技术摘要：
本发明公开了一种洞内多角度水泥土桩施工设备及隧道加固施工方法，旨在提供一种能够有效简化隧道加固施工步骤，提高施工效率，并且隧道加固效果好的洞内多角度水泥土桩施工设备及隧道加固施工方法。洞内多角度水泥土桩施工设备，包括高压旋喷桩机，高压旋喷桩机包括车  全部
背景技术：
目前，隧道（例如地铁隧道）在施工完成后，会出现需要对某段隧道进行加固，以提 高隧道的结构稳定；但目前的隧道加固施工设备和施工方法的技术不成熟，其存在施工步 骤复杂，施工效率低，施工完成的隧道加固结构的加固效果不佳等问题。有鉴于此，如何研 发一种隧道加固施工设备和施工方法，以简化施工步骤，提高施工效率和隧道加固效果，意 义重大。
技术实现要素：
本发明的目的是为了提供一种能够有效简化隧道加固施工步骤，提高施工效率， 并且隧道加固效果好的洞内多角度水泥土桩施工设备及隧道加固施工方法。 本发明的技术方案是： 一种洞内多角度水泥土桩施工设备，包括高压旋喷桩机，高压旋喷桩机包括车体、行走 机构、工作平台、钻杆装置、旋转式塔杆机构及动力头，所述旋转式塔杆机构包括通过水平 轴转动设置在工作平台上的转动座、用于驱动转动座旋转的转动座旋转执行机构、转动设 置在转动座上的支撑塔杆、设置在转动座上用于驱动支撑塔杆旋转的塔杆旋转执行机构、 设置在支撑塔杆上的导轨、沿导轨滑动的滑动座及用于驱动滑动座的滑动座移动执行机 构，所述水平轴与支撑塔杆的旋转轴相垂直，所述钻杆装置包括设置在支撑塔杆上的旋喷 钻杆，所述旋喷钻杆与导轨相平行，旋喷钻杆的底部设有高压旋喷孔和钻头，所述动力头设 置在滑动座上用于驱动旋喷钻杆旋转。 本方案的洞内多角度水泥土桩施工设备通过高压旋喷桩机直接行驶至隧道内，可 以在隧道等洞内由内向外直接施工高压旋喷桩对隧道进行加固；具体的，由于旋喷钻杆的 底部设有钻头，因而高压旋喷桩机可以直接利用旋喷钻杆进行钻孔，从而带动高压旋喷孔 钻入设定深度；接着直接利用旋喷钻杆进行高压喷射注浆，形成高压旋喷桩，从而将MJS工 法中的引孔与高压喷射注浆这两道工序合二为一，实现引孔与高压喷射注浆的一体化操 作，提高施工效率。更重要的是，支撑塔杆能够进行旋转，因而可以通过调节旋喷钻杆处于 竖直状态，在隧道的正下方施工竖向高压旋喷桩；通过调节旋喷钻杆处于倾斜状态，在隧道 的右下方施工右倾高压旋喷桩以及在隧道的左下方施工左倾高压旋喷桩，从而通过竖向高 压旋喷桩、右倾高压旋喷桩和左倾高压旋喷桩对隧道进行多角度的可靠的支撑和加固，隧 道加固效果好。 作为优选，旋喷钻杆包括钻身、设置在钻身下端的钻杆头部及设置在钻身上端的 钻杆尾部，钻杆尾部上设有水泥注浆口和注气口，所述钻身包括若干段依次连接的单孔管， 单孔管的内孔构成注浆管路，所述高压旋喷孔设置在钻杆头部的侧壁上，高压旋喷孔与注 5 CN 111550182 A 说　明　书 2/9 页 浆管路相连通，所述钻头设置在钻杆头部的下端。本方案的钻杆装置的钻身采用的是单孔 管，其不仅构造简单，可以降低制作成本，而且单孔管内没有布线管孔，也没有数据线等，因 而钻杆装置可以实现连续同向的旋喷（例如顺时针连续旋转喷射），极大的提高施工效率。 作为优选，任意相邻的两段单孔管之间通过连接管相连接，所述连接管与单孔管 之间通过插接式连接结构相连接，所述插接式连接结构包括：防转连接结构，防转连接结构 包括同轴设置在连接管端部上的多边形插接管、设置在多边形插接管的外侧面上的径向限 位孔、设置在单孔管端部用于与多边形插接管配合的多边形插接孔、设置在单孔管的外侧 面上并与多边形插接孔相连通的径向螺栓孔及与径向螺栓孔配合的连接螺栓，所述多边形 插接管插设在多边形插接孔内，所述连接螺栓的端部设有与径向限位孔配合的定位柱，所 述连接螺栓与径向螺栓孔通过螺纹连接，连接螺栓上的定位柱插入径向限位孔内。