一种自钻进式加气轻质水泥土MJS装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及地基加固技术领域，尤其涉及一种自钻进式加气轻质水泥土MJS装置及其施工方法。

背景技术

随着地下空间不断向纵深立体化发展，作为保障地下工程顺利开展的重要技术手段——地基加固技术也不断完善，并对地基加固的环境扰动效应和加固效果提出了更高的要求。

常见的高压喷射注浆地基加固方法，一方面，高压旋喷作用下，水泥浆在地层缝隙四处扩散，可能会大范围污染土体。另一方面，高压喷射注浆法施工中在周边产生超静孔隙水压力，对土体具有一定挤土效应，致使产生地表土体隆起、土体侧向位移。此外，高压喷射注浆加固后土粒与水泥混合，加固区域水泥土密度较原状土密度要大，将产生附加应力，引起地基沉降，导致邻近建构筑物的基础发生倾斜变形甚至结构破坏。

因此，为减小和消除传统地基加固方法引起土体沉降变形的危害，提高地基加固施工效率，亟需一种自钻进式加气轻质水泥土MJS装置。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种自钻进式加气轻质水泥土MJS装置及其施工方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种自钻进式加气轻质水泥土MJS装置，包括多孔管、集成装置、铰刀头、压力监测系统、质量测定仪和控制台；所述压力监测系统包括压力传感器和采集仪；

所述多孔管、集成装置和铰刀头自上而下连接，构成钻杆主体；

所述多孔管集成排泥管、高压水泥浆管、备用管、负压气管、预备气管、负压水管、液压管、压力传感器线路管、压力水管、电源线管和主气管；

所述集成装置的筒壁外侧自上至下设有高压喷水口、排泥口、压力传感器和若干高压注浆口；内部还开设有排泥仓；

所述铰刀头位于集成装置底部，通过集成装置内部的排泥仓与排泥管连通；铰刀头顶部的压力出水口；所述铰刀头顶部开设有压力出水口；

所述集成装置内设置电机装置，用于驱动铰刀头单独旋转切削土体，避免钻杆提升时整体旋转取土对周围土体产生扰动；

所述负压气管、预备气管和负压水管每个管路均在集成装置内形成两个设有压力控制阀门的支路，分别与排泥口和排泥仓连通后辅助排泥和出土；所述排泥口和排泥仓均与排泥管连接，用于排泥和出土；

所述液压管在集成装置内形成三个设有压力控制阀门的支路，分别连通排泥口、排泥仓和电机装置；

所述压力水管在集成装置内形成两个设有压力控制阀门的支路，分别连通集成装置筒壁的高压喷水口和铰刀头顶部的压力出水口；

所述主气管上端连接空压机；

所述高压水泥浆管分为加气水泥浆管和轻质水泥浆管，连通至集成装置的高压注浆口；

所述电源线管用于供电；所述高压喷水口通过高压水切削土体；所述排泥口用于排出高压水切削后形成的土—水混合物，以及高压注浆后多余的水泥浆；

所述质量测定仪设置在废液箱内，对排泥管抽至废液箱的土—水混合物质量进行测定，将测定数据传输至控制台；

所述压力传感器通过压力传感器线路管内的导线与采集仪连接，所述采集仪与控制台连接；所述控制台用于调控各个压力控制阀门协同控制作业和控制电机。

进一步地，所述加气水泥浆管上端连接至水泥浆仓，所使用的水泥浆中掺入速凝剂，加气水泥浆管在集成装置内通过若干设有压力控制阀门的分支气管，连通主气管，所述加气水泥浆管与分支气管连通注入气体后，在高压注浆口处穿入主气管中，形成连通高压注浆口的同轴双层管结构。

进一步地，所述压力控制阀门通过压力传感器线路管内的导线与控制台连接，根据压力传感器采集的水土压力数据调节分支气管内气压，控制气体进入高压水泥浆管的水泥浆中。

进一步地，所述轻质水泥浆管上端连接至水泥浆仓，水泥浆仓内的轻质水泥浆含有发泡剂，所述发泡剂分为第一类发泡剂与第二类发泡剂；

所述第一类发泡剂为表面活性类发泡剂，

所述第二类发泡剂由铝粉、铁粉、拉开粉和引气剂，按9：9：1：1的比例混合；所述发泡剂用于在水泥浆料中产生密闭气泡；所述引气剂使气泡数量增加且均匀；所述第二类发泡剂也可根据室内试验和现场试验进行配比调整以适应更多的工程场景。

