一种水泥搅拌桩喷浆施工方法及喷浆装置与流程

本发明涉及工程机械施工，特别是一种水泥搅拌桩喷浆施工方法及喷浆装置。

背景技术：

1、水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂进行软基处理的一种有效形式。水泥搅拌桩施工时，利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌，使水泥与土发生一系列物理化学反应，使软土硬结从而提高地基强度。水泥搅拌桩一般施工流程为：①桩位定位对中；②开始喷浆，预搅下沉至桩底搅拌土体；③边喷浆边搅拌上升，上移至桩顶设计标高；④重复搅拌下沉至桩底设计标高；⑤重复搅拌上升，将搅拌钻杆钻头上移至地面，准备移位到下一根桩位处重复上述步骤施工。在搅拌桩机移机的过程中，钻杆钻头外露在空气中，未搅拌切割土体，钻杆钻头处于空转状态，但注浆机依然在持续工作，注浆管内的水泥浆在注浆机压力作用下通过钻头不断往外注浆，此时这部分水泥浆流淌在地面上会造成水泥浪费。若为避免浪费则需加强管理，要求后台工人不断重复启闭注浆机，从而造成工人工作强度高、管理压力大。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：针对现有技术在施工水泥搅拌桩的过程中，当搅拌桩机在桩位间移动时存在空转状态仍往外注浆的问题，提供一种水泥搅拌桩喷浆施工方法及喷浆装置。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种水泥搅拌桩喷浆施工方法，在连接搅拌桩机和注浆机的注浆管路上设置注浆阀门，所述注浆阀门用于控制所述注浆管路的通断；实时探测所述搅拌桩机的钻杆移动位置；

4、当所述钻杆上移到第一预设高度以上位置时，驱动所述注浆阀门自动关闭所述注浆管路；

5、当所述钻杆下沉到第二预设高度以下位置时，驱动所述注浆阀门自动开启所述注浆管路；其中所述第二预设高度位置低于所述第一预设高度位置，或者所述第二预设高度位置与所述第一预设高度位置齐平。

6、采用本方案进行水泥搅拌桩喷浆施工，通过在注浆管路上增设注浆阀门，并根据搅拌桩机钻杆的移动位置自动控制注浆阀门开闭，控制注浆机的工作状态，可实现搅拌桩机在桩位间移动时空转状态不往外注浆的效果，从而达到避免浪费水泥的目的。本方案自动化程度高，无需工人重复开闭注浆机，管理压力小。

7、其中，上述第一预设高度和第二预设高度可根据设备整体规模、喷浆位置、搅拌土体深度等工况选择确定。所述注浆阀门开闭的驱动方式既可通过微处理器信号控制，比如将所述注浆阀门采用电动阀，通过模拟信号驱动电动阀的电动马达正反转调节注浆管路流量；也可通过逻辑电路驱动控制，比如，将所述注浆阀门采用电磁阀，通过给电磁阀上不同线圈通电，利用电磁线圈产生的磁场拉动阀芯，从而改变阀体的通断，不限于上述举例方式。

8、作为本发明的优选方案，本方案还采用电磁换向阀和空压机，所述电磁换向阀设有进气口a、线圈a、线圈b、出气口a和出气口b，当所述线圈a通电时所述进气口a与所述出气口a连通，当所述线圈b通电时所述进气口a与所述出气口b连通，所述注浆阀门采用气动阀，将所述进气口a与所述空压机连接，将所述出气口a和所述出气口b分别与所述注浆阀门连接以用于控制所述注浆管路的启闭；

9、当所述钻杆上移到第一预设高度以上位置时，给所述线圈a通电，所述空压机中的气体能够通过所述出气口a来到所述注浆阀门处，推动所述注浆阀门关闭，从而停止注浆；

10、当所述钻杆下沉到第二预设高度以下位置时，给所述线圈b通电，所述空压机中的气体能够通过所述出气口b来到所述注浆阀门处，推动所述注浆阀门开启所述注浆管路。

11、本方案将所述注浆阀门优选采用气动式注浆阀门，并配合采用电磁换向阀和空压机，根据搅拌桩机钻杆钻头移动位置给电磁换向阀上的不同线圈通电，从而利用电磁线圈产生的磁场拉动阀芯，调整电磁换向阀内部阀芯位置，使空压机中的空气能够在不同工作状态下通过不同出气口来到注浆阀门处，推动注浆阀门实现自动启闭，结构连接简单、控制方便，实现注浆自动启闭的效果好。

12、作为本发明的优选方案，所述电磁换向阀采用三位五通电磁阀，控制简单。

13、作为本发明的优选方案，在所述搅拌桩机的钻杆和/或固定支架上布置位置检测装置，所述位置检测装置用于探测搅拌桩机钻杆的移动位置，所述位置检测装置可采用位置开关、雷达或红外测距仪等。

14、作为本发明的优选方案，所述位置检测装置包括采用第一限位接近开关和第二限位接近开关，所述第一限位接近开关用于在所述搅拌桩机的钻头上移地面后被触发，所述第二限位接近开关用于在所述钻头下沉至桩顶设计标高时被触发，将所述第一限位接近开关与所述线圈a电连接，所述第二限位接近开关与所述线圈b电连接。

15、本方案优选采用第一限位接近开关和第二限位接近开关用于搅拌桩机钻杆钻头移动位置上下限位，利于保证搅拌桩机移动位置的检测准确性、提高电磁换向阀响应速度，控制可靠。

16、作为本发明的优选方案，将所述第一限位接近开关布置于所述钻杆的最高位置处，方便检测。

17、或者，作为其它可实施方式，所述位置检测装置也可只采用一个位置开关，所述位置检测装置与所述线圈a和/或所述线圈b连接，所述位置检测装置通过继电器实现与所述线圈a/线圈b的电路切换，不限于上述举例。

