CN106703038A - 一种机械式止回水平往复注浆管及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机械式止回水平往复注浆管，包括注浆外管和内置止浆装置，所述注浆外管上开设有注浆孔，注浆外管内壁注浆孔一侧固设卡口，所述内置止浆装置包括中空传动轴、架立机构和止浆杆，所述止浆杆的端部固设有堵孔小球，止浆杆与中空传动轴采用限角度铰链连接，架立机构用于保证内置止浆装置位于注浆外管轴线上，在顶入堵浆时，堵孔小球顶住注浆孔，回拉注浆或拆卸过程中堵孔小球浮贴在注浆外管以保证滑行无碍。本发明还涉及上述注浆管的施工方法，实现了开孔注浆、闭孔止浆、注水洗孔等一系列功能。本发明能够有效避免注浆孔/注浆外管的堵塞，实现了同一根注浆管的重复注浆，持续修复损伤止水帷幕，避免了因常规做法对止水帷幕的破坏。

Description

一种机械式止回水平往复注浆管及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种机械式止回水平往复注浆管及其施工方法，属于建筑施工中补浆堵漏技术领域。

背景技术

非开挖技术是指利用各种岩土钻掘设备和技术手段，通过导向、定向钻进等方式在地表极小部分开挖的情况下，敷设、更换和修复各种地下管线的施工新技术。对于软土富水地区深层地下空间采用非开挖技术施工过程中，往往需要通过水平压浆施作水平止水帷幕建立隔水边界，提高土体渗透系数，加固开挖面周边土体，从而保证安全施工并减小施工过程对周边环境的影响。

在深层地下空间的持续掘进过程中，会对开挖面周围一定范围内土体产生较大的反复扰动影响，使水平止水帷幕反复产生一系列的裂隙甚至贯通，导致止水帷幕体损伤，隔水性能降低，加固效应减弱，危害施工的安全进行，并对周边建构筑物造成危害。因而，往往需要对已损伤的止水帷幕体通过注浆管进行多次反复的重复补浆堵漏加固。由于受拌合站拌料到注浆的时间、浆液配合比以及浆液凝固时间等因素影响，注浆管会出现堵塞。而前一阶段设置的注浆管往往都因注浆孔堵塞等问题而不能多次重复使用，只能在对应位置打入新管进行补浆。现有的注浆管由于结构上的缺陷不仅浪费材料，还大大增加了工作量，使得注浆作业不能及时有效进行。而重复打入新的注浆管的过程其实又是对止水帷幕的进一步破坏，加上既有废弃导管对于新注浆体系布置多有限制，使得多次的堵漏补浆的整体密封效果受到严重的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种机械式止回水平往复注浆管，能够有效避免注浆孔堵塞，使用同一根注浆管进行多次重复注浆。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：

一种机械式止回水平往复注浆管，包括水平设置的注浆外管和能够在注浆外管内移动的内置止浆装置，沿所述注浆外管的轴向和周向间隔布置数个注浆孔，

所述内置止浆装置包括位于注浆外管轴线上的中空传动轴，所述中空传动轴上安装有若干限角度铰链和维持中空传动轴处于水平方向的架立机构，每个限角度铰链上安装有四个止浆杆，相邻止浆杆间的夹角相等，所述止浆杆的端部固设有堵孔小球，止浆杆的长度稍大于限角度铰链与注浆外管内壁间的距离，在限角度铰链控制下，止浆杆能够相对于中空传动轴扩张或收拢，

所述注浆外管的内壁上紧挨注浆孔的前方位置固设限制堵孔小球前移的卡口，

在回拉注浆状态下，所述堵孔小球贴在注浆外管的内壁上；在止浆状态下，所述堵孔小球抵压在注浆孔内将其封闭。

作为进一步的改进，所述架立机构为沿中空传动轴周向间隔设置的数个定位支架，所述定位支架的一端连接在中空传动轴上，另一端贴在注浆外管内壁上。

再进一步，所述定位支架由连接在中空传动轴的四个支撑杆组成，四个支撑杆间的夹角为90°。

进一步，所述堵孔小球由钢球和包裹在钢球外的橡胶制成。

进一步，所述止浆杆的扩张角度为0～35.6°，0°为止浆杆与注浆外管轴线相垂直的位置。

进一步，所述注浆外管的长度为3m，直径为6cm。

作为优选，所述卡口由方形铁块制成。

作为优选，所述中空传动轴由钢管制成。

在本发明机械式止回水平往复注浆管中，通过中空传动轴的拉伸实现内置止浆装置在管内的移动；限角度铰链能够实现对止浆杆的转动控制，止浆杆的转动是指它相对于中空传动轴的扩张或收拢；架立机构能够保证水平注浆过程中中空传动轴的处于注浆外管的轴线位置。

