CN114875922A - 一种恒压后退式注浆导管及其施工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种恒压后退式注浆导管及其施工工艺，包括：第一导管和第二导管。沿所述第一导管1布置的注浆孔共分为三段，每段注浆孔均沿直线布置，各段注浆孔间的钻孔环向位置相差1/3孔距。第二导管上的注浆孔沿直线布置。所述注浆孔和所述注浆孔根据位置关系形成打开段和关闭段。通过三次打开段和关闭段顺次实现后退式注浆。本发明与传统注浆管相比，只需改变导管的注浆孔的布置方式，即可实现后退式注浆，同时避免传统后退式注浆工法的缺点。
Description
技术领域
本发明属于地下工程施工技术领域，涉及一种恒压后退式注浆导管及其施工工艺。
背景技术
后退式注浆是地下工程施工中一种常用的注浆方法，在地层中打入导管后，通过逐步后退注浆管、分段注浆的方法，实现更好的注浆效果。
该放法存在以下不足：
(1)停止注浆后，注浆压力迅速下降，特别是在有地下水或竖直向上注浆的情况下，注浆压力难以保证；
(2)工序繁琐，现有工法一次注浆结束后，需要松开止浆塞、后退注浆管、拆除多余注浆管、重新安装封孔器等流程，不能实现连续施工；
(3)当浆液凝结较快时，后退注浆管比较困难，容易出现卡管现象。
发明内容
针对以上问题，本发明的技术目的在于提供了一种恒压后退式注浆导管，只需改变传统导管注浆孔的位置，便可实现后退式注浆，同时避免上述背景技术提及的技术不足，并提出了相应的施工工艺。
本发明采用的技术方案为一种恒压后退式注浆的导管，包括：第一导管1和第二导管2。沿所述第一导管1布置的注浆孔12共分为三段，每段注浆孔均沿直线布置，各段注浆孔间的钻孔环向位置相差1/3孔距。第二导管2上的注浆孔22沿直线布置。所述注浆孔12和所述注浆孔22根据位置关系形成打开段和关闭段。
进一步地，施工时，将第一导管1套在第二导管2上，第一导管1与第二导管2之间通过螺纹134和螺母234连接；所述注浆孔12所对应的三段为A段、B段和C段；首先对正A段的注浆孔12和注浆孔22，此时A段为打开段，B段、C段为关闭段，通过第二导管2注浆至设计压力或注浆量，完成A段注浆；旋转第二导管2，对正B段的注浆孔12和注浆孔22，此时B段为打开段，A段、C段为关闭段，通过第二导管2注浆至设计压力或注浆量，完成B段注浆；再次旋转第二导管2，对正C段的注浆孔12和注浆孔22，此时C段为打开段，A段、B段为关闭段，至此完成C段注浆，从而实现后退式注浆。
进一步地，完成后退式注浆后，关闭阀门236，待浆液稍凝固，不会通过第一导管1倒流后，可拔出第二导管2。若出现卡管，注入高压水即可通过反作用力将第二导管2推出。
进一步地，所述段第二导管2能够重复使用。
进一步地，所述第一导管1包括：固定肋11、注浆孔12和导管接头13。所述固定肋11为两块三角形钢板，焊接在第一导管1的管体外侧，固定肋11的作用是在旋转第二导管2时，防止第一导管1旋转。注浆孔12分为A、B、C三段。
进一步地，所述导管接头13包括：第一刻度131、第二刻度132、第三刻度133、螺纹134和止浆塞135。第一刻度131、第二刻度132、第三刻度133的作用是，当第一导管1与第二导管2连接施工时，用于确定第二导管2的旋转角度。所述第一刻度131与A段的注浆孔12对齐，所述第二刻度132与B段的注浆孔12对齐，所述第三刻度133与C段的注浆孔12对齐。第一导管1和第二导管2通过螺纹134连接在一起。止浆塞135设置在第一导管1与第二导管2的连接处，用以防止浆液流失。
第二导管2包括：对中器21、注浆孔22、导管接头23。第二导管2的外径比第一导管1的内径小2～3mm。所述对中器21由橡胶制成并分散均匀布置在第二导管2的周向；所述注浆孔22沿第二导管2的长度方向布置，通过旋转第二导管2，实现第二导管2上注浆孔22与第一导管1上不同注浆段上注浆孔12的打开与关闭。导管接头23设置在第二导管2的端部。
进一步地，导管接头23由密封圈231、垫板232、第四刻度233、螺母234、转盘235、阀门236和接口237组成。密封圈231由橡胶制成并设置在第二导管2的外围周向；垫板232焊接在第二导管2的管体处，并卡在螺母234的底部，通过旋紧螺母234和螺纹134，实现第一导管1和第二导管2的连接。
其中，第四刻度233设置在第二导管2的外壁上，用于标明第一导管1和第二导管2的相对位置，第四刻度233与注浆孔22对正。螺母234用于第二导管2和第一导管1进行连接。把手235设置在第二导管2外壁上，用于旋转第二导管2。阀门236设置在第二导管2上，用于保证注浆停止后第二导管2内的压力稳定。停止注浆后立即关闭阀门236，保证注浆压力缓慢下降，有地下水时也防止浆液倒流。接口237设置在第二导管2的端部用于连接注浆泵。