进一步地，所述发泡剂加入水泥浆仓的量，根据压力传感器采集的水土压力数据实时调整，要求轻质水泥土的体积与排出土—水混合物的体积相同；

进一步地，所述铰刀头由铰刀钻头和铰刀环组成；所述铰刀钻头和铰刀环固定连接，带锯齿的铰刀刀片固定地连接在铰刀钻头上。

进一步地，所述排泥管通过负压进行排泥和出土；所述预备气管内为压力气体，用于管路堵塞时加压清孔；所述压力水管上端连接压力水箱。

进一步地，所述高压注浆口成对设置，所述集成装置上至少设置一对高压注浆口；所述分支气管的直径由待注入高压水泥浆管内的气体通量确定；所述连通高压注浆口的同轴双层管结构中的高压水泥浆管直径小于主气管。

进一步地，所述排泥口与高压注浆口间隔开，防止排泥口将加固区域未凝固的水泥浆液排出；所述铰刀头最大外径应大于多孔管、集成装置的外径。

另一方面，本发明说明书还提供了一种自钻进式加气轻质水泥土MJS装置的施工方法，该方法包括以下步骤：

S1、测量定位，在待加固区域内设置地下水位、地面沉降监测点，对地下水位和地面沉降进行实时监测；

S2、将自钻进式加气水泥土MJS装置的各个管路连接完毕后，通过控制台，控制电机装置驱动铰刀头高速旋转，铰刀钻头及其上的铰刀刀片切削土体；切削后的土体与压力出水口喷出压力水形成土—水混合物，经排泥仓、排泥管排出；根据地下水位变化监测数据，通过注入压力水补给地下水，保持地下水位不变；

S3、钻孔至设计深度后，关闭电机装置、压力出水口、排泥仓，停止钻孔作业；

S4、在高压喷水口喷射出高压水切削土体后，通过高压注浆口喷射高压水泥浆进行注浆加固；钻杆旋转提升，高压喷水口和高压注浆口分别持续进行高压水切削土体和高压注浆加固作业；若需要给加气水泥浆管加气，则通过控制台控制压力控制阀门，使得分支气管内的压力气体注入高压水泥浆管的水泥浆中，形成气泡均匀分布的加气水泥浆；

在高压水切削土体过程中，控制台通过压力传感器和质量测定仪得到水土压力数据和土—水混合物质量，通过控制台调整排泥口阀门开合程度，控制排出的高压水泥浆和高压水，保证加固区域的水土压力维持恒定；

S5、待土体注浆加固完成后，关闭自钻进式加气水泥土MJS装置，断开自钻进式加气水泥土MJS装置各个管路的连接；

S6、重复S1-S5，直至完成待加固区域的所有注浆加固施工。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明设置有两种高压水泥浆管，使用加气水泥浆管时，通过主气管分支出分支气管向高压水泥浆管中持续加气，能快速包裹气体形成封闭气泡，保证气体能够在水泥液中均匀分布、加固区域不同位置处的强度基本相同，避免出现部分气泡不均匀导致断裂。有效防止因注浆后加固区域密度增加产生附加应力引起地面沉降，以及可能危害周边建构筑物的情况，从根本上减小和消除传统地基加固方法引起土体沉降变形的危害，特别适用于在建筑密集区域内施工的情况。

加气水泥浆管与主气管形成同轴双层套管结构，在高压喷出的水泥周围包裹高压气体，规范水泥喷射范围，使得地基加固为规整的形状，其可靠性与可控性均提高。

使用轻质水泥浆管时，采用泡沫轻质水泥加固，水泥浆液与发泡剂在泥浆仓中充分混合均匀，使发泡剂有充足的时间在水泥浆里发泡，形成气泡稳定均匀的泡沫轻质水泥浆，保证泡沫轻质水泥浆的质量稳定。

