CN109403328B - 花管注浆组件及施工工法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及岩土层加固领域，具体涉及一种花管注浆组件及施工工法。花管注浆施工工法是预先在岩土层中开设桩孔，将花管注浆组件置入桩孔中并沿孔底至孔口方向对岩土层注浆，花管注浆组件包括依次套接的套筒、花管、注浆管和纤维杆，花管的管壁开设有多个用于容许浆液通过的通孔，花管深入岩土层一端的内部设有固定部，注浆管能够穿行于花管内部，纤维杆上设有若干纤维线，纤维杆能够穿行于注浆管从而使固定段与花管的固定部连接，注浆完成后花管和纤维管留置于岩土体内部。本发明提供的花管注浆施工工法能够有效提高地基土的承载力、减少地基变形和不均匀变形，尤其是能够提高注浆孔的早期强度，保证短期施工结束后地基基础能够载荷安全工作。

Description

花管注浆组件及施工工法

技术领域

本发明涉及岩土层加固领域，具体而言，涉及一种花管注浆组件及施工工法。

背景技术

花管注浆是指利用液压、气压或电化学等原理，将水泥净浆等浆液均匀地注入底层中，浆液以填充、渗透、挤密、劈裂等方式，将土颗粒或岩石裂隙中的水分和空气排除后占据其位置，经过一定时间后，浆液凝固并将原来松散的图例或裂隙胶结呈一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能高和化学稳定性良好的结石体。

在对于既有道路地基、铁路地基的加固中，花管注浆这一新技术的应用正在逐渐兴起。目前对既有线路进行路基加固一般只能在仅有的“天窗时间”内完成，所谓天窗时间是指列车运行图中不铺画列车运行线或调整、抽减列车运行，为施工和维修作业预留的时间，天窗时间一般较短，要求在规定时间段内完成整个施工工作，并要保证列车在天窗时间后能够在该线路安全运行。

发明内容

本发明旨在提供一种花管注浆组件，用于对岩土层由内向外注浆，提高地基土的承载力、减少地基变形和不均匀变形，尤其是提高注浆孔的早期强度，保证地基基础能够载荷安全工作。

本发明的另一目的在于提供一种利用上述花管注浆组件对岩土层进行花管注浆的施工工法，用于提高地基土的承载力、减少地基变形和不均匀沉降，尤其是提高注浆孔的早期强度。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例提供一种花管注浆组件，其包括依次套接的套筒、花管、注浆管和纤维杆，

所述花管的管壁开设有多个用于容许浆液通过的通孔，所述花管深入岩土层一端的内部设有固定部，

所述注浆管能够穿行于所述花管内部，所述注浆管深入所述花管的一端设置出浆嘴，

所述纤维杆包括固定段和纤维段，所述纤维段包括若干纤维线，所述纤维线一端固定于所述纤维段、另一端为自由端，所述纤维杆能够穿行于所述注浆管，从而使所述固定段与所述花管的固定部连接。

本发明提供的花管注浆组件包括套筒、花管、注浆管和纤维杆，先将套筒置入岩土层中预先开挖的桩孔中，套筒外壁靠近岩土层，套筒内腔提供用于注浆操作的通道，花管下放至桩孔底部，再将注浆管和纤维管下放，并将纤维管穿过注浆管与花管固定连接，之后通过注浆管向花管内注浆，注浆顺序为从桩底向地面依次注浆，注浆的同时将套筒随同提出桩孔，使浆液通过花管上的通孔进入岩土的裂隙或空洞部位，注浆完成后，花管和纤维杆留置于岩土层中，纤维杆上的纤维线分布于浆液中，能够提高浆液凝固后花管中柱体的强度，尤其是浆液终凝过后的早期强度，从而进一步保证天窗时间过后地基基础能够载荷安全工作。本发明提供的花管注浆组件能够有效提高地基土的承载力、减少地基变形和不均匀变形，尤其是能够提高注浆孔的早期强度，保证短期施工结束后地基基础能够载荷安全工作。

