双高压搅喷桩钻头及其使用方法与流程

本发明涉及一种用于双高压搅喷桩钻头的结构及其使用方法改进，特别地针对搅拌叶片进行重新设计，属于土木工程技术领域。

背景技术：

近年来随着地下空间的不断开发，如地铁、地下停车场、超市或人行通道等，产生了许多深基坑工程，不论是在规模还是在深度上都不断增加，与此同时，也不可避免地出现了许多急需解决的深基坑工程问题。基坑工程开挖引起的问题不仅是支护结构与周边环境的应力场、位移场的变化问题，同时还是一个复杂的渗流场作用问题。为了基坑及其周边环境的稳定及安全，普遍地采取止水帷幕。止水帷幕是工程主体外围止水系列的总称，用于阻止或减少基坑侧壁及基坑底地下水流入基坑而采取的连续止水体。

常见用于止水帷幕施工的有高压旋喷桩、深层搅拌桩等。如公开以下内容的在先申请专利，申请号cn2011100711554.6，名称一种搅喷桩机，其方案是为高阻力土层施工，成桩直径可大于700mm，水泥掺入量低于旋喷桩机的水泥土成桩设备。主要方案结构包括塔架、底盘组成机架，卷扬机通过钢丝绳提升或下降动力头，动力头轴通过法兰与喷头轴连接，喷头与四通的一头连接，四通的另外三头均为单向阀，分别与高压气泵、高压水泵、高压水泥浆泵通过胶管相联通，喷头轴下端用法兰与外管连接，法兰中孔四周焊接内管，外管下端有钻头，钻头上焊有搅拌片，内管伸出钻头外面，用圆锥体连接钻头与内管并焊接密封，内管下端焊接钻进片，靠近钻进片上方有喷口。

如上述现有技术，虽然体现出钻进阻力小、减少水泥用量的设计，但其设计与使用缺陷也显而易见。比如，搅拌桩的高压液浆出料口设置在临近叶片或搅拌叶片上方，在水泥土体搅拌过程中较易堵塞，对施工进度有很大影响；另外，下部设置的单一出料口，使得下料并不均匀，即水泥与土体融合度不高；而且，高压粉碎范围较小，对上部叶片造成较大的磨损，从根本上极大地降低了搅喷桩体的强度；而对于地基中含有的废弃排水板等杂物，也不具有清理作用，往往会在打桩时形成缠绕现象，搅拌叶片被缠绕而进一步地影响到对水泥土体的切削搅拌，导致施工困难，严重影响施工质量。

有鉴于此特提出本专利申请。

技术实现要素：

本发明所述的双高压搅喷桩钻头及其使用方法，其目的在于解决上述现有技术存在的问题而针对搅拌叶片结构进行了重新设计，同时对出浆口与搅拌叶片之间的位置关系做出调整，以期达到避免堵塞出浆口、提高切削与搅拌效率，通过提升水泥与土体融合度来提高搅喷桩体的强度。

为实现上述发明目的，所述的双高压搅喷桩包括有，钻杆、以及设置于钻杆端部的端头。与现有技术的区别之处在于，

在钻杆内部，设置有分别连接外部高压泵的高压气管和高压水泥浆管；

在钻杆上设置有多层搅拌叶片，每一层搅拌叶片至少有两片；

在每一层搅拌叶片下方设置有高压气管的出气孔、和/或高压水泥浆管的出浆孔；

处于同一层的搅拌叶片，相互间沿钻杆轴对称排列；

相邻两层的搅拌叶片，相互间在钻杆横向截面上呈交错式分布。

如上述基本设计方案，搅拌叶片分为多层，且每层叶片下方设置有高压出气孔和/或高压出浆孔，在水泥搅拌桩喷浆过程中有多个出料口，使得水泥浆液下料更加地均匀。同时，同层、层与层之间叶片的交错式分布，使得叶片对于土体的搅拌作用力分布较为均匀，水泥与土体能够快速地融合、且融合更加充分。

