CN113047294B - 双联管型多功能注浆装置及其施工工法 - Google Patents

双联管型多功能注浆装置及其施工工法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种双联管型多功能注浆装置及其施工工法,包括注浆管和喷浆管,注浆管包括内管和外管;外管为弹性管道,外管上设有外出浆口,外管包覆在内管外;内管包括贴合在外管内侧的内管壁,内管壁内部形成有两个注浆管道,注浆管道侧壁设有内出浆口;喷浆管与注浆管道相匹配并插入注浆管道内;还包括连接杆,连接杆为双侧呈燕尾型的杆状结构,连接杆与注浆管的内管壁与注浆管道之间的间隙相匹配;本方案可以适用于多种混合方式,且可对两处注入区域进行同时、多次注入,同时通过连接杆可令注浆管不易受到挤压发生变形,通过连接杆可以连接多根注浆管,并可直接的扩展注浆深度范围,为实施超深孔注浆提供有力保障。

Description

双联管型多功能注浆装置及其施工工法
技术领域
本发明属于注浆施工技术领域,具有涉及一种双联管型多功能注浆装置及其施工工法。
背景技术
岩土工程中被广泛使用及认知的注浆法是利用压力将液态的浆液通过钻孔并利用孔内下置的各类型注浆管道注入土体空隙或岩层裂隙中,通过充填、渗透、挤密和劈裂等方式将原状松散的土粒、砂砾或裂隙通道进行堵塞及胶结成一个整体,使其土层的物理力学性能及水理性能得到改善。注浆加固是一项系统的技术工法,需根据现场具体情况采用不同类型的注浆工法进行土质改良,以便得到最佳的工程效果。现在,各类注浆工法已广泛应用于铁道公路路基加固、坝基防渗、隧道围岩开挖、矿井堵漏、建筑物地基加固以及土壤液化处理等工程中;注浆目的主要有防渗、堵水、固结、充填及提高地基承载力等。
在岩土工程注浆施工中,最初始的注浆施工方法通常按注浆管道下置形式及注浆材料管内混合方式分为:单过滤管注浆法、袖阀管注浆法、钻杆注浆法(单管法或双重管法);以上三种类型,因其各自具有相应的特点和不足在目前的施工中仅仅作为初级工法被使用。
迄今为止,人们开发并实施了各种浆液注入工法,目前的主流的浆液注入工法为双重管过滤工法(包括单相型和双相型)和双重管双柱塞工法。并且由于注入浆液的方法不同,浆液注入工法被分为管口混合方式、管中混合方式和管底混合方式;上述的管口的混合方式均按照规定的混合比例用浆液搅拌机搅拌混合主剂和硬化剂,然后泵送将主剂和硬化剂混合为单液状态的浆液,将其注入地基土层中;上述管中混合方式用输液泵将主剂和硬化剂分别输入到注浆管中,在注浆管的内部通道将这两种液体混合起来,以单液状态泵送从注浆管的前端注入地基土层中;上述管底混合方式与管中混合方式同样用输液泵将主剂和硬化剂分别输入到两根注入管内部通道中,再从注浆管的前端排出的瞬间将两种液体混合起来注入地基土层中。
现有的双重管双柱塞工法是在规定的深度位置,用具有上下的密封栓塞装置可以将注入材料限定在一定范围内注入地基土层中,还可以实施多次重复注浆操作,因此具有注浆效果好的优点,另一方面,由于注入材料的通道只有一个,因此存在只限于管口混合方式,难以扩展到管底混合方式;此外,此双重管双柱塞的工法与双重管钻杆法相比,具有作业程序复杂,在成本和工期方面存在不利等问题。另外,浆液注入只能保证一个注入材料通道,每个步骤(每个深度位置)必须按顺序进行1次注入和2次注入,因此存在施工效率低等问题。
另一方面,上述单相型和双相型的双重管钻杆注入工法都需要边将注入区域依次改为深度方向边进行分段提升或分段下降施工。因此每个步骤都要进行注浆操作,尤其是如果施工的地基土层较深,则存在注浆作业需要时间长等问题;另外,双重管钻杆工法用钻孔使用的钻杆注浆,钻杆在注浆过程中随着位置的变化需要对钻杆进行拆卸操作,则存在注浆钻杆不停切换,在需用清水洗净作业时注浆施工需暂停作业,总体施工需要时间延长,因此无法保证连续施工,存在注入作业工效低等问题。
