复杂地质条件下钻孔灌注桩与高压旋喷桩一体装置及方法与流程

本发明属于钻孔灌注桩设备，具体为一种复杂地质条件下钻孔灌注桩与高压旋喷桩一体装置及方法。

背景技术：

1、钻孔灌注桩是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩，依照成孔方法不同，灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。分别熟悉设计图纸、规范、标准；测量放线，准备工作面；施工技术准备进场前，踏勘施工现场；孔洞准备，钻孔处理，护筒埋设；泥浆护壁成孔，清孔换浆，混凝土灌注；初浆填充钢筋间空隙，钢桩注浆，确保无空洞、杂质；完成成桩作业。

2、高压旋喷桩是一种先进的地基加固技术，广泛应用于复杂地质条件下的基础处理和防渗工程。其基本原理是利用带有特殊喷嘴的注浆管，将水泥浆以高压射流的形式喷出，冲击切削土体，并与土粒混合，形成一个圆柱状的固结体。这种方法不仅适用于淤泥、软弱粘性土、砂土甚至砂卵石等多种地质环境，还能有效解决深厚块石填土地层和岩溶地层中的施工难题。高压旋喷桩的施工过程包括钻孔、插管、喷射和提升等步骤。在施工前，需要对高压设备和管路系统进行检查，确保其压力和流量满足设计要求，同时注意防止喷嘴被堵塞。施工中，钻杆以一定速度逐渐提升，将浆液与土粒强制搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成一个连续搭接的水泥加固体。

3、钻孔灌注桩与高压旋喷桩都是设备机械打桩中常用的施工措施，钻孔灌注桩和高压旋喷桩各自具有独特的施工工艺和优点。钻孔灌注桩通过钻孔后灌注混凝土来形成桩体，具有施工速度快、适用于软弱地基等优点。高压旋喷桩则通过高压旋转喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合，形成连续搭接的水泥加固体，具有施工占地少、振动小、噪音较低等优点。因打桩深度原因，使得绝大部分情况下都在复杂地质条件时进行，传统勘察大多采用抽样采样分析，没办法在大面积施工中完全顾及到，因而钻孔灌注桩以及高压旋喷桩设备通常较为精良，导致设备的运输成本增加，工程成本增加。而两种施工方式方法都需要钻孔、灌桩等许多兼容的作业工序。

4、但是传统生产作业中，两种施工办法需要两种作业设备，成本成倍提升，不利于工程的经济效率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：为了解决上述提出传统生产作业中，两种施工办法需要两种作业设备，成本成倍提升，不利于工程的经济效率的问题，提供一种复杂地质条件下钻孔灌注桩与高压旋喷桩一体装置。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种复杂地质条件下钻孔灌注桩与高压旋喷桩一体装置，包括旋挖机主体，所述旋挖机主体下表面活动连接有辅助支撑套筒，所述旋挖机主体内表面设置有输出杆，旋挖机主体用于竖向伸缩运动，输出杆用于旋挖作业，所述输出杆外表面焊接有限位环，所述输出杆对应限位环外表面焊接有保护外壳，所述限位环上螺纹连接有螺旋块，所述螺旋块下表面焊接有高压旋喷头，限位环径螺旋块旋入高压旋喷头内用于封堵旋喷通道，限位环经螺旋块旋出高压旋喷头用于打开旋喷通道，所述高压旋喷头上表面设置有灌注筒，所述高压旋喷头下表面设置有土壤取样器，土壤取样器内部设置有钻头用于旋挖桩孔，土壤取样器将钻头旋挖的土壤罩设并在负压作用下经输出杆和旋挖机主体外排。

4、优选地：所述灌注筒上端外表面固定连接有封堵环，封堵环位于辅助支撑套筒和灌注筒之间且灌注筒和辅助支撑套管之间围设的区域用于盛放喷浆料。

5、优选地：所述辅助支撑套筒外表面活动连接有夹取上外壳，所述夹取上外壳内表面焊接有内限位板；

6、所述内限位板内表面活动连接有活动夹取块，所述活动夹取块下表面活动连接有夹取下外壳；

7、所述夹取下外壳对应活动夹取块外表面设置有位移孔，所述位移孔下表面焊接有固定钉；

8、所述夹取上外壳上表面焊接有固定突起块，所述夹取上外壳上表面上在固定突起块旁边焊接有基准标识。

9、优选地：所述旋挖机主体对应固定突起块外表面设置有支撑主体，所述支撑主体外表面焊接有固定主体，支撑主体用于下压固定突起块；

10、所述支撑主体外表面设置有角度调整液压杆，所述角度调整液压杆远离支撑主体一端外表面设置有位移车。

11、优选地：所述土壤取样器的底部设置有外胀结构，外胀结构用于抓取孔壁固定土壤取样器；

12、外胀结构包括斜向安装孔和限位盘，斜向安装孔的均布于土壤取样器的底部上且斜向角度均一致，斜向安装孔内安装有弹簧和锁止销，锁止销滑动安装于斜向安装孔的内部并经弹簧连接，限位盘通过螺栓安装于土壤取样器的底部上用于限制锁止销的外伸长度，斜向安装孔倾斜方向和锁止销限位方向和钻头钻孔时旋转方向相反。