18、作为本发明的优选方案，还在所述注浆机和所述注浆阀门之间设置卸浆阀，所述卸浆阀与所述注浆管路连通，当所述钻杆上移到第一预设高度以上位置时，打开所述卸浆阀，排出所述注浆管路中的浆液以进行回收；当所述钻杆下沉到第二预设高度以下位置时，关闭所述卸浆阀，浆液能够通过所述注浆管路进行注浆。本方案进一步通过增设卸浆阀控制浆液分流，可防止注浆阀门在关闭的情况下（注浆机一直处于工作状态）管路承受压力过大。

19、本发明另提供一种应用于上述的一种水泥搅拌桩喷浆施工方法的喷浆装置，包括注浆机、搅拌桩机、注浆阀门、电磁换向阀、空压机、第一限位接近开关和第二限位接近开关，所述注浆机和所述搅拌桩机通过注浆管路连接，所述注浆阀门设于所述注浆管路上，所述注浆阀门为气动式阀门；所述电磁换向阀设有进气口a、线圈a、线圈b、出气口a和出气口b，当所述线圈a通电时所述进气口a与所述出气口a连通，当所述线圈b通电时所述进气口a与所述出气口b连通，所述出气口a和所述出气口b均与所述注浆阀门连接以用于控制所述注浆管路的启闭，所述进气口a与所述空压机连接，所述线圈a与所述第一限位接近开关连接，所述线圈b与所述第二限位接近开关连接，所述第一限位接近开关用于在搅拌桩机钻杆上移至第一预设高度（或钻头上移至第一指定位置）以上位置时被触发，所述第二限位接近开关用于在搅拌桩机钻杆下沉至第二预设高度（或钻头下沉至第二指定位置）以下位置时被触发。

20、使用时，当搅拌桩机钻杆钻头上移一定距离后，触发第一限位接近开关，上限位电信号能够输送到电磁换向阀线圈a处，通过磁力推动换向阀阀芯移动，连通电磁换向阀的进气口a和出气口a，空压机的气体通过电磁阀正向输送到注浆阀门处，推动注浆阀门关闭，停止注浆；当搅拌桩机钻杆下放一定距离后，触发到第二限位接近开关，下限位电信号能够输送到电磁换向阀线圈b处，通过磁力推动换向阀阀芯反向移动，连通电磁换向阀的进气口a和出气口b，空压机的气体通过电磁换向阀输送到注浆阀门、反向推动注浆阀门打开管路注浆，从而随钻杆下潜搅拌原土的同时进行注浆作业。

21、采用上述喷浆装置用于水泥搅拌桩喷浆施工，可实现注浆自动启闭，利于实现搅拌桩机在桩位间移动时空转状态不往外注浆的效果，从而达到避免浪费水泥的目的，施工便捷，响应速度快、可靠。

22、作为本发明的优选方案，所述第一限位接近开关和所述第二限位接近开关分别布置于所述搅拌桩机钻杆的上下两端，所述第一限位接近开关的感应探头朝上设置，所述第二限位接近开关的感应探头朝下设置；

23、或者，所述第一限位接近开关布置于所述搅拌桩机的固定支架上，所述第一限位接近开关位于所述钻杆的上方，所述第一限位接近开关的感应探头朝下设置，相应地，所述第二限位接近开关同样布置在搅拌桩机的钻杆上。

24、作为本发明的优选方案，上述喷浆装置还包括卸浆阀和卸浆电磁阀，所述卸浆阀为气动式阀门，所述卸浆电磁阀包括线圈c、进气口b、出气口c和出气口d，所述进气口b和所述空压机连接，当所述线圈c通电时所述进气口b和所述出气口c连通，当所述线圈c处于断电状态时所述进气口b和所述出气口d连通，所述出气口c和所述出气口d均与所述卸浆阀连接以用于控制卸浆管路的启闭，所述线圈c与所述第一限位接近开关/第二限位接近开关连接；所述卸浆阀用于在所述注浆阀门处于开启状态时关闭。

25、本方案通过增设卸浆阀用于控制注浆管路分流，避免注浆管路压力过大。在线圈c与所述第一限位接近开关连接的情况下，当搅拌桩机钻杆上移到第一预设高度以上位置时触发第一限位接近开关，给线圈c通电，空压机中的气体能够通过出气口c来到气动卸浆阀处，打开卸浆阀阀门实现注浆管路分流；反之，线圈c断电，空压机中的气体能够通过出气口d反向关闭气动卸浆阀，实现正常注浆。

26、类推地，也可在线圈c与所述第二限位接近开关连接的情况下通过将出气口c和出气口d反向接入卸浆阀实现相同原理，比如，当搅拌桩机钻杆下沉到第二预设高度以下位置时触发第二限位接近开关，给线圈c通电，空压机中的气体通过出气口c关闭气动式卸浆阀，实现正常注浆，其它情况下线圈c则处于断电状态；线圈c也可以通过非门电路与第二限位接近开关连接，在第二限位接近开关触发的情况下，使线圈c处于断电状态且使卸浆阀处于关闭状态，不限于上述举例。

27、需要说明的是，卸浆阀的启闭状态和注浆阀门的启闭状态可以在同一时间实现启闭状态的转换，也可以允许有时间延迟，比如注浆阀门关闭后，可以隔一定时间后再开启卸浆阀。

28、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

29、本发明可实现注浆自动启闭，实现搅拌桩机在桩位间移动时空转状态不往外注浆的效果，从而达到避免浪费水泥的目的；本发明自动化程度高，无需工人重复开闭注浆机，管理压力小。