CN109519151A - 一种适用于湿陷性黄土场地的劈裂注浆封孔装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于湿陷性黄土场地的劈裂注浆封孔装置及方法，包括封孔主体结构、钢花管、螺纹套管和注浆孔，所述封孔主体结构包括贯通钢管、下部内钢管、下部外钢管和方形钢板，所述方形钢板的竖直中轴线贯穿有贯通钢管，所述下部内钢管以方形钢板中心为圆心焊接在方形钢板底部，所述下部外钢管套在下部内钢管外面，且下部外钢管以方形钢板中心为圆心焊接在方形钢板底部，所述钢花管穿过贯通钢管插进注浆孔内，所述贯通钢管与钢花管上部做螺纹处理。与现有技术相比，本发明即保证了注浆孔内的良好气密性使得孔内压力容易提升且不会发生浆液泄漏现象；又实现了劈裂注浆的可控性，避免了浆液的大量浪费，也保证了注浆加固后黄土地基的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程地基处理技术领域，具体为一种适用于湿陷性黄土场地的劈裂注浆封孔装置及方法。
背景技术
近年来，随着注浆理论的不断进步和工程实践的积累，劈裂注浆的应用和规模也在逐渐扩大，将其应用在湿陷性黄土上，能够有效的对已发生不均匀沉降的地基进行处理。目前，湿陷性黄土地区的劈裂注浆主要采用钢花管进行注浆，由于钢花管的直径小于黄土钻孔的直径，所以需要对钻孔孔口处进行封孔，以使孔内空间封闭，当浆液充满孔洞时，压力才会得以上升，最终实现劈裂。但现有的气囊封孔装置更适用于质地坚硬的岩体，无法满足松软黄土上的孔口封闭。
目前湿陷性黄土地区劈裂注浆的施工方法不够成熟、无法满足封孔，采用全段开孔的钢花管进行一次注浆，即无法实现对某一黄土层的定向劈裂，也无法保证浆液填充到多个薄弱裂隙中形成枝干，使得黄土地区的劈裂注浆无法实现可控目的，造成了大量浆液的浪费，对注浆后黄土地基的稳定性也没有保证，因此，一种能够实现劈裂注浆可控性使黄土层定向劈裂的封孔装置及施工方法是工程界所迫切需要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于湿陷性黄土场地的劈裂注浆封孔装置及方法，以解决上述背景技术中提出的目前湿陷性黄土地区劈裂注浆的施工方法不够成熟、无法满足封孔，采用全段开孔的钢花管进行一次注浆，即无法实现对某一黄土层的定向劈裂，也无法保证浆液填充到多个薄弱裂隙中形成枝干，使得黄土地区的劈裂注浆无法实现可控目的，造成了大量浆液的浪费，对注浆后黄土地基的稳定性也没有保证的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括封孔主体结构、钢花管、螺纹套管和注浆孔，封孔主体结构包括贯通钢管、下部内钢管、下部外钢管和方形钢板，所述方形钢板的竖直中轴线贯穿有贯通钢管，所述下部内钢管以方形钢板中心为圆心焊接在方形钢板底部，所述下部外钢管套在下部内钢管外面，且下部外钢管以方形钢板中心为圆心焊接在方形钢板底部，所述钢花管穿过贯通钢管插进注浆孔内，所述贯通钢管与钢花管上部做螺纹处理，并通过螺纹套管紧密连接在一起。
优选的，所述下部内钢管的外直径与注浆孔的直径相吻合，且下部内钢管的直径为100-120mm。
优选的，所述下部外钢管底部呈锯齿状分布。
优选的，所述钢花管的长度为1.5-2m，并且钢花管最底段呈等距对穿孔状分布，同时钢花管的最底段孔径为4-6mm，孔距为15-20cm，并且钢花管的最底段底部呈闭合状结构。
