非对称横向变径的旋喷或摆喷固结体及矢量控制构筑方法与流程

本发明涉及岩土工程加固领域，如房建、公路、桥梁、铁道、冶金、港航、水利水电、人防、地下工程、国防、航空航天、采矿等各行业的软弱土体加固、松散破碎岩土体加固、地基加固、隧道/硐室加固，隧道进出口加固，隧道掘进中的管棚和/或水平旋喷桩超前支护，盾构机、掘进机的脱困，轨道交通沿线对建构筑物、地下管线的保护，沉井/基坑/地下工程周边环境保护，旋喷注浆过程中对地下管线、建构筑物的保护，基坑止水帷幕的建造，水利工程、生态环境整治/恢复/保护工程永久性注浆止水帷幕的构筑等等。

背景技术：

1、在隧道超前支护设计、施工中，最理想的超前支护设计是管棚与水平超前旋喷桩螯合设置且将配筋设置于混凝土结构横截面上的受拉区（例如附图6、附图11所示），最理想的施工方式则是管棚与超前水平旋喷桩一体化施工；但是，按现有的工艺水平，管棚（附图14所示）与超前旋喷桩（附图15所示）支护根本就是鱼与熊掌不可得兼的，即使二者同时设计，也只能分做前后两个工序进行施工（即：只能后续管棚施工对前面已形成的水平旋喷桩实施破拆性钻孔，然后植入管棚钢管），无法做到同步施工（即同时施工，即钻进、旋喷、携带管棚钢管一体化施工），要么只能在水平旋喷桩施工完成后、固结之前向轴心部位插入单根或单束螺纹钢筋或玻璃纤维筋，但无法植入钢筋笼/管棚钢管；即使按照申请人提出的模块化旋喷技术，也只能于旋喷施工过程中在旋喷桩的中轴线位置同步植入管棚钢管（附图17所示，这样的配筋位于旋喷固结体截面的中性区，没有设置到受拉区，根本无法满足水平旋喷桩超前支护所需要的设计抗弯承载力），或只能达到：在管棚钢管下侧缺/少固结体包裹的缺陷型效果（例如附图16所示），而无法按照设计需要（例如附图19、附图20、附图21、附图22、附图23、附图24、附图7所示）将管棚钢管设置于超前水平旋喷桩横截面的受拉应力区（通常为水平旋喷桩体横截面的下部（例如附图22所示，简支受力状况），或同时在上部与下部设置（例如附图19所示，兼顾悬臂受力状况）且管棚钢管完全、完美地置于旋喷固结体的锚固之中）；换言之，在复合超前支护结构的横截面上需要将管棚钢管进行非中心、非对称布置（即：将管棚钢管布置于受拉区），才能助力设计部门、施工单位从容应对隧道开挖后超前支护结构的简支受力或悬臂受力状况，保障开挖卸荷后的施工安全，但是现有技术却无法做到；即便是按照申请人提出的模块化旋喷，仍然是要么可实现非中心管棚却无法同时实现钻喷携一体化施工，要么可实现钻喷携一体化施工却无法同时实现水平旋喷固结体对管棚钢管的充分且必要的360度全方位包裹（即锚固作用），例如附图16所示管棚钢管暴露在旋喷固结体之外（导致管棚无法发挥对旋喷固结体的加筋作用）的情形，而如果采用相邻旋喷桩高搭接率互射以实现包裹管棚钢管的方式，则射流的重复扫射率非常高（例如附图18的重复扫射率竟然超过了60%，且重复扫射的废浆产生率接近100%，附图15的重复扫射率也达到了47%），非常不经济且不环保，这与分序法施工一样，无论对设计、施工而言都是不可取的。

2、在地下防渗帷幕、挡土结构物（例如排桩墙）的施工中，因为方桩施工很难，通常采用圆桩，如果桩与桩之间采取低搭接率，则由于短板效应，形成连续墙的有效断面尺寸不能满足结构设计，如果桩与桩之间采取高搭接率，且不说凿桩施工困难与经常出现的鼓包造成施工障碍的问题，单是经济核算就让设计师很为难；近年出现一种可抽除式预埋钢芯作为搭接部的工法，也相应产生了深孔抽除难、砂卵石地层抽除难，不做润滑抽除难、做润滑则形成弱面等附加问题；

3、以及原来，在各种地下工程实施旋喷注浆形成旋喷桩体的过程中，在一些位于超高压水泥浆（射流压力通常在45mpa以内）射程之内的部位，一些简单的情况例如附图29、附图30所示有脆性pvc管需要保护的情况，mjs可以处置；但例如附图28所示的管线是远近不等的，在方位上更不是等角度均匀分布的，如何规避这些非对称分布的、可能受伤的管线，就已经超出了mjs工法的处置能力范围；并且，在申请人提出模块化旋喷工法，将特高压水切割（泵输出压力100～700mpa）引入旋喷工程用于切割钻孔（锚孔、加固孔）中遇到的岩石/卵碎石、硬质黏土、金属/混凝土障碍物之后，因相比mjs的超高压切割成10倍地增加了切割能力，之前在mjs和传统旋喷施工过程中因为射流压力（相当于/视为泵压）尚不足以切割钢材、混凝土，也难以切伤ppr管，所以地下管线、建构筑物被误伤的情况并不多见，不用太担心它们被射穿/切伤，但现在问题变得突出了，尤其是遇到mjs和传统旋喷难以切割的岩土地层/障碍物、需要特高压水射流为超高压水泥浆射流开路的情况，如果不对该部位做特高压水射流扫射就不能实现加固目的，如果实施特高压水射流扫射又极可能伤及后面的保护目标，这该如何是好呢？这是一个新出现的难题，这个问题是mjs和传统旋喷尚未遇到过（尚未意识到、用不着真正担心也谈不上需要解决）的，甚至也是模块化旋喷尚未直面过的。

4、另外，在水工与各类地下结构物（包括垃圾填埋场）的防渗帷幕施工中，无论是暂时性的土方开挖，还是长期的工程结构运营，止水帷幕的的工程质量对于构筑安全保障而言都至关重要，目前trd与双轮铣、锁扣钢管桩均能够在大部分情况下保证止水帷幕施工质量，但是造价很高，锁扣钢管桩还常常遭遇障碍物/沉桩困难，而且也是无法应用于水平方向的超前支护（即无法应用于隧道和地下工程）；在此背景下，如果传统旋喷止水帷幕的工艺设计能够进步，施工技术能够改良，施工质量能够提升，则旋喷桩止水帷幕、挡土帷幕仍不失为一个很好的办法，无论是在竖向还是水平方向的场景，都能经济适用地解决大问题。

技术实现思路

1、经申请人研究分析，造成上述困惑的原因在于：之前的单根旋喷桩都是圆形/扇形且恒定半径的，mjs、模块化旋喷也仅仅能通过控制喷嘴的转角范围，从而形成具有轴对称特征的单个扇形固结体（例如附图29、附图30所示），总之，均为等直径桩体，从而无法在旋喷桩体将管棚充分包裹的前提下实现与旋喷施工同步实施偏心管棚（或称作非中心管棚，例如附图6、附图11所示管棚钢管位于水平旋喷桩体的下部），以及无法应对不等距、不等角出现的地下管线、建构筑物的保护。因此，本发明提出实施非对称横向变径旋喷固结体以解决上述问题，从而实现非中心同步管棚（或称作钻喷携一体化偏心管棚，即：与水平旋喷桩同步施工的偏心管棚），并且，针对这个随极角变径的目标提出了通过编程进行自动化控制的构筑方法；同时，还改变了mjs和传统旋喷对地内360度全方位或对任务扇区角度内无区别扫射的做法，使在每个射流方向上的切割距离均被精准控制，使该近程加固的部位得到近程加固，该远程加固的部位得到远程加固，该近程保护的部位精准地停止射流，该远程保护的部位精准地控制射流射程。具体方案如下：