13、优选地：所述高压旋喷头的截面为l形的环状结构，环状结构的底侧中部设置有内螺纹，内螺纹和螺旋块螺纹连接；

14、螺旋块为中空结构且顶部设置有挡环体，挡环体位于输出杆的内部，限位环中部设置有内螺纹用于连接螺旋块，限位环和挡环体之间设置有棘齿结构，用于锁止螺旋块外伸限位环外侧的挡环体和限位环；

15、所述高压旋喷头的顶部设置有分隔盘，分隔盘上均布有透水孔，透水孔内设置有单向导通膜片。

16、优选地：所述土壤取样器的内部通过连接柱连接有安装盘，安装盘下表面用于安装钻头，安装盘外缘上安装有单向吞吐组件，单向吞吐组件用于将旋挖的土壤向输出杆中持续输送。

17、优选地：所述单向吞吐组件包括安装于安装盘顶部且呈环向均匀布设的支座，支座上安装有环状钢筋，支座上转动安装有套筒且套筒内由环状钢筋贯穿，套筒上转动安装有两个对称分布的异形杆，相邻两个套筒上位置对应的两个异形杆上连接有吞吐件，吞吐件用于吞吐土壤，安装盘上安装有位于内围的驱动器，驱动器输出端通过齿轮结构带动其中一个套筒转动。

18、优选地：所述钻头、限位销均采用高速钢材质，所述封堵环采用硬塑料材质。

19、使用方法，步骤如下：

20、步骤一，准备工作

21、设备通过前期勘察，找到对应位置，通过基准标识的将夹取上外壳、夹取下外壳整体放置在对应待钻孔灌注的位置，固定钉固定设备，调整上方的固定突起块，完成对活动夹取块的角度和位置调整，调整对应夹取的半径，用于夹取固定辅助支撑套管，并通过支撑主体下压固定凸起块确保活动夹取块的夹取固定状态；

22、步骤二，下行顺向旋挖

23、旋挖主体作下行并带动输出杆下行，输出杆下行过程中顺向转动，带动底部限位环旋转，螺旋块会逐步进入到限位环内部，直至限位环进入高压喷浆头内部封堵喷浆通道，随着继续下行钻头进行桩孔的钻孔作业，旋挖过程的土壤经土壤取样器内部经单向吞吐组件作用进入到输出杆内，并在负压作用下经输出杆和旋挖主体排出；

24、在下行钻孔过程中，桩孔内部位于分隔盘下方的水会通过单向导通膜片上行；

25、步骤三，上行逆向旋喷

26、当旋挖作业完成后，输出杆逆向作业，同时旋挖主体带动输出杆上行，土壤取样器底部的锁止销会锚于孔底内，随着输出杆继续逆向作业，会将螺旋块从限位环内外伸，直至棘齿结构将二者锁止，限位环从高压旋喷头内移出，打开喷浆通道，此时盛放于辅助支撑套筒和灌装筒之间的旋喷浆经高压旋喷头旋喷灌注混凝土，混凝土填充于分隔盘下方的水通过单向导通膜片，使得底部的混凝土结构更加密实，同时由于分隔盘顶部的桩孔内的水会挤压单向导通膜片，防止水的下行和混凝土上行通过分隔盘，直至完成桩孔的旋喷作业。

27、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

28、本发明中采用下行顺向旋挖时，限位环经螺旋块下行封堵高压旋喷头的喷浆通道，实现下行顺向旋挖时仅进行钻孔作业。当上行逆向旋喷时，限位环经螺旋块从高压旋喷头内移出，打开喷浆通道，实现在上行逆向喷浆灌注混凝土。

29、本发明中在桩孔顶部对辅助支撑套筒进行夹取固定，并通过支撑主体下压固定夹取上外壳来实现夹取状态的保持。

30、本发明中在土壤取样器底部设置逆向锚入孔底的锁止销，进而实现在上行逆向旋喷时将高压旋喷头相对固定，确保限位环从高压旋喷头内部脱离出来，打开喷浆通道，实现逆向喷浆作业。

31、本发明中采用分隔盘将孔内的水和混凝土在上行逆向旋喷时分隔开，能够有效降低孔内水和杂质对桩身强度影响。