在本发明的一种实施例中，进一步地，所述固定部包括固定于所述花管内壁的断续环，所述断续环表面设有断续螺纹，所述纤维杆的固定段与所述断续环螺纹配合。

在本发明的一种实施例中，进一步地，所述花管深入岩土层的一端包括锥形端，所述锥形端呈合拢的爪状。所述锥形端的金属爪片能够在注入的浆液的压力下向外张开，使浆液突破锥形端大量进入桩孔和岩土层，在桩底形成膨大端，加强与岩土体的连接，金属爪片嵌入膨大端，在膨大端凝固后再继续向地面方向浇筑，能够有效避免岩土体内压增大时花管向外浮动或移除，有效降低后续施工难度，从而加快施工进度。

在本发明的一种实施例中，为了避免爪状尖端提前受损或破坏，进一步地，上述的花管注浆组件还包括套设于所述锥形端的爪状尖端的封口件。

在本发明的一种实施例中，为了方便在注浆时破开封口件，使锥形端的金属爪片能够顺利破开，进一步地，所述套筒深入岩土层的一端设有凸结，所述封口件外部设有凸台，所述凸台与所述凸结干涉配合，所述封口件设有便于撕开的缺口，在内部浆液压力和外部凸结的同时作用下，能够有效破开金属爪片。

在本发明的一种实施例中，进一步地，所述花管包括布设通孔的柱状段，所述柱状段外壁设置沟槽，所述花管外部还设有套环，所述套环临近所述沟槽焊接固定，所述套筒深入岩土层的一端设有凸结，所述凸结与所述套环干涉配合。

在本发明的一种实施例中，进一步地，所述沟槽包括相互连接的环形沟槽和直线沟槽，所述环形沟槽沿所述花管外壁圆周设置，所述直线沟槽平行轴向设置于所述花管外壁且沿圆周均布，所述套环与所述花管外壁通过钢筋焊接固定，所述钢筋一端连接所述套环、另一端固定于相邻的两个所述直线沟槽之间。

在本发明的一种实施例中，进一步地，所述注浆管外部临近所述出浆嘴设有增压环，所述增压环与所述花管内壁适配。

在本发明的一种实施例中，进一步地，所述注浆管远离所述出浆嘴的一端套设有能够滑动的连接环，所述连接环与所述花管可拆卸固定连接，所述连接环用于封闭所述注浆管与所述花管之间的间隙，所述连接环上设有用于调节压强的气管，所述气管联通花管和外界。

本发明提供一种花管注浆的施工工法，其包括：预先在岩土层中开设桩孔，将权利要求1-9中任意一项所述的花管注浆组件置入桩孔中，并通过所述花管注浆组件沿孔底至孔口方向对岩土层注浆，注浆完成后花管和纤维管留置于岩土体内部。

本发明提供的花管注浆施工工法能够有效提高地基土的承载力、减少地基变形和不均匀变形，尤其是能够提高注浆孔的早期强度，保证短期施工结束后地基基础能够载荷安全工作。

本发明的有益效果包括：

本发明提供的花管注浆组件包括套筒、花管、注浆管和纤维杆，先将套筒置入岩土层中预先开挖的桩孔中，套筒外壁靠近岩土层，套筒内腔提供用于注浆操作的通道，花管下放至桩孔底部，再将注浆管和纤维管下放，并将纤维管穿过注浆管与花管固定连接，之后通过注浆管向花管内注浆，注浆顺序为从桩底向地面依次注浆，注浆的同时将套筒随同提出桩孔，使浆液通过花管上的通孔进入岩土的裂隙或空洞部位，注浆完成后，花管和纤维杆留置于岩土层中，纤维杆上的纤维线分布于浆液中，能够提高浆液凝固后花管中柱体的强度，尤其是浆液终凝过后的早期强度，从而进一步保证天窗时间过后地基基础能够载荷安全工作。