2、由钻具上的某一个或沿所述钻具纵向排成一列且朝向一致的若干个喷嘴所一次性构筑的固结体单元，在其横截面上，或在其向横平面的投影上，关于经过纵轴的任意直线，均呈现为非轴对称图形；固结体单元可以是360度以内或360度以上的旋喷固结体，也可以是摆喷固结体。非轴对称是关于横截面/投影平面上经过纵轴的任意直线而言，例如附图3、附图27、附图28、附图33、附图34、附图37、附图39所示。横截面也是横平面的一种，横平面是指与纵轴垂直的平面。非轴对称包括非轴对称但呈中心对称的图形在内，例如附图39所示的风扇形/风车型。对于一排喷嘴共同构筑的图形，应将每个喷嘴各自构筑的固结体单元进行单独评判，如满足本技术所述特征的属于本发明，如不满足本技术所述特征的不属于本发明，例如当附图33由1个喷嘴旋转360度或由2个喷嘴摆转180度构筑而成时，每一个喷嘴所构筑的固结体均为非轴对称图形，所以属于本发明，但当其由4个喷嘴摆转90度构筑而成时，每个喷嘴所构筑的图形皆为轴对称图形，且其固结体单元内仅有一个块体且仅存在一种非零半径，这样就必须再进一步结合其是否具有本技术所述的其他结构特征或方法特征，才能判断其是否属于本发明了。“沿纵向排成一列”是指沿纵向排成一条直线（注意，不是一个平面，也不是一条曲线，而是一条直线），至少也是接近于一条直线，这条纵向直线的精确度越高越好，因为不在一条直线上势必会影响固结体单元的成型精确度，“朝向一致”是指这一列喷嘴的所有成员都向一个方向喷射；每个喷嘴既可以是单喷嘴，也可以是双重喷嘴/三重喷嘴等复合喷嘴；一列喷嘴可以包含若干个各种类型、各种用途、各式各样的喷嘴；同时，这一列喷嘴必须位于同一根钻具上，钻具可以是钻杆/旋喷钻杆/旋喷管等，也可以是同一根套管（并不一定具有喷头的外在形态），一根钻具上可以有若干列喷嘴，每一列可以有若干个（即若干排）喷嘴，但同轴转动的喷嘴才是同一列喷嘴，异轴转动的不是同一列喷嘴，例如附图12所示共有8列喷嘴，附图9则显示每列只有一个喷嘴；每一排喷嘴可以有若干个（即若干列）喷嘴（这种情况通常用于摆喷），每一排的这若干个喷嘴最好是精确地位于同一个横平面上，否则影响固结体成型的精度。同时必须澄清的是，本技术所述的非对称变径是单单一个/一列喷嘴制造的固结体就具有非对称变径的特征，而不是两个以上喷嘴制造的固结体组合成为一个固结体才具有非对称变径特征，也不是同一个/一列喷嘴通过复喷即两次或更多次旋喷/摆喷过程才形成的非对称变径固结体；若干是指1或1以上。以及，本发明既适用于旋喷，又适用于摆喷。对沿纵向排成一列但喷嘴朝向相反或既不相反也不相同的喷嘴，或同行但不同列或同列但不同行或既不同行也不同列的喷嘴，需要视其各自形成的固结体是否分别符合本技术所记载的特征，例如附图39所示既可以是单个/单列喷嘴以矢量控制旋喷方式构筑而成，也可以是两个/两列朝向相反的喷嘴以矢量控制摆喷方式构筑而成。

3、本技术所述的固结体（即旋喷/摆喷固结体），是指喷嘴射出的旋喷射流在地层中扫射切割后，由固结剂或固结剂与岩土颗粒的混合物在被扫射区域形成的固结体，其并不包括虫洞固结体；虫洞固结体并不是由旋喷射流制造的，而是由钻头在岩土地层中的钻孔被固结剂或固结剂与岩土颗粒的混合物充填形成的，既可以是钻杆、钻头、掘进机退出过程中同步灌注或后注浆灌注的固结剂形成，也可以是当钻杆、喷头、掘进机退出钻孔后，先期旋喷喷嘴喷射的固结剂或固结剂与岩土颗粒的混合物涌入虫洞而形成。虫洞是指钻杆、钻头、掘进机本身在岩土体中钻进形成的孔洞，不含旋喷射流作用形成的孔洞。

4、制造变径固结体的喷嘴，包括任意类型的喷嘴，包括产生切割作用和/或固结作用的喷嘴，例如特高压水喷嘴，例如水泥浆喷嘴，例如附图4所示的由水泥浆喷嘴包裹速凝剂喷嘴构成的双重喷嘴，但主要是对高压级以上的喷嘴例如双重喷嘴中的高压水/高压浆喷嘴对应的水泵、浆泵实施自动化调控，最低也应是对中压（10mpa）级以上的射流泵进行调控，才具有现实意义，因为泵输出压力（相当于/视为喷嘴处的射流压力）低于中压级时几乎无法形成射流，对任何地层也几乎没有切割力，也就无法制造变径固结体；本发明可以对任何泵类包括水泵、水泥浆泵、胶泵、气泵等在内实施精准的射流射程控制，无论什么介质均可轻松实施、实现，当然，也包括对双重喷嘴中的压缩空气喷嘴对应的气泵实施自动化调控（包括对压缩空气携带的石灰、粉煤灰、水泥粉、干粉速凝剂之类气粉介质进行调控），但相对来说作用较小。

5、或虽关于某直线呈现为轴对称图形，但却并非关于纵轴呈中心对称，并且，所述固结体单元内至少包括两个相互独立的块体且圆心角并非关于纵轴呈中心对称；本发明采用矢量控制泵输出压力之后，单看固结体形状已经无法分辨出是旋喷固结体还是摆喷固结体，并且固结体边缘线也很可能不是/不只有圆弧线，所以，喷嘴的旋转角度、摆角体现在固结体上只能以圆心角统称之（圆心即纵轴）；这时无论其半径是否中心对称，如果仅仅满足轴对称、非中心对称、圆心角非中心对称还不能判定为就一定属于本发明，例如附图29、附图30所示的常规摆喷固结体就不属于本发明，但如果是单元内有两个以上块体且仍满足圆心角非中心对称则属于本发明，例如附图40所示；例如附图29、附图30、附图40、附图41均为轴对称但非中心对称，但只有附图40属于本发明，而附图29、附图30、附图41均属于mjs/双管摆喷，如果满足轴对称，且非关于纵轴呈中心对称，但其圆心角关于纵轴呈中心对称，则属于mjs/双管摆喷，例如附图41所示。每根旋喷钻杆均具有其自身的纵轴，例如附图12总共有8根纵轴。本技术中所述的“某直线”必须是在固结体单元的横截面上或固结体单元向横平面的投影上经过纵轴的直线，且可以是任意直线。

6、或虽关于某直线呈现为轴对称图形，但却并非关于纵轴呈中心对称；并且，当所述固结体单元内只有一个块体时，该块体内至少存在两种不同的非零半径；当所述固结体单元内存在两个或两个以上相互独立的块体时，至少其中一个块体内存在两种不同的非零半径。由该喷嘴构筑的旋喷固结体/摆喷固结体由由若干个沿纵向重复出现的旋喷单元/摆喷单元构成；摆喷固结体单元、360度旋喷固结体单元、360度以上旋喷固结体单元在本技术中均简称固结体单元或简称单元，或360度以内旋喷单元、360度以上旋喷单元简称旋喷单元，摆喷固结体单元简称摆喷单元，三种单元均可以是平面状，也可以是立体状；摆喷单元、360度以内旋喷单元、360度以上旋喷单元均可以是全部非零直径，也可以是局部/部分零直径，正是零直径部位的存在才会将摆喷单元/360度以内旋喷单元/360度以上旋喷单元分割为两个或两个以上相互独立的部分；360度旋喷单元归属于360度以内旋喷单元的情形；虫洞固结体是由旋喷钻杆自身造成，不在摆喷固结体、360度旋喷固结体的定义范围内；旋喷或摆喷固结体单元的边缘线的径向部分与虫洞固结体的外缘的切线呈几何学正交关系，这并不代表固结体单元内两个相互独立的块体通过虫洞固结体连接而改变相互独立的关系，这点必须进行澄清，例如附图28所示的固结体分为相互独立的三大块。