并且现有的袖阀管注浆管在钻孔内下注的封壳料不是快凝材料,容易被地下水稀释,因此袖阀注浆管与孔壁间留有空隙,这使得由于注浆产生的压力使浆液上窜,难以到达预定加固位置土层,严重影响注浆效果,并容易令孔内埋置的袖阀管注浆管发生挤压变形,无法实施后续注浆操作,不易长期使用,使用寿命短。
因此,本发明针对现有技术中的钻杆法和袖阀管注浆管法及多种工法,对无法根据注入浆液混合位置的不同自行选择、也无法同时进行多次注入,同时对孔内袖阀管注浆管由于注浆产生的土体压力致使下置的袖阀管发生形变的问题进行改进。
发明内容
本发明在于解决上述问题,提供一种适用多种混合和注入方式、可对两处注入区域同时进行多次注入,并且可以令注浆管不易受到挤压产生变形、注浆外管具有逆止功能及连续完整性弹性材质的双联管型多功能注浆装置及其施工工法。
本发明的具体技术方案如下:
一种双联管型多功能注浆装置,包括注浆管和插入所述注浆管内的喷浆管,所述注浆管包括内管和外管;所述外管为可发生形变的弹性管道,所述外管上设有外出浆口,所述外管包覆在所述内管外;所述内管包括贴合在所述外管内侧的内管壁,所述内管壁内部形成有两个注浆管道,所述注浆管道侧壁设有内出浆口;内管连接还包括连接杆,所述连接杆插入内管两侧呈燕尾型的结构内,注浆管的内管壁与注浆管道之间形成间隙,连接杆与所述间隙相匹配,所述连接杆插入所述间隙结构内用于填充所述注浆管并连接多个注浆管;所述喷浆管与所述注浆管道相匹配并插入所述注浆管道内,所述喷浆管上设有材料流出口,所述材料流出口与所述内出浆口连通。
进一步地,外管可向外发生弹性膨胀,令所述外管与内管壁之间形成注浆通道,当压力消失时弹性外管重新恢复到紧密包覆内管状态,注浆通道消失,外部高压力滞留浆液不会流入注浆管内,形成逆止作用,所述内出浆口通过所述注浆通道与所述外出浆口连通。
进一步地,所述内出浆口和外出浆口均为管上的开孔,所述材料流出口为沿所述喷浆管的管长方向的条形槽,所述内、外出浆口均设有多个,所述内出浆口与所述外出浆口在管长方向的位置一致或相互交错。
再进一步地,所述注浆管道设有两个,所述喷浆管的两端部设有弹性密封塞,弹性密封塞呈环状,所述喷浆管外端用丝扣连接有泵送软管。
再进一步地,还包括卷收装置和提升装置,所述泵送软管连接所述卷收装置,所述喷浆管及外端连接的泵送软管通过所述卷收装置的放出和卷收沿土层中的所述注浆管的深度方向进行牵引升降,所述提升装置连接在所述卷收装置和所述注浆管之间。
再进一步地,所述内管由树脂材料或金属材料构成,所述外管由橡胶或橡塑混合树脂构成,所述连接杆上设有螺纹孔,通过螺纹连接与注浆管进行锁紧固定,防止注浆管道发生变形,所述插入内管两侧燕尾结构内的连接杆的上端连接注浆管,下端连接注浆管底混合器,管底混合器内设有静态混合棒,混合器端部设有单向回止阀,所述连接杆插入到注浆管内部形成的燕尾型结构内,并且通过螺栓进行锁紧固定,防止注浆管道发生变形。
一种应用上述注浆装置的施工工法,包括如下步骤:
S1:通过钻孔装置在地基土层中按规定深度钻好垂直孔或倾斜孔后,将双联管型多功能注浆装置插入土层中钻孔内;
S2:将所述喷浆管插入所述注浆管的注浆管道内;
S3:将所述喷浆管根据深度定位在注浆管中,从每个喷浆管中喷出相同或不同种类的注入材料,进而通过所述外出浆口注入地基土层中;
S4:改变地基土层深度和/或方向位置重复步骤S3。
进一步地,所述步骤S3包括:将所述不同的喷浆管定位在地基土层内相同深度的位置,从一个喷浆管中喷出主剂,另一喷浆管中喷出硬化剂,进而在所述外出浆口混合注入地基土层中。
更加优选地,所述步骤S3包括:将不同的喷浆管分别定位在地基土层内不同深度的位置,一个喷浆管和另一个喷浆管中喷出相同或不同的注入材料,进而通过所述外出浆口混合后注入到地基土层中。
更加优选地,所述步骤S3包括:将不同的喷浆管分别定位在地基土层内不同深度的位置,进行一次注入,即从一个喷浆管将水泥膨润土材料从外出浆口注入地基土层中;再进行二次注入,即从另一个喷浆管,在已完成一次注入的区域内,将固化时间长的注入材料从外出浆口注入地基土层中。