本方案 的防转连接结构的多边形插接管与多边形插接孔配合，能够可靠的承受钻杆装置在旋转施 工过程中产生的旋转剪力；而连接螺栓仅用于限制单孔管的轴向移动，不用承受钻杆装置 在旋转施工过程中产生的旋转剪力，因而本方案的单孔管之间的连接结构稳定可靠。 作为优选，插接式连接结构还包括密封连接结构，密封连接结构包括设置在多边 形插接管的端部上的密封圆管及设置在多边形插接孔的孔底的密封圆孔，所述密封圆管插 设在密封圆孔内，密封圆管与密封圆孔之间密封连接。 作为另一种优选，插接式连接结构还包括密封连接结构，密封连接结构包括设置 在多边形插接管的端部上的密封圆管、滑动套设在密封圆管上的浮动密锥套、位于浮动密 锥套与多边形插接管的端部之间的弹性件及设置在多边形插接孔的孔底的锥形密封孔，所 述浮动密锥套与密封圆管之间滑动密封连接，所述浮动密锥套的外周面呈圆锥形，所述锥 形密封孔与浮动密锥套相配合，浮动密锥套插设在锥形密封孔内；所述径向限位孔为锥形 限位孔，径向限位孔的内径由孔口往孔底逐渐减小，所述定位柱为锥形定位柱；在所述定位 柱插入径向限位孔的过程中，将带动浮动密锥套往锥形密封孔内移动，以使浮动密锥套的 外壁表面紧靠在锥形密封孔的内壁表面上并压缩所述弹性件，弹性件被压缩后将提供弹性 力，使浮动密锥套的外壁表面压紧在锥形密封孔的内壁表面上。如此，通过定位柱插入径向 限位孔的过程中来提供压紧力，使浮动密锥套的外壁表面紧靠在锥形密封孔的内壁表面上 并压缩所述弹性件的压紧力，并通过弹性件的弹性形变来储存该压紧力，弹性件被压缩后 将提供弹性力，使浮动密锥套的外壁表面压紧在锥形密封孔的内壁表面上，从而保证浮动 密锥套与锥形密封孔的密封连接，以保证连接管与单孔管之间的密封连接；同时，通过弹性 件的弹性形变，来保证连接螺栓的安装不受影响。 作为优选，钻杆尾部包括与钻身上端的单孔管相连接的尾部管体及套设置在尾部 管体上的输入管，且输入管与尾部管体之间能够相对转动，所述水泥注浆口和注气口设置 在输入管上，所述输入管通过连接件固定在支撑塔杆上，所述动力头用于驱动旋喷钻杆的 钻身旋转。 作为优选，转动座旋转执行机构为第一油缸，所述塔杆旋转执行机构为第二油缸。 作为优选，所述行走机构为履带行走机构或橡胶车轮行走机构或适用于在铁轨上 行走的铁轮行走机构。 一种隧道加固施工方法，依次包括以下步骤： （一），高压旋喷桩机行驶至隧道内的指定位置； 6 CN 111550182 A 说　明　书 3/9 页 （二），施工某一段隧道的正下方的竖向高压旋喷桩，具体施工步骤如下： 第一，通过转动座旋转执行机构驱动转动座旋转，使支撑塔杆和旋喷钻杆处于竖直面 内；通过塔杆旋转执行机构驱动支撑塔杆旋转，使支撑塔杆和旋喷钻杆处于竖直状态； 第二，高压旋喷桩机利用的旋喷钻杆在隧道内直接向下进行垂直钻孔，旋喷钻杆穿过 隧道的内壁，使高压旋喷孔钻入设定深度； 接着，直接利用旋喷钻杆进行高压喷射注浆，从而隧道在内壁的正下方形成竖直分布 的竖向高压旋喷桩，通过竖向高压旋喷桩对隧道进行支撑；然后将旋喷钻杆提起至隧道内； 再接着，高压旋喷桩机沿隧道行驶设定距离； 第三；返回第二步骤，直至完成该段隧道下方的竖向高压旋喷桩的施工； （三），施工某一段隧道的右下方的右倾高压旋喷桩，右倾高压旋喷桩与竖向高压旋喷 