7、横向变径其实就是指在与旋喷桩（即旋喷/摆喷固结体）的与轴向（即纵向）相垂直的方向（即横向）上，在喷嘴的各个朝向上固结体的直径有所不同，喷嘴的朝向是指在旋喷作业（即喷头以纵轴为中心进行的自转运动）时喷嘴的朝向；当旋喷桩体沿水平方向延伸时，横向是指竖直方向；当旋喷桩体沿竖直方向延伸时，横向是指水平方向；纵向即旋喷桩体延伸的方向即轴向。在本技术之前，旋喷桩变径要么是纵向变径，要么是通过变角速（即改变喷头在平面360度范围内的转速）实现横向变径（同样的射流压力，在喷头的旋转速度不同时，喷嘴射流的射程或切割效果也不同），要么是通过在位于高压泵输出口下游的高压管路上设置回浆阀/分流阀实施压力、流量的调节从而实现横向变径，要么是通过先实施旋喷然后再同轴增压实施摆喷（即：将摆喷固结体叠加在旋喷固结体上）这样的空间组合从而实现横向变径。曾有现有技术在介质输送管路上实施截流也自称为变压，所以本发明除了在固结体形状上的本质区别以外，另一个显著的不同在于调控位于泵出口处的泵输出压力，并且是控制旋喷/摆喷固结体单元之内的泵输出压力（或在同时因随喷嘴的朝向改变泵电机的输出转速），期间按照工程设计院预设的旋喷桩形状、尺寸对该控制程序进行编辑，除此之外，通过可编程控制程序控制固结体的非对称横向变径，通过控制泵电机的输出转速来控制固结体的非对称横向变径也是实质性的区别特征，此外还有在矢量数据的生成方式上也有实质性的进步。

8、本技术的横向变径是指：在单根旋喷桩体与轴向垂直的的平面极坐标系上，旋喷/摆喷固结体在各个极角上的半径/直径不同，即：以钻杆、喷头的中轴线或其公转轴线为圆心（换言之，以虫洞固结体的圆心为圆心），旋喷/摆喷固结体在各个方向上的半径是不相同的，或者说，以旋喷射流在岩土地层内的射程（简称地内射程，即喷嘴所射出的旋喷射流的切割距离）为半径画圆，所形成的“圆”的外缘形状是不规则的，且这种不规则是由于包含了不同直径的圆的圆弧线（换言之，不包括径向的边沿线在内，旋喷/摆喷固结体的外缘/边沿也是不规则的，其并不是或并不完全是某一个圆的圆弧线，例如附图20所示折扇形固结体外缘就包含了同圆心但半径不同的两个圆的圆弧线，附图28所示变径核警形固结体外缘则包含了同圆心但半径不同的八个圆的圆弧线，附图21所示折扇形固结体外缘则包含了不同圆心且半径不同的两个圆的圆弧线，附图22所示日出形固结体外缘则包含了一个圆的圆弧线与一段直线，这种由同一个喷嘴制造的同一个旋喷固结体里面出现了两种以上的圆弧直径，或虽仅有一种圆弧直径，但还出现了非圆弧的曲线或直线/折线（例如附图3所示），或旋喷/摆喷固结体的边缘/外沿全为折线的情形（例如附图7、附图24所示），其平面尺寸均是变化的，换言之，在该平面即该横截面上，旋喷射流的射程不是恒定的，是因随各项参数的变化而变化的，再换言之，喷嘴在横向上的每一个单元的旋转/摆转角度内的每一度方向都有相应的电机输出转速、泵输出压力（相当于/视为射流压力）控制值，即喷嘴在各个方向上所喷射的射流的切割距离是不等的（即在各个方向上的地内射程是不等的）；同时，在轴向上一定距离内同样的变径特征通常持续地（即重复地，即规律性地）出现。在本技术之前，仅有针对地层深度（即纵向上）的旋喷桩径控制，或在横向上通过一些机械措施实施横向变径。除了在固结体的几何形状上根本区别于现有各种旋喷变径技术以外，本技术的另一个显著不同的特征就是：本技术是在喷嘴的任一个旋喷/摆喷固结体单元内，泵的输出压力都因随喷嘴的朝向变化而变化，即在旋转/摆转周期之内发生了射流半径的变化，而且在纵向上的一定距离内，周期性地出现同样的非对称横向变径特征，而不是整个固结体单元范围内泵的输出压力都相同（导致射流半径相同）而周期和周期之间、单元和单元之间却发生了变化（即纵向上发生了泵输出压力的变化即发生了变径），这就是本技术实现非对称横向变径的方法，且通常是由控制程序对泵的动力源电机的输出转速进行编程控制从而对泵输出压力变化进行自动化控制。

9、单根旋喷/摆喷固结体在横向上的半径是变化的，这并不包括射流断流造成射流在理论上射程为零的情况（即这种射流射程为零的情况并不能视为本技术所述的射流射程的一种变化，本技术所述的射程变化并不包括射程为零的情况在内），所以称作“非零半径”，当然，这个非零半径实际上也具有虫洞固结体半径，泵的输出压力为零时没有射流射出或射流的射程为零不等于没有虫洞固结体，但那并不是由射流构筑而成的，而是虫洞被浆液等介质填充而成的；横向变径也不包括射流快速跨越保护物这种其实无法精准控制射程的情况在内，也不包括因为各种不可控的原因（例如喷嘴磨损、阀门漏水漏浆、电机/射流泵故障、电源电压不稳定之类）造成射流实际压力发生不可控状况而造成的实际射流射程变化/固结体实际半径变化，本技术所述的固结体横向半径变化都是指可控、受控的变化，通常是被控制程序预先就设计好的变化，且大多是因为控制器的控制产生的泵输出压力变化从而产生的射流射程变化。此外还需要指出的是，在压力由高向低转换的时候，或从有转换为无的时候，输送管内的高压介质以及射流也有一定的惯性和时间上的滞后性，同理，加压过程也是。

10、 “一次性构筑的固结体单元”的意思是指，在喷嘴实施喷射完成一个单元的过程中，旋喷钻杆在纵向上是一次性前进，或一次性后退，而没有实施前进并后退，也没有实施后退并前进，更没有实施重复/反复进退，以这个施工方式构筑的固结体单元。举个例说，如果喷头从纵坐标零点开始，沿纵向往后方/上方旋喷/摆喷提升2米之后，又回到中点（纵坐标为1米的点），调整或不调整喷嘴初始朝向，并加大喷射压力，再次沿纵向往后方/上方旋喷/摆喷提升1米，那就是重复旋喷/摆喷了1米，其上半截是通过前后两次成型进行组合得到最终的旋喷固结体，那就不是一次性成型（构筑）的了。

11、进一步的，在构筑所述固结体单元的过程中，向喷嘴供料的泵的输出压力因随喷嘴的朝向变化而变化；根据喷嘴朝向对泵的输出压力进行矢量控制具有意想不到的效果，包括可以通过水平超前旋喷桩-管棚一体化施工实现任意截面形状的旋喷桩的受拉区布筋，也包括在止水挡土帷幕中实现旋喷桩与旋喷桩之间以任意形状进行咬合，还包括可以游刃有余地避开任意位置、任意角度的拟保护建构筑物并且可以随形就形、随距就距地贴近加固保护拟保护建构筑物（例如附图28所示）。需要说明的是，在固结剂喷嘴喷射之前预先实施喷射切割的高压水/特高压水喷嘴也属于构筑旋喷固结体的喷嘴；固结体的半径因随喷嘴朝向角度值的变化而变化，可使是喷嘴所喷射的射流在地层中的切割距离因随喷嘴朝向角度值的变化而变化，并由各种喷嘴综合产生作用最终形成横向变直径的旋喷固结体。喷嘴可以独立安设于钻具上，并与介质输送管直接连接，不一定非得有喷头的形式不可。喷嘴的朝向也就是喷嘴面向的方位，换句话说，以纵轴（即旋喷、摆喷的转轴）处为坐标原点建立与纵轴垂直的平面极坐标系，旋喷/摆喷固结体的半径（即极径，例如附图33、附图34、附图37中所示ρ）因随喷嘴朝向（即射流朝向）对应极角（例如附图33、附图34、附图37中所示θ）的值的变化而变化，这就是固结体的横向变径，且是被控制程序控制产生的变径；对应于该坐标系的极角，旋喷/摆喷固结体的半径可以是在固结体单元内全阈非零，也可以是局部为零。纵轴即旋喷桩体的中心轴，即喷头的中轴线；单根的旋喷/摆喷固结体即广义的旋喷桩体。供料可以是任何状态、任何种类的原料。