本发明中设置铰刀头，连接在集成装置上，铰刀头上铰刀刀片为带锯齿状铰刀刀片，通过将切削下来的土体与水混合后抽出，进行钻孔工作，继而可直接进行注浆加固，无需采用其他引孔设备，大大提高了地基加固施工效率，达到简化工序、缩短工期的效果。

本发明中的集成装置内设置电机装置，在引孔时电机装置驱动铰刀头单独运作；通过土—水混合的方式出土，部分土—水混合形成的泥浆留在钻孔内，起到护壁的作用，还能有效减小钻杆表面与周围土体的摩阻力，进一步地降低施工对周围土体扰动，防止挤土作用产生的不良影响，做到微扰动施工，提升施工安全性、可靠性。

本发明中设置压力出水口，在切削土体时注入压力水，一方面可以使钻孔切削下来的土与水形成土—水混合物，方便切削后的土体排出，另一方面根据地下水位变化实时进行地下水回灌，保证地下水位不变，避免因降水引起的地面沉降问题。

本发明中压力监测系统、质量测定仪和控制台协同工作，通过压力传感器对施工时场地的水土压力进行监测，通过质量测定仪对排出土体的质量进行监测，并计算灌入水泥的质量，使得灌入水泥的质量与排出土量达到平衡，通过控制台调整排泥口阀门开合程度对排出土—水混合土的质量进行实施调控，有效控制钻孔的出土量保证加固区域内地层自重应力等效与水土压力平衡，达到加固区域地层的自重应力与原场地的地层自重应力等效的目的，有效解决加固区域自重应力增加引起的地面沉降问题。

本发明中控制台连接多孔管、集成装置、压力监测系统和质量测定仪，调控自钻进式加气水泥土MJS装置的钻孔作业、高压水削土作业、高压注浆加固作业、排泥作业以及各个压力控制阀门协同控制作业，根据地下水位、地面沉降、地层中的水土压力等监测数据实时调整控制，保证加固区域的水土压力维持恒定、加固区域施工前后地层自重应力等效，能有效减少注浆工程对周边环境的不利影响，大大提升注浆效率和加固效果，符合智慧工程施工理念。

附图说明

图1是本发明自钻进式加气水泥土MJS装置侧面图；

图2是图1的A—A的剖面图；

图3是注浆导管单元示意图。

图中，多孔管1、排泥管1-1、高压水泥浆管1-2、备用管1-3、负压气管1-4、预备气管1-5、负压水管1-6、液压管1-7、压力传感器线管1-8、压力水管1-9、电源线管1-10、主气管1-11、分支气管1-11-1、集成装置2、高压喷水口3、排泥口4、高压注浆口5、压力传感器6、铰刀头7、铰刀钻头7-1、铰刀刀片7-1-1、铰刀环7-2、压力控制阀门8。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明实施例提供了一种自钻进式加气轻质水泥土MJS装置，包括多孔管1、集成装置2、铰刀头7、压力监测系统、质量测定仪和控制台；所述压力监测系统包括压力传感器6和采集仪；

所述多孔管1、集成装置2和铰刀头7自上而下连接，构成钻杆主体；

如图2所示，所述多孔管1集成排泥管1-1、高压水泥浆管1-2、备用管1-3、负压气管1-4、预备气管1-5、负压水管1-6、液压管1-7、压力传感器线路管1-8、压力水管1-9、电源线管1-10和主气管1-11；

所述集成装置2的筒壁外侧自上至下设有高压喷水口3、排泥口4、压力传感器6和高压注浆口5；

所述铰刀头7由铰刀钻头7-1和铰刀环7-2组成；所述铰刀钻头7-1和铰刀环7-2固定连接，带锯齿的铰刀刀片7-1-1固定地连接在铰刀钻头7-1上；所述铰刀头7位于集成装置2底部，通过集成装置2内部的排泥仓与排泥管1-1连通；

