CN105544547B - 一种覆盖式分段加固填土及软土地层装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种覆盖式分段加固填土及软土地层装置及方法。本发明的用于覆盖式分段注浆管，包括与可调压注浆机相连的输浆管，输浆管经接头连接的注浆芯管，注浆芯管底端封闭、顶端与输浆管相连接，所述注浆芯管外部套装有分段式注浆钢管，注浆芯管的底部区域均匀布置多个内部注浆孔，分段式注浆管内根据土层的分层厚度，相应设置多个止浆环，顶部设置橡胶止浆塞和螺帽，所述外部注浆管的管体表面上间隔均匀布置有注浆梅花孔。本发明采取先将表层的土层进行加固及封闭注浆管与孔壁的间隙，以达到解决下端深厚软土加固过程中浆液不从孔口段泄出而造成的深度加固不佳的问题，且覆盖土加固与深部加固是用同一个装置一次性完成。

Description

一种覆盖式分段加固填土及软土地层装置及方法
技术领域
本发明涉及建筑地基基础及地下工程施工技术领域，具体来说涉及一种覆盖式分段加固填土及软土地层装置及方法。
背景技术
随着城市建设和工业建设的步伐加快，土地成为不可再生的稀缺资源，大量的建设项目因此出现在深厚填土及软土地区上。目前，大面积的深厚填土及软土地区地基处理主要采取强夯、桩等的处理方案，由于各种原因地基处理未达到实际效果时，已经建设完成或正在建设的建（构）筑物将产生不均匀沉降。从而影响正常结构安全及正常使用，重新处理费用巨大，同时延长了工期。另外在软弱地层尤其是土层进行浅埋隧道工程施工，常因开挖施工造成地层损失，发生围岩大变形或坍塌，危及施工人员和设备安全，致使周边环境造成破坏，给居民正常的生产生活带来严重影响。因此压力注浆技术在不受已建的建（构）筑物的环境约束下，同时在不损伤结构的情况下，能够很好地加固地基，解决不均匀沉降的问题，以确保周边环境的不受影响。
传统的注浆加固中，浆液在地层中的扩散具有随机性、分散性，难以实现控域注浆，浆液的损耗量较大，并且，若注浆压力或注浆量过大易造成土体变形过大、发生地面隆起等事故；若注浆压力或注浆量过小，又达不到加固地层的效果，因此不能对地层有针对性的均匀加固。
目前，对地层进行分段注浆一般采用布设多根不同深度的注浆管，对于不同深度、不同土层性质施加不同的注浆压力进行注浆，但这种方法具有注浆速度慢、工期长、需用注浆管多造成浪费、成本高、工序多且复杂等缺陷，严重影响着施工工期及周边环境的稳定，并且，随着需注浆加固地层范围的增大问题更加凸显。
据查，也有对地层进行分段注浆地层均匀加固的技术。但这些技术由于方法不够完备，对复杂的填土及软土加固效果也不很理想。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种结构简单、易于操作、使用方便的覆盖式分段加固填土及软土地层装置及方法。
一种覆盖式分段加固填土及软土地层装置，包括分段式注浆钢管1，分段式注浆钢管1内设置有注浆芯管2，注浆芯管2依次通过接头13、输浆管与压浆机6相连；所述分段式注浆钢管1上均布有梅花孔3，每个梅花孔3上设置有单向止浆阀5；分段式注浆钢管1、注浆芯管2底端均封口，分段式注浆钢管1各段长度与土层各层厚度一致；分段式注浆钢管1的相邻各段连接处设置有带有外螺纹的钢制止浆环12，钢制止浆环12中心设有橡胶止浆环11。
所述分段式注浆钢管1的管口设置有孔口止浆环15，分段式注浆钢管1顶部还设置有橡胶止浆塞10和螺帽9。
所述注浆芯管2底部3米范围内均布喷浆孔。
相邻梅花孔3的间距为0.2m-1m。
所述压浆机6还与搅拌机7相连，压浆机6上设置有压力表8。
所述输浆管上设置有数据记录仪14。
一种覆盖式分段加固填土及软土地层方法，包括如下步骤：
1、地层钻孔至处理深度，将分段式注浆钢管根据地层分成若干个分段注浆钢管，往孔内下放分段式注浆钢管最底端一段，将内套有橡胶止浆环的钢制止浆环通过丝扣与下段的注浆钢管连接拧紧，随后将上段的注浆钢管与露出部分的钢制止浆环通过丝扣进行连接拧紧，以此类推完成所有分段注浆管的连接；将分段式注浆钢管沿孔插入到底部，并将孔口止浆环套入分段式注浆钢管的管口；
2.将注浆芯管从分段式注浆钢管的管口插入到管口段的止浆环处，分别将管口橡胶止浆塞和螺帽套入分段式注浆钢管的管口并拧紧；用输浆管与压浆机连接，做好压浆前的各项压浆准备；