12、或在同时，还设置有系统控制器，系统控制器内安装有控制程序，控制程序的功能包括：因随喷嘴的朝向变化，对向喷嘴供料的泵的输出压力实施矢量控制。在理论上，矢量控制可以手动，也可以半自动，也可以全自动，但是，泵输出压力与（固结体横向上）喷嘴朝向的联动，采用机械式控制或人工控制在生产实践上难以施行，而通过编程控制则容易实现，通常地，所述控制程序可根据包括喷嘴所处的空间位置和朝向等在内的各项参数的变化，对泵输出压力实施自动化矢量控制。泵的输出压力即泵输出口处的介质压力，即安装在泵的排料腔室处的压力，通常不考虑路途损耗而将喷嘴及之前的介质压力均视同泵的输出压力，且将高压泵至喷嘴之间的介质压力笼统称作为泵压，但其实泵压只是一个笼统的称呼，准确的说，泵的输出压力并不等于高压介质被泵输出之后传输管路上的某一点的压力，也不等于喷嘴处的射流压力；本发明是直接对泵输出压力的生产环节进行控制，不是对高压介质的传输管路上或喷嘴处的压力/流量进行改变、控制，例如附图1、附图8所示，对泵输出压力这个生产环节的改变、控制可以通过安装在泵上（排料腔室处）的压力表显示出来，而传输管路上及喷嘴处的压力改变、控制无法通过安装在泵上的压力表显示，其只能通过安装在传输管路（例如动力头或高压管）上的压力表进行显示，对传输管路（即位于高压介质输送管路）所传输的介质而言，泵处于上游，传输管路处于下游，喷嘴处于终端（高压介质的传输过程通常为：泵→高压管→导流器→旋喷钻杆→喷头→喷嘴，高压管为传输管路上的主要部分）。本发明从压力源上着手，通过对泵输出压力实施精准的矢量控制，从而对射流射程实现精准的矢量控制，这属于主动式控制，可以收到事半功倍的效果，可谓是毫不费力；如果在高压传输管路上或喷头喷嘴处通过变径、阀门、调节腔室等手段调控压力，属于是被动式控制，那无疑是事倍功半甚至是徒劳无功的（调节阀根本无法承受磨损性介质持续长时通过）。

13、泵包括但不限于生产及输出中压/高压/超高压/特高压的水泵、胶泵、水泥浆泵、气泵等，通常是指射流泵，即能够对喷嘴所喷射射流的射程产生影响的泵，供料包括但不限于气、水、各种浆、胶或外加剂、粉料等。射流泵可以是电动泵、液压泵甚至气动泵等，但通常为电动泵（包括但不限于柱塞泵）。

14、根据工程经验我们知道，在泵输出压力（相当于/视为射流压力）有能力切割某种地层材料的前提下，在一定的转速/扫射时间条件下，泵压（作为高压泵至喷嘴之间介质压力的一个笼统称呼）决定了射流的地内射程，因此，现有各种旋喷技术包括mjs在内，单根旋喷/摆喷固结体大多是恒定半径的（至少在理论设计上如此，例如附图29、附图30所示），即：在旋喷桩体的横截面上，其在各个方向上的半径是相同的，（除径向的边沿线以外）每个喷嘴构筑的固结体的外缘/边沿都是以喷头中轴线为圆心的某个圆的圆弧线，例如某个角度的扇形截面固结体，有个别变径技术也基本是沿纵向/深度变径。本技术与mjs等现有等径或变径旋喷/摆喷技术的区别特征在于：本技术所制造的固结体是非对称横向变径的，即：本技术的旋喷射流在各个朝向上的切割距离（即地内射程）是非对称变化的，进一步的，射流泵输出压力是因随各项参数变化（包括射流向量即喷嘴所在空间位置、喷嘴朝向在内）由控制程序实施自动化调控的，再进一步的，本发明实施了对射流泵电机输出转速的矢量控制。

15、通过控制程序对旋喷射流的地内射程进行自动化矢量控制，可以有喷嘴、延伸喷嘴、钻杆、动力头、输送管等多个环节选项，本技术倾向于在射流泵的输出压力环节进行自动化矢量控制，对泵的输出压力进行矢量控制，也有罐体、泵体、传动、电机等多个环节选项，本技术倾向于对射流泵的动力源电机的输出转速进行自动化矢量控制。本技术中所述的钻杆均为旋喷钻杆，也称作喷管/旋喷管，既有旋喷灌注功能，也可以有一定的钻进功能（例如铣削钻、回旋钻、螺旋钻）。本技术所述的轴向是指钻杆、喷头的中轴线方向，在单轴情况下即钻孔的轴向。

16、一言以蔽之，本发明的非对称横向变径旋喷施工过程主要是由控制程序进行自动化矢量控制，即：控制程序根据喷嘴所处的空间位置和朝向的变化自动化控制射流射程。本技术的编程调控，既包括事先（即旋喷施工之前）的刚性设置（例如泵输出压力随时间推移的设置、泵输出压力随喷头喷嘴的转角、转数、深度变化的设置等），也包括事中（即旋喷施工过程中）根据一些随机变量的信息反馈（例如地层种类、地下水位、岩土体力学指标、射流实际切割距离等，包括通过同步触探、超声波、地质雷达、地震波测、热红外等手段可以反馈的信息）做出的软性调整（例如泵输出压力随钻杆倾角变化的设置、泵输出压力随喷头转速变化的设置、泵输出压力随喷头提速变化的设置、动力机械的升降换向与旋转换向、水刀的启闭、粉体喷射的启闭、抽浆泵的启闭等），所以，本技术在本质上也是对旋喷施工过程的人工智能控制。plc又称作可编程逻辑控制器。根据本发明编制的控制程序可以根据具体的电气配置使用任意种类的编程工具/语言（包括但不限于梯形图、语句表、逻辑图、功能表图、结构化文本、scratch、basic、pascal、aduiono、c语言等等）。需要澄清的是，不同的喷射介质需要在不同的泵送系统和不同的喷嘴实现射流压力的调控，而非不同的介质在同一个泵送系统和同一个喷嘴实现调控。在传输管路上未做任何设置的前提下旋喷射流的压力常常视同泵的输出压力；射流泵，通常是指能够向钻杆和喷头输送某种流体，以在钻孔中向地层岩土体持续喷射出该流体，用于切割/切削岩土体或搅拌岩土颗粒/碎屑的泵，例如天津聚能高压泵厂/西安西探地质装备公司/上海久卓生产的高压/超高压水泵、泥浆泵，广州华臻水刀公司生产的hj400直驱式特高压水泵（为与旋喷领域原有称呼的超高压（低于50mpa）相区别，本技术将水刀压力（100～700mpa）称作特高压）；当然，压缩空气泵产出的压缩空气流也参与了射流切割，因此在概念上也属于本技术称呼的射流泵范畴，只是其作用居于次要（通常用于围裹水射流/浆射流产生助力），其调整需求、可调范围也较小，调控意义相对不显著。喷嘴所射出的旋喷射流的切割距离，是指在地层内的旋喷射流切割距离，虽然与流量、喷头转速、复喷/定喷时间、地层种类等都有一定关系，但在实际的施工生产场景下，主要取决于射流压力，对本发明而言主要是取决于射流泵出口处的输出压力。

