CN104805842B - 一种钢花管分段注浆系统及其施工方法 - Google Patents

一种钢花管分段注浆系统及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钢花管分段注浆系统，包括螺旋形胶套钢花管以及相配合的伸缩注浆枪头，所述伸缩注浆枪头通过注浆管连接有智能数据记录仪，所述智能数据记录仪的另一端连接有注浆进浆口；所述螺旋形胶套钢花管包括钢花管，所述钢花管底部依次设有相配合的钢花管封底板和U型支架，所述钢花管的管身上设有若干螺旋分布的注浆孔，所述注浆孔上通过若干钢丝固定有螺旋配合的螺旋形胶套；所述伸缩注浆枪头包括注浆枪头轴杆，所述注浆枪头轴杆的一端活动连接有上止浆塞，同时所述注浆枪头轴杆的另一端固定连接有下止浆塞。

Description

一种钢花管分段注浆系统及其施工方法
技术领域
本发明涉及岩土工程注浆加固领域，具体来说，涉及一种钢花管分段注浆系统及其施工方法。
背景技术
目前，在岩土工程注浆加固领域，注浆钢花管作为一种新的地基加固与支护措施，尤其适用于基坑快速支护、工程抢险与超前支护工程。由于注浆效果受地层条件影响较大，对于复杂地层，注浆效果与支护结构可靠性难以确保。分段注浆为提高注浆效果提供了可能，鉴于地层的分层分布特性，采用可变化长度的注浆枪头以及钢花管注浆段通长均匀分布的螺旋形钻孔，可以实现分段乃至逐点的注浆。对于薄层、软弱夹层、以及不均匀分布土层均可以通过分段控制注浆量、注浆压力与注浆时间等手段定向加固，从而极大的提高加固效果，并提高注浆施工的科学性、可控性。
所以，研制出一种可以进行分段注浆的钢花管注浆系统，便成为业内人士亟需解决的问题。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种钢花管分段注浆系统及其施工方法，能够实现分段乃至逐点的注浆。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种钢花管分段注浆系统，包括螺旋形胶套钢花管以及相配合的伸缩注浆枪头，所述伸缩注浆枪头通过注浆管连接有智能数据记录仪，所述智能数据记录仪的另一端连接有注浆进浆口；所述螺旋形胶套钢花管包括钢花管，所述钢花管底部依次设有相配合的钢花管封底板和U型支架，所述钢花管的管身上设有若干螺旋分布的注浆孔，所述注浆孔上通过若干钢丝固定有螺旋配合的螺旋形胶套；所述伸缩注浆枪头包括注浆枪头轴杆，所述注浆枪头轴杆的一端活动连接有上止浆塞，同时所述注浆枪头轴杆的另一端固定连接有下止浆塞。
进一步的，所述上止浆塞包括上止浆塞基座，所述上止浆塞基座的两端设有油封固定件，并且所述上止浆塞基座上均匀设有两个IDU油封；所述下止浆塞包括下止浆塞基座，所述下止浆塞基座的两端设有油封固定件，并且所述下止浆塞基座上均匀设有两个IDU油封。
进一步的，所述智能数据记录仪包括相配合的压力流量传感器、测试主机以及测试系统。
一种钢花管分段注浆的施工方法，包括如下步骤：
步骤一：首先应做好钢花管加工以及注浆材料的准备工作，按照注浆设计配置注浆浆液；
步骤二：在预先配置的素混凝土封口板上确定孔位，并进行钻孔，随后将所述螺旋形胶套钢花管安装于钻孔内；
步骤三：在钻孔与所述钢花管的间隙中灌注预先配置的套壳料，并记录好灌注的时间，待套壳料灌入完毕后，采用预先配置的水玻璃水泥砂浆填充所述钢花管与孔壁间隙封口；
步骤四：待套壳料或水泥浆初凝后，连接伸缩注浆枪头和注浆管，便可开始注浆工作；
步骤五：利用伸缩注浆枪头对灌浆段内的袖阀管孔由下至上逐次进行开环灌浆，浆液劈裂套壳料与土层，调节泵送压力，当灌浆记录仪出现流量增大、压力明显降低时，开环注浆即结束；
步骤六：待开环注浆完毕后，即自下而上依次进行分段注浆，分m个循环，每段每个循环的注浆量为：
分段注浆逐级提高灌注压力，终注压力不小于设计值；
