用于注浆的射流喷嘴及注浆钻的制作方法

本实用新型属于土木工程施工器具技术领域，具体涉及一种用于注浆的射流喷嘴及注浆钻。

背景技术：

注浆技术广泛应用于交通、建筑、市政、矿山工程等各领域，注浆就是用注浆钻进土层的同时以一定压力通过挤密、劈裂、渗透等形式把浆液注入到地层之中，从而对地层进行加固处理的技术。

在注浆施工中，一般采用中空管制作的钻杆插入地层之中，在钻杆侧壁设置一些通孔，然后用一定的压力把浆液通过钻杆的中空部分输送，再从通孔挤压出来渗入到地层泥土之中，凝结后，地层就会变得比之前更加密实牢固，可以承受较大的力而不发生下沉或者其他变化。

但是，现有注浆技术中，在同一钻入点通过钻杆侧壁通孔渗入的浆液范围较小，在需要加固的地层范围内必须布置较密的钻点进行注浆，凝固后才有可能达到要求。本实用新型人研究认为通过改进行注浆设备，可以增加单点注浆的渗入范围，提高注浆施工效率，并能够取得较好的注浆效果。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种用于注浆的射流喷嘴，包括喷腔，所述喷腔为两端直径不同的圆锥形通孔，其中喷腔的较大端直径为2.9～3.1mm，喷腔的锥度为0.059～0.07。

优选地，所述喷腔的直径较大端设置导流腔，所述导流腔的直径为8～11mm，导流腔的深度为0.4～0.6mm。

优选地，所述喷腔的长度为18.5mm。

优选地，所述射流喷嘴的喷腔直径较大端的外表面带有外螺纹，喷腔直径较小端的外表面为正四边形柱体或者正六边形柱体。

优选地，所述射流喷嘴外形为柱体，且喷腔直径较大端比直径较小端的外形截面尺寸大。

优选地，所述喷腔为多个。

本实用新型还提供了一种注浆钻，包括钻杆和上述的用于注浆的射流喷嘴，所述钻杆的本体为中空圆管形状，钻杆外表面带有射流槽，所述射流槽内设置连通钻杆中空的射流孔，射流喷嘴安装在射流孔内且不凸出钻杆本体的外表面。

优选地，所述射流孔带有内螺纹，所述射流喷嘴的喷腔直径较大端的外表面带有外螺纹，喷腔直径较小端的外表面为正四边形柱体或者正六边形柱体，射流喷嘴的外螺纹与射流孔的内螺纹配合安装连接。

优选地，还包括压板和螺栓，所述射流喷嘴外形为柱体，且喷腔直径较大端比直径较小端的外形截面尺寸大；所述射流孔的连通钻杆中空处比连通射流槽处截面尺寸小，射流孔的连通射流槽处截面与深度尺寸均不小于射流喷嘴直径较大端的截面与长度尺寸；所述压板与射流孔对应设置通孔，通孔的截面尺寸不小于射流喷嘴直径较小端的截面尺寸且不大于射流喷嘴直径较大端的截面尺寸，压板把射流喷嘴压紧在射流孔内，压板以沉头螺栓固定在射流槽内且不凸出钻杆本体的外表面。

优选地，还包括至少一对偏心轮，所述偏心轮安装在钻杆的本体尾部并在电机驱动下以相同转速做相反方向旋转。

优选地，所述钻杆的头部为锥形钻头。所述射流槽内设置的射流孔为多个。所述钻杆外表面的射流槽有多个。

本实用新型的用于注浆的射流喷嘴及注浆钻，把注浆孔设置成一种锥形的喷腔，在同样的注浆压力下，这种喷腔形状用于注浆时所产生的浆液射流初速度和动能，能够获得更好的渗入效果及更大的渗入范围，单点注浆的浆液在土体中凝结后形成固结体有较长的尺寸和体积，可减少注浆点布置密度，能够取得有较好的注浆效果，更好地保证注浆施工质量。

