專利名稱：一種高壓粉體噴射方法所使用的高壓射粉噴嘴的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種高壓粉體噴射方法所使用的高壓射粉噴嘴。
背景技術：
如圖3所示目前，噴射注漿法基本種類為單管法、雙管法、三管法，其基本加固原理為 單管法高壓水泥漿射流切割土體并與被切割破碎的土體混合； 雙管法環狀壓縮空氣與高壓水泥漿射流同軸(氣漿同軸)噴射切割土體并與被
切割破碎的土體混合； 三管法環狀壓縮空氣與高壓清水射流同軸(氣水同軸)噴射切割土體，同時向土體中輸送中低壓水泥漿與被切割破碎的土體混合； 由三種基本的噴射注漿方法的加固原理可知切割破碎土體的高壓射流有兩種即高壓水泥漿射流和高壓清水射流。由于受高壓輸送泵的限制，高壓水泥漿射流的水灰比通常> 1. 0，與深層攪拌法水灰比0. 4-0. 5相比，噴射注漿法形成的水泥土加固體含水量大，相同水泥含量的條件下，加固體水泥土強度低；另一方面，由于噴射注漿加固過程中向土體中注入了大量的水(高壓清水射流和高壓水泥漿射流中的水)，特別是對噴射注漿法被廣泛應用的飽水砂層止水加固工程，由于噴射注漿形成的水泥土 (砂漿)水灰比大，通常^2.0，固結過程中水泥土 (砂漿)離析，形成豎向不連續的"餅狀"加固體，嚴重影響止水效果；同時在加固體底部某一范圍內強度很低甚至無強度，達不到地基加固的目的。
發明內容
針對上述現有的噴射注漿方法所存在的缺陷，本發明提供一種高壓粉體噴射式注漿方法所使用的高壓射流粉體噴嘴，其可大大降低水泥土加固體中的含水量又可擴大噴射注漿的加固范圍，從而改善加固體的強度使其承載力提高；在止水工程中確保加固體在飽水砂層中不產生離析現象，使止水帷幕均勻連續，止水效果好。總之使土性參數達最佳組合形成優良的復合地基或止水帷幕，還可通過調節高壓空氣參數和環狀噴粉嘴間隙來合理使用固化劑，降低固化劑用量，節約施工成本。 本發明采用高壓粉體噴射注漿法方法是將上述的噴射注漿法中的噴水泥漿改為噴水泥粉。其機理是根據粉粒體氣力輸送原理，用壓縮空氣將粉體加固料以粉霧狀噴入土體中；而高壓水(>30MPa)由高壓水噴嘴噴出形成高壓射流切割土體的同時還造成局部真空區，其真空吸附作用使噴嘴外圈的環繞粉體流溶入高壓射流內，最終與土體攪和形成均勻的水泥土固結體。 高壓粉體噴射注漿法形成的水泥土加固體的含水量比現有注漿法減少20%以上，從而提高加固體的承載力，確保加固體在飽水砂層中不產生離析現象，均勻連續，止水效果好。 另外高壓射流在不同介質中噴射時，其軸向動壓力隨離噴嘴出口的距離衰減規律亦不一樣，其中以水中衰減最快，空氣中衰減最慢，當高壓射流出口處壓力從40Mpa變化至 0. 2Mpa，所用距離空氣中為1. 1 1. 2m，水中僅為0. 35 0. 4m。因此，采用本發明的高壓 射流粉體噴嘴，由于噴粉嘴是環繞在高壓水噴嘴的周圍，并有一定錐度，當粉體噴射出來， 形成一個環形粉體集束噴向高壓水射流，從而減少了高壓水射流的噴射阻力，擴大了噴射 直徑；同時又利于高壓水射流攜帶粉體沖擊切割土體，與土體攪和形成均勻的、強度高的水 泥土固結體。 