更加优选地,所述步骤S3包括:将不同的喷浆管分别定位在孔底注浆管底部带有静态混合棒的混合器上部,两个喷浆管同时压出不同的注入材料并通过带有静态混合棒的混合器进行充分混合后喷出,喷出的浆液与孔位方向一致。该注浆装置既可以实现注浆管的长度方向上任意位置的侧壁喷浆,同时也可以实现注浆管底部的喷浆,以达到多重注浆目的。
本发明的有益效果为:
本注浆装置和工法适用于多种浆液混合方式,通过调整喷浆管在注浆管内的高度,便于直接选择或改变任何位置上(管口混合至管底)进行混合注浆;在注浆时可以根据要求任意选择管口混合至管底的混合方式,尤其是选择管口混合或管中混合方式时,可以对多处注入区域同时进行注入,而且选择与双柱塞工法类似的袖阀管注浆工法时,根据注浆装置可以同时进行多次注入;即使需要变换注浆位置也能够保证连续施工,提高了施工效率。
同时在注浆管内设置连接杆式管间连接方式,可以让所述注浆装置在孔深方向上任一位置下置,用快凝材料代替封壳料堵塞填充注浆管与孔壁间空隙,使喷出的浆液如期到达预定加固区域,并且可使所述注浆管不易受到挤压发生变形,可实施多次注入作业,显著提高了使用寿命和使用效果,为实现超大深孔的注浆加固提供了有利保障。
附图说明
图1为本发明的注浆装置的部分斜视图;
图2为本发明的注浆装置的整体结构图;
图3为本发明的注浆装置的分解示意图;
图4为本发明的注浆装置的截面图;
图5为本发明的注浆装置的外管膨胀截面图;
图6为本发明的注浆装置的喷浆管的侧视结构图;
图7为本发明的注浆装置的喷浆管与连接杆的结构示意图;
图8为本发明的注浆装置采用管底混合出浆方式的结构图;
图9为本发明的施工方法的卷收装置和提升装置的示意图;
图10为本发明的施工方法的卷收装置和提升装置的的俯视图;
图11为本发明的浆液注入装置的原理图;
图12为本发明的管底混合方式注入施工的概略程序图;
图13为本发明的管口或管中混合方式注入施工的概略程序图;
图14为本发明的双重管双柱塞类似注入施工的概略程序图。
附图标记说明:1、注浆装置,2、注浆管,3、喷浆管,4、连接杆,13、泵送软管,14、卷收装置,15、提升装置,16、基台,17、转动轴,18、台架,19、滑轮,20、横拉装置,201、固定夹具,202、移动夹具,22A、千斤顶,22B、活塞部,21、内管,22、外管,23、注浆管底混合器,31、材料流出口,32、弹性密封塞,33、静态混合棒,41、螺纹孔,34、单向回止阀,211、内管壁,212、注浆管道,221、外出浆口,212a、内出浆口,212b、间隙,222、注浆通道。
具体实施方式
下面结合附图和以下实施例对本发明的双联管型多功能注浆装置及其施工工法作进一步的详细说明。
实施例
参照图1-图6所示,为本发明的双联管型多功能注浆装置。
本装置包括注浆管2和插入所述注浆管2内的喷浆管3,所述注浆管2包括内管21和外管22;所述外管22为可发生形变的弹性管道,所述外管上设有外出浆口221,所述外管221包覆在所述内管21外;所述内管21包括贴合在所述外管内侧的内管壁211,所述内管壁211内部形成有至少两个注浆管道212,所述注浆管道212侧壁设有内出浆口212a;所述喷浆管3与所述注浆管道212相匹配并插入所述注浆管道内,所述喷浆管3上设有材料流出口31,所述材料流出口31与所述内出浆口212a连通。所述弹性外管22可向外发生膨胀,令所述外管22与内管壁211之间形成注浆通道222,所述内出浆口212a通过所述注浆通道222与所述外出浆口221连通。
所述内出浆口212a和外出浆口221均为管上的开孔,所述材料流出口31为沿所述喷浆管3的管长方向的条形槽,所述内、外出浆口均设有多个,所述内出浆口212a与所述外出浆口221在管长方向的位置一致或相互交错。所述注浆管道212设有两个,所述喷浆管3的两端部设有弹性密封塞32,弹性密封塞呈环状,所述喷浆管外端用丝扣连接有泵送软管13。
所述内管21由树脂材料或金属材料构成,所述外管22由橡胶或橡塑混合树脂构成,所述连接杆212插入到注浆管2内部形成的燕尾型结构内,并且通过螺栓进行锁紧固定,防止注浆管道发生变形。