优选的，所述螺纹套管为变截面状分布，且螺纹套管与贯通钢管和钢花管三者之间相互紧密贴合。
优选的，所述钢板为大厚度钢板，且下部内钢管、下部外钢管由厚钢板制作而成，并且方形钢板通过焊接与贯通钢管、下部内钢管、下部外钢管构成焊接一体化结构。
优选的，其步骤为：
1、黄土钻孔：根据设计要求确定注浆孔位置、深度，并用钻孔机进行开孔；
2、安装封孔主体装置：将封孔主体装置的下部外钢筒在外力重锤击方形钢板的作用下插入湿陷性黄土中，直至方形钢板下表面与地面贴合，下部内钢筒外壁与注浆孔紧密贴合；
3、安装注浆钢花管：将钢花管按照顺序连接，直至其长度达到注浆孔深度，将钢花管经由贯通钢管插入到注浆孔内，再将垫圈、螺纹套管依次安装到钢花管上，至螺纹套管下端触碰到贯通钢管上部螺纹时，改用扳手将其拧紧，钢花管上端口连接注浆软管，完成封孔；
4、注浆：将配制好的浆液用注浆机打入注浆孔，待浆液量达到合理注浆量(此注浆量依据理论计算与施工经验调整所得)时，停止注浆；
5、提升钢花管：将螺纹套管松卸后，提拉钢花管至可拆卸掉上部第一段，拆卸完成后，再将螺纹套管按照所示连接钢花管与贯通钢管；
6、按照第4、5的步骤重复施工，直至整孔注浆完成。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)将封孔主体装置插入到黄土中去，利用了黄土特性，使黄土与封孔装置形成一个整体，保证了注浆孔内的良好气密性，使得孔内压力容易提升且不会发生浆液泄漏现象；
(2)在长直贯通钢管的引导下保证了钢花管的垂直性，使得黄土与下部外钢管之间的摩擦力、封孔主体装置与钢花管的自重力共同抵抗孔内压力，孔内压力能够逐步上升，最终实现劈裂；主体装置与钢花管分离，使得加工简单，可模块化加工生产，组装化程度高，实用性强；
(3)对钢花管底段开孔分层注浆，压力在开孔处极为集中，使得每层黄土的薄弱裂隙都被劈裂形成浆脉，实现了定向劈裂，保证了注浆加固地基的稳定性；控制每层注浆量，实现了劈裂注浆的可控性，避免了浆液的大量浪费。
附图说明
图1为本发明一种适用于湿陷性黄土场地的劈裂注浆封孔装置及方法的透视结构示意图；
图2为本发明一种适用于湿陷性黄土场地的劈裂注浆封孔装置及方法的剖面结构示意图；
图3为本发明一种适用于湿陷性黄土场地的劈裂注浆封孔装置及方法的立体结构示意图；
图4为本发明一种适用于湿陷性黄土场地的劈裂注浆封孔装置及方法的钢花管与螺纹套管结构示意图；
图5为本发明一种适用于湿陷性黄土场地的劈裂注浆封孔装置及方法的整体半剖结构示意图。
图中：1、封孔主体结构；2、贯通钢管；3、下部内钢管；4、下部外钢管；5、钢花管；6、螺纹套管；7、注浆孔；8、方形钢板。
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。
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：包括封孔主体结构1、钢花管5、螺纹套管6、注浆孔7和方形钢板8，封孔主体结构1包括贯通钢管2、下部内钢管3、下部外钢管4和方形钢板8，方形钢板8的竖直中轴线贯穿有贯通钢管2，下部内钢管3以方形钢板8中心为圆心焊接在方形钢板8底部，下部外钢管4套在下部内钢管3，且下部外钢管4以方形钢板8中心为圆心焊接在方形钢板8底部，钢花管5穿过贯通钢管2插进注浆孔7内，贯通钢管2与钢花管5上部做螺纹处理，并通过螺纹套管6紧密连接在一起，方形钢板8为大厚度钢板，且下部内钢管3、下部外钢管4由厚钢板制作而成，并且方形钢板8通过焊接与贯通钢管2、下部内钢管3、下部外钢管4构成焊接一体化结构，整个方形钢板8、贯通钢管2、下部内钢管3、下部外钢管4、钢花管5和螺纹套管6组成一个完整的封孔主体结构1，方形钢板8、贯通钢管2、下部内钢管3和下部外钢管4采用不锈钢材料制成；