本发明提供的花管注浆施工工法利用上述的花管注浆组件进行，能够有效提高地基土的承载力、减少地基变形和不均匀变形，尤其是能够提高注浆孔的早期强度，保证短期施工结束后地基基础能够载荷安全工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例提供的套筒的外部结构示意图；

图2为本发明实施例提供的套筒的内部结构示意图；

图3为本发明实施例提供的花管的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的花管外壁的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的封口件的内部结构示意图；

图6为本发明实施例提供的注浆管的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的纤维杆的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的花管注浆组件依次套接状态的内部结构示意图；

图9为图8中A部分的放大图。

图标：100-套筒；110-凸结；200-花管；210-锥形端；212-断续环； 220-柱状段；221-沟槽；300-注浆管；310-出浆嘴；320-增压环；330-连接环；331-气管；400-纤维杆；410-固定段；420-纤维段；500-封口件； 600-套环。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，本发明的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本发明的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

本发明提供一种花管200注浆组件，请参照附图8，其包括依次套接的套筒100、花管200、注浆管300和纤维杆400。

预先在岩土层中开设桩孔，将如附图1中所示的套筒100置入桩孔中，套筒100外壁靠近岩土层，套筒100内腔提供用于注浆操作的通道，接着如附图8中所示，将花管200下放至桩孔底部，再将注浆管300和纤维管下放。

请参照附图4所示，所述花管200的管壁开设有多个用于容许浆液通过的通孔，请参照附图8和附图9所示，所述花管200深入岩土层一端的内部设有固定部。

请参照附图6所示，所述注浆管300深入所述花管200的一端设置出浆嘴310。

请参照附图8所示，所述注浆管300能够穿行于所述花管200内部。

请参照附图6所示，所述注浆管300外部临近所述出浆嘴310设有增压环320，所述增压环320与所述花管200内壁适配。增压环320用于辅助增加水泥浆的压强，并防止水泥浆从花管200向上翻涌。

请参照附图6所示，所述注浆管300远离所述出浆嘴310的一端套设有能够滑动的连接环330，所述连接环330与所述花管200可拆卸固定连接，所述连接环330用于封闭所述注浆管300与所述花管200之间的间隙，所述连接环330上设有用于调节压强的气管331，所述气管331联通花管200 和外界。连接环330与花管200配合封闭花管200的内腔，气管331能够与外部调压设备配合，调节桩孔内部的气压。

请参照附图7所示，所述纤维杆400包括固定段410和纤维段420，所述纤维段420包括若干纤维线，所述纤维线一端固定于所述纤维段420、另一端为自由端。

本发明中的纤维线是具有一定韧性、不易折断的纤维，可以是钢纤维、合成纤维、碳纤维等，本实施例中采用钢纤维。

本发明中浆液是具有胶结性能和渗透性能的材料，本实施例中采用水泥净浆。

请参照附图8所示，所述纤维杆400能够穿行于所述注浆管300，从而使所述固定段410与所述花管200的固定部连接。

本发明实施例提供一种花管200注浆施工工法：

预先开挖桩孔，将上述套管、花管200、注浆管300和纤维杆400置于桩孔内，将纤维杆400与花管200固定连接；

通过注浆管300向花管200内注浆，注浆过程中桩孔口处于气密状态，注浆顺序为从桩底向地面依次注浆，注浆的同时将套筒100随同提出桩孔，使浆液通过花管200上的通孔进入岩土的裂隙或空洞部位，注浆完成后，花管200和纤维杆400留置于岩土层中，纤维杆400上的纤维线分布于水泥浆中。

水泥浆凝固后形成纤维水泥块，在水泥浆凝固、性能稳定后，纤维加强水泥间抗拉、抗弯折的作用，水泥块的强度尤其早期强度显著提高，抗弯折的强度较大的柱体分布于线路地基下，能够有效降低地基基础侧向变形、滑移的风险，从而进一步保证天窗时间过后地基基础能够载荷安全工作。