以下根据图纸和施工场景进行具体的说明。
如果在地基上钻孔,例如采用套管法成孔或震动回转式成孔,成孔后则将上述注浆管2插入安装在该孔中。上述套管是为保护钻孔壁不塌落而设置的,插入安装注浆管2后,套管会被拉出到地上撤掉。上述注浆管2在地基加固施工中一般按梅花状设置,从平面上看呈格状或千鸟格状,这些注浆管2在地面管口处一定深度范围内用快凝材料进行封堵,以免注浆作业时浆液从地面管口出溢出。
上述注浆管2如图1和图4所示,由内管21和紧贴该内管21外周面安装的外管22构成。上述内管21由聚乙烯树脂、丙烯树脂、ABS树脂、氟树脂、聚碳酸酯树脂、聚丙烯、PPR(无规共聚聚丙烯)及金属材料等具有一定抗压强度的材料构成。这些材料中,尤其是PPR(无规共聚聚丙烯)多用于供水管,具有重量轻、强度高、耐腐蚀、不污染、寿命长、耐热性高、耐压容量大等优点。
上述内管21结合图4和5所示,由一个从截面上看外形为圆柱形状,围绕整个内管21的内管壁211和在直径线上平行安装在该内管壁211中,至少一部分(外侧端部)与上述内管壁211的壁厚重叠为一体的两个圆柱形状的注浆管道212构成。内管壁211和注浆管道212合为一体,通过挤压或浇筑成型生产。
上述内管壁211和注浆管道212形成重叠的形状,以使管的部分壁厚统一,具有一个或多个内出浆口212a,在图示的例子中为两个内出浆口212a,在上述重叠为一体的部分穿过管壁。这两个内出浆口212a跨过与上述注浆管道212的平行方向垂直的中心线CL对称安装。上述注浆管道212的内径大约为20至30mm,在插入上述两个前端喷浆管3的状态下,上下弹性密封塞32以规定的压力状态紧密压覆在管的内面上,形成密闭效果。进一步结合图9所示,一旦注浆管道212中的主剂的压力上升,主剂就会从内管5的内出浆口212a流出,同时压力会使外管套6向截面扩大方向膨胀,与内管5之间形成流道,到达外管套6的外出浆口221。
另外,一旦注浆管道中的硬化剂的压力上升,硬化剂就会从内管21的内出浆口212a流出,同时压力会使外管套6向截面扩大方向膨胀,与内管5之间形成注浆通道222,到达外管套6的外出浆口221;到达外出浆口221的主剂和硬化剂在这里被混合后,同时被注入地基土层,形成固结体。
上述内出浆口212a的孔径为3至10mm,优选为4至7mm。管长方向间隔为150至400mm,优选为150至250mm。上述内管21每根的长度方向尺寸为2至3m,在使截面形状一致的状态下通过管内设置的燕尾型结构内插入连接杆进行连接,形成规定的长度尺寸,埋置深度与钻孔的地基深度一致。
上述外管22与对传统的双柱塞工法或称袖阀管注浆管的外管安装在外圆周方向上的短橡胶套作用相同,由易变形的弹性材料构成,以便可以通过注入材料的压力向截面伸缩方向变形。具体由橡胶或橡胶混合树脂等材料构成。这种情况下,从具有规定强度且具有刚性这一点看,最好使用按规定比例混入橡胶的树脂。混入橡胶的比例最好为50%至80%。
上述外管22与双柱塞工法即袖阀管注浆管的短橡胶套不同之处在于是围绕整个外管(全长)覆盖,而不是只覆盖内管21的排出口部分。采用双柱塞工法袖阀管注浆管时,由于压力不匹配会发生过橡胶套脱落、卷起的情况,使喷出的浆液又流回到管内,造成管内堵塞,不能实施后续注浆作业,但本发明的外管22覆盖整个内管21,因此此类问题已得到解决。
上述外管22在管长方向上具有外出浆口221,该外出浆口221以规定间隔在与上述注浆管道212的平行方向垂直的对面方向,即相对于上述内出浆口212a90°的方向位置分别穿过管壁。上述外出浆口221的孔径为3至10mm,优选为4至7mm,管长方向间隔为150至400mm,优选为150至250mm。这种情况下,最好使上述内管21上的内出浆口212a10a和10b的管长方向位置和上述外管22上的外出浆口221的管长方向位置一致。这样一来,内出浆口212a和外出浆口6a位于同一外周线上,从内出浆口212a中流出的注入材料可以以最短距离到达外出浆口221,从而使两种浆液在狭窄空间内形成对流、冲击及扩散混合后压入到土层中。