本發明所采用的技術方案是 高壓射流粉體噴嘴如圖1所示，包括噴嘴座體1、噴粉調節蓋2、密封圈3、高壓水 噴嘴4、鉆頭5、鉆桿6、高壓水管7、粉體輸送管8、粉體通道9以及高壓水通道10，其特征在 于所述的高壓射流粉噴嘴安裝在鉆頭5內部，鉆頭5與鉆桿6相連，所述高壓水噴嘴4與 噴嘴座體1的高壓水通道10采用螺紋連接，所述噴粉調節蓋2與噴嘴座體1的粉體通道9 采用螺紋連接，與高壓水噴嘴4組合形成環狀噴粉嘴，通過旋轉噴粉調節蓋2來調節噴粉嘴 的環形間隙大小，噴粉嘴是環繞在高壓水噴嘴4的周圍，所述高壓水通道10與安置在鉆桿 6內高壓水管7相連接，所述粉體通道9與安置在鉆桿6內部的水泥粉體輸送管8相連接； 施工時，粉體由噴粉嘴噴射出來，形成一環形粉體集束噴向高壓水射流，高壓水射流攜帶噴 射出的粉體沖擊切割土體，最終與土體攪和形成均勻的水泥土固結體。
所述的高壓水噴嘴4，其特征在于與所述噴嘴座體1的高壓水通道10螺紋連接， 噴嘴座體1上有密封圈溝槽，安置所述密封圈3。 所述的噴粉調節蓋2，其特征在于與噴嘴座體1的粉體通道9采用螺紋連接，其 噴粉調節蓋2內腔是圓錐形或圓柱形。 所述的噴嘴座體l，其特征在于所述粉體通道9設置在粉嘴座體1中心線的一 側，工作時形成旋轉式粉體流，或粉體通道9設置在噴嘴座體1的中心線上，工作時粉體流 直接噴射出去。 在切割加固過程中，采用環狀水泥粉體保護下的高壓清水射流切割土體，可有效 增大加固范圍，同時降低加固體的含水量，從而可消除飽水砂層中水泥土 (砂漿)產生的離 析，形成連續、完整、止水效果好的加固體，拓展噴射注漿法在飽水砂層地下水防治工程中 的應用范圍；同時，降低加固體含水量能夠提高其承載能力，減少單位加固體造成的泥漿污 染和冒漿體的水泥浪費，從而降低工程造價。
圖1為本發明的高壓射流粉體噴嘴結構示意圖； 圖2為本發明高壓射流粉體噴嘴的工作示意圖3為現有技術高壓噴射注漿的三種基本方法。
圖中代號
1噴嘴座體
3密封閥
5鉆頭
7高壓水管
9粉體通道
2噴嘴調節蓋 4高壓水噴嘴 6鉆桿
8粉體輸送管 10高壓水通道
具體實施例方式
如圖1所示，圖1為本發明高壓射流粉體噴嘴的結構示意圖。 該高壓射流粉體噴嘴包括噴嘴座體1、噴粉調節蓋2、密封圈3、高壓水噴嘴4、鉆頭5、鉆桿6、高壓水管7、粉體輸送管8、粉體通道9以及高壓水通道10，其特征在于所述的高壓射流粉體噴嘴安裝在鉆頭5內部，鉆頭5與鉆桿6相連，所述高壓水噴嘴4與噴嘴座體1的高壓水通道10采用螺紋連接，所述噴粉調節蓋2與噴嘴座體1的粉體通道9采用螺紋連接，與高壓水噴嘴4組合形成環狀噴粉嘴，通過旋轉粉體調節蓋2來調節噴粉嘴的環形間隙大小，噴粉嘴是環繞在高壓水噴嘴4的周圍，所述高壓水通道10與安置在鉆桿6內高壓水管7相連接，所述粉體通道9與安置在鉆桿6內部的水泥粉體輸送管8相連接；