17、或在同时，还设置有上位机；系统控制器与上位机通过有线或无线方式连接；或在同时，所述上位机包括编程器/电脑/触控屏/手机；

18、或在同时，系统控制器还设置有显示器、键盘和/或按钮，或同时还设置有指示灯。

19、系统控制器与上位机的连接包括互联网/局域网等各种网络通讯连接方式，有线方式包括电话线、串口、usb、网线、光纤等，无线方式包括无线电、wi-fi、蓝牙、5g、卫星等各种类型。所述控制程序通常是在上位机完成程序编制后下载到系统控制器内，上位机包括但不限于电脑、触控屏、编程器、手机等，电脑包括平板电脑、通用计算机例如pc机、工业电脑例如工控机等，上位机同时还用于编制、读取、修改用户程序，监控控制器系统的运行，实现仿真展示，打印文件，采集、贮存和处理数据等，手机通过app软件可以远程监控旋喷施工过程，工控机也可以实现远程控制；既可以通过电脑及编码键盘或触控屏进行程序编制和参数输入并传输到系统控制器，也可以通过编程器进行用户程序的编制并输入到系统控制器，当然，还可以将编程器集成到系统控制器上，例如通过plc自带的控制面板按键/触摸屏编制用户程序，plc和编程器还可以切换方式共用一个cpu等。触控屏即触摸屏，狭义的触摸屏为显示器、键盘和/或按钮的融合，是提供人机交互界面的一种输入设备，广义的触控屏为电脑的一种，自带微处理器cpu，具有编程功能。键盘可以是任意种类的键盘，包括矩阵键盘在内。按钮可以是任意种类的按钮，包括启/闭按钮在内。

20、有一种在纵向、横向均为变径的特殊情况存在，例如附图34所示射流射程、泵压随孔深逐步变小的螺钉型旋喷桩，这时仍然具有“横向变径”这个特征，仍然是其他任何现有技术所不具备的，这可以通过编程实现，即由控制程序自动化控制实现。本发明与3d打印不同，3d打印的喷头是按控制程序移动到每一处打印点的，其喷头移动轨迹受控制程序控制，其固结材料的泄流不受喷射压力控制，而本发明的喷头是在固定在某处/某根轴线上并同时进行旋转的，喷射流体的压力受控制程序控制。

21、系统控制器包括但不限于cpu/单片机/开发板/主控板/集成块/plc，或同时还有相应的显示器（例如数码管、点阵屏、液晶屏、led显示器、lcd屏、彩屏等等）和/或输入设备（即用于数据、参数、字符、命令输入的键盘或及鼠标），或者人机交互界面（例如触摸屏）等等，是集机、电、液、气、水、材、泥浆处理、通讯于一体的旋喷施工操控系统，例如具有控制按钮和/或控制面板的集成控制平台，或者对旋喷钻机进行各项自动化操作的总控机等。控制程序也称作软件。

22、或在同时，所述固结体单元若干次重复出现在旋喷/摆喷固结体的轴向上。旋喷固结体又称作旋喷桩，有时桩与桩搭接成为帷幕墙。

23、“单元”的名称就意味着在纵向上具有重复性，就意味着每一个单元和和其他单元是相同的；一个固结体最少可以只有一个单元，例如附图27所示的螺钉型旋喷桩。360度旋喷固结体单元是指喷头单向（即不重复）连续旋转360度形成的固结体，例如附图35、附图36所示（图中标记为“旋喷单元”），摆喷固结体单元是指喷头摆动旋转时仅往返一次形成的固结体，例如附图37、附图38所示（图中标记为“摆喷单元”），除此之外还可以有360度以上的单元（例如附图27所示），这些单元均是旋喷桩体在纵向上的基本的、最小的、标准化的构成单位，单元的起点或终点可以在固结体上任意选取，由起点位置即可确定终点位置，由终点位置也可确定起点位置；单根的旋喷桩（即单根的旋喷/摆喷固结体）是由若干个叶状固结体单元/若干个麻花形固结体单元/若干个斧状固结体单元沿纵向（即沿轴向）排列、叠合而成的，例如附图35、附图36、附图37所示，固结体半径通常可视为射流在地层中的切割半径，形成每个旋喷/摆喷固结体单元时钻具（或称作钻喷具/喷具）均以纵轴为中心进行自转；其中360度旋喷固结体单元包括两种：叶状（即板状）固结体单元（平面构型）、麻花形固结体单元（立体构型），摆喷固结体单元也包括两种：斧状固结体单元（平面构型）、褶状或非连续褶状固结体单元（立体构型）；其中叶状固结体的情形例如附图35所示（图中包含6个单元），斧状固结体的情形例如附图37所示（图中所示仅为1个单元），这两种固结体的边沿（即固结体外缘线，可以是圆形或多边形或不规则形，固结体半径可以360度均不为零也可以局部为零）均与纵轴垂直，这两种旋喷固结体的产生，是由于喷头在该横截面处旋转/摆转喷射时并未同时进行纵向提升，而是完成360度封闭的横向旋转运动或任意角度范围的横向摆转运动（即喷嘴横扫，喷嘴的轨迹完全位于与纵轴垂直的横切面上）之后再行纵向提升（例如附图35中箭头表示），换句话说喷头是在该横切面处实施悬停状态旋喷/摆喷（即喷嘴横向扫射而非斜向扫射），因此形成了与纵轴相垂直的叶状/板状或斧状这样的平面构型的旋喷/摆喷固结体单元，当横截面相互之间的间距较密时，叶状/板状旋喷固结体单元之间互相叠合，即可形成沿纵向延伸的串珠状（糖葫芦状）/条状旋喷固结体；其中麻花形固结体单元的情形例如附图36所示（图中包含6个单元），褶状固结体单元的情形例如附图38所示（图中包含两个单元），这两种旋喷固结体是喷头在旋转/摆转的同时沿纵向提升，且旋转/摆转角度在360度范围之内形成的（当然，固结体半径既可以是360度均不为零也可以是局部为零），其中摆喷当往返皆喷时形成连续褶状固结体，如只喷单程则形成叠层状固结体，如果是喷头不转且同时提升，则形成纵向帷幕状固结体，这两种固结体的边沿（即外缘线）均不与纵轴垂直（可称作斜向穿越而非斜交）。在实际生产中大部分属于喷头360度完整单向连续旋转并同时提升喷头从而形成麻花状旋喷固结体，或喷头在摆角阈内摆转同时提升喷头从而形成褶状摆喷固结体的情形，当喷头的提升速度较慢时，麻花状旋喷固结体单元之间紧凑至前后搭接形成沿纵向延伸的横向变径的柱状旋喷固结体，褶状摆喷固结体单元之间能够紧凑至前后搭接形成沿纵向延伸的横向变径的条状旋喷固结体。由此可见，除了在固结体形状上的本质区别以外，本技术的一个很明显有别于现有各种旋喷变径技术的特征就是：在任一个固结体单元的旋转/摆转角度范围内，泵的输出压力都因随喷嘴的朝向变化而变化。

24、进一步的，系统控制器既与若干信息反馈装置连接，又与制料机和/或泵和/或旋喷钻机和/或钻杆和/或喷头上的若干动力装置连接；和/或，系统控制器通过对泵的动力源电机的输出转速进行矢量控制，或通过液力耦合调速/电压调速，从而实现对泵的输出压力实施矢量控制。对泵输出压力进行矢量控制，在不考虑输送路途上的压力损失和时延的情况下，即可对喷嘴所射出的旋喷射流在地层中的切割距离进行有效的矢量控制。

25、信息反馈装置是系统控制器实施自动化控制所必须的输入装置，例如伺服电机的编码器、电磁调速电机的测速发电机、光学/红外摄像头、微动开关、超声波探头、热红外成像仪、接近开关、行程开关、地震波/管波探头、地磁导向装置、激光导向装置、探地雷达、瞬变电磁仪、电法探测仪、管线探测器、惯性导航装置（陀螺仪）、浮球开关、光电开关、流量计等，系统控制器与信息反馈装置、动力装置的连接可以通过数据线、电缆、网线、光纤、串口、无线传输等各种形式，信息反馈装置可以看作是一种传感器，或实质上就是传感器，或其核心装置为传感器，信息反馈装置所应用的传感器包括但不限于位移/角位移传感器、速度/角速度传感器、压力传感器、红外线传感器、超声波传感器、液位传感器、视觉传感器、磁传感器、地震动传感器、气体传感器等，系统控制器通过有线或无线的方式获取各种传感器传回的各种电信号；信息反馈装置既可能设置在制料机、泵、旋喷钻机、钻杆、喷头上，也可能设置在其他地方，例如地震动探测的检波器、电磁探测的电极就设置在避开旋喷钻机且与正在施工的旋喷桩孔邻近的地面以下（例如附图1所示）。动力装置可以视为执行器，例如附图1所示向高压泵输出旋转动力的动力装置，动力装置包括以电动、气压、液压、电磁等等各种方式驱动泵、钻机、钻杆、喷头或附属部件产生任意动作的机构，例如电动/液压阀门、抽浆泵、电动折叠/伸缩装置等，动力装置主要由驱动马达与旋转机构和/或升降机构构成，例如附图9所示主旋转机构及液压马达，副旋转机构及电动马达，附图34所示电磁调速电动机；动力装置可以位于泵/钻机/掘进机械上（例如回转机构与升降机构、夹持机构上，掘进机械例如顶管机、盾构机等），也可以位于钻杆或喷头上，动力装置是原动机以及动力输出机构，例如舵机、空心电泵、电缸、减速机、液压马达/液压阀等，其原动机即动力源通常是电机（直流电机或交流电机），但也不排除其他种类的原动机，所以对通常的高压泵而言动力装置即调速电机（可以是手动调速也可以是数字调速），具体对其中的电磁调速电机而言动力装置即拖动电机以及转差离合器，钻机的动力装置通常为电动液压泵、电缸或电机/舵机以及传动机构；减速机例如摆线针轮减速机、绳驱式减速机、齿轮/行星齿轮减速机、蜗轮蜗杆减速机等。

