CN108049273B - 一种注浆导管及其加工和应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及注浆设备技术领域，尤其涉及一种注浆导管及其加工和应用方法，其中，注浆导管包括空心圆柱体状的管身，管身一端面密封，另一端开口以供注浆；管身外表面设置有沿管身长度方向延伸的螺旋状导向体，用于在管身打入土地时改善管身与土地间的压力状况，螺旋状导向体相邻两螺纹之间设置有均匀分布的若干出浆孔以供出浆。通过本发明中的技术方案改变了目前注浆导管管壁光滑的结构形式，从而有效的提高了注浆导管与土地之间的压力特性，保证了注浆导管与软体地基的整体性。

Description

一种注浆导管及其加工和应用方法

技术领域

本发明涉及注浆设备技术领域，尤其涉及一种注浆导管及其加工和应用方法。

背景技术

我国软土地基分布广泛，部分地区软土地基因其形成条件的特殊性而呈现非层状分布形式。在软土地基上修建各种工程结构物时，除了要保证稳定及控制变形外，还必须限制不均匀沉降。由于软土地基受力不均匀、路基施工不当和工期限制而软土地基沉降未稳定等因素，高速公路路面在施工完成以后易发生固结沉降及不均匀沉降。若对不均匀沉降处理不当，极易在路面结构极易中产生附加应力，外荷载与附加应力的叠加作用将加剧上部结构的疲劳破坏，使得路面产生纵横向裂缝，发生早期破坏，从而影响公路的正常使用。过大的路基沉降及沉降差导致的危害主要有：路基整体性变差，路基产生纵横向开裂，路基整体或者部分下沉，路基出现滑动；路面结构产生附加应力导致路面开裂破坏，比如路拱变形、板底脱空、裂缝、路面错台等；路面平整度下降会影响行车舒适度，阻碍行车速度的提升，并且在路面低洼处产生的冲击力会进一步加剧路面的不平整。

目前，针对已建成的高速公路不均匀问题均是从改善软土的不良工程性质来解决，主要方法为提高软土地基的抗剪强度，减少压缩量，降低孔隙比和含水量，增加密实度等。为了适应不同厚度的软土区域，有些路段粒料夯柱采用了不同的柱长，而在另外一些路段则采用了局部处理的手段，这样处理的方式，自然形成了地基不均匀沉降的条件。

由于车辆荷载作用下路面结构内部引起的应力分布的不均匀性，由此在路基路面各层材料中引起的变形包括累积塑性变形也呈不均匀分布；处理后的软土地基与未经处理的相邻非软土地基之间变形特性的差异，在上覆路基路面自重作用下的固结沉降和车辆轴载作用下的变形都会成为不均匀沉降的来源；不均匀沉降直接影响路面的力学响应，并决定了路面的长期使用性能和路面寿命。公路建设实践显示，不均匀沉降引起的路面早期破坏是我国高等级公路建设中的重要问题。如何控制公路路面不均匀沉降对于保证路面的设计寿命、改善路面的使用性能、控制路面的损坏以及减少路面的养护维修支出等都具有特别重要的意义。

目前，现有的公路软基的处理方法有多种，其中，导管注浆加固技术是其中较为常用的一种，但目前较为常用的注浆导管均为外壁光滑的结构，在将注浆导管打入软基内时，导管与土地之间的的压力过大，且二者间光滑的贴合面极易影响注浆导管与软体地基之间的整体性。

有鉴于上述现有缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种注浆导管及其加工和应用方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

为解决上述问题，本发明中提供了一种注浆导管及其加工和应用方法，改变了目前注浆导管管壁光滑的结构形式，从而有效的提高了注浆导管与土地之间的压力特性，保证了注浆导管与软体地基的整体性。

本发明的技术方案为：一种注浆导管，包括空心圆柱体状的管身，管身一端面密封，另一端开口以供注浆；

其中，管身外表面设置有沿管身长度方向延伸的螺旋状导向体，用于在管身打入土地时改善管身与土地间的压力状况，螺旋状导向体相邻两螺纹之间设置有均匀分布的若干出浆孔以供出浆。

