CN109883887B - 一种公路路基水平注浆可注性测试装置及评价方法 - Google Patents
一种公路路基水平注浆可注性测试装置及评价方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种公路路基水平注浆可注性测试装置及评价方法，利用注浆装置向测试注浆箱体内水平设置的注浆花管内注入浆料，注浆花管与测试注浆箱体内部其他空间组成砂土填料区，将待测试砂土填料填入，模拟形成路基结构，注浆花管通过注浆管连通至注浆装置，通过注浆装置注入浆料，在注浆花管管壁均匀设有多个注浆通孔，浆料沿注浆通孔进入砂土填料层内，从而实现浆料沿在砂土填料层内可注性的模拟，本装置结构简单，能够实现注浆材料的制备、泵送和注浆的模拟，通过注浆砂管和注浆砂盘对浆液的可注性测试试验，得出渗流参数指标，通过指标反映浆液在测试土样地层的可注性分析，有效论证路基注浆作业的可行性。
Description
技术领域
本发明涉及一种公路路基处治注浆加固施工领域，具体涉及一种公路路基水平注浆可注性测试装置及评价方法。
背景技术
随着高速公路交通量不断增加，在一些地质较差的地方路基出现明显沉降，从而造成路面不同程度沉陷，尤其是沿海地区软土地基，所以有效控制不良地质沉降，对地基进行有效固结极为重要。其中，静压渗透注浆是处治公路路基沉陷的主要处置技术手段。目前的注浆材料不断发展，注浆材料因其具有绿色环保、原材料来源广、造价经济、性能优异等诸多优点逐渐得到推广。
目前，由于目前注浆材料在道路工程中使用较少，在岩土工程对岩石裂缝注浆等方面运用较多。由于浆液与水泥浆液的流动性、稠度、颗粒细度相差较大，其可注土层比水泥浆液的范围较大，而目前对于路基土层注浆的可注性大多采用经验法。针对公路路基病害处治注浆技术方面，没有针对注浆材料的渗透注浆可注性测试装置。路基内填土复杂，孔隙、裂隙远小于岩石裂隙，对于注浆材料的可注性效果及加固效果没有相应的评价方法和指标。若采用现场施工设备进行注浆可注性试验，花费的人力物力巨大。
因此，亟需开发一种浆液公路路基可注性模拟测试装置，以帮助确定注浆材料对于实际工程的可注性分析和注浆加固效果分析，这对于注浆材料用于路基注浆处治的可行性分析至关重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种公路路基水平注浆可注性测试装置及评价方法，以克服现有技术的不足。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种公路路基水平注浆可注性测试装置，包括注浆装置和测试注浆箱体，测试注浆箱体内水平设置有注浆花管，测试注浆箱体内填充有砂土填料，注浆花管通过注浆管连通至注浆装置，注浆花管管壁均匀设有多个注浆通孔，测试注浆箱体上设有出浆口。
进一步的，注浆装置包括浆液搅拌罐、浆液观察池和气动注浆泵；浆液搅拌罐通过输料管连通至浆液观察池内；浆液搅拌罐上设有进料管，气动注浆泵设置于浆液观察池一侧，气动注浆泵的进料口连通至浆液观察池内，气动注浆泵的出料口连接至注浆管，注浆管连接注浆花管进料口。
进一步的，测试注浆箱体采用圆柱形注浆砂管，注浆砂管侧壁设有砂管注浆口，砂管注浆口与注浆砂管顶部和底部之间均留有渗透距离，注浆砂管底部设有砂管出浆口，注浆花管水平设置于注浆砂管内，注浆花管进料口与砂管注浆口密封连接，注浆砂管外管壁设有深度观察窗。