26、系统控制器与动力装置的连接可以是有线连接（也称作线控器），也可以是无线连接（即遥控器），可以直接连接，但通常是通过驱动器/控制开关/限位开关/继电器/变频器/调速器等方式的间接连接（均为机电领域现有技术），例如系统控制器会根据流量/称重传感器传回的水流量、水泥重量/体量数据对水源管道、水泥料仓输出管道按照预设参数实施电动阀门的启闭，以及根据液位传感器传回的制浆机浆液面数据实施电动机的启停，但系统控制器是通过小型继电器的常开常闭来实现对相关接触器的控制从而控制动力装置；又例如系统控制器根据传感器传回的射流在地层中的切割距离（即切割半径）数据等实时地实施对泵输出压力、提升速度、旋转速度、复喷操作等的调整、控制，包括自动控制钻机动力头停止提升并反向移动实施复喷以及达到复喷目的之后恢复提升等等操作；再例如系统控制器通过伺服电机驱动器实施对旋喷钻机动力头转速的控制（例如伺服电机可以通过传动机构控制钻机动力头的电动/液压/气动马达或减速齿轮箱的旋转输出轴，或伺服电机直接作为钻机动力头的电动马达），系统控制器作为上位机向伺服电机驱动器发送控制信号，钻机动力头转速决定了钻杆及喷头转动的快慢；再例如plc作为上位机向钻机升降动力装置（例如液压缸、电缸、气缸、电动卷扬机、减速齿轮箱等等）上的变频调速电机的变频器发送控制信号，由变频器驱动升降动力装置执行相应速度的升降动作；再例如系统控制器根据钻机动力头传回的喷嘴方位数据，作为上位机向调速器（对电磁调速电机而言全称为电磁调速电机控制器）连续发送控制信号，通过调速器控制在喷嘴每一具体方位的钻机动力头电磁调速电机的输出转速，从而控制在喷嘴每一具体方位的泵输出压力（射流压力）；等等；其中电磁调速电机的调速器分为手动与自动两种，例如jdi系列为机械部颁标准产品，其中手动型也可根据本发明给出的方法转化为自动控制。尽管系统控制器与传感器的连接可以视为直接连接，但是传感器一般都需要通过信号处理器件（转换元件及放大电路）对敏感元件感知的各种信息进行初步处理才能成为系统控制器可以接受的电信号，例如图像传感器ccd/cmos吸收的光信号均需要由感光元件转化为电信号再传输给系统控制器，又例如电磁法勘探得到的电磁场信号需要经过解译装置的分析处理然后将成果数据提交给系统控制器，所以本质上也是间接连接；系统控制器与旋转和/或升降动力装置的连接一般通过驱动器/变频器/调速器等间接连接。制料机包括但不限于制浆机、气粉混合器、砂浆/混凝土搅拌机、速凝剂配制罐、灌浆料制备机等等，本技术所述的泵包括但不限于压缩空气泵、泥浆泵/水泥浆泵、特高压水泵、高压/超高压水泵、胶泵、抽浆泵、砂浆/混凝土挤压泵、柱塞泵、液压油泵、吊罐、螺杆泵、真空泵、空心泵、涡轮泵、倒吸泵等等，主要是射流泵，即对射流切割距离起到决定作用和对固结体质量起到控制作用的的泵。固结体是指喷头所喷灌出的固结剂或固结剂与岩土体碎屑的混合物形成的固结体，固结剂例如砂浆、水泥浆、混凝土、膏浆、化学浆材等。

27、进一步的，系统控制器通过调速器和/或驱动器和/或变频器实施对泵的动力源电机的输出转速进行矢量控制；和/或，因随各项参数变化，系统控制器对向喷嘴供料的泵的启闭和/或泵的输出压力进行自动化矢量控制；和/或，利用生成式ai工具生成与所述固结体预设形状对应的泵输出压力矢量/电机输出转速矢量数据（泵输出压力曲线/电机输出转速曲线与旋喷/摆喷固结体的外缘形状曲线一致，例如附图3、附图34、附图37所示）；和/或，所述控制程序由自动编程工具自动生成。通常调速器的本质/核心是电位器，采用变频调速电机时调速器可以是附图1、附图26所示形态，也可以是其他任何形态，附图1、附图26主要表示采用电磁调速电机时的示例。泵输出压力变化控制，可通过生成式ai实现，即只需要人工给予泵输出压力变量一些极性特征赋值，并告知生成式ai工具（包括但不限于文生数据、图生数据、音生数据工具，例如chatgpt、sora、盘古大模型等）关于极点与极点之间的泵输出压力曲线类型或特征后，生成式ai将极性特征进行泛化，即由生成式ai将极点与极点之间的泵输出压力（动力源电机输出转速）曲线或直线数据进行生成并贮存进入系统控制器内，进而通过控制程序精准地控制泵输出压力的矢量变化；泛化是指在固结体单元内除技术人员赋予泵输出压力曲线的少量极值或特征之外的非赋予值/非特征的其他矢量数据的生成，在没有/难以给出任何数学函数表达式的情况下（例如附图34所示），生成式ai工具也能依托大模型演算、推测出与极性赋值/特征相符合的最理想的模拟曲线，传统ai可以就技术人员给定的函数表达式计算出对应曲线上的每个数据，但生成式ai可以在没有函数表达式的情况下就技术人员给定的少量极值/特征推测出对应曲线上的每个数据（本质上就是推测出了与给定极值/特征对应的曲线以及对应的若干函数表达式）。所以本技术的实质性特征不仅在于横向的非对称变径，也在于横向上任意角度的泵输出压力控制，更在于采用生成式ai工具甚至结合自动编程技术在本领域的应用。自动编程工具例如apt、cam软件，当然，生成式ai工具也有可能发展成为自动编程工具。

28、本技术所述的“各项参数”包括但不限于时间和/或深度和/或转角和/或转数和/或倾角和/或提速和/或转速和/或地层种类/地下水位和/或岩土体力学指标/射流切割距离反馈值等，深度是指喷头在地内（即地层中）所处的深度，也称作孔深，是喷嘴所处的空间位置参数之一，空间位置参数还可能包括喷头、喷嘴在套管上所处的位置；转角是指喷头在旋转时喷嘴所指向的方位角（即射流所指向的方位角，即喷嘴的朝向），当喷头完整地旋转一周时喷嘴的转角为360度；倾角是指钻杆与地平面/竖直线的夹角；提速是指喷头在孔内沿纵向（即钻孔轴向）提升/下降的速度；转速是指喷头在孔内在横向（即钻孔轴线的垂直方向）上旋转的速度；例如在遭遇地下水时泵输出压力自动切换为两倍，在遭遇岩石块或岩石层或硬质粘土或胶结地层时系统自动启动特高压水刀切割，在遭遇可塑黏土时泵输出压力自动切换为超高压，在遭遇黄土层、砂土层时泵输出压力自动切换为高压，在遭遇软塑/流塑淤泥层时泵输出压力自动切换为中压，例如随土体深度的增加泵输出压力按预设曲线逐步增加，例如从地面至5米深度制造朝向北方的半圆截面固结体、从5米至10米深度制造朝向南方的半圆截面固结体，等等；各项参数可以是在旋喷施工开始之前预设的，也可以是在旋喷施工过程中由传感器传回系统控制器的数据。这远远超出变径的概念了。