突出地，出料口均分布于叶片下方，喷出浆液时不易被翻转的土壤堵塞，从而有利于施工进度和提高施工质量。

针对搅拌叶片的进一步改进方案是，在至少一层的搅拌叶片边缘，设置有若干个钉齿；

同一搅拌叶片，若干个钉齿排列于同一侧边缘；

带有钉齿的搅拌叶片，与钻杆的横向截面呈15-45°的倾斜夹角；

处于同一层、带有钉齿的搅拌叶片，与钻杆横向截面的倾斜夹角相同。

在上述改进中，针对搅喷施工中遇到土体中掺有杂物，通过搅拌叶片的倾斜布置与增加钉齿以提高对土体的切削与搅拌作用力，克服土体中的杂物缠绕叶片的问题、有利于钻头的旋转钻入与继续深入作业。

同时，带有钉齿的倾斜搅拌叶片，可对坚硬的土体施加有力的破碎与切削作用，也有利于提高施工进度与质量。

在应用上述双高压搅喷桩钻头结构的基础上，基于相同的设计构思，本申请还实现了一种新的搅喷桩钻头使用方法。具体地，

在基坑围护桩施工过程中，当端头破开土体时，钻杆带动多层搅拌叶片旋转并共同切削、搅拌土体；

同时，高压气体、高压水泥浆分别从搅拌叶片的底部喷射出，使水泥浆与土体融合更加均匀，从而形成搅喷桩体。

进一步的优化施工方法是，在端头破开土体之后，带有钉齿的搅拌叶片沿钻杆横向截面倾斜插入、破碎土体，并沿旋转周向进行切削；

伴随切削过程、以及钻头带动钻杆的垂向深入而逐步进行搅拌。

综上内容，所述双高压搅喷桩钻头及其使用方法具有的优点是：

1、搅喷桩钻头中的高压气体与水泥浆液出料口均设置在叶片下方，有利于保护上部叶片且出料口不易堵塞，使得土体与水泥浆融合均匀，对施工进度与质量改善明显；

2、高压粉碎范围较大，多层叶片对于土体的搅拌作用力分布较为均匀，有利于水泥与土体能够快速、均匀地融合。

3、带有钉齿的搅拌叶片，对坚硬土体的切削与搅拌作用力较大，有利于钻头的旋转钻入与继续深入作业。

4、在有效提高施工进度与质量的前提下，从根本上明显提高搅喷桩体的强度。

附图说明

图1是俯视图；

图2是剖面图；

图3是立体图；

其中，钻杆1、端头2、钉齿3、高压气管11、高压水泥浆管12、出气孔13、出浆孔14。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1，如图1至图2所示，所述的双高压搅喷桩钻头包括有：

钻杆1，端头2设置于钻杆1的底端；

在钻杆1内部，设置有分别连接外部高压泵的高压气管11和高压水泥浆管12；

在钻杆1上设置有两层搅拌叶片；每层搅拌叶片有两片，相互间对称分布在钻杆1外壁两侧，即沿钻杆1轴对称排列；

在每层搅拌叶片下方设置有高压气管11的出气孔13和高压水泥浆管12的出浆孔14；

相邻两层的搅拌叶片，相互间在钻杆1横向截面上呈交错式分布，交错角度为90°；

邻近于端头2，搅拌叶片边缘设置有若干个钉齿3，同一个搅拌叶片上的钉齿3排列于同一侧边缘；

带有钉齿3的搅拌叶片，与钻杆1的横向截面呈30°的倾斜夹角；处于同一层、带有钉齿3的搅拌叶片，与钻杆1横向截面的倾斜夹角相同。

如此双高压搅喷桩钻头的结构设计，针对搅拌叶片结构、叶片交错式分布、对出浆口与搅拌叶片之间的位置关系做出调整，能够有效地避免堵塞出浆口、同时明显地提高切削与搅拌效率，提升水泥与土体融合度。即使在较硬的土体中，多层叶片进行强用力地切削、旋转与搅拌，最终形成的搅喷桩体的均匀性、强度均较高。

在应用上述双高压搅喷桩的基础上，所述双高压搅喷方法是：

在基坑开挖中，当端头2破开土体时，带有钉齿3的搅拌叶片沿钻杆1横向截面倾斜插入、破碎土体，并沿旋转周向进行切削；

伴随切削过程、以及端头2带动钻杆1的垂向深入而逐步进行搅拌，钻杆1带动多层搅拌叶片旋转并共同切削、搅拌；

同时，高压气体、高压水泥浆分别从搅拌叶片的底部喷射出，水泥浆与土体融合而形成搅喷桩体。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。