进一步的，注浆砂管采用透明管体，注浆砂管外管壁设有深度刻线。
进一步的，注浆砂管两端通过砂管密封盖密封，注浆砂管内底部设有滤网，砂管密封盖通过螺旋纹与注浆砂管密封连接。
进一步的，测试注浆箱体采用盘形注浆砂盘，盘形注浆砂盘一侧壁设有砂盘注浆口，盘形注浆砂盘上与砂盘注浆口相对一侧壁设有砂盘出浆口，注浆花管水平设置于盘形注浆砂盘内，注浆花管进料口与砂盘注浆口密封连接，盘形注浆砂盘上端或侧壁设有水平观察窗。
进一步的，盘形注浆砂盘采用透明盘体，透明盘体侧壁设有水平刻度。
一种公路路基水平注浆可注性测试方法，包括以下步骤：根据实际工程情况将预制浆料注入测试注浆箱体内的注浆花管内，记录注浆时间t和每分钟注浆流量计显示的注浆量Q，待注浆压力表压力超过试验压强且稳定不降时，注浆结束，记录注浆砂管内砂土注浆渗透情况。
进一步的，针对渗流深度试验：
1)采用圆柱形注浆砂管，在注浆砂管侧壁设有砂管注浆口，砂管注浆口与注浆砂管顶部和底部之间均留有渗透距离，注浆砂管底部设有砂管出浆口，注浆花管水平设置于注浆砂管内，注浆花管进料口与砂管注浆口密封连接，注浆砂管外管壁设有深度观察窗；
2)根据实际工程情况将预制浆料注入测试注浆箱体内的注浆花管内，记录注浆时间t和每分钟注浆量Q，待注浆压力表压力超过试验压强且稳定不降时，注浆结束，观察注浆砂管内砂土注浆深度L；
3)当L＜H时，H为注浆花管至测试注浆箱体内底部最近距离，该浆液在该砂土地层注浆深度即为L，注浆深度L可以指导工程中注浆处治病害的有效深度；
当L≥H时，注浆砂管的出浆口有浆液渗出，记录此时注浆量Q1和出浆时间T，注浆若干分钟后注浆量Q2，计算该砂土层渗流速率：
其中S为注浆砂管圆形截面面积。
进一步的，针对扩散半径试验：
1)采用盘形注浆砂盘，盘形注浆砂盘一侧壁设有砂盘注浆口，盘形注浆砂盘上与砂盘注浆口相对一侧壁设有砂盘出浆口，注浆花管(2)水平设置于盘形注浆砂盘内，注浆花管进料口与砂盘注浆口密封连接，盘形注浆砂盘上端或侧壁设有水平观察窗；
2)根据实际工程情况将预制浆料注入测试注浆箱体内的注浆花管内，记录注浆时间t和注浆量Q，注浆结束，观察注浆砂盘内注浆扩散半径R，扩散半径R可以指导工程注浆孔的布设间距；
当r＜R时，r为最大扩散半径，R为沙盘半径，则该浆液在该土层注浆扩散半径为r；
当r≥R时，注浆圆盘的出浆口有浆液渗出，说明该浆液在该土样地层可注性良好。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明一种公路路基水平注浆可注性测试装置，利用注浆装置向测试注浆箱体内水平设置的注浆花管内注入浆料，注浆花管与测试注浆箱体内部其他空间组成砂土填料区，将待测试砂土填料填入，模拟形成路基结构，注浆花管通过注浆管连通至注浆装置，通过注浆装置注入浆料，在注浆花管管壁均匀设有多个注浆通孔，浆料沿注浆通孔进入砂土填料层内，从而实现浆料沿在砂土填料层内可注性的模拟，本装置结构简单，能够实现注浆材料的制备、泵送和注浆的模拟，通过注浆砂管和注浆砂盘对浆液的可注性测试试验，得出渗流参数指标，通过指标反映浆液在测试土样地层的可注性分析，有效论证路基注浆作业的可行性；同时对实际工程注浆孔的布设起一定指导作用，减少工程造价。
进一步的，采用透明管体能够更好观察注浆时砂管内浆液渗流状况。