步骤七：卸掉伸缩注浆枪头及注浆管内的压力后，上拔伸缩注浆枪头，重复步骤六；
步骤八：全段注浆完成之后，将伸缩注浆枪头拔出，记录此刻的时间，将预先配置的连接清水的水管插入所述钢花管管底，进行清孔，此外也要对伸缩注浆枪头进行清洗，避免浆液凝固堵塞；
步骤九：一次注浆结束后等到浆液初凝后进行二次注浆，重复步骤六至步骤八，同时如需进行更多次的注浆作业，按相同步骤进行操作；
步骤十：待注浆作业全部完毕后，不做清孔操作，将水泥浆留在钢花管内，形成钢管桩。
进一步的，所述钻孔半径大于或等于110mm。
进一步的，开环注浆后需要用清水冲洗钢花管内部的时间大于或等于10min。
本发明的有益效果：本发明可实现分段注浆段长度可调的二次或多次间隔注浆工艺，注浆作业时还可以配备智能灌浆数据记录仪，实现注浆全程压力和流量的双重监控，注浆效果良好、结构简单、可靠性高且成本低，具有良好的发展前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例所述的钢花管分段注浆系统的结构示意图；
图2是根据本发明实施例所述的螺旋形胶套钢花管结构示意图一；
图3是根据本发明实施例所述的螺旋形胶套钢花管结构示意图二；
图4是根据本发明实施例所述的伸缩注浆枪头结构示意图；
图5是根据本发明实施例所述的钢花管分段注浆系统的分段注浆流程；
图6是根据本发明实施例所述的钢花管分段注浆系统的注浆孔压力、流量时程曲线图；
图7是根据本发明实施例所述的钢花管分段注浆系统的注浆孔累计注浆量时程曲线图。
图中：
1、注浆管；2、智能数据记录仪；3、注浆进浆口；4、钢花管；5、钢花管封底板；6、U型支架；7、注浆孔；8、钢丝；9、螺旋形胶套；10、螺纹接头；11、注浆枪头轴杆；12、上止浆塞基座；13、油封固定件；14、IDU油封；15、下止浆塞基座；16、素混凝土封口板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-7所示，根据本发明实施例所述的一种钢花管分段注浆系统，包括螺旋形胶套钢花管以及相配合的伸缩注浆枪头，所述伸缩注浆枪头通过注浆管1连接有智能数据记录仪2，所述智能数据记录仪2的另一端连接有注浆进浆口3；所述螺旋形胶套钢花管包括钢花管4，所述钢花管4底部依次设有相配合的钢花管封底板5和U型支架6，所述钢花管4的管身上设有若干螺旋分布的注浆孔7，所述注浆孔7上通过若干钢丝8固定有螺旋配合的螺旋形胶套9；所述伸缩注浆枪头包括注浆枪头轴杆11，所述注浆枪头轴杆11的一端活动连接有上止浆塞，同时所述注浆枪头轴杆11的另一端固定连接有下止浆塞。
在一个实施例中，所述上止浆塞包括上止浆塞基座12，所述上止浆塞基座12的两端设有油封固定件13，并且所述上止浆塞基座12上均匀设有两个IDU油封14；所述下止浆塞包括下止浆塞基座15，所述下止浆塞基座15的两端设有油封固定件13，并且所述下止浆塞基座15上均匀设有两个IDU油封14。
一种钢花管分段注浆的施工方法，包括如下步骤：
步骤一：首先应做好钢花管4加工以及注浆材料的准备工作，按照注浆设计配置注浆浆液；
步骤二：在预先配置的素混凝土封口板16上确定孔位，并进行钻孔，随后将所述螺旋形胶套钢花管安装于钻孔内；
步骤三：在钻孔与所述钢花管4的间隙中灌注预先配置的套壳料，并记录好灌注的时间，待套壳料灌入完毕后，采用预先配置的水玻璃水泥砂浆填充所述钢花管4与孔壁间隙封口；
步骤四：待套壳料或水泥浆初凝后，连接伸缩注浆枪头和注浆管1，便可开始注浆工作；
步骤五：利用伸缩注浆枪头对灌浆段内的袖阀管孔由下至上逐次进行开环灌浆，浆液劈裂套壳料与土层，调节泵送压力，当灌浆记录仪出现流量增大、压力明显降低时，开环注浆即结束；
步骤六：待开环注浆完毕后，即自下而上依次进行分段注浆，分m个循环，每段每个循环的注浆量为：
