深厚软基钻孔膏浆高压挤劈桩成套系统技术领域
本实用新型涉及一种深厚软基钻孔膏浆高压挤劈桩成套系统，属于深厚软基加固
处理领域，尤其适用于对深厚软基的加固处理，可广泛用于水电、市政、铁道与公路桥梁、港
口、机场等建筑工程基础加固领域。
背景技术
我国在进行西部水电开发建设中，会遇到各种复杂的深厚覆盖层，部分覆盖层深
部分布有一种堰塞湖细颗粒沉积物，其结构软弱力学特性极差，直接影响到水工建筑物基
础的稳定。国内外现有的各种深厚软基加固处理技术，由于工法特性、地层条件、设备能力
等制约，一般多应用于30m以内浅层深厚软基加固处理。而对于50m以上的深厚软基加固，目
前还没有成熟的加固处理工法与成套的设备机具系统。
实用新型内容
本实用新型旨在提供一种深厚软基钻孔膏浆高压挤劈桩成套系统，该挤劈桩成套
系统对深厚软基钻孔快捷孔壁稳定、膏浆挤劈成桩可控，挤劈桩体浆脉均匀，技术质量指标
先进，经济安全绿色环保。
为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
一种深厚软基钻孔膏浆高压挤劈桩成套系统，其结构特点是，包括：
地质钻机，用于自上而下进行深厚软基全孔钻孔时驱动高压冲挤灌浆钻具组回转
钻进，和自下而上进行高压挤劈成桩时驱动高压冲挤灌浆钻具组分段回转提压；
脉冲高压膏浆泵，用于钻孔时向孔内脉冲泵送冲洗固壁泥浆和高压挤劈成桩时向
挤劈孔段泵送膏浆；
膏浆搅拌机组；用于普通浆液的拌制与储存，以及膏浆拌制与辅助输送；以及
小口径高压冲挤灌浆钻具组，用于对深厚软基自上而下回转钻孔和自下而上自封
分段、回转提压进行膏浆挤劈成桩。
本实用新型所述深厚软基是指覆盖层厚度超过50m以上的深厚松散软弱复杂地
层。
优选地，所述地质钻机为全液压动力头式地质回转钻机，当然也可采用常规的地
质回转钻机。
所述地质钻机为全液压动力头式地质回转钻机。
优选地，所述脉冲高压膏浆泵为能泵送膏浆、具有变频与变量功能、注浆压力≥
10MPa的膏浆泵。更优选地，所述脉冲高压膏浆泵包括三缸往复柱塞泵组、高压油泵及高压
油泵控制阀。进一步地，所述三缸往复柱塞泵组主要由三种不同直径大小的液压单缸往复
柱塞泵组成；所述高压油泵通过高压油泵控制阀分别为三缸往复柱塞泵组中液压单缸往复
柱塞泵提供液压动力；所述变频、变量，分别通过变频控制阀无极调速进行脉冲频率变换，
与通过变量控制阀分别选择三种不同直径的液压单缸往复柱塞泵进行脉冲量变换。
优选地，所述膏浆搅拌机组包括普通浆液高速搅拌机与双层膏浆搅拌机。
优选地，所述双层膏浆搅拌机包括作为储浆的上层搅拌桶和作为膏浆搅拌的下层
搅拌桶；所述下层搅拌桶的底部带有螺旋输送辅助装置，为脉冲高压膏浆泵的进浆管提供
辅助进浆压力。
优选地，所述小口径高压冲挤钻具组主要是由地质钻杆平接头、地质钻杆、与钻杆
同级的高压冲挤单向接头、与钻杆同级全断面金刚石或复合片钻头组成的一种全长无台阶
钻具组。
更优选地，所述高压冲挤单向接头为一种N型下顶上出钢球重力单向封闭接头。
在本实用新型中，所述小口径高压冲挤钻具组的小口径为直径≤91mm。
优选地，在本实用新型中，所述膏浆为一种新型伪膏浆，其由普通混合浆液添加SH
植物胶与氢氧化钠絮凝交联制得。其中所述普通混合浆液包括水泥、粉煤灰、细砂、膨润土
和水；所述普通混合浆液重量配比按水（5-10）：水泥（5-10）：粉煤灰（3-6）：细砂（0-5）：膨润
土（2-4）进行配置，SH植物胶加量为水泥重量的0.5%-3%，氢氧化钠加量为SH植物胶重量的
10%-30%。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型较好的解决了50m以上的
深厚软基加固处理工程中存在的成孔工艺复杂、分段封闭困难、加固可控性差等系列技术
问题。初步工程应用实践充分表明，深厚软基钻孔膏浆高压挤劈桩成套系统具有深厚软基
钻孔快捷孔壁稳定、膏浆挤劈成桩可控，挤劈桩体浆脉均匀，技术质量指标先进，经济安全
绿色环保。
附图说明
图1是本实用新型一种实施例的系统示意图；
图2是本实用新型所述脉冲高压膏浆泵的结构示意图；
图3是本实用新型所述小口径高压冲挤灌浆钻具组的结构示意图。
在图中：
1-高速搅拌机；2-双层膏浆搅拌机；3-脉冲高压膏浆泵；4-三缸变量供油管；5-高
压油泵；6-供浆管路；7-地质钻机；8-小口径高压冲挤灌浆钻具组；9-挤劈桩脉；10-深厚软