所述集成装置2内靠近底部区域设置电机装置，用于驱动铰刀头7单独旋转切削土体，避免钻杆整体旋转取土对周围土体产生扰动；

所述主气管1-11连接至高压注浆口，主气管1-11上端连接空压机；喷射混凝土时，均需要主气管1-11提供加压气。所述备用管1-3用于其他功能管子若遇破损时连接备用。

所述负压气管1-4、预备气管1-5、负压水管1-6均在集成装置2内形成两个设有压力控制阀门的支路，分别与排泥口4和排泥仓连通后辅助排泥和出土；所述排泥口4和排泥仓均与排泥管1-1连接，用于排泥和出土；

所述液压管1-7在集成装置2内形成三个设有压力控制阀门的支路，分别连通排泥口4、排泥仓和电机装置；

所述压力水管1-9在集成装置2内形成两个设有压力控制阀门的支路，分别连通集成装置2筒壁的高压喷水口3和铰刀头7顶部的压力出水口；所述铰刀头7顶部的压力出水口喷出压力水，一方面，可用于铰刀头7切削土体时减阻和降温，同时便于土—水混合物从排泥口4排出，另一方面，可用于平衡经排泥口4排出的地下水量，以保证地下水位线不变，防止因地下水下降引起的地面沉降；

所述高压喷水口3通过高压水切削土体；所述排泥口4用于排出高压水切削后形成的土—水混合物，以及高压注浆后多余的水泥浆；

所述高压注浆口5成对设置，每个高压注浆口5配置一个注浆导管单元；所述注浆导管单元由高压水泥浆管1-2、主气管1-11、分支气管1-11-1和压力控制阀门8构成；所述分支气管1-11-1为主气管1-11在集成装置2内分支出，通过压力控制阀门8，与高压水泥浆管1-2连通；所述压力控制阀门8用于控制由分支气管1-11-1注入高压水泥浆管1-2气体的压力；所述高压水泥浆管1-2与分支气管1-11-1连通注入气体后，在近高压注浆口5处穿入主气管1-11中，形成连通高压注浆口5的同轴双层管结构；所述压力控制阀门8通过压力传感器线路管1-8内的导线与控制台连接，根据水土压力数据调节分支气管1-11-1内气压，控制气体进入高压水泥浆管1-2的水泥浆中，使得加固区域土体中的气泡均匀分布且孔隙含量稳定；

所述压力传感器6通过压力传感器线路管1-8内的导线与采集仪连接，将实时采集的水土压力数据传输至采集仪；所述采集仪与控制台连接；若采集仪监测到水土压力异常，所述控制台将调整排泥口4阀门开合程度，以此控制排出的高压水泥浆和高压水，保证加固区域的水土压力维持恒定；

所述质量测定仪设置在废液箱内，对排泥管1-1抽至废液箱的土—水混合物质量进行测定，将测定数据传输至控制台，通过控制台调整控制灌入加固区域水泥浆的质量，使加固区域施工前后地层自重应力等效。

如图3所示，所述多根多孔管1可通过螺栓连接接长；所述排泥管1-1通过负压进行排泥和出土；所述高压水泥浆管1-2上端连接水泥浆仓；所述高压水泥浆管1-2的水泥浆中应掺入速凝剂，经分支气管1-11-1注入气体后，能快速包裹气体形成封闭气泡；所述预备气管1-5内为压力气体，可用于管路堵塞时加压清孔；所述压力水管1-9上端连接压力水箱；所述主气管1-11上端连接空压机；所述负压气管1-4、预备气管1-5、负压水管1-6、液压管1-7和压力水管1-9支路的压力控制阀门、压力传感器6、压力控制阀门8通过电源线管1-10内的电源线供电，均经压力传感器线路管1-8内的导线与控制台连接。

所述集成装置2上至少设置一对高压注浆口5；所述分支气管1-11-1的直径由待注入高压水泥浆管1-2内的气体通量确定；所述连通高压注浆口5的同轴双层管结构中的高压水泥浆管1-2直径小于主气管1-11。

所述电机装置与液压管1-7的支路、电源线管1-10内的电源线连接，电机装置的控制导线穿过压力传感器线路管1-8与控制台连接。

所述排泥口4与高压注浆口5间隔开，防止排泥口4将加固区域未凝固的水泥浆液排出，造成水泥浆液浪费、影响加固效果，甚至堵塞管路；所述铰刀头7最大外径应大于多孔管1、集成装置2的外径。