桩位于同一段隧道的下方；具体施工步骤如下： 通过转动座旋转执行机构驱动转动座旋转，使支撑塔杆和旋喷钻杆处于竖直面内；通 过塔杆旋转执行机构驱动支撑塔杆往右旋转，使支撑塔杆和旋喷钻杆处于倾斜状态，旋喷 钻杆的倾斜角度为0-90度； 第二，高压旋喷桩机利用的旋喷钻杆在隧道内直接向右下方进行钻孔，旋喷钻杆穿过 隧道的内壁，使高压旋喷孔钻入设定深度； 接着，直接利用旋喷钻杆进行高压喷射注浆，从而隧道在内壁的右下方形成倾斜分布 的右倾高压旋喷桩，通过右倾高压旋喷桩对隧道进行支撑；然后将旋喷钻杆提起至隧道内； 再接着，高压旋喷桩机沿隧道行驶设定距离； 第三；返回第二步骤，直至完成该段隧道下方的右倾高压旋喷桩的施工； 施工某一段隧道的左下方的左倾高压旋喷桩，左倾高压旋喷桩与竖向高压旋喷桩位于 同一段隧道的下方；具体施工步骤如下： 通过转动座旋转执行机构驱动转动座旋转，使支撑塔杆和旋喷钻杆处于竖直面内；通 过塔杆旋转执行机构驱动支撑塔杆往左旋转，使支撑塔杆和旋喷钻杆处于倾斜状态，旋喷 钻杆的倾斜角度为0-90度； 第二，高压旋喷桩机利用的旋喷钻杆在隧道内直接向左下方进行钻孔，旋喷钻杆穿过 隧道的内壁，使高压旋喷孔钻入设定深度； 接着，直接利用旋喷钻杆进行高压喷射注浆，从而隧道在内壁的左下方形成倾斜分布 的左倾高压旋喷桩，通过左倾高压旋喷桩对隧道进行支撑；然后将旋喷钻杆提起至隧道内； 再接着，高压旋喷桩机沿隧道行驶设定距离； 第三；返回第二步骤，直至完成该段隧道下方的左倾高压旋喷桩的施工。如此，可以通 过竖向高压旋喷桩、右倾高压旋喷桩和左倾高压旋喷桩对隧道进行多角度的可靠的支撑和 加固，隧道加固效果好。 本发明的有益效果是：能够有效简化隧道加固施工步骤，提高施工效率，并且隧道 加固效果好。 附图说明 图1是本发明的洞内多角度水泥土桩施工设备的支撑塔杆处于倾斜状态的一种结 构示意图。 7 CN 111550182 A 说　明　书 4/9 页 图2是本发明的洞内多角度水泥土桩施工设备的支撑塔杆处于竖直状态的一种结 构示意图。 图3是本发明的钻杆装置的一种结构示意图。 图4是本发明的具体实施例二的连接管与单孔管装配前的一种局部结构示意图。 图5是本发明的具体实施例三的连接管与单孔管装配前的一种局部结构示意图。 图6是本发明的具体实施例三的连接管与单孔管装配后的一种局部结构示意图。 图7是本发明的具体实施例五的隧道加固施工方法中施工竖向高压旋喷桩的一种 局部结构示意图。 图8是本发明的具体实施例五的隧道加固施工方法中施工右倾高压旋喷桩的一种 局部结构示意图。 图9是本发明的具体实施例五的隧道加固施工方法中施工左倾高压旋喷桩的一种 局部结构示意图。 图中： 高压旋喷桩机1a； 行走机构2a； 工作平台3a； 旋转式塔杆机构4  a： 水平轴4a.0，转动座4a.1，支撑塔杆4a.2，塔杆旋转执行机构4a.3，导轨4a.4，滑动座 4a.5，转动座旋转执行机构4a.6； 钻杆装置5  a： 钻身1，单孔管1.1； 钻杆头部2，高压旋喷孔2.1，钻头2.2，头部管体2.3； 钻杆尾部3，水泥注浆口3.1，注气口3.2，尾部管体3.3，输入管3.4； 连接管4； 防转连接结构5，多边形插接管5.1，多边形插接孔5.2，径向螺栓孔5.3，连接螺栓5.4， 定位柱5.5，径向限位孔5.6； 密封连接结构6，密封圆管6.1，密封圆孔6.2，浮动密锥套6.3，弹性件6.4，锥形密封孔 6.5； 动力头6  a； 隧道7a； 竖向高压旋喷桩8a； 右倾高压旋喷桩9a； 左倾高压旋喷桩10a。