上述前端的两个喷浆管3类似于双重管双柱塞工法袖阀管注浆作业时使用的的喷射管,为规定长度的杆状构件,具有注入材料流出口31,同时在其上下位置分别具有弹性密封塞32,其上端部用丝扣连接有注入材料的泵送软管13。插入上述注浆管2的带有喷浆管的注浆软管212,定位于规定的地基深度,使注入材料从外出浆口212a排出。
图示的例子中,注入材料流出口31位于在喷浆管3的管壁的对面位置分别形成狭缝状的构件长度方向上,为较长的流出口,也可以将在杆状构件管壁的对面位置分别在长度方向上留出间隔形成的多个圆形孔作为流出口。另外,上述弹性密封塞32使用的是橡胶状构件,具有弹性,以便以压力状态与注浆管道212的内面接触,根据情况,也可以使弹性密封塞32具有可以通过膨胀、收缩的结构,与上述注入材料泵送软管13进行连接并安装。上述喷浆管3的长度最好为400至1000mm。在上述弹性密封塞32之间的区域,外管22的外出浆口221最好沿管长方向设置2至6个,优选为2至4个。
与上述喷浆管3的注入材料泵送软管13连接使用的是柔性耐压软管,如图6所示,通过安装在地面上的卷收装置14卷收,喷浆管3通过上述卷收装置14的放出和卷收沿地基深度方向进行升降。
参照图7所示,还包括连接杆4,所述连接杆4为双侧呈燕尾型的杆状结构,所述注浆管2的内管壁211与注浆管道212之间形成间隙212b,所述连接杆4与所述间隙212b相匹配,,所述连接杆4上设有螺纹孔41,通过所述螺纹孔41并且采用螺纹连接的方式与注浆管侧壁2进行锁紧固定,所述连接杆4插入所述燕尾型结构间隙212b内用于填充所述注浆管2并连接多个注浆管;所述连接杆4填充进所述燕尾型结构间隙内,令所述注浆管2不易受到挤压发生变形,并且连接杆两端可以连接两根注浆管,可对注浆管长度不足时,便于直接扩展长度。
进一步结合图8所示,连接杆4同样可用所述连接杆的上端连接注浆管2,下端连接管底混合器23,所述管底混合器23内设有静态混合棒33,管底混合器23端部设有单向回止阀34,出浆方式在原有侧壁出浆的基础上又增加了管底混合器底口出浆方式,进一步拓展了注浆方式,施工者可根据现场需要,可以任意选择出浆方式。
参照图9和图10所示,由基台16和在该基台16对面可绕垂直轴自由旋转,上面开放的近似杯形的开放型转动轴17构成。上述提升装置15由台架18、将垂直插入地基土层中的注入材料泵送软管13改为大致水平方向的滑轮19和横拉注入材料泵送软管13的横拉装置20构成。上述横拉装置12由固定在滑轮19侧的固定夹具201和设在千斤顶22A和22B的活塞部,可以沿横拉方向自由往复的移动夹具202构成。固定夹具201和移动夹具202沿直线即横拉线L排列。
插入及拉起注入材料泵送软管13时,在通过上述固定夹具201夹住注入材料泵送软管13的状态下使上述移动夹具202收缩。如果通过移动夹具202夹持了注入材料泵送软管13,解除固定夹具201的夹持后,使移动夹具202伸长,按动作程序将注入材料泵送软管13拉起。接着重复通过固定夹具202夹持注入材料泵送软管13的程序。另外,阶段性进行这些步骤的顺序控制(夹具201和202的卡盘操作、千斤顶22A和22A的伸缩操作)通过台架18上面的控制盘进行。
由于可以将上述提升装置15将注入材料泵送软管13送入卷收装置14侧的力量作为上述开放型转动轴17的旋转力使用,因此不需要送入的人力即可以盘绕状态将注入材料泵送软管13收进开放型转动轴17中。
进一步描述本发明应用所述双联管型多功能注浆装置的施工工法,包括注浆装置1、卷收装置14和提升装置15,所述泵送软管13连接所述卷收装置14,所述喷浆管3通过所述卷收装置的放出和卷收沿土层中的所述注浆管2的深度方向进行牵引升降,所述提升装置15连接在所述卷收装置14和所述注浆管2之间。
施工工法包括如下步骤:
S1:通过钻孔装置在地基土层中按规定深度钻好垂直孔或倾斜孔后,将双联管型多功能注浆装置插入土层中钻孔内;