分段注浆逐级提高灌注压力，终注压力不小于设计值；
步骤七：卸掉伸缩注浆枪头及注浆管1内的压力后，上拔伸缩注浆枪头，重复步骤六；
步骤八：全段注浆完成之后，将伸缩注浆枪头拔出，记录此刻的时间，将预先配置的连接清水的水管插入所述钢花管4管底，进行清孔，此外也要对伸缩注浆枪头进行清洗，避免浆液凝固堵塞；
步骤九：一次注浆结束后等到浆液初凝后进行二次注浆，重复步骤六至步骤八，同时如需进行更多次的注浆作业，按相同步骤进行操作；
步骤十：待注浆作业全部完毕后，不做清孔操作，将水泥浆留在钢花管4内，形成钢管桩。
在一个实施例中，所述钻孔半径大于或等于110mm。
在一个实施例中，开环注浆后需要用清水冲洗钢花管4内部的时间大于或等于10min。
为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。
在具体使用时，根据本发明所述的钢花管分段注浆系统的施工方法，包括如下步骤：首先应做好钢花管4加工以及注浆材料的准备工作，按照注浆设计配置注浆浆液；在预先配置的素混凝土封口板16上确定孔位，并进行钻孔，随后将所述螺旋形胶套钢花管4安装于钻孔内，钻孔半径不宜小于110mm，避免钢花管4安装时与钻孔侧壁摩擦对螺旋型袖套造成磨损，而袖套的完整与否直接决定了钢花管4多次间隔注浆的成功与否；在钻孔与所述钢花管4的间隙中灌注预先配置的套壳料，并记录好灌注的时间。套壳料的强度高低直接影响到灌浆时能否正常开环，属于重点控制环节，采用不同材料的套壳料等待时间不同，但均要待套壳料形成一定的强度时进入下一工序；待套壳料灌入完毕后，采用预先配置的水玻璃水泥砂浆填充钢花管4与孔壁间隙封口，应采取措施保证填充密实度，填充长度不小于500mm；待套壳料或水泥浆初凝后，连接伸缩注浆枪头和注浆管1，便可开始注浆工作，注浆枪头芯杆直径为Φ32，连接钢花管4宜采用0.5m~1.0m的钢管制作，宜选择质优的钢花管4和接头连接伸缩注浆枪头，避免伸缩注浆枪头在管内的上下移动时脱落。每段钢花管4的接头处应做好封堵措施，避免在压力灌浆时，接头处出现漏浆。压入伸缩注浆枪头前应先调整好伸缩注浆枪头的有效注浆长度，并在伸缩注浆枪头止浆塞处涂抹黄油；利用伸缩注浆枪头对灌浆段内的袖阀管孔由下至上逐次进行开环灌浆，浆液劈裂套壳料与土层，调节泵送压力，当灌浆记录仪出现流量增大、压力明显降低时，开环注浆即结束。使用伸缩注浆枪头对灌浆段内的袖阀管孔由下至上逐次进行开环时，可将注浆枪双栓之间距离适当调小，实现“逐点”开环。开环后需要用清水冲洗钢花管4内部不少于10min。需特别注意的是，采用0.8:1水泥浆代替套壳料时，等待9h可试开环，如果开环压力小于0.2MPa，可继续延长等待时间，如超过0.2MPa，便可实施下一阶段的分段灌浆；待开环注浆完毕后，即自下而上依次进行分段注浆，分m个循环，每段每个循环的注浆量为：
分段注浆逐级提高灌注压力，终注压力不小于设计值；特别注意的是，浆液配比应根据现场实际注浆效果进行调整。注浆间隔应根据注浆压力情况进行调整，如压力上不去，或漏浆、串浆严重，则适当延长间隔时间再进行注浆；卸掉伸缩注浆枪头及注浆管1内的压力后，上拔伸缩注浆枪头，重复步骤六。上拔伸缩注浆枪头，上拔的高度等于有效注浆长度，且在上拔过程中应做好链接钢花管4的拆卸工作；全段注浆完成之后，将伸缩注浆枪头拔出，记录此刻的时间，将连接清水的水管插入钢花管4管底，进行清孔，此外也要对伸缩注浆枪头进行清洗，避免异物堵塞；一次注浆结束后等到浆液初凝后进行二次注浆，重复步骤六至步骤八，同时如需进行更多次的注浆作业，按相同步骤进行操作；待注浆作业全部完毕后，不做清孔操作，将水泥浆留在钢花管4内，形成钢管桩。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，本发明可实现分段注浆段长度可调的二次或多次间隔注浆工艺，注浆作业时还可以配备智能灌浆数据记录仪，实现注浆全程压力和流量的双重监控，注浆效果良好、结构简单、可靠性高且成本低，具有良好的发展前景。