，孔、桩、槽、墙要求垂直度越高，斜率要求越小，才能保证地下防渗墙底部有效连接，达到防渗效果。 　　目前在岩土工程第四系松散地层透水层中建造地下防渗墙施工方法有，1冲击钻成槽(冲击循环钻成槽)造地下防渗墙，2液压开槽机成槽造地下防渗墙，3射水成槽机成槽造地下防渗墙，4液压抓斗成槽造地下防渗墙，5冲击和抓斗成槽法造地下防渗墙，6单头、双头、多头搅拌桩造地下防渗墙，7振动沉模板造地下防渗墙，8钻孔高喷灌浆单管法、二管法、三管法、定喷、摆喷、旋喷造地下防渗墙，9往复式高喷灌浆(专利)造地下防渗墙。 　　下面对以上造地下防渗墙的几种施工方法从经济和技术方面进行对比，对比如：工程造价、适用于单一地层还是多种复杂地层、施工的速度、施工主要设备及辅助设备的大小多少、使用劳动力的多少、适合施工场地条件、成孔、成桩、成槽、成墙的垂直度、成墙的深度、成墙的厚度等。 　　1.冲击钻成槽(冲击循环钻成槽)造地下防渗墙：优点是，适用于简单和多种复杂地层，最适合在卵石层、漂石层建造地下防渗墙，成墙的深度大，成孔、成墙的垂直精度高，防渗效果好。缺点是，在粉土层、粉砂层、细砂层、中砂层、粗砂层、砂砾层、砾石层建造地下防渗墙，工程造价高，成墙的厚度过大，使用劳动力和施工设备多，单机施工速度慢。 　　2.液压开槽机成槽造地下防渗墙：优点是，适用于Ⅰ～Ⅳ类土层和浅层细颗粒粉土粉砂不塌槽壁的简单稳定地层，可造理想厚度的防渗墙，成墙的厚度可控制在30cm左右。缺点是，只适合于Ⅰ～Ⅳ类土层，砂层成槽、成墙的深度受到限制，遇可液化的流砂层、松散的粗颗粒易塌槽壁的含水地层无法施工，多数砂类地层不适合锯槽法施工，施工设备庞大，场地条件受到限制，只适合于直线段施工，遇折线段和弧线段无法施工。 　　3.射水成槽机成槽造地下防渗墙：优点是，适用于Ⅰ～Ⅳ类土层不塌槽壁的简单稳定地层，可造理想厚度的防渗墙，成墙的厚度可控制在30cm左右。缺点是，只适合于Ⅰ～Ⅳ类土层，成槽、成墙的深度受限制，遇可液化的流砂层、松散的粗颗粒易塌槽壁的含水地层，无法施工。 　　4.液压抓斗成槽造地下防渗墙：优点是，可造理想厚度的防渗墙，成墙的厚度可控制在30cm左右，成槽、成墙的垂直精度高，适用于细颗粒不塌槽壁的简单稳定地层，成墙的深度大。缺点是，遇可液化的流砂层、松散的粗颗粒易塌槽壁的含水地层，施工难度大，工程造价高。 　　5.冲击和抓斗成槽法造地下防渗墙：优点是，可造理想厚度的防渗墙，成墙的厚度可控制在30cm左右，成槽、成墙的垂直精度高，防渗效果好。缺点是，施工速度慢。工程造价高。 　　6.单头、双头、多头搅拌桩造地下防渗墙：优点是，适用于浅层细颗粒简单稳定地层，工程的造价低。缺点是，成桩、成墙的深度受到限制，深度＞15米成桩的垂直度无法保证，桩与桩会出现下部分叉连接不上，遇粗颗粒地层无法施工。 　　7.振动沉模板造地下防渗墙：优点是，适用于Ⅱ～Ⅲ类土层，可造理想厚度的防渗墙，成墙的厚度可控制在20cm左右。缺点是，模板成墙的深度受到限制，成墙的垂直度无法保证，防渗墙会出现下部分叉连接不上，遇粗颗粒地层无法施工，施工设备庞大、辅助设备多、运输困难、施工场地条件受限制，使用劳动力多，在水库大坝和江河海堤防上施工会破坏坝体和堤身。 　　8. 