一种在旋喷施工过程进行实时监测的钻头的制作方法

本实用新型涉及地基处理领域中旋喷桩施工质量监测技术方面，特别涉及到一种在旋喷施工过程进行实时监测的钻头。

背景技术：

高压旋喷桩所用的材料亦为水泥浆，它是利用高压经过旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合形成水泥土加固体，相互搭接形成排桩，用来挡土和止水。高压旋喷桩的施工费用要高于深层搅拌水泥土桩，但其施工设备结构紧凑、体积小、机动性强、占地少，并且施工机具的振动很小，噪音也较低，不会对周围建筑物带来振动的影响和产生噪音等公害，可用于空间较小处。因此，旋喷桩被广泛应用于各大工程。

目前，旋喷桩在施工过程中存在一个特别严重的问题，即，施工过程中无法对成桩直径进行动态监测，只能在施工完毕后采用后验法对成桩质量进行检验。但对于后验法，其问题在于即使发现桩径偏小，也很难采取补救方法；若发现桩径偏大，也无法弥补材料的浪费。因此，为了实时监测旋喷法的成桩质量，需要研发一种旋喷桩施工过程中的新型钻头，基于此，本实用新型提出一种在旋喷施工过程进行实时监测的钻头。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述技术问题，本实用新型提出了一种在旋喷施工过程进行实时监测的钻头，克服了现有技术的不足。通过设置不同监测精度的多个采集器，对旋喷桩的成桩直径进行实时监测，并通过设置不同直径的喷口来调节喷浆量，保证了旋喷施工质量的动态控制。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种在旋喷施工过程进行实时监测的钻头，其特征在于：包括端部模块、监测模块和旋喷模块；所述监测模块为圆柱体结构，与端部模块、旋喷模块均通过螺纹进行连接；

所述监测模块包括1号采集器、2号采集器、3号采集器、线路通道、1号隔板、2号隔板和监测模块管壁；所述1号采集器、2号采集器、3号采集器均为瞬变电磁仪采集器，1号采集器、1号隔板、2号采集器、2号隔板、3号采集器依次搭接在监测模块内部，1号隔板、2号隔板均设置线路引出通道，1号采集器、2号采集器、3号采集器的线路通过线路引出通道汇聚至线路通道；

所述旋喷模块包括1号电动机、2号电动机、驱动器、内部转动装置、喷口转换装置、内部线路通道、中部液体通道、外部气体通道和旋喷模块管壁；所述1号电动机、2号电动机端部均设置有齿轮，1号电动机、2号电动机通过齿轮带动驱动器转动；内部转动装置依次插接于驱动器中部、喷口转换装置中部、内部线路通道中部，由驱动器带动内部转动装置转动；旋喷模块管壁设置有外部喷口；喷口转换装置两端分别插接于旋喷模块中部、中部液体通道中部；旋喷模块管壁内径d的范围为50-500mm；

所述内部转动装置包括喷口模块、排浆模块、线路转接通道，排浆模块与线路转接通道、喷口模块均通过焊接连接；所述排浆模块包括排浆模块外壁、排浆腔体、密封槽；所述喷口模块包括内部喷口、喷口卡槽、压力型高强密封圈，压力型高强密封圈嵌入喷口卡槽中；

所述喷口转换装置包括1号嵌固模块、2号嵌固模块、转换腔体、过渡腔体、端部通道；1号嵌固模块、转换腔体、2号嵌固模块、过渡腔体、端部通道依次通过焊接连接，转换腔体侧壁设置有1号中部喷口、2号中部喷口、3号中部喷口，1号嵌固模块、2号嵌固模块每间隔0.05d-0.5d弧长设置一弧形凸起，弧形弧形凸起外边缘与旋喷模块管壁内侧通过螺纹进行连接。

优选地，所述端部模块，旋喷模块中的驱动器、内部转动装置、喷口转换装置、内部线路通道、中部液体通道、外部气体通道，旋喷模块管壁、监测模块中的线路通道、1号隔板、2号隔板和监测模块管壁所采用的材料均为无磁性材料。

优选地，所述1号采集器的探测范围为0-1m，探测精度为1cm；2号采集器的探测范围为0-5m，探测精度为5cm；3号采集器探测范围为0-20m，探测精度为10cm。

优选地，所述1号中部喷口、2号中部喷口、3号中部喷口均为圆形水平结构，1号中部喷口直径为1-3mm，2号中部喷口直径为3-6mm，3号中部喷口直径为6-10mm，内部喷口的直径和外部喷口的直径不小于3号中部喷口的直径。

优选地，所述内部转动装置中的内部喷口的中心在初始条件下与1号中部喷口的中心、转换腔体中部的圆心保持在同一水平直线上，1号中部喷口的中心、2号中部喷口的中心、3号中部喷口中心三者连线为等边三角形。