一种公路路基水平注浆可注性测试方法，根据实际工程情况将预制浆料注入测试注浆箱体内的注浆花管内，记录注浆时间t和每分钟注浆流量计显示的注浆量Q，待注浆压力表压力超过试验压强且稳定不降时，注浆结束，记录注浆砂管内砂土注浆渗透情况，参数测量简单，结果准确，能够有效论证路基注浆作业的可行性；同时对实际工程注浆孔的布设起一定指导作用。
附图说明
图1为浆液注浆可行性测试装置整体结构图；
图2为注浆砂管剖面构造图；
图3为注浆砂盘侧视图；
图4为注浆砂盘俯视图；
图5为渗流深度试验注浆装置图；
图6为扩散宽度试验注浆装置图；
其中，1、测试注浆箱体；2、注浆花管；3、注浆管；4、浆液搅拌罐；5、浆液观察池；6、气动注浆泵；7、输料管；8、进料管；9、搅拌扇叶；10、注浆压力表；11、调压阀；12、注浆砂管；13、砂管注浆口；14、砂管出浆口；15、出浆口；16、滤网；17、防止砂土填料；18、盘形注浆砂盘；19、砂盘注浆口；20、砂盘出浆口；21、浆液流量计；22、砂管密封盖；23、砂盘底盖。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图1至图3所示，一种公路路基水平注浆可注性测试装置，包括注浆装置和测试注浆箱体1，测试注浆箱体1内水平设置有注浆花管2，测试注浆箱体1内填充有砂土填料17，注浆花管2通过注浆管3连通至注浆装置，注浆花管2管壁均匀设有多个注浆通孔，测试注浆箱体1上设有出浆口；注浆管3采用注浆软管；
注浆装置包括浆液搅拌罐4、浆液观察池5和气动注浆泵6；浆液搅拌罐4通过输料管7与浆液观察池5内连接；浆液搅拌罐4上设有进料管8，气动注浆泵6设置于浆液观察池5一侧，气动注浆泵6的进料口连通至浆液观察池5内，气动注浆泵6的出料口连接至注浆管3，注浆管3连接注浆花管2进料口；气动注浆泵6的出料口设有浆液流量计21；
浆液搅拌罐4上设进料口方便进料，浆液搅拌罐4内设有搅拌扇叶9，浆液搅拌罐4底部与输料管7相连，将制备好的注浆材料输送至浆液观察池5；
浆液观察池5内可存储少量浆液，上设顶盖，工作人员通过观察浆液观察池内浆液的稠度和流动性，结合工程需要及时加入速凝剂或缓凝剂控制凝结时间；浆液观察池通过底部管道与气动注浆泵6连接。
气动注浆泵6为可注性试验提供动力支持，气动注浆泵6上方安装注浆压力表10，气动注浆泵6一侧设有调压阀11对气动注浆泵6的注浆压力进行调节；调压阀11最小控制单位为0.1Mpa；气动注浆泵6的出料口设有浆液流量计，对注浆量进行检测；气动注浆泵出料口与注浆管3连接；
如图2所示，测试注浆箱体1采用圆柱形注浆砂管12，注浆砂管12侧壁设有砂管注浆口13，砂管注浆口13与注浆砂管12顶部和底部之间均留有渗透距离，渗透距离即用于浆料在压力作用下在注浆砂管12内下上渗距离，注浆砂管12底部设有砂管出浆口14，注浆花管2水平设置于注浆砂管12内，注浆花管2进料口与砂管注浆口13密封连接，注浆砂管12外管壁设有深度观察窗，用于观察浆料渗透深度，用于渗流深度试验数据测量；注浆砂管12的砂管出浆口14底部设有排浆池；
注浆砂管12采用透明管体，注浆砂管12外管壁设有深度刻线，便于更好观察注浆时砂管内浆液渗流状况；
注浆砂管12两端通过砂管密封盖22密封，注浆砂管12内底部设有滤网16，防止砂土填料17通过出浆口15漏出；砂管注浆口13与注浆管3连接，砂管出浆口14可排出注浆砂管12内多余浆液，砂管密封盖15通过螺旋纹与注浆砂管12密封连接。