进一步地，螺旋状导向体突出于管身外表面。

进一步地，螺旋状导向体垂直于其长度方向的截面形状为矩形、梯形、圆形或三角形中的一种。

进一步地，管身末端设置有管尾，管尾的壁厚大于管身的壁厚，且管尾的外径大于管身的外径。

进一步地，管尾的内壁为与管身内壁等直径的圆柱体。

进一步地，管尾的外壁为自与管身外壁等直径的连接处开始直径向末端均匀增加的锥形体。

进一步地，管尾设置有受力部，用于传递带动管身旋入土地的动力。

进一步地，受力部为设置于管尾边缘且沿管尾直径方向贯穿管尾管壁的凹槽。

一种注浆导管的加工方法，用于加工上述的注浆导管，其特征在于，将条状金属以螺旋状焊接于管身外表面，以形成螺旋状导向体。

一种如上所述的注浆导管的应用方法，包括以下步骤：

步骤一：路面钻孔，其中，路面孔径比管身直径大2~3mm；

步骤二：路基钻孔，其中，路基孔径等于管身直径；

步骤三：将注浆导管通过旋转的方式钻入路基内指定深度；

步骤四：向注浆导管注入浆料。

采用了上述技术方案后，本发明具有以下的有益效果：

（1）与现有的管壁光滑的注浆导管相比，螺旋状导向体的设置使得注浆导管在进入路基层时与土地之间具有良好的压力特性，注浆导管仍能在螺旋状导向体的导向作用下顺利的旋入路基层内，降低了对路面各层级的破坏程度，且有效的增加注浆导管与软体路基的整体性；

（2）通过管尾的设置，在对软体路基进行处理的过程中，能够通过管尾封孔，直接注浆，无需等待养生时间，避免现有的砂浆或水泥混凝土封口技术而导致的施工时间较长问题；

（3）管身、管尾以及设置于管尾上的受力部一体成型，有效的增加了注浆导管的强度，且便于机械设备的施力，从而快速有效的将注浆导管打入路基层内；

（4）螺旋状导向体通过焊接的方式固定于管身外围，降低了管身的加工难度，且可增加管身的通用性，只需根据不同的施工要求按照不同的密度对螺旋状导向体进行分布焊接即可。

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，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为本发明中注浆导管的结构示意图；

图2为管尾垂直于长度方向的剖视图；

图3为注浆导管平行于长度方向的剖视图；

图4为钻孔机械设备配置表；

附图中标记含义：1-管身、2-管尾、21-受力部、3-螺旋状导向体、4-出浆孔。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明实施例采用递进的方式撰写。

如图1和3所示，一种注浆导管，包括空心圆柱体状的管身1，管身1一端面密封，另一端开口以供注浆；其中，管身1外表面设置有沿管身1长度方向延伸的螺旋状导向体3，用于在管身1打入土地时改善管身1与土地间的压力状况，螺旋状导向体3相邻两螺纹之间设置有均匀分布的若干出浆孔4以供出浆，其中，出浆孔2可仅设置于与软体路基层接触的部分。

本发明中的上述实施例通过改变目前注浆导管管壁光滑的结构形式，通过螺旋状导向体3的设置有效的改变了注浆导管在进入软体路基时，与土地之间的压力状况，相对于原有的纯挤压的方式降低了对路面的破坏，且通过增加与软体路基接触面积的方式，提高了注浆导管与软体地基的整体性。

作为上述实施例的优选，出浆孔4为喇叭状，其中较大的开口端设置于管身1内壁上，从而增加浆液自出浆孔4流出时的压力。

作为上述实施例的优选，螺旋状导向体3突出于管身1外表面，通过此方式可将螺旋状导向体3作为附加的结构设置于光滑的管身1外部，有效的降低了管身1的加工难度，且可根据不同的路面情况改变螺旋状导向体3的设置密度，增加了管身1的通用性；在不考虑上述优点的情况下，也可通过在管身1表面去除材料的方式形成凹陷状的螺旋状导向体3；其中，螺旋状导向体3垂直于其长度方向的截面形状为矩形、梯形、圆形或三角形中的一种，此处可根据实际的需要进行选择，当螺旋状导向体3的表面积越大时，越能增加注浆导管与软体地基的整体性。