附图说明

图1是本实用新型的用于注浆的射流喷嘴实施例一正视剖面图；

图2是图1实施例的俯视图；

图3是本实用新型的用于注浆的射流喷嘴实施例二正视剖面图；

图4是图3实施例的俯视图；

图5是本实用新型的用于注浆的射流喷嘴实施例三正视剖面图；

图6是图5实施例的俯视图；

图7是本实用新型的注浆钻施例一正视图；

图8是图7实施例的a-a剖视放大图；

图9是本实用新型的注浆钻施例二正视图；

图10是图9实施例的b-b剖视放大图。

图中：1-射流喷嘴，101-喷腔，102-导流腔；2-钻杆，201-射流槽，202-射流孔，203-锥形钻头；3-偏心轮，301-轴心；4-压板；5-螺栓。

具体实施方式

为了更进一步阐述本实用新型为解决技术问题所采取的技术手段及功效，以下结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细描述，需要说明的是所提供的附图是示意性的，相互间并没有完全按照尺寸或者比例绘制，因此附图和具体实施例并不作为本实用新型要求的保护范围限定。

如图1所示的用于注浆的射流喷嘴可选实施例，该射流喷嘴1包括喷腔101，所述喷腔101为两端直径不同的圆锥形通孔，其中喷腔101的较大端直径为3.0mm，较小端直径为1.8mm，所述喷腔101的长度为18.5mm，喷腔101的锥度为0.065，本文中的锥度计算方式为两端直径的差值与喷腔轴线长度的比值；所述喷腔101的直径较大端设置导流腔102，所述导流腔102的直径为10mm，导流腔102的深度为0.5mm，所述射流喷嘴1的喷腔101直径较大端的外表面带有外螺纹，用于配合安装到钻杆的射流孔内。

图2是图1用于注浆的射流喷嘴实施例的俯视图，由此图可见，喷腔101直径较小端的外表面为正六边形柱体，也可以制作成正四边形或者正八边形等，方便用于以扳手夹持或者套筒来旋转进行安装。

如图3所示的用于注浆的射流喷嘴可选实施例，该射流喷嘴1包括喷腔101，所述喷腔101为两端直径不同的圆锥形通孔，其中喷腔101的较大端直径为2.9mm，所述喷腔101的长度为18.5mm，喷腔101的锥度为0.059；所述喷腔101的直径较大端设置导流腔102，所述导流腔102的直径为8mm，导流腔102的深度为0.4mm，该射流喷嘴外形为柱体，且喷腔101直径较大端比直径较小端的截面尺寸大，外形尺寸不同的设置用于安装固定。

图4是图3用于注浆的射流喷嘴实施例的俯视图，该射流喷嘴外形为圆柱体，上、下两端的外形直径不同，上端即为喷腔101直径较大端，即喷腔101的直径为2.9mm的一端，其外形直径也较大；下端即为喷腔101直径较小端，其外形直径也较小。

如图5所示的用于注浆的射流喷嘴可选实施例，该射流喷嘴1包括两个尺寸形状都相同的喷腔101，所述喷腔101为两端直径不同的圆锥形通孔，其中喷腔101的较大端直径为3.1mm，所述喷腔101的长度为18.5mm，喷腔101的锥度为0.07；所述喷腔101的直径较大端设置导流腔102，所述导流腔102的直径为11mm，导流腔102的深度为0.6mm，该射流喷嘴外形为柱体，且喷腔101直径较大端比直径较小端的截面尺寸大，外形尺寸不同的设置用于安装固定。

图6是图5用于注浆的射流喷嘴实施例的俯视图，该射流喷嘴外形为四方形柱体，上、下两端的外形尺寸不同，上端即为喷腔101直径较大端，即喷腔101的直径为3.1mm的一端，其外方形尺寸也较大；下端即为喷腔101直径较小端，其外方形尺寸也较小。

如图7所示的注浆钻可选施例，包括钻杆2、两个偏心轮3和上述图1和图2实施例所示的用于注浆的射流喷嘴1，所述钻杆2的本体为中空圆管形状，所述钻杆2的头部为锥形钻头203，所述钻杆2的本体尾部对称安装两个偏心轮3，偏心轮3的轴心301与电机(或者液压马达)连接，在电机(或者液压马达)驱动下以相同转速做相反方向旋转，如图中箭头所示；钻杆2外表面带有射流槽201，所述射流槽201内设置两个连通钻杆中空的射流孔202，所述射流孔202带有内螺纹，采用图1与图2所示实施例的射流喷嘴1安装在射流孔202内，以射流喷嘴1的外螺纹与射流孔202的内螺纹配合安装连接，且保证射流喷嘴1外露的正六边形端不凸出钻杆2本体的圆柱形外表面，即正六边形的厚尺寸小于射流槽201的深度尺寸；偏心轮以钻杆2的本体的轴心线成对称分布，在电机或者液压马达驱动下，产生水平方向抵消，竖直方向叠加的激振力。可以根据土层深度，调节钻杆长度。