如图3、图4所示，测试注浆箱体1采用盘形注浆砂盘18，盘形注浆砂盘18一侧壁设有砂盘注浆口19，盘形注浆砂盘18与砂盘注浆口19相对一侧壁设有砂盘出浆口20，注浆花管2水平设置于盘形注浆砂盘18内，注浆花管2进料口与砂盘注浆口19密封连接，盘形注浆砂盘18上端或侧壁设有水平观察窗，用于观察浆料水平方向渗透距离；砂盘注浆口19与注浆管3连接；注浆砂盘18底部设有砂盘底盖23，砂盘底盖23通过螺旋纹与注浆砂盘18连接；
注浆砂盘18的砂盘出浆口20底部设有排浆池；
盘形注浆砂盘18采用透明盘体，透明盘体侧壁设有水平刻度；
一种公路路基水平注浆可注性测试方法，包括以下步骤：
1、将注浆花管2放置于测试注浆箱体1内，然后通过待测试砂土填料填充测试注浆箱体1；
2、根据实际工程情况将预制浆料注入测试注浆箱体1内的注浆花管2内，记录注浆时间t和每分钟注浆流量计显示的注浆量Q，待注浆压力表压力超过试验压强且稳定不降时，注浆结束，观察注浆砂管内砂土注浆渗透情况；
具体的，针对渗流深度试验，如图5所示，采用圆柱形注浆砂管12：
1)向浆液搅拌罐进料，搅拌制备注浆材料；
2)将浆液排至浆液观察池观察粘度、流动性，根据实际工程情况向浆液搅拌罐加适量速凝剂或缓凝剂；
3)开启气动注浆泵，调至合适压强，实际工程压强为0.5Mpa，室内可注性测试试验可调整压强为0.1-0.5Mpa；
4)将注浆软管与注浆砂管的注浆口相连，在砂管顶部和底部放置滤网，同时依据表1填入相应砂土或实际路基土层土样；
5)注浆开始，记录注浆时间t和每分钟注浆流量计显示的注浆量Q，待注浆压力表压力超过试验压强且稳定不降时，注浆结束，观察注浆砂管内砂土注浆深度L。
6)当L＜H时，H为注浆花管至测试注浆箱体内底部最近距离，该浆液在该砂土地层注浆深度即为L，注浆深度L可以指导工程中注浆处治病害的有效深度；
当L≥H时，注浆砂管的出浆口有浆液渗出，记录此时注浆量Q1和出浆时间T，注浆若干分钟后注浆量Q2，计算该砂土层渗流速率：
其中S为注浆砂管圆形截面面积。
针对扩散半径试验：如图6所示，采用盘形注浆砂盘；
步骤1)至3)同上述；
4)将注浆软管与注浆砂盘连接，在注浆砂盘内装入依据表1填入相应砂土或实际路基土层土样；
5)注浆开始，记录注浆时间t和注浆量Q，注浆结束，观察透明注浆砂盘内注浆扩散半径R，扩散半径R可以指导工程注浆孔的布设间距；
6)当r＜R时，r为最大扩散半径，R为沙盘半径，则该浆液在该土层注浆扩散半径为r；
当r≥R时，注浆圆盘的出浆口有浆液渗出，说明该浆液在该土样地层可注性良好；
注浆砂管和注浆砂盘内砂土填料参考下表。根据可注性测试试验确定浆液可注地层的渗透系数范围，判断待注地层注浆液的可行性。
表1砂土分类及渗透系数范围
Claims (1)
1.一种基于公路路基水平注浆可注性测试装置的浆液公路路基可注性测试方法，其特征在于，所述公路路基水平注浆可注性测试装置包括注浆装置和测试注浆箱体(1)，测试注浆箱体(1)内水平设置有注浆花管(2)，测试注浆箱体(1)内填充有砂土填料(17)，注浆花管(2)通过注浆管(3)连通至注浆装置，注浆花管(2)管壁均匀设有多个注浆通孔，测试注浆箱体(1)上设有出浆口；测试注浆箱体(1)采用圆柱形注浆砂管(12)或盘形注浆砂盘(18)，注浆砂管(12)侧壁设有砂管注浆口(13)，砂管注浆口(13)与注浆砂管(12)