S2:将所述喷浆管插入所述注浆管的注浆管道内;
S3:将所述喷浆管根据深度定位在注浆管中,从每个喷浆管中喷出相同或不同种类的注入材料,进而通过所述外出浆口注入地基土层中;
S4:改变地基土层深度和/或方向位置重复步骤S3。
所述步骤S3的一种方式为:将所述不同的喷浆管定位在地基土层内相同深度的位置,从一个喷浆管中喷出主剂,另一喷浆管中喷出硬化剂,进而在所述外出浆口处混合注入地基土层中。
所述步骤S3的另一种方式为:将不同的喷浆管分别定位在地基土层内不同深度的位置,一个喷浆管和另一个喷浆管中喷出相同或不同的注入材料,进而通过所述外出浆口处注入地基土层中。
所述步骤S3的第三种方式为:将所述不同的喷浆管分别定位在地基土层内不同深度的位置,进行一次注入,即从一个喷浆管将水泥膨润土材料从外出浆口注入地基;再进行二次注入,即从另一个喷浆管,在已完成一次注入的区域内,将固化时间长的注入材料从外出浆口处注入地基土层中。
结合图11所示,从注浆管2的上端口插入喷浆管3,将喷浆管3定位在同一地基深度位置。然后从喷浆管3输送主剂,从喷浆管3输送硬化剂。主剂从喷浆管3右侧的主剂注入口注入,硬化剂从喷浆管3左侧的硬化剂注入口注入,在喷浆管3内部混合后从材料流出口31进而经过注浆管2侧面的外出浆口221向侧面排出,进行注浆流程。以上对采用管底混合方式的情况进行了说明,如果采用管口混合方式或管中混合方式,可以分别独立使用注浆管道212进行注入。也就是说,既可以只使用喷浆管3之一,将其插入注浆管道212进行注入,也可以将喷浆管3分别插入注浆管道212,分别定位在不同的地基深度位置进行注入。
参照图12-14所示,使用注浆装置1注入浆液的方法,虽然采用限定注入区域的双柱塞方式,但具有以下优点:注入方法可以根据要求在管口混合至管底混合中任意选择,尤其是选择管口混合或管中混合时,可以对两处注入区域同时进行注入,而且选择与双柱塞工法类似的工法时,可以同时进行1次注入和2次注入。因此采用各种形态的浆液注入方法,下面对其中三个具有代表性的例子进行说明。
(1)管底混合方式:
进一步结合图12所示,为采用管底混合的工作原理流程,首先,如图12(A)所示,用回转式或回转震动式等钻孔装置,在地基中按规定深度钻出垂直孔。该钻孔为插入套管保护孔壁的套管钻孔。口径大小一般大致为100mm左右。
其次,如图12(B)所示,拔出套管将其撤掉,将注浆装置插入套管孔中心后,拔出套管,对垂直孔和注浆管2之间的环状空间进行密封注入(水泥膨润土浆液等),同时在地面上管口附近填充硬化物防止注入材料泄漏溢出。然后将喷浆管3分别插入注浆管2内。
以上准备工作完成后,如图12(C)所示,在最下端的注入区域将喷浆管3定位在同一深度位置,向喷浆管3内输送主剂,从喷浆管内输送硬化剂,混合主剂和硬化剂,并注入地基土层中。
进一步地,如图12(D)所示,将喷浆管3在其上侧向上拉至注入区域定位后,以同样的要领输送主剂和硬化剂,并且在管内进行混合,并注入地基土层中。
再进一步,如图12(E)所示,将喷浆管3向上拉至在其上侧的注入区域定位后,以同样的要领输送主剂和硬化剂,并且在管内进行混合,并注入地基土层中。
如上所述,依次改变地基深度方向位置,以管底混合方式重复注入浆液。另外,上述注入要领为所谓的分段提升方式,也可以通过分段下降方式在下侧改变位置重复注入。
(2)管中混合方式或管口混合方式:
进一步结合图13所示,为采用管口或管中混合方式的工作原理流程,首先,如图13(A)所示,用回转式或回转震动式等钻孔装置,按规定深度在地基中钻出垂直孔。该钻孔为插入套管保护孔壁的套管钻孔,口径大小一般大致为100mm左右。
其次,如图13(B)所示,拔出套管将其撤掉,将注入装置2插入孔中心后,拔出套管,在垂直孔和注浆管2之间的环状空间进行密封注入(水泥膨润土浆液等),同时在地面上管口附近填充硬化物防止注入材料泄漏溢出。然后将混合器管3分别插入注浆管2的注浆管道212内,喷浆管3将地基深度方向定位在不同位置。图示13(C)的例子中,分别定位在上面的第一注入区域和第二注入区域。