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种钢花管分段注浆系统，其特征在于，包括螺旋形胶套钢花管以及相配合的伸缩注浆枪头，所述伸缩注浆枪头通过注浆管(1)连接有智能数据记录仪(2)，所述智能数据记录仪(2)的另一端连接有注浆进浆口(3)；所述螺旋形胶套钢花管包括钢花管(4)，所述钢花管(4)底部依次设有相配合的钢花管封底板(5)和U型支架(6)，所述钢花管(4)的管身上设有若干螺旋分布的注浆孔(7)，所述注浆孔(7)上通过若干钢丝(8)固定有螺旋配合的螺旋形胶套(9)；所述伸缩注浆枪头包括注浆枪头轴杆(11)，所述注浆枪头轴杆(11)的一端活动连接有上止浆塞，同时所述注浆枪头轴杆(11)的另一端固定连接有下止浆塞。
2.根据权利要求1所述的钢花管分段注浆系统，其特征在于，所述上止浆塞包括上止浆塞基座(12)，所述上止浆塞基座(12)的两端设有油封固定件(13)，并且所述上止浆塞基座(12)上均匀设有两个IDU油封(14)；所述下止浆塞包括下止浆塞基座(15)，所述下止浆塞基座(15)的两端设有油封固定件(13)，并且所述下止浆塞基座(15)上均匀设有两个IDU油封(14)。
3.一种使用如权利要求1-2任一所述的钢花管分段注浆系统的分段注浆施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：首先应做好钢花管(4)加工以及注浆材料的准备工作，按照注浆设计配置注浆浆液；
步骤二：在预先配置的素混凝土封口板(16)上确定孔位，并进行钻孔，随后将所述螺旋形胶套钢花管安装于钻孔内；
步骤三：在钻孔与所述钢花管(4)的间隙中灌注预先配置的套壳料，并记录好灌注的时间，待套壳料灌入完毕后，采用预先配置的水玻璃水泥砂浆填充所述钢花管(4)与孔壁间隙封口；
步骤四：待套壳料初凝后，连接伸缩注浆枪头和注浆管(1)，便可开始注浆工作；
步骤五：利用伸缩注浆枪头对灌浆段内的袖阀管孔由下至上逐次进行开环灌浆，浆液劈裂套壳料与土层，调节泵送压力，当灌浆记录仪出现流量增大、压力明显降低时，开环注浆即结束；
步骤六：待开环注浆完毕后，即自下而上依次进行分段注浆，分m个循环，每段每个循环的注浆量为：
V＝Q·l/m
分段注浆逐级提高灌注压力，终注压力不小于设计值；
步骤七：卸掉伸缩注浆枪头及注浆管(1)内的压力后，上拔伸缩注浆枪头，重复步骤六；
步骤八：全段注浆完成之后，将伸缩注浆枪头拔出，记录此刻的时间，将预先配置的连接清水的水管插入所述钢花管(4)管底，进行清孔，此外也要对伸缩注浆枪头进行清洗，避免浆液凝固堵塞；
步骤九：一次注浆结束后等到浆液初凝后进行二次注浆，重复步骤六至步骤八，同时如需进行更多次的注浆作业，按相同步骤进行操作；
步骤十：待注浆作业全部完毕后，不做清孔操作，将水泥浆留在钢花管(4)内，形成钢管桩。
4.根据权利要求3所述的一种使用如权利要求1-2任一所述的钢花管分段注浆系统的分段注浆施工方法，其特征在于，所述钻孔半径大于或等于110mm。
5.根据权利要求3所述的一种使用如权利要求1-2任一所述的钢花管分段注浆系统的分段注浆施工方法，其特征在于，开环注浆后需要用清水冲洗钢花管(4)内部的时间大于或等于10min。
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CN111021333A (zh) * 2019-12-25 2020-04-17 西南交通大学 分段压力注浆的螺旋钢桩及其注浆工艺

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