本发明机械式止回水平往复注浆管的工作原理是，首先通过中空传动轴的抽拉，使堵孔小球不在注浆孔内，实现注浆孔的打开并开始注浆；注浆作业完成后推送中空传动轴，堵孔小球沿注浆外管内壁滑动，当堵孔小球滑动至注浆孔时，卡口限制堵孔小球的前行，堵孔小球顶入注浆孔并将注浆孔堵住，实现注浆孔的密封，并往中空传动轴内注入清水进行洗管；如此往复可以实现往复注浆的功能；当止水帷幕形成有效强度后，也可通过旋转中空传动轴，使堵孔小球与卡口错位一定的角度，然后抽出内置注浆装置，完成内置注浆装置的拆卸。

本发明还涉及上述机械式止回水平往复注浆管的施工方法，包括如下步骤：

步骤1：根据注浆设计方案要求打入注浆外管，根据所需注浆长度逐节装配注浆管，

步骤2：在注浆外管内安装内置止浆装置并进行调试，

步骤3：抽推抽拉中空传动轴，打开注浆孔，进行注浆，

步骤4：注浆工序完成后，推送中空传动轴，堵孔小球被卡口限位制动，将注浆孔封闭，中空传动轴内注入清水进行洗管，

步骤5：如需往复注浆，则循环步骤3、4，实现往复注浆工作。

综上，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明的结构能够实现开孔注浆、闭孔止浆、注水洗孔等一系列功能，有效避免注浆孔和注浆外管的堵塞；采用上述施工方法，能够方便的实现在同一根注浆管中进行重复注浆。

2、通过本发明机械式止回水平往复注浆管及相应的施工方法，能够在注浆过程中最大限度地减少对止水帷幕的破坏，保证了堵漏补浆的整体密封效果。

3、本发明的注浆管及施工方法能够节约材料，降低人力和物力成本，简化工艺并方便施工。

附图说明

图1为本发明一优选实施例回拉注浆状态的结构示意图。图中的限角度铰链为一个。

图2为本发明一优选实施例回拉注浆状态的结构示意图侧视图。

图3为本发明中架立机构的一优选实施例的结构示意图。

图4为本发明一优选实施例内置止浆装置在注浆外管内滑行的结构示意图。箭头方向所指为滑行方向。

图5为本发明一优选实施例内置止浆装置滑至卡口处制动的结构示意图。

图6为本发明一优选实施例堵孔顶进止浆状态的结构示意图。

图7为本发明一优选实施例堵孔顶进止浆状态的结构示意图侧视图。

图8为本发明一优选实施例堵孔小球与卡口相错位的拆卸示意图。

图中：1、注浆外管；2、内置止浆装置；2a、中空传动轴；2b、限角度铰链；2c、架立机构；2d、止浆杆；2e、堵孔小球；3、卡口。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。根据下面的说明，本发明的目的、技术方案和优点将更加清楚。需要说明的是，所描述的实施例是本发明的优选实施例，而不是全部的实施例。

结合图1至图4所示，一种机械式止回水平往复注浆管，包括水平设置的注浆外管1和能够在注浆外管内壁上移动的内置止浆装置2，沿所述注浆外管的轴向和周向间隔开设有数个注浆孔1a，每一径向截面上的注浆孔为4个，相互间的圆心夹角为直角。所述注浆外管采用型材，其长度为3m，直径为6cm。

所述内置止浆装置包括位于注浆外管轴线上的中空传动轴2a，所述中空传动轴优选由钢管制成。所述中空传动轴上安装有若干个限角度铰链2b和维持中空传动轴处于水平方向的架立机构2c。作为优选方案，所述架立机构可采用沿中空传动轴周向间隔设置的数个定位支架，所述定位支架的一端连接在中空传动轴上，另一端与注浆外管内壁相贴，一方面维持中空传动轴的水平位置，另一方面保证中空传动轴的顺畅滑行。参考图3，所述定位支架可由连接在中空传动轴的四个支撑杆2c’组成，四个支撑杆间的夹角为90°。通过中空传动轴能够注入清水用于洗管，前端不密封用于出水。

限角度铰链的数量根据注浆孔的数量而定，每个限角度铰链上安装有四个止浆杆2d，相邻止浆杆间的夹角相等，四个止浆杆与相邻近的沿注浆外管周向开设的4个注浆孔相对应，所述止浆杆的端部固设有堵孔小球2e，所述堵孔小球优选采用钢球和包裹在钢球外的橡胶制成，这样在中空传动轴滑行时减少其对注浆管内壁划伤，同时，橡胶能提高密封效果。止浆杆的长度稍大于限角度铰链与注浆外管内壁间的距离，在限角度铰链控制下，止浆杆能够相对于中空传动轴扩张或收拢，作为优选，所述止浆杆的扩张角度为0～35.6°，0°为止浆杆与注浆外管轴线相垂直的位置。

结合图4和图5，所述注浆外管的内壁上紧挨注浆孔的前方位置固设限制堵孔小球前移的卡口3，作为优选，所述卡口由方形铁块制成。当堵孔小球在中空传动轴的带动下，滑行至卡口处时，被卡口阻挡，实现内置止浆装置的制动。