在这种状态下,从喷浆管3分别输送同一种注入材料,在第一注入区域和注入区域同时进行注入。
接下来,将喷浆管3分别拉至其上侧的注入区域进行定位后,如图示13(D),以同样的要领从喷浆管3分别输送同一种注入材料,在两个注入区域同时进行注入。接着,如图13(E)所示,将喷浆管3进一步拉至其中部的注入区域进行定位后,以同样的要领进行注入。
如上所述,依次改变地基深度方向位置,在两处重复进行管口混合方式或管中混合方式的同时注入(同一种注入材料的同时注入),可以提高注入作业的效率。
(3)采用双柱塞工法类似的浆液注入工法:
结合图14所示,根据双柱塞工法类似的浆液注入工法的要领进行说明。具体地说就是通过同时进行双柱塞工法中的1次注入和2次注入来提高注入的效率。
首先,如图14(A)所示,用回转式或回转震动式等钻孔装置,按规定深度在地基中钻出垂直孔30。该钻孔为插入套管31保护孔壁的套管钻孔,口径大小一般大致为100mm左右。
其次,如图14(B)所示,拔出套管将其撤掉,将注入装置1插入套管孔中心后,拔出套管,在垂直孔和注浆管2之间的环状空间进行密封注入(水泥膨润土浆液等),同时在地面上管口附近填充硬化物防止注入材料泄漏溢出。然后将喷浆管3分别插入注浆管2内。
以上的准备工作完成后,将喷浆管3定位在最下部的注入区域,然后如图14(C)所示,从喷浆管3输送1次注入材料(水泥膨润土材料)注入土层中。
接下来,将喷浆管3定位在使其上升一段的位置,将喷浆管定位在已结束1次注入的注入区域;然后,如图14(D)所示,从前端喷浆管3输送1次注入材料(水泥膨润土材料)注入地基,从喷浆管对已结束1次注入的区域注入2次注入材料(固化时间长的注入材料)。对地基上方侧重复此程序。
如上所述,依次改变地基深度方向位置,以与双柱塞工法类似的浆液注入工法同时进行1次注入和2次注入(同时注入不同种类的注入材料),得以提高注入作业的效率。
本发明根据所上述提供的实施例中对具有代表性的三种注入方法进行了说明,此注入装置可以根据要求在管口混合至管底混合中任意选择,因此与双重管过滤注入工法(双相型)类似的注入工法当然也是可以的。也就是说,对任意的注入区域,最初以固化时间短的瞬结型注入材料管底混合的混合方式进行1次注入,防止浆液扩散到规定范围外后,对该区域边依次改变地基深度方向位置边用固化时间长的缓结型注入材料以管口混合或管中混合进行2次注入;同时,上述管底混合方式是将主剂和硬化剂组合起来的,也可以将液体以外的其他物质组合起来。也就是说,也可以将任意的注入材料和空气混合起来进行喷射。
通过设有双喷浆管可以通过调整喷浆管在注浆管内的高度,便于直接选择或改变在何位置(管口混合至管底)进行混合注浆;在注浆时可以根据要求任意选择管口混合至管底的混合位置,尤其是选择管口混合或管中混合时,可以对多处注入区域同时进行注入,而且选择与双柱塞工法类似的工法时,根据注浆装置可以同时进行多次注入;即使需要变换注浆位置也能够保证连续施工,提高了施工效率。同时在注浆管内设置连接杆,并且通过连接杆两端可以分别连接多根注浆管,可以让所述注浆管在深度方向上进行扩展,便于实施深孔注浆操作。同时连接杆填充插入进所述燕尾型结构间隙内,起到支撑作用,令所述注浆管不易受到挤压发生变形,显著的提高了使用寿命。
以上所述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,基于本发明中的实施方式,本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本发明保护的范围,在不脱离本发明构思的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进,均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.双联管型多功能注浆装置,其特征在于:包括注浆管(2)和插入所述注浆管(2)内的喷浆管(3),所述注浆管(2)包括内管(21)和外管(22);