下部内钢管3的外直径与注浆孔7的直径相吻合，且下部内钢管3的直径为100-120mm，当内钢管3插入通过钻孔机开设的注浆孔7内，注浆孔7与内钢管3的外壁相互贴合，注浆孔7对内钢管3进行固定夹紧；
下部外钢管4底部呈锯齿状分布，下部外钢管4底部采用锯齿状设计，当下部外钢管4插入湿陷性黄土内，下部外钢管4与湿陷性黄土相互咬合，对封孔主体结构1进行固定；
钢花管5的长度为1.5-2m，并且钢花管5最底段呈等距对穿孔状分布，同时钢花管5的最底段孔径为4-6mm，孔距为15-20cm，并且钢花管5的最底段底部呈闭合状结构，钢花管5采取分段连接，连接方式为丝扣连接，并在接头上部与贯通钢管2上部做外螺纹处理，用螺纹套管6将钢花管5与贯通钢管2紧密连接在一起，将钢花管5按照顺序连接，直至其长度达到注浆孔深度，将钢花管5经由贯通钢管2插入到注浆孔内，再将螺纹套管6依次安装到钢花管5上，至螺纹套管6下端触碰到贯通钢管2上部螺纹时，改用扳手将其拧紧，钢花管2上端口连接注浆软管，完成封孔，将配制好的浆液用注浆机打入注浆孔，待浆液量达到合理注浆量此注浆量依据理论计算与施工经验调整所得时，停止注浆；
螺纹套管6为变截面状分布，且螺纹套管6与贯通钢管2和钢花管5三者之间相互紧密贴合，螺纹套管6的变截面处内壁设有垫圈，垫圈起到良好的密封作用，减少在使用中出现漏浆的情况。
本实施例的工作原理：该适用于湿陷性黄土场地的劈裂注浆封孔装置及方法，在使用时先根据设计要求确定注浆孔位置、深度，并用钻孔机进行开孔；
此时安装封孔主体装置，将封孔主体装置的下部外钢筒4在外力重锤击方形钢板8的作用下插入湿陷性黄土中，直至方形钢板8下表面与地面贴合，下部内钢筒3外壁与注浆孔紧密贴合，下部外钢管4底部呈锯齿状分布，当下部外钢管4插入湿陷性黄土内，下部外钢管4与湿陷性黄土相互咬合，对封孔主体装置1进行固定；
随后安装注浆钢花管5，钢花管5采取分段连接，连接方式为丝扣连接，并在接头上部与贯通钢管2上部做外螺纹处理，用螺纹套管6将钢花管5与贯通钢管2紧密连接在一起，将钢花管5按照顺序连接，直至其长度达到注浆孔深度，将钢花管5经由贯通钢管2插入到注浆孔内，再将垫圈、螺纹套管6依次安装到钢花管5上，至螺纹套管6下端触碰到贯通钢管2上部螺纹时，改用扳手将其拧紧，钢花管2上端口连接注浆软管，完成封孔；
同时将配制好的浆液用注浆机打入注浆孔，待浆液量达到合理注浆量此注浆量依据理论计算与施工经验调整所得时，停止注浆；
并且提升钢花管5，将螺纹套管6松卸后，提拉钢花管5至可拆卸掉上部第一段，拆卸完成后，再将螺纹套管6按照2所示连接钢花管5与贯通钢管；
最后重复施工，直至整孔注浆完成，整个在长直贯通钢管的引导下保证了钢花管5的垂直性，使得黄土与下部外钢管4之间的摩擦力、封孔主体装置与钢花管5的自重力共同抵抗孔内压力，孔内压力能够逐步上升，最终实现劈裂，主体装置与钢花管分离，使得加工简单，可模块化加工生产，组装化程度高，实用性强，对钢花管5底段开孔分层注浆，压力在开孔处极为集中，使得每层黄土的薄弱裂隙都被劈裂形成浆脉，实现了定向劈裂，保证了注浆加固地基的稳定性。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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 (7)