所述的高壓水噴嘴4，其特征在于與所述噴嘴座體1的高壓水通道10螺紋連接，噴嘴座體1上有密封圈溝槽，安置所述密封圈3。 所述的噴粉調節蓋2，其特征在于與噴嘴座體1的粉體通道9采用螺紋連接，其噴粉調節蓋2內腔是圓錐形或圓柱形。 所述的噴嘴座體l，其特征在于所述粉體通道9設置在噴嘴座體1中心線的一側，工作時形成旋轉式粉體流或粉體通道9設置在噴嘴座體1的中心線上，工作時粉體流直接噴射出去。 在施工時其特征如圖2所示，圖2是本發明高壓射流粉體噴嘴的工作示意圖。高壓水經高壓水管7流入高壓水通道IO，經高壓水噴嘴4的直徑突變效應使水流速度增大數十倍，形成高壓水射流噴出；由于噴粉嘴是環繞在高壓水噴嘴4的周圍，并有一定錐度，當粉體噴射出來，形成一個環形粉體集束噴向高壓水射流，以利于高壓水射流攜帶粉體沖擊切割土體，最終與土體攪和形成均勻的水泥土固結體。 以上所述案例只為本發明的較佳實施案例，并非以此限制本發明的實施范圍，故凡依本發明之形狀、構造及原理所作的任何等效變化，均應涵蓋于本發明的保護范圍內。
權利要求
一種高壓粉體噴射方法所使用的高壓射流粉體噴嘴，包括噴嘴座體(1)、噴粉調節蓋(2)、密封圈(3)、高壓水噴嘴(4)、鉆頭(5)、鉆桿(6)、高壓水管(7)、粉體輸送管(8)、粉體通道(9)以及高壓水通道(10)，其特征在于所述的高壓射流粉噴嘴安裝在鉆頭(5)內部，鉆頭(5)與鉆桿(6)相連，所述高壓水噴嘴(4)與噴嘴座體(1)的高壓水通道(10)采用螺紋連接，所述噴嘴座體(1)上有密封圈溝槽，安置所述密封圈(3)；所述噴粉調節蓋(2)與噴嘴座體(1)的粉體通道(9)采用螺紋連接，所述噴粉調節蓋(2)內腔是圓錐形或圓柱形，與高壓水噴嘴(4)組合形成環狀噴粉嘴，通過旋轉噴粉調節蓋(2)來調節噴粉嘴的環形間隙大小，噴粉嘴是環繞在高壓水噴嘴(4)的周圍，所述高壓水通道(10)與安置在鉆桿(6)內高壓水管(7)相連接，所述粉體通道(9)與安置在鉆桿(6)內部的水泥粉體輸送管(8)相連接；施工時，粉體由噴粉嘴噴射出來，形成一環形粉體集束噴向高壓水射流，高壓水射流攜帶噴射出的粉體沖擊切割土體，最終與土體攪和形成均勻的水泥土固結體。
2. 如權利要求l所述的噴嘴座體(l)，其特征在于所述粉體通道(9)設置在噴嘴座體(1)中心線的一側，工作時形成旋轉式粉體流，或粉體通道(9)設置在噴嘴座體(1)的中心線上，工作時粉體流直接噴射出去。
全文摘要
本發明涉及一種高壓粉體噴射方法所使用的高壓射流粉體噴嘴，其目的是在切割加固過程中，形成連續、完整、止水效果好的加固體，拓展噴射注漿法在飽水砂層地下水防治工程中的應用范圍；同時降低加固體含水量，減少單位加固體造成的泥漿污染和冒漿體的水泥浪費，從而降低工程造價。所述的噴嘴包括噴嘴座體、噴粉調節蓋、密封圈、高壓水噴嘴、鉆頭、鉆桿、高壓水管、粉體輸送管、粉體通道以及高壓水通道。噴嘴座體與所述鉆桿相連接，鉆桿內部有高壓水管和粉體輸送管。高壓水噴嘴與高壓水通道采用螺紋連接；噴粉調節蓋與噴粉通道采用螺紋聯接；噴粉嘴是環繞在高壓水噴嘴的周圍，并有一定錐度，當粉體噴射出來，形成一個環形粉體集束噴向高壓水射流。
文檔編號E02D3/12GK101787693SQ20101013100
公開日2010年7月28日 申請日期2010年3月22日 優先權日2010年3月22日
發明者吳旭君, 張俊, 楊志銀, 王憲章, 趙偉, 鄭平, 駱永生 申請人:中冶建筑研究總院有限公司;中國京冶工程技術有限公司