(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210988658.2 (22)申请日 2022.08.17 (71)申请人 建基集团地下空间河湖整 治研发中 心有限公司 地址 214200 江苏省无锡市宜兴 市周铁镇 下邾街 (72)发明人 丁顺良　 (74)专利代理 机构 北京品源专利代理有限公司 11332 专利代理师 赵颖 (51)Int.Cl. E02D 5/46(2006.01) E21B 7/20(2006.01) E21B 7/04(2006.01) E21B 7/18(2006.01)E21B 47/04(2012.01) E21B 47/024(2012.01) E21B 45/00(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种高压旋喷桩的施工方法及使用的高压 旋喷参数监测系统装置 (57)摘要 本发明提供了一种高压旋喷桩的施工方法 及使用的高压旋喷参数监测系统装置， 包括： ( Ⅰ) 通过钻机对地基进行钻孔， 向钻孔内垂直下放防 护管； (Ⅱ)桩机将旋喷钻杆由防护管内探入土 体， 通过旋喷钻 杆向土体中旋喷高压水和压缩空 气， 旋喷的同时竖直向下移动旋喷钻杆， 使得土 体内形成旋喷孔位； ( Ⅲ)将高压水切换为高压浆 液和压缩空气， 通过旋喷钻 杆向旋喷孔位内分别 旋喷高压浆液和压缩空气， 旋喷的同时在竖直向 上移动旋喷钻杆， 使得浆液与土体充分混合， 在 土体中形成柱状固结态的旋喷桩。 采用本发明提 供的施工方法可以极大地提高水泥浆的利用率， 旋喷过程中实现了旋喷钻 杆垂直度的实时监测， 桩体无搭接， 形成的旋喷桩的完整度高， 质量有 保证。 权利要求书2页 说明书10页 附图2页 CN 115198739 A 2022.10.18 CN 115198739 A 1.一种高压 旋喷桩的施工方法， 其特 征在于， 所述施工方法包括： (Ⅰ)通过钻机对地基进行钻孔， 向钻孔内垂直下放防护管； (Ⅱ)桩机将旋喷钻杆由防护管内探入土体， 通过旋喷钻杆向土体 中旋喷高压水和压缩 空气， 旋喷的同时竖直移动旋喷钻杆， 使得土体内形成旋喷孔 位； (Ⅲ)将高压水切换为高压浆液和压缩空气， 通过旋喷钻杆向旋喷孔位内分别旋喷高压 浆液和压缩空气， 旋喷的同时竖直移动旋喷钻杆， 使 得浆液与土体充分混合， 在土体中形成 柱状固结态的旋喷桩。 2.根据权利要求1所述的高压旋喷桩的施工方法， 其特征在于， 步骤( Ⅰ)中， 所述的钻机 为全套管钻机； 优选地， 所述钻机从地基表面引孔至桩顶标高以下3～5m处； 优选地， 所述全套管钻机采用的全套管的外径为20 0～220mm； 优选地， 所述全套管钻机采用的全套管的内径为180～190m m； 优选地， 所述防护管的内径大于所述旋喷钻杆的直径， 所述防护管的内壁与所述旋喷 钻杆的外壁之间的环形空腔形成反浆通道， 所述旋 喷钻杆旋喷时， 高压浆料 由所述反浆通 道排出； 优选地， 所述防护管的内径为16 0～170mm； 优选地， 所述防护管的外径为170～180m m； 优选地， 所述旋喷钻杆的直径为80～15 0mm。 3.根据权利要求1或2所述的高压旋喷桩的施工方法， 其特征在于， 步骤( Ⅱ)中， 所述旋 喷钻杆在旋喷高压水和压缩空气的同时由上至下移动， 使得土体内形成所述旋喷孔 位； 优选地， 通过旋喷钻杆向土体 中分别旋喷高压水和压缩空气， 对土体进行稀释， 使得土 体的比重降低至13 00～1400kg/m3； 优选地， 所述旋喷钻杆在旋喷高压水和压缩空气时的移动速度为10～15 cm/min； 优选地， 所述高压水的喷射压力为 40～55MPa； 优选地， 所述高压水的喷射 流量为300～500L/min； 优选地， 所述旋喷钻杆的旋转速度为5～10r/mi n。 4.