为了在对软体路基进行处理的过程中，能够通过管尾封孔，直接注浆，无需等待养生时间，避免现有的砂浆或水泥混凝土封口技术而导致的施工时间较长的问题，管身1末端连接有管尾2，管尾2的壁厚大于管身1的壁厚，且管尾2的外径大于管身1的外径，较大的壁厚可以防止注浆导管旋入土地时发生断裂；作为上述实施例的优选，管尾2的内壁为与管身1等直径的圆柱体，可避免在浆液注入时对浆液造成阻力，从而影响注浆效果；管尾2的外壁为自与管身1等直径的连接处开始直径向末端均匀增加的锥形体，通过锥形体的设置可增加封孔的效果，从而在无需焊接导管的情况下实现注浆导管的自封闭。

为了不借助附属配件而直接将注浆导管旋入路基层内，管尾2设置有受力部21，用于传递带动管身1旋入土地的动力；本实施例中，作为一种较为简单的实现方式，如图2所示，受力部21为设置于管尾2边缘且沿管尾2直径方向贯穿管尾2管壁的凹槽，凹槽的设置可通过自身的侧壁将旋转动力传递给注浆导管使其旋转，同时凹槽底部可将下压的动力传递给注浆导管使其向下进入路基层内。

通过用上述注浆导管进行注浆能够提高路基路面及其以下地基的整体性，固定软土地基，能有效处治路基的不均匀沉降，在很少增加地基自重的条件下大大提高地基的承载能力，增加硬壳层的厚度，且注浆导管制作方便、造价低、注浆效果好。

作为上述实施例的优选，对上述注浆导管进行加工时，采用以下方法：将条状金属以螺旋状焊接于管身1外表面，以形成螺旋状导向体3，从而有效的降低了管身1的加工难度，且可根据不同的路面情况改变螺旋状导向体3的设置密度，增加了管身1的通用性，条状金属的选择范围广，易于实现。

作为上述实施例的优选，给出一种具体的注浆导管的尺寸：管尾2长度300mm，管尾2内径为50mm，管尾2最大端外径64mm，与管身1连接处最小端外径56mm；管身1内径为50mm，管身1外径为56mm，管身1含螺旋状导向体3的外径为64mm；管身1螺纹间距100mm，螺旋状导向体3截面为长方形，其中，长方形高度为2mm，宽5±1mm（螺旋状导向体3最外侧到管身1外表面的距离）；出浆孔4直径为10mm，出浆孔4间距为100mm，沿管身1的两螺纹中间布置，以需要处治的情况，设置所需要的长度范围。

作为上述实施例的优选，上述注浆导管的应用方法包括以下步骤：

步骤一：选定不均匀沉降区域，配置机械设备；主要配备的机械见图4，其他需要的工具可根据现场情况进行选用；

步骤二：按照设计孔位，对路面进行钻孔；路面孔直径比管身1的直径大2~3mm，钻至路基填土顶部；在高速公路进行成孔作业时，为了避免对路基和路面造成不必要的污染，不得采用湿法进行施工，一般情况应采用风动成孔的方式进行施工；钻孔位置设置为横向间隔设置，横向每两排孔位之间距离优选为2m，纵向每两列孔位之间距离优选为2m；