3.开动压浆设备，进行首次压浆，压浆压力控制在0.2 MPa～1.0MPa，当压浆量满足设计量及地表冒浆为止，完成注浆后将管口的螺帽和止浆塞卸掉，并用注浆芯管通过清水原位清洗分段式注浆钢管；
4.当第一轮注浆完成并且水泥浆达到终凝后，将注浆芯管插入到分段式注浆钢管底段，分别将管口橡胶止浆塞和螺帽套入分段式注浆钢管的管口并拧紧，做好压浆前的各项压浆准备；根据所处土层性质及地层埋深设定注浆量和注浆压力并开始注浆；此时由于单向止浆阀的作用，浆液从注浆芯管喷浆孔流出后仅由分段式注浆钢管最底端的梅花孔向四周地层分段式注浆；
5.注浆量达到设定注浆量及压力时停止注浆，提起注浆芯管至倒数第二个注浆节段，使得注浆芯管底端堵住下面止浆塞口，满足注浆芯管底部喷浆孔只能在倒数第二个注浆节段里注浆，根据倒数第二个注浆节段所处土层性质及地层埋深改变注浆量及压力并注浆；
6.依次类推，上提注浆芯管并根据喷浆孔所处土层性质及地层埋深改变注浆量、注浆压力及循环次数，直至填土及软土地层注浆加固完成；
7.卸掉管口的螺帽和止浆塞，用清水分别对注浆芯管及分段式注浆钢管进行清洗并回收利用。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：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，可根据土层需要调节压力实现不同土层性质施加不同注浆参数的分段注浆管，针对填土及软土等地层分层较多的复杂情况，对不同土层状况控制注浆参数达到精确加固地层，能快速、均匀的加固地层，提高加固地层的效果。注浆效果良好、操作方便、结构简单、成本低、可靠性高、工期短，具有良好的发展前景。适用范围广泛，适用各类工程地基加固。
附图说明
图1为本发明装置的整体结构示意图。
图2a为注浆芯管位于分段式注浆钢管最上端的工作示意图；
图2b为注浆芯管位于分段式注浆钢管最下端的工作示意图；
图2c为注浆芯管位于分段式注浆钢管倒数第二节的工作示意图；
图2d为注浆芯管位于分段式注浆钢管中部的工作示意图。
图3为分段式注浆钢管的剖视图。
图4a为螺帽的俯视图。
图4b为螺帽的结构示意图。
图5为分段式注浆钢管接头处的局部放大图。
图中，1为分段式注浆钢管，2为注浆芯管，3为梅花孔，5为单向止浆阀，6为压浆机，7为搅拌机，8为压力表，9为螺帽，10为橡胶止浆塞，11为橡胶止浆环，12为钢制止浆环，13为接头，14为数据记录仪，15为孔口止浆环。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步说明。如图1-图5所示，一种覆盖式分段加固填土及软土地层装置，包括分段式注浆钢管1，分段式注浆钢管1内设置有注浆芯管2，注浆芯管2依次通过接头13、输浆管与压浆机6相连；所述分段式注浆钢管1上均布有梅花孔3，每个梅花孔3上设置有单向止浆阀5；分段式注浆钢管1、注浆芯管2底端均封口，分段式注浆钢管1各段长度与土层各层厚度一致；分段式注浆钢管1的相邻各段连接处设置有带有外螺纹的钢制止浆环12，钢制止浆环12中心设有橡胶止浆环11。
所述分段式注浆钢管1的管口设置有孔口止浆环15，分段式注浆钢管1顶部还设置有橡胶止浆塞10和螺帽9。
所述注浆芯管2底部3米范围内均布喷浆孔。
相邻梅花孔3的间距为0.5m。
所述压浆机6还与搅拌机7相连，压浆机6上设置有压力表8。
所述输浆管上设置有数据记录仪14。
一种覆盖式分段加固填土及软土地层方法，包括如下步骤：
1、地层钻孔至处理深度，将分段式注浆钢管根据地层分成若干个分段注浆钢管，往孔内下放分段式注浆钢管最底端一段，将内套有橡胶止浆环的钢制止浆环通过丝扣与下段的注浆钢管连接拧紧，随后将上段的注浆钢管与露出部分的钢制止浆环通过丝扣进行连接拧紧，以此类推完成所有分段注浆管的连接；将分段式注浆钢管沿孔插入到底部，并将孔口止浆环套入分段式注浆钢管的管口；
2.将注浆芯管从分段式注浆钢管的管口插入到管口段的止浆环处，分别将管口橡胶止浆塞和螺帽套入分段式注浆钢管的管口并拧紧；用输浆管与压浆机连接，做好压浆前的各项压浆准备；
3.开动压浆设备，进行首次压浆，压浆压力控制在0.2 MPa～1.0MPa，压力可根据土层的情况以下限值为佳，当压浆量满足设计量及地表冒浆为止，其目的是预先加固覆盖土层和封住分段式注浆钢管与孔壁的间隙，完成注浆后将管口的螺帽和止浆塞卸掉，并用注浆芯管通过清水原位清洗分段式注浆钢管；