本发明提供的花管200注浆组件和施工工法能够有效提高地基土的承载力、减少地基变形和不均匀变形，尤其是能够提高注浆孔的早期强度，保证短期施工结束后地基基础能够载荷安全工作。

上述的纤维杆400与花管200的固定方式有多种，可以为卡接、插接等，本实施例中采用螺纹连接。具体的连接方式请参照附图9：

花管200下端设置固定部，该固定部包括固定于所述花管200内壁的断续环212，所述断续环212表面设有断续螺纹，所述纤维杆400的固定段 410设置外螺纹，纤维杆400的固定段410与所述断续环212螺纹配合。

实施例2：

在花管200注浆的施工中，有时岩土层内部压力较大时会导致花管200 向外浮出或移出，一旦出现此种现象，就需要停止施工，待之前注入的水泥浆凝固、内部压力降低后再继续进行，严重影响施工进度，这将可能会造成天窗时间过后，路基无法安全载荷运行。

因此，在实施例1的基础上，请参照附图4，发明人进一步地在花管 200深入岩土层的一端设置锥形端210，并将锥形端210设置为合拢的爪状。

所述锥形端210的金属爪片能够在注入的浆液的压力下向外张开，使浆液突破锥形端210大量进入桩孔和岩土层，在桩底形成膨大端，加强与岩土体的连接，金属爪片嵌入膨大端，在膨大端凝固后再继续向地面方向浇筑，能够有效避免岩土体内压增大时花管200向外浮动或移除，有效降低后续施工难度，从而加快施工进度。

为了避免爪状尖端提前受损或破坏，进一步地，请参照附图3和附图5，上述的花管200注浆组件还包括套设于所述锥形端210的爪状尖端的封口件500。

为了方便在注浆时破开封口件500，使锥形端210的金属爪片能够顺利破开，进一步地，请参照附图2，所述套筒100深入岩土层的一端设有凸结 110，所述封口件500外部设有凸台，所述凸台与所述凸结110干涉配合，所述封口件500设有便于撕开的缺口，在内部浆液压力和外部凸结110的同时作用下，能够有效破开金属爪片。

请参照附图8和附图9，施工时，先向桩孔底部注入水泥浆，待水泥浆初凝，水泥浆与纤维杆400固定为一体后，上提套筒100，套筒100内壁的凸结110与封口件500干涉，使封口件500受力从豁口破开，同时继续加压注浆，使金属爪片张开，水泥浆进入桩孔底部及岩土层形成膨大端，待膨大端凝固，形成先期凝固的结石体，金属爪片嵌入先期凝固的结石体内，从而花管200与岩土层相对固定，能够有效避免花管200在内压过大情况下向外浮出或移出，虽然在前期需要一定的等待膨大端凝固的时间，但是一劳永逸地避免了后期出现花管200浮出的问题，大大提高了施工安全性和加快了施工进度。

实施例3：

在实施例1或2的基础上，为了进一步加强地基强度，请参照附图4，所述花管200包括布设通孔的柱状段220，所述柱状段220外壁设置沟槽 221，请参照附图3，所述花管200外部还设有套环600，所述套环600临近所述沟槽221焊接固定，所述套筒100深入岩土层的一端设有凸结110，所述凸结110与所述套环600干涉配合。

请参照附图3，所述沟槽221包括相互连接的环形沟槽和直线沟槽，所述环形沟槽沿所述花管200外壁圆周设置，所述直线沟槽平行轴向设置于所述花管200外壁且沿圆周均布，所述套环600与所述花管200外壁通过钢筋焊接固定，所述钢筋一端连接所述套环600、另一端固定于相邻的两个所述直线沟槽之间。