1.一种适用于湿陷性黄土场地的劈裂注浆封孔装置及方法，包括封孔主体结构(1)、钢花管(5)、螺纹套管(6)和注浆孔(7)，封孔主体结构(1)包括贯通钢管(2)、下部内钢管(3)、下部外钢管(4)和方形钢板(8)，所述方形钢板(8)的竖直中轴线贯穿有贯通钢管(2)，所述下部内钢管(3)以方形钢板(8)中心为圆心焊接在方形钢板(8)底部，所述下部外钢管(4)套在下部内钢管(3)外面，且下部外钢管(4)以方形钢板(8)中心为圆心焊接在方形钢板(8)底部，所述钢花管(5)穿过贯通钢管(2)插进注浆孔(7)内，所述贯通钢管(2)与钢花管(5)上部做螺纹处理，并通过螺纹套管(6)紧密连接在一起。
2.根据权利要求1所述的一种适用于湿陷性黄土场地的劈裂注浆封孔装置及方法，其特征在于：所述下部内钢管(3)的外直径与注浆孔(7)的直径相吻合，且下部内钢管(3)的直径为100-120mm。
3.根据权利要求1所述的一种适用于湿陷性黄土场地的劈裂注浆封孔装置及方法，其特征在于：所述下部外钢管(4)底部呈锯齿状分布。
4.根据权利要求1所述的一种适用于湿陷性黄土场地的劈裂注浆封孔装置及方法，其特征在于：所述钢花管(5)的长度为1.5-2m，并且钢花管(5)最底段呈等距对穿孔状分布，同时钢花管(5)的最底段孔径为4-6mm，孔距为15-20cm，并且钢花管(5)的最底段底部呈闭合状结构。
5.根据权利要求1所述的一种适用于湿陷性黄土场地的劈裂注浆封孔装置及方法，其特征在于：所述螺纹套管(6)为变截面状分布，且螺纹套管(6)与贯通钢管(2)和钢花管(5)三者之间相互紧密贴合。
6.根据权利要求1所述的一种适用于湿陷性黄土场地的劈裂注浆封孔装置及方法，其特征在于：所述方形钢板(8)为大厚度钢板，且下部内钢管(3)、下部外钢管(4)由厚钢板制作而成，并且方形钢板(8)通过焊接与贯通钢管(2)、下部内钢管(3)、下部外钢管(4)构成焊接一体化结构。
7.根据权利要求1所述的一种适用于湿陷性黄土场地的劈裂注浆封孔装置及方法，其步骤为：
1、黄土钻孔：根据设计要求确定注浆孔位置、深度，并用钻孔机进行开孔；
2、安装封孔主体装置：将封孔主体装置的下部外钢筒(4)在外力重锤击方形钢板(8)的作用下插入湿陷性黄土中，直至方形钢板(8)下表面与地面贴合，下部内钢筒(3)外壁与注浆孔紧密贴合；
3、安装注浆钢花管(5)：将钢花管(5)按照顺序连接，直至其长度达到注浆孔深度，将钢花管(5)经由贯通钢管(2)插入到注浆孔内，再将垫圈、螺纹套管(6)依次安装到钢花管(5)上，至螺纹套管(6)下端触碰到贯通钢管(2)上部螺纹时，改用扳手将其拧紧，钢花管(2)上端口连接注浆软管，完成封孔；
4、注浆：将配制好的浆液用注浆机打入注浆孔，待浆液量达到合理注浆量(此注浆量依据理论计算与施工经验调整所得)时，停止注浆；
5、提升钢花管(5)：将螺纹套管(6)松卸后，提拉钢花管(5)至可拆卸掉上部第一段，拆卸完成后，再将螺纹套管(6)按照(2)所示连接钢花管(5)与贯通钢管；
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