4.当第一轮注浆完成并且水泥浆达到终凝后（如果需要快速凝固可掺加早强剂），将注浆芯管插入到分段式注浆钢管底段，分别将管口橡胶止浆塞和螺帽套入分段式注浆钢管的管口并拧紧，做好压浆前的各项压浆准备；根据所处土层性质及地层埋深设定注浆量和注浆压力并开始注浆；此时由于单向止浆阀的作用，浆液从注浆芯管喷浆孔流出后仅由分段式注浆钢管最底端的梅花孔向四周地层分段式注浆；
5.注浆量达到设定注浆量及压力时停止注浆，提起注浆芯管至倒数第二个注浆节段，使得注浆芯管底端堵住下面止浆塞口，满足注浆芯管底部喷浆孔只能在倒数第二个注浆节段里注浆，根据倒数第二个注浆节段所处土层性质及地层埋深改变注浆量及压力并注浆；
6.依次类推，上提注浆芯管并根据喷浆孔所处土层性质及地层埋深改变注浆量、注浆压力及循环次数，直至填土及软土地层注浆加固完成；
7.卸掉管口的螺帽和止浆塞，用清水分别对注浆芯管及分段式注浆钢管进行清洗并回收利用。

Claims (7)

1.一种覆盖式分段加固填土及软土地层的方法，包括如下步骤：
(1)地层钻孔至处理深度，将分段式注浆钢管根据地层分成若干个分段注浆钢管，往孔内下放分段式注浆钢管最底端一段，将内套有橡胶止浆环的钢制止浆环通过丝扣与下段的注浆钢管连接拧紧，随后将上段的注浆钢管与露出部分的钢制止浆环通过丝扣进行连接拧紧，以此类推完成所有分段注浆管的连接；将分段式注浆钢管沿孔插入到底部，并将孔口止浆环套入分段式注浆钢管的管口；
(2)将注浆芯管从分段式注浆钢管的管口插入到管口段的止浆环处，分别将管口橡胶止浆塞和螺帽套入分段式注浆钢管的管口并拧紧；用输浆管与压浆机连接，做好压浆前的各项压浆准备；
(3)开动压浆设备，进行首次压浆，压浆压力控制在0.2MPa～1.0MPa，当压浆量满足设计量及地表冒浆为止，完成注浆后将管口的螺帽和止浆塞卸掉，并用注浆芯管通过清水原位清洗分段式注浆钢管；
(4)当第一轮注浆完成并且水泥浆达到终凝后，将注浆芯管插入到分段式注浆钢管底段，分别将管口橡胶止浆塞和螺帽套入分段式注浆钢管的管口并拧紧，做好压浆前的各项压浆准备；根据所处土层性质及地层埋深设定注浆量和注浆压力并开始注浆；此时由于单向止浆阀的作用，浆液从注浆芯管喷浆孔流出后仅由分段式注浆钢管最底端的梅花孔向四周地层分段式注浆；
(5)注浆量达到设定注浆量及压力时停止注浆，提起注浆芯管至倒数第二个注浆节段，使得注浆芯管底端堵住下面止浆塞口，满足注浆芯管底部喷浆孔只能在倒数第二个注浆节段里注浆，根据倒数第二个注浆节段所处土层性质及地层埋深改变注浆量及压力并注浆；
(6)依次类推，上提注浆芯管并根据喷浆孔所处土层性质及地层埋深改变注浆量、注浆压力及循环次数，直至填土及软土地层注浆加固完成；
(7)卸掉管口的螺帽和止浆塞，用清水分别对注浆芯管及分段式注浆钢管进行清洗并回收利用。
2.如权利要求1所述方法采用的装置，其特征在于：包括分段式注浆钢管(1)，分段式注浆钢管(1)内设置有注浆芯管(2)，注浆芯管(2)依次通过接头(13)、输浆管与压浆机(6)相连；所述分段式注浆钢管(1)上均布有梅花孔(3)，每个梅花孔(3)上设置有单向止浆阀(5)；分段式注浆钢管(1)、注浆芯管(2)底端均封口，分段式注浆钢管(1)各段长度与土层各层厚度一致；分段式注浆钢管(1)的相邻各段连接处设置有带有外螺纹的钢制止浆环(12)，钢制止浆环(12)中心设有橡胶止浆环(11)。
3.如权利要求2所述方法采用的装置，其特征在于：所述分段式注浆钢管(1)的管口设置有孔口止浆环(15)，分段式注浆钢管(1)顶部还设置有橡胶止浆塞(10)和螺帽(9)。
4.如权利要求2所述方法采用的装置，其特征在于：所述注浆芯管(2)底部3米范围内均布喷浆孔。
5.如权利要求2所述方法采用的装置，其特征在于：相邻梅花孔(3)的间距为0.2m-1m。
6.如权利要求2所述方法采用的装置，其特征在于：所述压浆机(6)还与搅拌机(7)相连，压浆机(6)上设置有压力表(8)。
7.如权利要求2所述方法采用的装置，其特征在于：所述输浆管上设置有数据记录仪(14)。
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