步骤三：对路基进行钻孔，路基孔径等于管身1直径，深度为设计处治的层位；钻机移至下一桩位，重复上述步骤，至所有设计钻孔完成；

步骤四：将注浆导管通过旋转的方式钻入路基内指定深度；

步骤五：使用注浆材料进行制浆操作，制浆需现场采用比重称准确计量，把握浆液性能，按量制备，浆液应进行充分搅拌并坚持注浆前不断的搅拌，防止再沉淀，影响浆液质量；

步骤六：制浆完成后开始注浆，在注浆的过程中，因为浆液达到管身1最底部时受到底面密封面的阻挡，而位于最底部的出浆孔4与管身1底部的密封面之间存在一定的气体无法排除，从而会使得注浆完成后管身1底部存在气腔，为了解决上述问题，可将管身1底部的密封面顶部设置为拱形结构，且拱形边缘的最底端与位于最底部的出浆孔4的下边缘齐平，通过上述方式在注浆的过程中，浆液到达底部后会在拱形结构的导向下向两侧的出浆孔4流动，避免了气腔的产生；至注浆完成，对管尾2位于路面结构层中的区域采用水泥混凝土进行回填，养生完成后，对距路面10cm范围内进行冷补料回填；或者全部采用水泥混凝土进行回填。

作为上述实施例的优选，为了避免路基以外淤泥层再次进入路基以下及路面压力过大时路基以下的淤泥层向外扩散，导致道路的沉降，对注浆处治区域平行于道路长度方向设置旋喷桩帷幕，其中，旋喷桩帷幕间距以设计要求为准，深度4m。

作为上述实施例的优选，上述钻孔与注浆工作可同步顺序进行，从而有效节约施工时间。

上述施工方法施工简单、时间短、工程量较小、开放交通快，对现行交通影响较小，在不用开挖回填处理的情况下能增强地基硬壳层的厚度，提高路基的受力均匀性；采用路面钻孔方式对路基进行处治，对原有路面的破坏程度较小；不用使用大型的机械设备使其造价低；应用范围广，能在已知的所有软土地基中使用，特别适用于含水率高的砂性土、低液限的软土地基中，更具实用价值。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种注浆导管，其特征在于，包括空心圆柱体状的管身（1），所述管身（1）一端面密封，另一端开口以供注浆；

其中，所述管身（1）外表面设置有沿所述管身（1）长度方向延伸的螺旋状导向体（3），用于在所述管身（1）打入土地时改善所述管身（1）与土地间的压力状况，所述螺旋状导向体（3）相邻两螺纹之间设置有均匀分布的若干出浆孔（4）以供出浆；

所述管身（1）末端设置有管尾（2），所述管尾（2）的壁厚大于所述管身（1）的壁厚，且所述管尾（2）的外径大于所述管身（1）的外径；

所述管尾（2）的内壁为与所述管身（1）内壁等直径的圆柱体；

所述管尾（2）的外壁为自与所述管身（1）外壁等直径的连接处开始直径向末端均匀增加的锥形体。

2.根据权利要求1所述的注浆导管，其特征在于，所述螺旋状导向体（3）突出于所述管身（1）外表面。

3.根据权利要求2所述的注浆导管，其特征在于，所述螺旋状导向体（3）垂直于其长度方向的截面形状为矩形、梯形、圆形或三角形中的一种。

4.根据权利要求1所述的注浆导管，其特征在于，所述管尾（2）设置有受力部（21），用于传递带动所述管身（1）旋入土地的动力。

5.根据权利要求4所述的注浆导管，其特征在于，所述受力部（21）为设置于所述管尾（2）边缘且沿所述管尾（2）直径方向贯穿所述管尾（2）管壁的凹槽。

6.一种注浆导管的加工方法，用于加工如权利要求1 ~ 5中任一项所述的注浆导管，其特征在于，将条状金属以螺旋状焊接于所述管身（1）外表面，以形成所述螺旋状导向体（3）。

7.一种如权利要求1-5中任一项所述的注浆导管的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：路面钻孔，其中，路面孔径比所述管身（1）直径大2 ~ 3mm；

步骤二：路基钻孔，其中，路基孔径等于所述管身（1）直径；

步骤三：将注浆导管通过旋转的方式钻入所述路基内指定深度；

步骤四：向所述注浆导管注入浆料。

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