优选地，所述端部模块、监测模块管壁、旋喷模块管壁的屈服强度不低于150mpa，监测模块管壁和旋喷模块管壁的厚度范围为5-20mm。

本实用新型所带来的有益技术效果：

（1）将新型钻头划分为端部模块、监测模块、旋喷模块三个部分，各部分之间相互联系，但又相互之间不影响，有利于各组分之间独立完成作业。（2）监测模块内设置不同监测精度的多个采集器，并对采集器的精度设置成阶梯形式增长，可以将对旋喷桩的成桩直径进行实时监测，并通过设置不同直径的喷口来调节喷浆量，保证了旋喷施工质量的动态控制。（3）通过采用瞬变电磁法，将深层隐蔽工程进行可视化施工，达到实时监测，动态控制的目的。

附图说明

图1为本实用新型在旋喷施工过程进行实时监测的钻头的结构示意图。

图2为本实用新型在旋喷施工过程进行实时监测的钻头的结构剖面图。

图3为本实用新型在旋喷施工过程进行实时监测的钻头中内部转动装置的结构示意图。

图4为本实用新型在旋喷施工过程进行实时监测的钻头中喷口转换装置的结构示意图。

图5为本实用新型在旋喷施工过程进行实时监测的钻头中转换腔体的结构示意图。

图6为本实用新型在旋喷施工过程进行实时监测的钻头中喷口模块的结构详图。

其中，1-端部模块；2-监测模块；3-旋喷模块；4-1号采集器；5-2号采集器；6-3号采集器；7-线路通道；8-1号隔板；9-2号隔板；10-监测模块管壁；11-1号电动机；12-2号电动机；13-驱动器；14-内部转动装置；15-喷口转换装置；16-内部线路通道；17-中部液体通道；18-外部气体通道；19-旋喷模块管壁；20-外部喷口；21-喷口模块；22-排浆模块；23-线路转接通道；24-排浆模块外壁；25-排浆腔体；26-密封槽；27-内部喷口；28-喷口卡槽；29-压力型高强密封圈；30-1号嵌固模块；31-2号嵌固模块；32-转换腔体；33-过渡腔体；34-端部通道；35-1号中部喷口；36-2号中部喷口；37-3号中部喷口。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

实施例1：

对本实用新型介绍的一种在旋喷施工过程进行实时监测的钻头进行室外测试试验，试验过程如下：

如图1~6所示，一种在旋喷施工过程进行实时监测的钻头，其特征在于：包括端部模块1、监测模块2和旋喷模块3；所述监测模块2为圆柱体结构，与端部模块1、旋喷模块3均通过螺纹进行连接；

所述监测模块2包括1号采集器4、2号采集器5、3号采集器6、线路通道7、1号隔板8、2号隔板9和监测模块管壁10；所述1号采集器4、2号采集器5、3号采集器6均为瞬变电磁仪采集器，1号采集器4、1号隔板8、2号采集器5、2号隔板9、3号采集器6依次搭接在监测模块2内部，1号隔板8、2号隔板9均设置线路引出通道，1号采集器4、2号采集器5、3号采集器6的线路通过线路引出通道汇聚至线路通道7；

所述旋喷模块包括1号电动机11、2号电动机12、驱动器13、内部转动装置14、喷口转换装置15、内部线路通道16、中部液体通道17、外部气体通道18和旋喷模块管壁19；所述1号电动机11、2号电动机12端部均设置有齿轮，1号电动机11、2号电动机12通过齿轮带动驱动器13转动；内部转动装置14依次插接于驱动器13中部、喷口转换装置15中部、内部线路通道16中部，由驱动器13带动内部转动装置14转动；旋喷模块管壁19设置有外部喷口20；喷口转换装置15两端分别插接于旋喷模块3中部、中部液体通道17中部；旋喷模块管壁19内径d的范围为200mm；

所述内部转动装置14包括喷口模块21、排浆模块22、线路转接通道23，排浆模块22与线路转接通道23、喷口模块21均通过焊接连接；所述排浆模块22包括排浆模块外壁24、排浆腔体25、密封槽26；所述喷口模块21包括内部喷口27、喷口卡槽28、压力型高强密封圈29，压力型高强密封圈29嵌入喷口卡槽28中；

所述喷口转换装置15包括1号嵌固模块30、2号嵌固模块31、转换腔体32、过渡腔体33、端部通道34；1号嵌固模块30、转换腔体32、2号嵌固模块31、过渡腔体33、端部通道34依次通过焊接连接，转换腔体32侧壁设置有1号中部喷口35、2号中部喷口36、3号中部喷口37，1号嵌固模块30、2号嵌固模块31每间隔0.3d弧长设置一弧形凸起，弧形弧形凸起外边缘与旋喷模块管壁19内侧通过螺纹进行连接。

优选地，所述端部模块1，旋喷模块3中的驱动器13、内部转动装置14、喷口转换装置15、内部线路通道16、中部液体通道17、外部气体通道18，旋喷模块管壁19、监测模块2中的线路通道7、1号隔板8、2号隔板9和监测模块管壁10所采用的材料均为无磁性材料。

优选地，所述1号采集器4的探测范围为0.8m，探测精度为1cm；2号采集器5的探测范围为4.5m，探测精度为5cm；3号采集器6探测范围为15m，探测精度为10cm。