施工时，注浆管300先向花管200内注入水泥浆，套筒100随之提起至套环600位置，水泥浆流出通孔渗透进桩孔和岩土层，接着套筒100继续上提，套筒100内壁的凸结110与套环600干涉，使套环600拉动花管 200外壁，套环600对应的花管200外壁从薄弱的沟槽221部位向外撕裂，将附近初凝的水泥浆劈开，并重新打开并扩大该部位已经被封堵的水泥浆通过口，接着继续加压，对该部位二次注浆，使水泥浆二次渗入。

本实施例通过设置能够二次开放的水泥浆通过口，对同一部位可以进行两次浇筑，第一次浇筑后，水泥浆渗入桩孔和岩土层，对岩土体进行第一次加强，接着撕开对应的花管200外壁第二次开放水泥浆通过口，对该部位进行第二次浇筑，由于岩土层已经经过了一次加强，第二次加强时可以增大注浆的压强，使水泥浆能够向岩土体的更深、更远、裂隙更小处渗透，从而大大提高加固强度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种花管注浆组件，其特征在于：包括依次套接的套筒、花管、注浆管和纤维杆，

所述花管的管壁开设有多个用于容许浆液通过的通孔，所述花管深入岩土层一端的内部设有固定部，

所述注浆管能够穿行于所述花管内部，所述注浆管深入所述花管的一端设置出浆嘴，

所述纤维杆包括固定段和纤维段，所述纤维段包括若干纤维线，所述纤维线一端固定于所述纤维段、另一端为自由端，所述纤维杆能够穿行于所述注浆管，从而使所述固定段与所述花管的固定部连接。

2.根据权利要求1所述的花管注浆组件，其特征在于：所述固定部包括固定于所述花管内壁的断续环，所述断续环表面设有断续螺纹，所述纤维杆的固定段与所述断续环螺纹配合。

3.根据权利要求1所述的花管注浆组件，其特征在于：所述花管深入岩土层的一端包括锥形端，所述锥形端呈合拢的爪状。

4.根据权利要求3所述的花管注浆组件，其特征在于：还包括套设于所述锥形端的爪状尖端的封口件。

5.根据权利要求4所述的花管注浆组件，其特征在于：所述套筒深入岩土层的一端设有凸结，所述封口件外部设有凸台，所述凸台与所述凸结干涉配合，所述封口件设有便于撕开的缺口。

6.根据权利要求1所述的花管注浆组件，其特征在于：所述花管包括布设通孔的柱状段，所述柱状段外壁设置沟槽，所述花管外部还设有套环，所述套环临近所述沟槽焊接固定，所述套筒深入岩土层的一端设有凸结，所述凸结与所述套环干涉配合。

7.根据权利要求6所述的花管注浆组件，其特征在于：所述沟槽包括相互连接的环形沟槽和直线沟槽，所述环形沟槽沿所述花管外壁圆周设置，所述直线沟槽平行轴向设置于所述花管外壁且沿圆周均布，所述套环与所述花管外壁通过钢筋焊接固定，所述钢筋一端连接所述套环、另一端固定于相邻的两个所述直线沟槽之间。

8.根据权利要求1所述的花管注浆组件，其特征在于：所述注浆管外部临近所述出浆嘴设有增压环，所述增压环与所述花管内壁适配。

9.根据权利要求1所述的花管注浆组件，其特征在于：所述注浆管远离所述出浆嘴的一端套设有能够滑动的连接环，所述连接环与所述花管可拆卸固定连接，所述连接环用于封闭所述注浆管与所述花管之间的间隙，所述连接环上设有用于调节压强的气管，所述气管联通花管和外界。

10.一种花管注浆施工工法，其特征在于包括：预先在岩土层中开设桩孔，将权利要求1-9中任意一项所述的花管注浆组件置入桩孔中，并通过所述花管注浆组件沿孔底至孔口方向对岩土层注浆，注浆完成后花管和纤维管留置于岩土体内部。

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