所述控制台连接多孔管1、集成装置2、压力监测系统和质量测定仪，调控自钻进式加气水泥土MJS装置的钻孔作业、高压水削土作业、高压注浆加固作业、排泥作业以及各个压力控制阀门协同控制作业。

另一方面，本发明实施例提供了一种自钻进式加气轻质水泥土MJS装置的施工方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、测量定位，在待加固区域内设置地下水位、地面沉降监测点，对地下水位和地面沉降进行实时监测；

步骤2、将自钻进式加气水泥土MJS装置的各个管路连接完毕后，通过控制台，启动自钻进式加气水泥土MJS装置的钻进系统进行钻孔作业：电机装置驱动铰刀头7高速旋转，铰刀钻头7-1及其上的铰刀刀片7-1-1切削土体；切削后的土体与压力出水口喷出压力水形成土—水混合物，经排泥仓、排泥管1-1排出；根据地下水位变化监测数据，通过注入压力水补给地下水，保持地下水位不变；

步骤3、钻孔至设计深度后，关闭电机装置、压力出水口、排泥仓，停止钻孔作业；

步骤4、通过控制台，启动自钻进式加气水泥土MJS装置的高压水削土和高压水泥浆注浆加固系统：通过高压喷水口3喷射出高压水切削土体后，通过高压注浆口5喷射高压水泥浆进行注浆加固；钻杆以一定速度旋转提升，高压喷水口3和高压注浆口5分别持续进行高压水切削土体和高压注浆加固作业；

在步骤4高压水切削土体过程中，压力传感器6将水土压力数据经采集仪传输至控制台，通过控制台调整排泥口4阀门开合程度，控制排出的高压水泥浆和高压水，保证加固区域的水土压力维持恒定；

在步骤4高压注浆过程中，通过控制台控制压力控制阀门8，使得分支气管1-11-1内的压力气体注入高压水泥浆管1-2的水泥浆中，形成气泡均匀分布的加气水泥浆后，由高压注浆口5喷射出进行注浆加固；由质量测定仪对土—水混合物质量进行测定，将测定数据传输至控制台，通过控制台调整控制灌入加固区域水泥浆的质量，使加固区域施工前后地层自重应力等效；

步骤5、待土体注浆加固完成后，关闭自钻进式加气水泥土MJS装置，断开自钻进式加气水泥土MJS装置各个管路的连接；

步骤6、重复步骤1-5，直至完成待加固区域的所有注浆加固施工。

所述步骤2-4中，针对成孔后易坍塌的土体，可以在多孔管范围内设置外套管，防止塌孔的土体对铰刀头7和集成装置2作业造成影响；所述外套管应与钻杆向上提升的速度应保持一致。

所述步骤4中，应对水泥浆的质量进行检测，保证满足注浆加固要求；钻杆通过顶部动力装置旋转提升，旋转提升速度应保证排泥口4将含大量土体的泥浆抽出，并保证注浆的加气水泥土能充分替换加固区域的原状土体，满足加固施工前后地层重力等效的同时提升加固区域的土体强度。

所述步骤4中，分支气管1-11-1注入高压水泥浆管1-2的水泥浆中压力气体应根据注浆加固深度进行实时调整，保证不同深度处加固土体中的气泡均匀分布且孔隙含量稳定；所述灌入加固区域水泥浆的质量应等于排泥管1-1排出的天然土体质量；所述排泥管1-1排出的天然土体质量根据土—水混合物中土体的干质量以及地质勘测得到的天然土的密度、含水率计算得到；所述排泥管1-1排出的天然土体由钻孔切削的土体和高压水切削的土体两部分组成；所述步骤6中，应通过规范规定的方法对注浆加固土体的质量进行检测。