钻孔高喷灌浆单管法、二管法、三管法、定喷、摆喷、旋喷造地下防渗墙，优点是，适用于多种简单和复杂的细颗粒、粗颗粒地层，用钻机先造孔，通过孔内测斜，控制钻孔的垂直度，可造垂直地下较深的防渗墙。 　　⑴ 定喷：适用于细颗粒、粗颗粒地层，如粉土层、粉砂层、细砂层、中砂层、粗砂层、砂砾层，成墙的厚度5～10cm； 　　⑵ 摆喷：适用于细颗粒、粗颗粒地层，如粉土层、粉砂层、细砂层、中砂层、粗砂层、砂砾层、砾石层，成墙的厚度5～30cm； 　　⑶ 旋喷：适用于细颗粒、粗颗粒地层，如粉土层、粉砂层、细砂层、中砂层、粗砂层、砂砾层、砾石层、含卵石砾石层，成墙的厚度20～100cm。 　　缺点是，定喷防渗墙厚度小，摆喷防渗墙厚度大小不均匀，旋喷防渗墙厚度大，造价高。目前高压喷射灌浆需要解决的是，造垂直地下较深的厚度20～30cm均匀防渗墙，减少工序、减少辅助设备、减少劳动力、减少不必要的浪费、提高工作效率、加快施工进度、降低工程成本。 　　9.往复式高喷灌浆(专利)造地下防渗墙：优点是，施工设备是利用强力式搅拌机磨盘带动方钻杆强力钻进，节省了钻进时间和引孔费用，适用于浅层细颗粒流砂层、松散的细砂层，钻进速度快。缺点是，成孔、成墙的深度受到限制，成孔、成墙的垂直度无法保证，因为是钻灌一体无法测量孔斜，会出现防渗墙下部分叉，连接不上，遇粗颗粒密实的地层无法施工，因为是磨盘带动的方钻杆，钻进时旋转摩阻力大，遇砂砾石地层易抱钻杆埋钻，因为钻灌一体的喷咀是侧向水平的，钻头的顶端遇到密实的地层无法钻进。 　　发明内容 　　本实用新型目的在于解决上述现技术的缺点，为岩土工程第四系松散地层透水层中造地下防渗墙，提供一种工作效率高、施工进度快、成本低、垂直度易控制、操作简单的振冲式高压喷射灌浆喷头。 　　本实用新型振冲式高压喷射灌浆喷头是：喷头底部的喷水咀喷射高压水垂直切割地层，同时边切割边振动使沉管连接喷头连续沉入地下，直到设计深度，停止喷射高压水，双喷浆咀开始单向或双向定向喷射高压水泥浆，至下而上连续进行高压喷射灌浆，直到设计高度，停喷回灌。移止下一孔位，进入下一道工序，形成垂直地下厚度均匀的地下防渗墙。 　　本实用新型振冲式高压喷射灌浆喷头的优点：高压水垂直切割地层，振动沉管连接喷头连续沉入地下，双喷浆咀定向喷射高压水泥浆，解决了上述现技术的缺点。控制了钻进和成墙的垂直度，同时也控制了成墙的厚度。减少了钻孔工序、减少了钻机设备、减少了劳动力、减少了水泥材料、提高了工作效率、加快了施工进度、降低了工程成本。在流砂层、易塌孔的砂砾石层、难钻进的复杂地层中，能造出上下连接好、无缝隙、垂直精度高的、较深的、理想厚度20～30cm均匀的地下防渗墙。 　　技术的应用领域前景分析： 　　本实用新型振冲式高压喷射灌浆喷头解决了现技术的缺点。控制了钻进和成墙的垂直度，同时也控制了成墙的厚度。减少了钻孔工序、减少了钻机设备、减少了劳动力、减少了水泥材料、提高了工作效率、加快了施工进度、降低了工程成本。在流砂层、易塌孔的砂砾石层、难钻进的复杂地层中，能造出上下连接好、无缝隙、垂直精度高的、较深的、理想厚度20～30cm均匀的地下防渗墙。 　　经济收益分析： 　　本发明工程造价比传统的高喷灌浆能节省40%左右，目前是国内外在砾石层及砂层中造地下防渗墙技术最先进、施工进度最快、成本最低、质量安全可靠最好的专利。