所述外管(22)为可发生形变的弹性管道,所述外管上设有外出浆口(221),所述外管(22)包覆在所述内管(21)外;所述内管(21)包括贴合在所述外管内侧的内管壁(211),所述内管壁(211)内部形成有两个注浆管道(212),所述注浆管道(212)侧壁设有内出浆口(212a);
还包括连接杆(4),所述连接杆(4)为双侧呈燕尾型的杆状结构,所述连接杆(4)中部有挡片(42),所述注浆管(2)的内管壁(211)与注浆管道(212)之间形成间隙(212b),所述连接杆(4)与所述间隙(212b)相匹配,所述连接杆(4)插入所述间隙(212b)内用于填充所述注浆管(2)并连接多个注浆管;
所述喷浆管(3)与所述注浆管道(212)相匹配并插入所述注浆管道内,所述喷浆管(3)上设有材料流出口(31),所述材料流出口(31)与所述内出浆口(212a)连通;
所述外管(22)可向外发生膨胀,令所述外管(22)与内管壁(211)之间形成注浆通道(222),所述内出浆口(212a)通过所述注浆通道(222)与所述外出浆口(221)连通。
2.根据权利要求1所述的注浆装置,其特征在于:所述连接杆(4)上设有螺纹孔(41),通过螺纹连接与注浆管进行锁紧固定,防止注浆管道发生变形,所述连接杆(4)的上端连接注浆管(2),下端连接至管底混合器(23),中部的挡片(42)与所述注浆管(2)的截面形状相同,所述管底混合器(23)内设有静态混合棒(33),所述管底混合器(23)端部设有单向回止阀(34)。
3.根据权利要求1所述的注浆装置,其特征在于:所述内出浆口(212a)和外出浆口(221)均为管上的开孔,所述材料流出口(31)为沿所述喷浆管(3)的管长方向的条形槽,所述内、外出浆口均设有多个,所述内出浆口(212a)与所述外出浆口(221)在管长方向的位置一致或相互交错。
4.根据权利要求1所述的注浆装置,其特征在于:所述注浆管道(212)设有两个,所述喷浆管(3)的两端部设有弹性密封塞(32),两端的弹性密封塞(32)呈环状,所述喷浆管外端通过丝扣与泵送软管(13)进行连接。
5.根据权利要求4所述的注浆装置,其特征在于:还包括卷收装置(14)和提升装置(15),所述泵送软管(13)连接所述卷收装置(14),所述喷浆管(3)通过所述卷收装置的放出和卷收沿土层中的所述注浆管(2)的深度方向进行牵引升降,所述提升装置(15)连接在所述卷收装置(14)和所述注浆管(2)之间。
6.一种应用权利要求1-5任一项所述的注浆装置的施工工法,其特征在于,包括如下步骤:
S1:通过钻孔装置在地基土层中按规定深度钻好垂直孔或倾斜孔后,将双联管型多功能注浆装置插入土层中钻孔内;
S2:将所述喷浆管插入所述注浆管的注浆管道内;
S3:将所述喷浆管根据深度定位在注浆管中,从每个喷浆管中喷出相同或不同种类的注入材料,进而通过所述外出浆口注入地基土层中;
S4:改变地基土层深度和/或方向位置重复步骤S3。
7.根据权利要求6所述的施工方法,其特征在于:所述步骤S3包括:将不同的喷浆管定位在地基土层内相同深度的位置,从一个喷浆管中喷出主剂,另一喷浆管中喷出硬化剂,进而在所述外出浆口外侧混合注入地基土层中。
8.根据权利要求6所述的施工方法,其特征在于:所述步骤S3包括:将不同的喷浆管分别定位在地基土层内不同深度的位置,一个喷浆管和另一个喷浆管中喷出相同或不同的注入材料,进而通过所述外出浆口注入地基土层中。
9.根据权利要求6所述的施工方法,其特征在于:所述步骤S3包括:将不同的喷浆管分别定位在地基土层内不同深度的位置,进行一次注入,即从一个喷浆管将水泥膨润土材料从外出浆口注入地基;
再进行二次注入,即从另一个喷浆管,在已完成一次注入的区域内,将固化时间长的注入材料从外出浆口注入地基土层中。
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