图8是图7注浆钻实施例的a-a剖视放大图，由图可见，在圆管形的钻杆2外表面同一横截面位置的不同方向均匀布置有四个射流槽201，每个射流槽201中设置两个连通钻杆中空部分的射流孔202，用于安装射流喷嘴1，射流喷嘴1的喷腔较小端外正六边形的厚尺寸小于射流槽201的深度尺寸，因此保证了安装后射流喷嘴1外露的正六边形端不凸出钻杆2本体的圆柱形外表面。使用时，可根据工况的需要选择部分或者全部射流喷嘴进行注浆，把有使用的射流喷嘴用专门的塞子堵住，通过注浆塞子的使用，可以形成十字板、直角板和水平板等不同形状的固结体做止水防渗板。

如图9所示的注浆钻可选施例，包括钻杆2、两个偏心轮3、压板4、螺栓5和上述图3和图4实施例所示的用于注浆的射流喷嘴1，所述钻杆2的本体为中空圆管形状，所述钻杆2的头部为锥形钻头203，所述钻杆2的本体尾部对称安装两个偏心轮3，偏心轮3的轴心301与电机(或者液压马达)连接，在电机(或者液压马达)驱动下以相同转速做相反方向旋转，如图中箭头所示；钻杆2外表面带有射流槽201，所述射流槽201内设置连通钻杆中空的射流孔202，采用图3与图4所示实施例的射流喷嘴1安装在射流孔202内，以压板4压紧，所述压板4与射流孔202对应设置通孔，通孔的截面尺寸不小于射流喷嘴1的外形直径较小端尺寸且不大于射流喷嘴1的外形直径较大端尺寸，用螺栓5把压板4固定在射流槽201内，且保证射流喷嘴1和螺栓5不凸出钻杆2本体的圆柱形外表面；偏心轮以钻杆2的本体的轴心线成对称分布，在电机或者液压马达驱动下，产生水平方向抵消，竖直方向叠加的激振力。可以根据土层深度，调节钻杆长度。

图10是图9注浆钻实施例的b-b剖视放大图，由图可见，在圆管形的钻杆2外表面同一横截面位置的不同方向均匀布置有四个射流槽201，每个射流槽201中设置一个连通钻杆中空部分的射流孔202，用于安装射流喷嘴1，安装后，保证射流喷嘴1和螺栓5不凸出钻杆2本体的圆柱形外表面。

上述实施例的注浆钻采用了声频振动注浆原理，以反向偏心轮旋转产生激振力，驱动钻杆在地层中推进，同时引起钻杆部位土体的孔隙水压力上升，土体强度降低，可形成软化区，在钻进地层的同时浆液(水泥浆、水玻璃、化学浆液等)在一定注浆压力下，通过挤密、劈裂、渗透等形式注入到地层之中，从而对地层进行加固处理。偏心轮的振动参数包括振动持续时间、振动频率、振幅。产生的激振力不同，驱动钻具前进的情况不同；振动对土体的破坏(孔隙水压力，土体强度)程度不同，不同的地层要调节不同的振动参数。根据地层特性的不同，可以选择不同注浆压力、振动频率以及调整喷嘴的个数(通过相同尺寸的六角螺栓即堵浆塞来实现)达到不同的注浆效果。射流槽保证了射流喷嘴与注浆钻杆的平整性，不会地层中钻进中造成阻力，同时方便射流喷嘴的安装与更换(包括注浆堵塞子的使用)，射流槽中打孔贯通钻杆中空部分，保证浆液从钻杆中流出。

注浆效果的影响因素是多方面的包括振动持续时间、振动频率、振幅、注浆压力、浆液流变性能、射流喷嘴的性能等。针对特定的地层要有最优的参数选择，才能有最好的注浆效果。高压注浆射流的速度计算公式如下：

式中：

ν0表示射流喷嘴出口流速(m/s)；

p表示射流喷嘴入口压力(pa)；

p0表示射流喷嘴出口压力(pa)；

r表示水的重度(n/m³)；

g表示重力加速度(m/s²)；

表示射流喷嘴流速系数，跟射流喷嘴参数有关。

从公式中可知要想获得最佳注浆效果(即射流速度大、浆液能量大、喷射距离远、固结体体积大)，需要有良好的喷嘴参数。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，本领域技术人员可根据本实用新型做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都属于本实用新型的权利要求的保护范围。