实施例2：

一种用于轻质水泥土加固的自钻进式MJS装置，包括多孔管1、集成装置2、铰刀头7、压力监测系统、质量测定仪和控制台；所述压力监测系统包括压力传感器6和采集仪；

所述多孔管1、集成装置2和铰刀头7自上而下连接，构成钻杆主体；

所述多孔管1集成多孔管1、排泥管1-1、高压水泥浆管1-2、备用水泥浆管1-3、负压气管1-4、预备气管1-5、负压水管1-6、液压管1-7、压力传感器线路管1-8、压力水管1-9、电源线管1-10、主气管1-11；本实施例中所述高压水泥浆管为轻质水泥浆管，连通至集成装置的高压注浆口；

所述集成装置2为套筒式集成装置，套接在所述多孔管1下部，筒壁上从上至下设有高压喷水口3、排泥口4、高压注浆口5和压力传感器6；

所述铰刀头7由铰刀钻头7-1和铰刀环7-2组成；所述铰刀钻头7-1和铰刀环7-2固定连接，带锯齿的铰刀刀片7-1-1固定地连接在铰刀钻头7-1上；所述铰刀头7位于集成装置2底部，通过集成装置2内部的排泥仓与排泥管1-1连通；

所述集成装置2内靠近铰刀头7设置电机装置，用于驱动铰刀头7单独旋转切削土体，避免钻杆整体旋转取土对周围土体产生扰动；

所述主气管1-11连接至高压注浆口，主气管1-11上端连接空压机；喷射混凝土时，均需要主气管1-11提供加压气。所述备用管1-3用于其他功能管子若遇破损时连接备用。

所述负压气管1-4、预备气管1-5、负压水管1-6均在集成装置2内形成两个设有压力控制阀门的支路，分别与排泥口4和排泥仓连通后辅助排泥和出土；所述排泥口4和排泥仓均与排泥管1-1连接，用于排泥和出土；

所述液压管1-7在集成装置2内形成三个设有压力控制阀门的支路，分别连通排泥口4、排泥仓和电机装置；

所述压力水管1-9在集成装置2内形成两个设有压力控制阀门的支路，分别连通集成装置2筒壁的高压喷水口3和铰刀头7顶部的压力出水口；所述铰刀头7顶部的压力出水口喷出压力水，一方面，可用于铰刀头7切削土体时减阻和降温，同时便于土—水混合物从排泥口4排出，另一方面，可用于平衡经排泥口4排出的地下水量，以保证地下水位线不变，防止因地下水下降引起的地面沉降；

所述高压喷水口3通过高压水切削土体；所述排泥口4用于排出高压水切削后形成的土—水混合物，以及高压注浆后多余的水泥浆；所述高压注浆口5高压水泥浆进一步切削土体并加固；

所述压力传感器6通过压力传感器线路管1-8内的导线与采集仪连接，将实时采集的水土压力数据传输至采集仪；所述采集仪与控制台连接；若采集仪监测到水土压力异常，所述控制台将调整排泥口4阀门开合程度，以此控制排出的高压水泥浆和高压水，保证加固区域的水土压力维持恒定；制台

所述质量测定仪设置在废液箱内，对排泥管1-1抽至废液箱的土—水混合物质量进行测定，将测定数据传输至控制台，通过控制台调整控制灌入加固区域水泥浆的质量，使加固区域施工前后地层自重应力等效。

进一步地，所述多根多孔管1可通过螺栓连接接长；所述排泥管1-1通过负压进行排泥和出土；所述高压水泥浆管1-2上端连接水泥浆仓；所述预备气管1-5内为压力气体，可用于管路堵塞时加压清孔；所述压力水管1-9上端连接压力水箱；所述主气管1-11上端连接空压机；所述备用水泥浆管1-3、负压气管1-4、预备气管1-5、负压水管1-6、液压管1-7和压力水管1-9支路的压力控制阀门、压力传感器6通过电源线管1-10内的电源线供电，均经压力传感器线路管1-8内的导线与控制台连接。