顶部和底部之间均留有渗透距离，注浆砂管(12)底部设有砂管出浆口(14)，注浆花管(2)水平设置于注浆砂管(12)内，注浆花管(2)进料口与砂管注浆口(13)密封连接，注浆砂管(12)外管壁设有深度观察窗；盘形注浆砂盘(18)一侧壁设有砂盘注浆口(19)，盘形注浆砂盘(18)上与砂盘注浆口(19)相对一侧壁设有砂盘出浆口(20)，注浆花管(2)水平设置于盘形注浆砂盘(18)内，注浆花管(2)进料口与砂盘注浆口(19)密封连接，盘形注浆砂盘(18)上端或侧壁设有水平观察窗；注浆砂管(12)采用透明管体，注浆砂管(12)外管壁设有深度刻线；注浆砂管(12)两端通过砂管密封盖(15)密封，注浆砂管(12)内底部设有滤网(16)，砂管密封盖(15)通过螺旋纹与注浆砂管(12)密封连接，注浆装置包括浆液搅拌罐(4)、浆液观察池(5)和气动注浆泵(6)；浆液搅拌罐(4)通过输料管(7)连通至浆液观察池(5)内；浆液搅拌罐(4)上设有进料管(8)，气动注浆泵(6)设置于浆液观察池(5)一侧，气动注浆泵(6)的进料口连通至浆液观察池(5)内，气动注浆泵(6)的出料口连接至注浆管(3)，注浆管(3)连接注浆花管(2)进料口，盘形注浆砂盘(18)采用透明盘体，透明盘体侧壁设有水平刻度；
具体包括以下步骤：根据实际工程情况将预制浆料注入测试注浆箱体内的注浆花管内，记录注浆时间t和每分钟注浆流量计显示的注浆量Q，待注浆压力表压力超过试验压强且稳定不降时，注浆结束，记录注浆砂管内砂土注浆渗透情况； 具体的，针对渗流深度试验：
1)采用圆柱形注浆砂管(12)，在注浆砂管(12)侧壁设有砂管注浆口(13)，砂管注浆口(13)与注浆砂管(12)顶部和底部之间均留有渗透距离，注浆砂管(12)底部设有砂管出浆口(14)，注浆花管(2)水平设置于注浆砂管(12)内，注浆花管(2)进料口与砂管注浆口(13)密封连接，注浆砂管(12)外管壁设有深度观察窗；
2)根据实际工程情况将预制浆料注入测试注浆箱体内的注浆花管内，记录注浆时间t和每分钟注浆量Q，待注浆压力表压力超过试验压强且稳定不降时，注浆结束，观察注浆砂管内砂土注浆深度L；
3)当L＜H时，H为注浆花管至测试注浆箱体内底部最近距离，该浆液在该砂土地层注浆深度即为L，注浆深度L指导工程中注浆处治病害的有效深度；
当L≥H时，注浆砂管的出浆口有浆液渗出，记录此时注浆量Q1和出浆时间T，注浆若干分钟后注浆量Q2，计算该砂土地层渗流速率：
其中S为注浆砂管圆形截面面积；
针对扩散半径试验：
1)采用盘形注浆砂盘(18)，盘形注浆砂盘(18)一侧壁设有砂盘注浆口(19)，盘形注浆砂盘(18)上与砂盘注浆口(19)相对一侧壁设有砂盘出浆口(20)，注浆花管(2)水平设置于盘形注浆砂盘(18)内，注浆花管(2)进料口与砂盘注浆口(19)密封连接，盘形注浆砂盘(18)上端或侧壁设有水平观察窗；
2)根据实际工程情况将预制浆料注入测试注浆箱体内的注浆花管内，记录注浆时间t和注浆量Q，注浆结束，观察注浆砂盘内注浆扩散半径R，扩散半径R指导工程注浆孔的布设间距；
当r＜R时，r为最大扩散半径，R为砂盘 半径，则该浆液在该砂土地层注浆扩散半径为r；
当r≥R时，注浆砂盘 的出浆口有浆液渗出，说明该浆液在该砂土地层可注性良好。
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