29、泵输出压力是指各种射流泵或灌注泵/气泵的输出压力，例如提供水刀射流的特高压水泵的输出压力，提供水泥浆射流的高压/超高压灌注泵的输出压力，提供压缩空气流的气泵的输出压力。调速器既可以无极调控，也可以是有档位调速；变频器调速既可以是段速（有极调速），也可以是无极变速，变频调速本身有多种方法，变频器还可以和编码器配合使用，也可以使用变频器加舵机的控制方式，也可以加调速器；对伺服电机、步进电机，需要通过驱动器进行控制；当然，泵的输出压力的控制方法包括但不限于上述几种，例如液力耦合调速、调电压调速等，均可以实现。泵的动力源电机可以是直流电机，可以是交流电机，可以是同步电机，也可以是异步电机，可以是有刷电机，也可以是无刷电机，可以是永磁电机，也可以是普通电机，等等，技术人员需要根据不同的电机、不同的电气配置、不同的调速/控速方式、不同的编程语言环境进行具体处置。通过驱动器控制的动力源电机又称作舵机，作为动力源电机的舵机不限直流或交流，系统控制器作为驱动器的上位机，向驱动器发送控制信号。

30、进一步的，对自动型调速器（例如jdic型），系统控制器通过自动型调速器与泵的动力源电机连接，此处连接为通讯连接；对手动型调速器（例如jdia型、jdib型），系统控制器通过舵机a与手动型调速器连接，系统控制器与舵机a通信连接，舵机a与调速器之间为机械旋转连接；手动型调速器与泵的动力源电机通讯连接；通讯连接通常为电缆线连接，当然，也可以是其他各种形式的信号线连接，甚至还可以是无线通信连接；系统控制器收到各种传感器传递回的信号后，由内置控制程序向自动型调速器或舵机a发出执行指令，自动型调速器或舵机a收到指令即执行相应调速动作，对相应的动力装置的输出量进行调控；动力装置输出的动作可以是转动，也可以是直线运动等，但最终都来自于动力源电机/原动机的转动，调速器调控的输出量本质上是电机输出转速。附图26本质上是对手动型调速器的自动化改造（除了适用于电磁调速电机外，也适用于变频电机）。通过调速器控制的动力源电机有时又称作拖动电机。舵机通常为伺服电机或步进电机。

31、进一步的，舵机a的舵机输出轴与手动型调速器上的电位器旋钮轴固定连接，电位器是手动调速器的主要部件，舵机a的外壳与手动型调速器的外壳固定连接。舵机通常是指伺服电机或步进电机，舵机可以是直流电机，也可以是交流电机。此处固定连接是指结构上的连接，可以是直接连接，也可以是间接连接，例如舵机输出轴与电位器旋钮轴通过联轴器连接，双方外壳通过舵机构架连接，构架也称架构，是指安设舵机的框架结构，其可以是任意形态、任意材质。

32、进一步的，所述钻具包括钻杆和/或套管，喷嘴设置在所述钻具的前端；套管与钻杆或机头同步行进，套管位于钻杆的外侧/内侧；或在同时，因随各项参数变化，系统控制器对所述钻具的转速进行自动化矢量控制；或在同时，在纵轴部位设置受力筋；或在同时，还设置有导向装置和/或纠偏装置（例如配合顶管钻进的激光导向装置，附图9所示的地磁导向装置、斜板钻头等等）。也就是说，本发明可以运用到顶管等掘进领域用于构建水平特大直径旋喷桩与超大管棚的结合使用且实施桩、管同步施工，例如附图9所示。本技术中钻杆均指旋喷钻杆或兼具旋喷功能的钻杆，除非有特别指出（例如多功能钻杆）。在纵向上位于同一条直线上的喷嘴均属于同一列喷嘴，一列喷嘴可以有一个或多个，且不限喷嘴的种类，例如单重喷嘴，双重喷嘴、三重喷嘴等等，附图4、附图5所示在喷头上布设有一列单重喷嘴（共计2个）、一列双重喷嘴（共计1个）。例如附图10所示在螺旋顶管机的套管外的钻杆上共布设有8轴单重喷嘴（每轴一根钻杆、一个单重喷嘴）。掘进机械的机头是承担钻掘的功能部位，位于刀盘的后侧、衬砌的前侧，是刀盘及驱动装置的载体，起到承前启后的作用，又例如附图9所示顶管机的机头为钻杆在螺旋翼之前的部位；套管与钻杆或掘进机械同步进入钻孔，可以是由钻杆/多功能钻杆上的台阶或螺旋前端顶抵套管上的管靴将套管同步拖携进入钻孔，也可以由顶管机的顶推盘（或称顶铁）将套管同步顶进钻孔，或由固定在盾构机/顶管机机头或固定在顶管机顶推盘上的钻机动力头将套管同步钻进钻孔，套管可以是回收式的，也可以是顶管机、盾构机、岩石掘进机等掘进机械敷设的永久性衬砌（钢质或钢筋混凝土或纤维复合材料），例如，用来做管棚的套管通常将螺旋输送机（即多功能钻杆，外设双螺旋翼，用于通过螺旋运动向后方输送渣土，并通过螺旋翼的前端顶抵管靴将套管向前推进）内置于套管用于出渣（附图9、附图10所示，套管兼做螺旋输送机的外壳，螺旋输送腔壁即套管内壁），套管可利用钻杆上的台阶/螺旋翼前端顶进（附图4、附图9所示）或利用顶推盘顶进（参见申请人关于模块化旋喷的申请）。当喷嘴安设在一根钻杆上时，属于单轴旋喷工法，当多根钻杆及喷嘴安设在套管上且钻杆可以自由旋转但禁止前后移动时，属于多轴旋喷工法，轴是指钻杆的中轴，单轴（例如附图4、附图5所示）是指仅有一根钻杆且位于钻孔的中轴线上，本技术中的多轴（例如附图9、附图10、附图12、附图13所示）是指在套管上安设有多根自由旋转但禁止前后移动的钻杆；如果将喷嘴直接安设在套管上，则相当于以多列喷嘴实施单轴旋喷（例如附图4、附图5所示）；钻杆可以位于套管的外侧（例如附图10所示），也可以位于套管的内侧；旋喷工法详见申请人关于模块化旋喷的同期申请。受力筋可以是任意材料，例如型钢、钢管、钢筋、玄武岩限位筋、玻璃纤维筋等等，受力筋可以在钻孔、旋喷的同步植入，也可以在旋喷完成之后再植入。通常地，对于管棚施工而言，套管兼用作设计承载的管棚钢管，例如附图4、附图9、附图10中的套管在当管棚与旋喷/摆喷施工完毕后就作为（成为）设计的管棚钢管。

33、进一步的，所述动力装置包括安设在旋喷钻机/掘进机械上的原动机；或在同时，所述动力装置还包括旋转机构和/或升降机构，原动机通过旋转机构、升降机构驱动所述钻具，所述钻具驱动喷嘴；或在同时，所述动力装置还包括可折叠搅拌翼的打开与收拢机构，和/或所述钻具的拧卸机构。此处驱动包括提升/下降、旋转、静止以及速度控制。驱动可以通过任意连接方式实现，例如可拆卸固定连接、连杆、皮带、齿轮等等。驱动还可以外加振动、冲击等外力作用，例如顶驱动力头、电动/液压/气动振动锤、气动冲击器、潜孔锤（底驱）均是动力装置。通常，旋转机构可以和升降机构合二为一成为综合动力头（例如附图2所示），但也可以二者分设（即各自分别驱动钻杆）；旋转机构、升降机构即变速、传动部分（变速与传动通常合二为一），传动部分例如同步带（皮带/多契带）、传动齿轮、齿条、链轮、传动链条、连杆、钢绳、传动轴、夹具、轴套等等，变速部分例如减速箱、减速器、变速齿等，例如附图9所示驱动多功能钻杆旋转的动力装置为液压马达与主旋转机构，驱动（旋喷）钻杆旋转的动力装置为舵机c与副旋转机构。本技术中所述的原动机可以是电动液压泵，可以是气动马达，可以是电机，可以是舵机，可以是气泵，可以是柴油机等等，动力装置可以由液压泵/气泵驱动，也可以由电机直驱。在大部分情况下，旋转机构安设在钻机动力头上，而升降机构的终端也是钻机动力头，即升降机构通过钻机动力头作用于钻杆，但仍有一部分情况是升降机构直接作用于钻杆，而钻机动力头上只有旋转机构，这时的钻机动力头也被称作回转机/转盘等。可折叠搅拌翼包括但不限于一字形（纵向收拢型或倾转旋翼型）、丁字形（横向折叠或在同时纵向折叠）、伞形（正折叠或反折叠）等等形式，打开与收拢机构也可视为锁定与解锁机构，折叠翼可以通过电动/气动/液压/连杆传动/链条传动/螺旋传动等各种形式、方式打开与收拢。钻具的拧卸机构即连接钻具与拆卸钻具的机构。