所述电机装置与液压管1-7的支路和电源线管1-10内的电源线连接，电机装置的控制导线穿过压力传感器线路管1-8与控制台连接。

进一步地，所述发泡剂分为第一类发泡剂与第二类发泡剂；

所述第一类发泡剂为表面活性类发泡剂，发泡剂经发泡产生的气泡应符合下列要求：

(1)气泡应均匀、细密，气泡密度为48kg/m3～52kg/m3；

(2)标准气泡柱1小时的沉降高度不大于6mm；

(3)标准气泡柱1小时的泌水量不大于20ml；

(4)经消泡试验确定的湿容重增加率应不超过10％。(摘自《气泡混合轻质土填筑工程技术规程》)(表面活性类发泡剂厂家直接供应)；

所述第二类发泡剂由铝粉、铁粉、拉开粉和少量引气剂，按9：9：1：1的比例混合；所述发泡剂用于在水泥浆料中产生密闭气泡；所述引气剂使气泡数量增加且均匀；所述第二类发泡剂也可根据室内试验和现场试验进行配比调整以适应更多的工程场景。

所述发泡剂加入水泥浆仓的量，根据压力传感器6采集的水土压力数据实时调整，要求轻质水泥土的体积与排出土—水混合物的体积相同；

进一步地，所述控制台连接多孔管1、集成装置2、压力监测系统和质量测定仪，调控用于轻质水泥土加固的螺旋铰吸式MJS装置的钻孔作业、高压水削土作业、高压注浆加固作业、排泥作业以及各个压力控制阀门协同控制作业。

所述排泥口4与高压注浆口5间隔开，防止排泥口4将加固区域未凝固的水泥浆液排出，造成水泥浆液浪费、影响加固效果，甚至堵塞管路；所述铰刀头7最大外径应大于多孔管1、集成装置2的外径。

另一方面，本发明实施例提供了使用轻质水泥浆管的的自钻进式MJS装置的施工方法，该方法包括以下步骤：

S1、定位放线，在待加固区域内设置地下水位、地面沉降监测点，对地下水位和地面沉降进行实时监测；

S2、将用于轻质水泥土加固的自钻进式MJS装置的各个管路连接完毕后，通过控制台，启动用于轻质水泥土加固的自钻进式MJS装置的钻进系统进行钻孔作业：电机装置驱动铰刀头7高速旋转，铰刀钻头7-1及其上的铰刀刀片7-1-1切削土体；切削后的土体与压力出水口喷出压力水形成土—水混合物，经排泥仓、排泥管1-1排出；根据地下水位变化监测数据，通过注入压力水补给地下水，保持地下水位不变；

S3、钻孔至设计深度后，关闭电机装置、压力出水口、排泥仓，停止钻孔作业；

S4、通过控制台，启动用于轻质水泥土加固的自钻进式MJS装置的高压水削土和高压水泥浆注浆加固系统：通过高压喷水口3喷射出高压水切削土体后，通过高压注浆口5喷射高压泡沫轻质水泥浆进一步切削土体并注浆加固；钻杆以一定速度旋转提升，高压喷水口3和高压注浆口5分别持续进行高压水切削土体和高压注浆加固作业；

在高压水切削土体过程中，压力传感器6将水土压力数据经采集仪传输至控制台，通过控制台调整排泥口4阀门开合程度，控制排出的高压水泥浆和高压水，保证加固区域的水土压力维持恒定；

由质量测定仪对土—水混合物质量进行测定，将测定数据传输至控制台，通过控制台调整控制灌入加固区域水泥浆的质量，使加固区域施工前后地层自重应力等效；

S5、待土体注浆加固完成后，关闭轻质水泥土加固的自钻进式MJS装置，断开轻质水泥土加固的自钻进式MJS装置各个管路的连接；

S6重复S1-S5，直至完成待加固区域的所有注浆加固施工。

所述步骤S2-S4中，针对成孔后易坍塌的土体，可以在多孔管范围内设置外套管，防止塌孔的土体对铰刀头7和集成装置2作业造成影响；所述外套管应与钻杆向上提升的速度应保持一致。

所述质量测定仪监测抽出混合物的质量，并调节灌注水泥浆的量，使灌入水泥的量减去加固完成后水泥土水分蒸发流失的量等于抽出混合物的量，以达到加固区域内地层的自重应力等效；所述水泥土水分蒸发流失的量需通过试验测定。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。