基；11-三缸往复柱塞泵体；12-膏浆泵进浆管；13-膏泵浆出浆管；14-变频控制阀；15-变量
控制阀；16-电机；17-金刚石或复合片钻头；18-高压冲挤单向接头；19-与钻头同级的地质
钻杆；20-地质钻杆平接头。
具体实施方式
以下将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突
的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
一种深厚软基钻孔膏浆高压挤劈桩成套系统，如图1所示，包括：
地质钻机，用于自上而下进行深厚软基钻孔时驱动高压冲挤灌浆钻具组回转钻
进，以及自下而上进行伪膏浆高压挤劈成桩时驱动高压冲挤灌浆钻具组分段回转提压；
脉冲高压膏浆泵，用于钻孔时向孔内脉冲泵送冲洗固壁泥浆和高压挤劈成桩时向
挤劈孔段泵送膏浆；所述脉冲高压膏浆泵为能泵送膏浆、具有变频与变量功能、注浆压力≥
10MPa的膏浆泵。
为实现膏浆泵脉冲高压与变频、变量，采用一种三缸往复柱塞泵组与高压油泵及
其控制阀组合结构；所述三缸往复柱塞泵组为三种不同直径大小的液压单缸往复柱塞泵组
成；所述高压油泵可通过控制阀分别为三缸往复柱塞泵组中液压单缸往复柱塞泵提供液压
动力；所述变频、变量，分别通过变频控制阀无极调速进行脉冲频率变换，与通过变量控制
阀分别选择三种不同直径的液压单缸往复柱塞泵进行脉冲量变换。
膏浆搅拌机组，包括普通浆液高速搅拌机与带螺旋输送辅助装置的双层膏浆搅拌
机，用于普通浆液的高速拌制，以及普通浆液与膏状浆液储存低速拌制。所述带螺旋输送辅
助装置的双层膏浆搅拌机，优选采用CN201520629982.0公开的搅拌机，其中上层可作为储
浆桶，下层为膏浆搅拌桶；所述螺旋输送辅助装置，为双层搅拌桶的下层搅拌桶底部带有一
种螺旋输送辅助装置，可为脉冲高压膏浆泵进浆管提供辅助进浆压力。
小口径高压冲挤灌浆钻具组，用于深厚软基自上而下快速钻孔，和自下而上自封
分段、回转提压进行膏浆挤劈成桩。所述一种小口径高压冲挤钻具组，是由地质钻杆平接头
与地质钻杆、与钻杆同级高压冲挤单向接头，与钻杆同级全断面金刚石或复合片钻头组成
的一种全长无台阶钻具组。所述高压冲挤单向接头，为一种N型下顶上出钢球重力单向封闭
接头。所述小口径为直径≤91mm。施工时：
（1）采用小口径高压冲挤灌浆钻具组进行深厚软基满孔回转钻进，配合含有适量
水泥的复合泥浆高压冲挤固壁快速成孔。钻进采用低转速、中压力、中泵量。钻进过程中每
钻进一个立轴行程，上下回转活动钻具组对已钻孔段进行复合泥浆冲抹加强固壁。全孔钻
孔一径到底。
（2）按照伪膏浆组分与配比进行伪膏浆配置与拌制，并依据伪膏浆搅拌性状调整
伪膏浆稠度，测定与记录伪膏浆流动度。
（3）按照自下而上分段回转提压挤劈工艺依次进行逐段伪膏浆高压挤劈成桩，分
段段长≤1.0m。挤劈成桩工艺参数主要包括脉冲频率、脉冲量、最小挤劈压力、最大挤劈压
力、最小单位灌入量、最大单位灌入量等，可根据工程要求结合地层条件试验研究确定。每
分段伪膏浆高压挤劈成桩控制标准如下：
i当单位灌入量达到设定最大单位灌入量、且挤劈压力大于设定最小挤劈压力时，
或当单位灌入量达到设定最大单位灌入量的150%、而挤劈压力仍小于设定最小挤劈压力
时，结束本段絮凝伪膏浆的挤劈灌注；
ii当挤劈压力达到设定最大挤劈压力、且单位灌入量大于设定最小单位灌入量
时，或当挤劈压力超过设计最大挤劈压力的20%，而单位灌入量仍小于设定最小单位灌入量
时，结束本段絮凝伪膏浆的挤劈灌注。
本实施例采用一种变频变量脉冲高压膏浆泵向孔内泵入所述的伪膏浆，自下而上
分段回转提压，并通过伪膏浆对高压冲挤灌浆钻具组挤压自封分段与泌水固结性能，对深
厚软基进行伪膏浆脉冲高压挤扩与挤劈成桩，形成一种伪膏浆高压挤扩桩与高压挤劈浆
脉，并连同桩间高压挤密土体形成一种桩、脉、土复合基础，可有效的提高深厚松软基础力
学性能。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本实用新型，
而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新
型的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。