根据权利要求1 ‑3任一项所述的高压旋喷桩的施工方法， 其特征在于， 步骤( Ⅲ)中， 所述旋喷钻杆旋喷的同时由所述旋喷孔位的底部移动至所述旋喷孔位的顶部， 使得旋喷孔 位内的土体与浆料充分 混合； 优选地， 所述旋喷钻杆由旋喷孔 位的底部 至旋喷孔位的移动速度为5～10 cm/min； 优选地， 所述高压浆料的喷射压力为3 0～40MPa； 优选地， 所述高压浆料的流 量为300～400L/min； 优选地， 所述压缩空气的喷射压力为0.7～1.5 MPa； 优选地， 所述旋喷钻杆的旋转速度为5～10r/mi n； 优选地， 所述旋喷钻杆在所述旋喷孔位的底部停留一段时间后向上竖直移动至所述旋 喷孔位的顶部； 优选地， 所述旋喷钻杆在所述旋喷孔 位的底部停留1～5mi n。 5.根据权利要求1 ‑4任一项所述的高压旋喷桩的施工方法， 其特征在于， 步骤( Ⅲ)中， 所述高压浆液采用如下 方法制备 得到：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115198739 A 2按照预设的水灰比将水和水泥混合后搅拌均匀得到混合浆液， 对所述混合浆液进行至 少一次过 滤得到滤液， 通过高压泵对滤 液进行加压处 理， 得到高压浆液； 优选地， 所述水泥为P.O42.5 硅酸盐水泥； 优选地， 所述水 灰比为1～ 2。 6.根据权利要求1 ‑5任一项所述的高压旋喷桩的施工方法， 其特征在于， 所述旋喷钻杆 内部沿长度方向设置有至少二条相互独立的输送通道， 所述输送通道的出口端位于所述旋 喷钻杆的底端侧 壁处； 所述旋 喷钻杆的底端侧 壁处设置有至少二个 喷嘴， 所述输送通道的 出口端分别接入一所述喷嘴； 分别通过不同的输送通道， 向所述喷嘴内输送高压水、 高压浆 液和压缩空气； 优选地， 所述喷 嘴的直径为3～5m m。 7.根据权利要求1 ‑6任一项所述的高压旋喷桩的施工方法， 其特征在于， 所述步骤( Ⅰ) 还包括： 对地基进行钻孔前， 进行施工前的准备工作； 优选地， 所述 准备工作包括如下步骤： (1)地质勘查及场地清理： 进行地质勘查并了解工程附近管线、 建筑物、 构筑物和 公共 设施的结构情况， 清除底面障碍物， 完成施工场地清理， 对施工场地进行平整硬化； (2)桩位垂直度的测定及布设： 测定旋喷桩的桩位施工轴线， 确认桩位施工轴 线的垂直 度是否达标， 将标志 物布设于桩位处， 定位桩位； (3)设备安装与调试： 对桩机进行调平和对中处理， 调试各类压缩泵， 确认设备是否运 转正常； 铺设管线， 检验阀门是否正常开启； 确认旋喷钻杆长度并进行低压射水实验， 检查 喷嘴和压力是否正常。 8.一种在权利要求1 ‑7任一项所述的高压旋喷桩的施工方法中使用的高压旋喷参数监 测系统装置， 其特征在于， 所述高压旋喷参数监测系统装置包括数据 处理模块以及分别电 性连接所述数据处理模块的旋喷检测模块和钻孔检测模块， 所述钻孔检测模块用于检测旋 喷钻杆的下钻深度、 旋转速度、 倾斜角度以及移动速度， 并将检测到的数据传输至所述数据 处理模块； 所述旋喷检测模块用于检测高压浆料的喷射压力、 高压浆料的流量、 高压水的喷 射压力、 高压水的流量、 压缩空气的压力以和压缩空气的流量， 并将 检测到的数据传输至所 述数据处 理模块。 9.根据权利要求8所述的高压旋喷参数监测系统装置， 其特征在于， 所述旋喷检测模块 包括浆料压力传感器、 浆料流 量计、 水压传感器、 高压水流 量计、 气压传感器和空气流 量计； 优选地， 所述钻孔检测模块包括距离传感器、 倾角传感器和角速度传感器。 10.根据权利要求8 或9所述的高压旋喷参数监测系统装置， 其特征在于， 所述数据处理 模块包括控制器、 显示单元和报警单元， 所述控制器分别电性连接所述旋 喷检测模块和所 述钻孔检测模块， 所述控制器电性连接所述显示单 元和所述报警单 元。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115198739 A 3