当注浆外管处于回拉注浆状态下时，所述堵孔小球贴在注浆外管的内壁上；如图6和图7所示，当注浆外管处于止浆状态下时，所述堵孔小球抵压在注浆孔内，实现注浆孔的封闭密封，此时，止浆杆处于扩张角度最大的位置。

上述机械式止回水平往复注浆管的施工方法，包括如下步骤：

步骤1：根据注浆设计方案要求打入注浆外管，根据所需注浆长度逐节装配注浆管，

步骤2：在注浆外管内安装内置止浆装置并进行调试，

步骤3：抽拉或推动中空传动轴，打开注浆孔，进行注浆，

步骤4：注浆工序完成后，推送中空传动轴，堵孔小球被卡口限位制动，将注浆孔封闭，中空传动轴内注入清水进行洗管，

步骤5：如需往复注浆，则循环步骤3、4，实现往复注浆工作。

在本发明中，通过中空传动轴的拉伸能够实现内置止浆装置在管内的移动；限角度铰链能够实现对止浆杆的转动控制，止浆杆的转动是指它相对于中空传动轴的扩张或收拢；架立机构能够保证水平注浆过程中中空传动轴的处于注浆外管的轴线位置。

本发明的工作原理是，首先通过中空传动轴的抽拉，使堵孔小球不在注浆孔内，实现注浆孔的打开并开始注浆；注浆作业完成后推送中空传动轴，堵孔小球沿注浆外管内壁滑动，当堵孔小球滑动至注浆孔时，卡口限制堵孔小球的前行，堵孔小球顶入注浆孔并将注浆孔堵住，实现注浆孔的密封，并往中空传动轴内注入清水进行洗管；如此往复可以实现往复注浆的功能；当止水帷幕形成有效强度后，也可通过旋转中空传动轴，使堵孔小球与卡口错位一定的角度，然后抽出内置注浆装置，完成内置注浆装置的拆卸。

以上所述，仅是本发明优选实施例的描述说明，并非对本发明保护范围的限定，显然，任何熟悉本领域的技术人员基于上述实施例，可轻易想到替换或变化以获得其他实施例，这些均应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种机械式止回水平往复注浆管，包括水平设置的注浆外管(1)和能够在注浆外管内移动的内置止浆装置(2)，沿所述注浆外管的轴向和周向间隔布置有数个注浆孔(1a)，其特征在于：

所述内置止浆装置包括位于注浆外管轴线上的中空传动轴(2a)，所述中空传动轴上安装有若干个限角度铰链(2b)和维持中空传动轴处于水平方向的架立机构(2c)，每个限角度铰链上安装有四个止浆杆(2d)，相邻止浆杆间的夹角相等，所述止浆杆的端部固设有堵孔小球(2e)，止浆杆的长度稍大于限角度铰链与注浆外管内壁间的距离，在限角度铰链控制下，止浆杆能够相对于中空传动轴扩张或收拢，

所述注浆外管的内壁上紧挨注浆孔的前方位置固设限制堵孔小球前移的卡口(3)，

在回拉注浆状态下，所述堵孔小球贴在注浆外管的内壁上；在顶入止浆状态下，所述堵孔小球抵压在注浆孔内将其封闭。

2.根据权利要求1所述的机械式止回水平往复注浆管，其特征在于：

所述架立机构为沿中空传动轴周向间隔设置的数个定位支架，所述定位支架的一端连接在中空传动轴上，另一端贴在注浆外管内壁上。

3.根据权利要求2所述的机械式止回水平往复注浆管，其特征在于：

所述定位支架由连接在中空传动轴的四个支撑杆组成，四个支撑杆间的夹角为90°。

4.根据权利要求1所述的机械式止回水平往复注浆管，其特征在于：

所述堵孔小球由钢球和包裹在钢球外的橡胶制成。

5.根据权利要求1所述的机械式止回水平往复注浆管，其特征在于：

所述止浆杆的扩张角度为0～35.6°，0°为止浆杆与注浆外管轴线相垂直的位置。

6.根据权利要求1所述的机械式止回水平往复注浆管，其特征在于：

所述注浆外管的长度为3m，直径为6cm。

7.根据权利要求1所述的机械式止回水平往复注浆管，其特征在于：

所述卡口由方形铁块制成。

8.根据权利要求1所述的机械式止回水平往复注浆管，其特征在于：

所述中空传动轴由钢管制成。

9.根据权利要求1至8任一权利要求所述的机械式止回水平往复注浆管的施工方法，包括如下步骤：

步骤1：根据注浆设计方案要求打入注浆外管，根据所需注浆长度逐节装配注浆管，

步骤2：在注浆外管内安装内置止浆装置并进行调试，

步骤3：抽推中空传动轴，打开注浆孔，进行注浆，

步骤4：注浆工序完成后，推送中空传动轴，堵孔小球被卡口限位制动，将注浆孔封闭，中空传动轴内注入清水进行洗管，

步骤5：如需往复注浆，则循环步骤3、4，实现往复注浆工作。