34、进一步的，系统控制器通过舵机b实施对钻杆的升、降、停止、提速的自动化调控，和/或通过舵机实施对钻杆的正转、反转、停止、转速的自动化调控；或在同时，舵机c安设在所述旋转机构上，和/或舵机b安设在升降机构上；和/或，所述制料机、泵、旋喷钻机、钻杆、喷头上的所述动力装置中的若干个被无线操控。舵机b、舵机c既可以是旋转机构、升降机构的动力源电机（例如附图2所示），这时的舵机是高功率电机（不限直流或交流），这时舵机安装在旋转机构和/或升降机构上，这时舵机b、舵机c可以同轴驱动钻杆，也可以通过旋转机构和/或升降机构间接驱动钻杆；实施无线操控的主体可以是系统控制器，也可以是单独另设的遥控器/控制开关，还可以是上位机。本技术中的“若干”可以是一项，也可以是多项。远程控制可视为无线操控的一种。

35、舵机b、舵机c也可以是将电磁调速电机的手动调速器自动化的拨动电机（例如附图26所示的舵机），这时舵机与手动调速器一起安装在系统控制器上或于他处独立安设，这时的舵机是低功率电机（不限直流或交流），与使用舵机调控泵输出压力输出的方法类似。对顶管机和盾构机而言，旋转机构是固定在顶推盘/机头/衬砌上的若干回转器和/或固定在机头上的主驱动系统，升降机构则是顶进千斤顶和顶推盘或推进油缸和机头或固定在机头/衬砌上的钻机动力头，不同的钻杆有各自对应的旋转机构及动力源，例如附图9所示，（旋喷）钻杆的旋转机构（图中的副旋转机构）由舵机c驱动，而多功能钻杆的旋转机构（图中的主旋转机构）由液压马达驱动，当然，也可以是由其他舵机c驱动。

36、进一步的 ，所述控制程序的功能还包括：因随各项参数变化，对钻杆的上升下降停止动作和/或正转反转停止动作、提速和/或转速实施自动化调控，和/或对除升降动力装置、旋转动力装置之外其他动力装置的自动化调控；或自动化调控与手动控制的融合；和/或备用电源的自动化启闭；和/或系统运行数据的自动化贮存和打印；和/或施工安全管理；和/或钻机行走以及钻臂姿态控制。系统控制器对喷头动作、速度的控制通常是通过钻杆实施的，对钻杆的驱动通常是通过舵机实施的，当然，也可以选择不使用舵机而是采用普通电机配合液压系统和/或传统的继电器、接触器等控制方式；喷头与钻杆可以是各种连接，例如可拆卸固定连接。各项参数见前述。其他动力装置的自动化调控，例如废浆（即射流切削岩土体产生的水泥土浆之轻浮部分）抽浆泵、粉料（例如水泥、粉煤灰、石灰等）供料机、水源控制开关的自动化启闭，停电事故、机械事故、质量缺陷与安全事故的自动化处置、紧急情况处置等。综合起来，通过钻孔内循环液压力传感器、钻进压力传感器、图像传感器、地震动传感器等反馈装置传回的数据，对地层类别进行自动化判别，并对旋喷参数进行相应的自动化调整；通过超声波传感器、地震动传感器、物探仪、温度场探测仪（热红外传感器）、测尺、ct/mri等反馈装置对桩径数值的反馈，通过控制程序对动力头及钻杆的升降、与喷嘴对应的泵的启闭与泵的输出压力、制浆机的运转及供料进行自动化调控，实质上，就是实施对旋喷系统的人工智能控制，当信息反馈地下水、地层类别、喷头深度等参数发生变化时，或当信息反馈存在施工质量缺陷时，系统自动做出反应，调动相应动力装置，对缺陷相应深度、部位进行复喷处理，和/或对提速、转速、换向/停止、泵输出压力、特高压水射流的启闭，和/或废浆抽吸的启闭，和/或钻杆的加持/拧卸，和/或钻进方向的纠偏，和/或安全装置的启闭等等做出相应的自动化调整。施工安全管理包括但不限于现场警报、语音提示、险情的即时现场处置或远程处置、警报向远程的有线/无线同步传送等。钻机、钻臂不限种类、形态。

37、与现有技术相比，本发明的优点和有益效果为：

38、1.旋喷施工过程中，实现了三维立体全方位精准加固，同时对地下管线、建构筑物的精准保护，精准应对拟保护物的不等距、不等角随机出现的情况。

39、2.提供了非中心布置的管棚与超前支护水平旋喷桩这两种结构能够融合设计的条件，实现了偏心管棚与水平旋喷桩的充分锚固（螯合），二者相互协同受力，用以应对高地应力、大变形软岩、透水破碎带等恶劣的地质条件，避免了通过高搭接率这样的牵强、事倍功半、高碳、高价的方式去接近设计目的，改变了之前超前支护结构的横断面上只能设计一种结构（要么钢管管棚，要么水平旋喷桩），或虽按钢筋混凝土/钢管混凝土结构设计，但截面却无法正常按照受力规律、技术规范进行配筋（筋笼/管棚钢管）的尴尬状况，完全实现了设计部门理想中的隧道、地下工程超前支护结构。

40、3.运用控制程序因随各项参数变化对旋喷固结体的横向变径进行自动化矢量控制，对旋喷射流泵的输出压力进行自动化矢量控制，即：运用编程技术精准控制旋喷固结体形状，并且对固结体半径矢量图数据、泵输出压力矢量图数据、泵动力源电机的输出转速矢量图数据等进行自动化计算，将ai大模型落地到本领域。

41、4.通过编程，因随各项反馈参数值的变化，对钻机动力头的升降、旋转与喷嘴的喷射、材料供给、钻进导向、废浆抽吸、险情处置、报警等实施自动化调控，实施固结体形状的精准控制，即：运用人工智能技术应对各种复杂的因素，保障旋喷桩、旋喷锚杆索的施工质量、安全。

42、5.让已经被搅拌桩、trd、双轮铣边缘化的旋喷加固方法重新回到竞争舞台，实现了在地下水丰富地区，建筑与水利、污水与垃圾处理等工程的止水帷幕造价大幅降低，效果大幅提升。

43、6.实现了管棚（满足偏心设置的前提条件）与超前支护水平旋喷桩（满足异形即变径设置的前提条件）的一体化施工（即同步施工），钻、喷、携的一体化施工。

44、7.在帷幕止水、地下连续墙领域解决了让设计师为难的圆桩搭接率问题，既可以按搭接率设计搭接（附图32顶板桩、附图31所示），也可以不通过搭接率实现桩与桩之间的搭接（附图32墙体桩、附图25、附图6所示锁扣连接），实现了以经济适用、技术可靠的横向变径方式构筑止水帷幕、地下连续桩墙。

45、8.将传统高压泵的手动变量（例如泵电机的手动变速）改进为因随各项参数变化进行自动化变量，提供了制造各种异形固结体（变径固结体）的必要条件，为止水帷幕、挡土帷幕的构筑提供了新的、质量更加可靠的施工手段、实现方式。

46、9.实现了传统旋喷、摆喷、mjs、rjp、双高压等未能实现的加固方式，极大丰富了旋喷、摆喷技术的内涵、外延，极大丰富了旋喷、摆喷固结体的几何构型，极大强化了旋喷、摆喷的技术作用。