优选地，所述1号中部喷口35、2号中部喷口36、3号中部喷口37均为圆形水平结构，1号中部喷口35直径为2mm，2号中部喷口36直径为5mm，3号中部喷口37直径为8mm，内部喷口27的直径和外部喷口20的直径不小于3号中部喷口37的直径。

优选地，所述内部转动装置14中的内部喷口27的中心在初始条件下与1号中部喷口35的中心、转换腔体32中部的圆心保持在同一水平直线上，1号中部喷口35的中心、2号中部喷口36的中心、3号中部喷口37中心三者连线为等边三角形。

优选地，所述端部模块1、监测模块管壁10、旋喷模块管壁19的屈服强度为250mpa，监测模块管壁10和旋喷模块管壁19的厚度为15mm。

实施例2：

对本实用新型介绍的一种在旋喷施工过程进行实时监测的钻头进行工程试验，试验过程如下：

如图1~6所示，一种在旋喷施工过程进行实时监测的钻头，其特征在于：包括端部模块1、监测模块2和旋喷模块3；所述监测模块2为圆柱体结构，与端部模块1、旋喷模块3均通过螺纹进行连接；

所述监测模块2包括1号采集器4、2号采集器5、3号采集器6、线路通道7、1号隔板8、2号隔板9和监测模块管壁10；所述1号采集器4、2号采集器5、3号采集器6均为瞬变电磁仪采集器，1号采集器4、1号隔板8、2号采集器5、2号隔板9、3号采集器6依次搭接在监测模块2内部，1号隔板8、2号隔板9均设置线路引出通道，1号采集器4、2号采集器5、3号采集器6的线路通过线路引出通道汇聚至线路通道7；

所述旋喷模块包括1号电动机11、2号电动机12、驱动器13、内部转动装置14、喷口转换装置15、内部线路通道16、中部液体通道17、外部气体通道18和旋喷模块管壁19；所述1号电动机11、2号电动机12端部均设置有齿轮，1号电动机11、2号电动机12通过齿轮带动驱动器13转动；内部转动装置14依次插接于驱动器13中部、喷口转换装置15中部、内部线路通道16中部，由驱动器13带动内部转动装置14转动；旋喷模块管壁19设置有外部喷口20；喷口转换装置15两端分别插接于旋喷模块3中部、中部液体通道17中部；旋喷模块管壁19内径d的范围为400mm；

所述内部转动装置14包括喷口模块21、排浆模块22、线路转接通道23，排浆模块22与线路转接通道23、喷口模块21均通过焊接连接；所述排浆模块22包括排浆模块外壁24、排浆腔体25、密封槽26；所述喷口模块21包括内部喷口27、喷口卡槽28、压力型高强密封圈29，压力型高强密封圈29嵌入喷口卡槽28中；

所述喷口转换装置15包括1号嵌固模块30、2号嵌固模块31、转换腔体32、过渡腔体33、端部通道34；1号嵌固模块30、转换腔体32、2号嵌固模块31、过渡腔体33、端部通道34依次通过焊接连接，转换腔体32侧壁设置有1号中部喷口35、2号中部喷口36、3号中部喷口37，1号嵌固模块30、2号嵌固模块31每间隔0.2d弧长设置一弧形凸起，弧形弧形凸起外边缘与旋喷模块管壁19内侧通过螺纹进行连接。

优选地，所述端部模块1，旋喷模块3中的驱动器13、内部转动装置14、喷口转换装置15、内部线路通道16、中部液体通道17、外部气体通道18，旋喷模块管壁19、监测模块2中的线路通道7、1号隔板8、2号隔板9和监测模块管壁10所采用的材料均为无磁性材料。

优选地，所述1号采集器4的探测范围为0.8m，探测精度为1cm；2号采集器5的探测范围为3m，探测精度为5cm；3号采集器6探测范围为15m，探测精度为10cm。

优选地，所述1号中部喷口35、2号中部喷口36、3号中部喷口37均为圆形水平结构，1号中部喷口35直径为3mm，2号中部喷口36直径为5mm，3号中部喷口37直径为8mm，内部喷口27的直径和外部喷口20的直径不小于3号中部喷口37的直径。

优选地，所述内部转动装置14中的内部喷口27的中心在初始条件下与1号中部喷口35的中心、转换腔体32中部的圆心保持在同一水平直线上，1号中部喷口35的中心、2号中部喷口36的中心、3号中部喷口37中心三者连线为等边三角形。

优选地，所述端部模块1、监测模块管壁10、旋喷模块管壁19的屈服强度为300mpa，监测模块管壁10和旋喷模块管壁19的厚度范围为15mm。

在室外场地上采用本实用新型的钻头进行旋喷桩施工，施工过程中通过三个信号采集器对桩径进行实时监测，并通过改变喷口的大小控制浆液流量，试验过程顺利，成桩质量较好。

本实用新型在旋喷施工过程进行实时监测的钻头，通过采用瞬变电磁法，将深层隐蔽工程进行可视化施工，达到实时监测，动态控制的目的。当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本实用新型的保护范围。