本发明与传统注浆管相比，只需改变导管的注浆孔的布置方式，即可实现后退式注浆，同时避免传统后退式注浆工法的缺点。
附图说明
图1一种恒压后退式注浆导管的整体模型。
图2第一导管1和第二导管2的展开图。
图3固定肋立面图。
图4导管接头。
图5导管接头。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
一种恒压后退式注浆的导管，包括：第一导管1和第二导管2，如图1所示。沿所述第一导管1布置的注浆孔12共分为三段，每段注浆孔均沿直线布置，各段注浆孔间的钻孔环向位置相差1/3孔距，如图2所示。第二导管2上的注浆孔22沿直线布置。所述注浆孔12和所述注浆孔22根据位置关系形成打开段和关闭段。
进一步地，施工时，将第一导管1套在第二导管2上，第一导管1与第二导管2之间通过螺纹134和螺母234连接；所述注浆孔12所对应的三段为A段、B段和C段；首先对正A段的注浆孔12和注浆孔22，此时A段为打开段，B段、C段为关闭段，通过第二导管2注浆至设计压力或注浆量，完成A段注浆；旋转第二导管2，对正B段的注浆孔12和注浆孔22，此时B段为打开段，A段、C段为关闭段，通过第二导管2注浆至设计压力或注浆量，完成B段注浆；再次旋转第二导管2，对正C段的注浆孔12和注浆孔22，此时C段为打开段，A段、B段为关闭段，至此完成C段注浆，从而实现后退式注浆。
进一步地，完成后退式注浆后，关闭阀门236，待浆液稍凝固，不会通过第一导管1倒流后，可拔出第二导管2。若出现卡管，注入高压水即可通过反作用力将第二导管2推出。
进一步地，所述段第二导管2能够重复使用。
进一步地，所述第一导管1包括：固定肋11、注浆孔12和导管接头13。第一导管1展开图如图2所示。
其中，固定肋11为两块三角形钢板，焊接在第一导管1的管体外侧，如图3所示，固定肋11的作用是在旋转第二导管2时，防止第一导管1旋转。
其中，注浆孔12分为A、B、C三段，B段的注浆孔12较A段顺时针旋转1/3孔距，C段的注浆孔12较B段顺时针旋转1/3孔距(本发明以导管尾部在下，头部在上，向右旋转为顺时针)。
其中，导管接头13的结构如图4所示，包括：第一刻度131、第二刻度132、第三刻度133、螺纹134和止浆塞135，如图4所示。
其中，第一刻度131、第二刻度132、第三刻度133的作用是，当第一导管1与第二导管2连接施工时，用于确定第二导管2的旋转角度。所述第一刻度131与A段的注浆孔12对齐，所述第二刻度132与B段的注浆孔12对齐，所述第三刻度133与C段的注浆孔12对齐。
其中，第一导管1和第二导管2通过螺纹134连接在一起。
其中，止浆塞135设置在第一导管1与第二导管2的连接处，用以防止浆液流失。
第二导管2包括：对中器21、注浆孔22、导管接头23。第二导管2的外径比第一导管1的内径小2～3mm，存在缝隙，注浆时，由于缝隙存在，关闭段仍会有少量浆液漏出，有利于防止浆液凝结出现卡管。
其中，对中器21由橡胶制成，作用如下：
(1)为使第二导管2顺利旋转，第二导管2与第一导管1之间存在1～1.5mm的缝隙，注浆时关闭段会有少许浆液漏出。当第二导管2居中时，可以保证打开段的注浆孔12和注浆孔22对正，第一导管1和第二导管2之间的缝隙较小，打开段阻力小，关闭段漏浆量少，保证分段注浆效果。若第二导管2不能居中，会使注浆孔12和注浆孔22不能对正，第一导管1和第二导管2之间缝隙较大，导致打开段阻力增加，关闭段漏浆量增加，影响注浆效果。
(2)可以关闭浆液在不同注浆段间的纵向联通，减少漏浆，提高分段注浆效果。
(3)注浆完成后若出现卡管现象，可以松开螺母234，通过第二导管2加压注入清水，通过对中器21提供的反作用力拔出第二导管2。
其中，注浆孔22沿直线布置，通过旋转第二导管2，可以实现第二导管2上注浆孔22与第一导管1上不同注浆段上注浆孔12的打开与关闭。
其中，导管接头23由密封圈231、垫板232、第四刻度233、螺母234、转盘235、阀门236、接口237组成，如图5所示。
其中，密封圈231由橡胶制成，作用是：
(1)在当第一导管1和第二导管2连接在一起时，起密封作用；
(2)起柔性连接作用，在连接第一导管1和第二导管2时，旋转螺母234不应过紧，不漏浆即可，由于密封圈231是柔性的，旋转把手235可以在不完全松开螺母234的情况下，实现第二导管2的转动，从而实现连续分段注浆。密封圈231磨损后可以更换。
其中，垫板232与第二导管2的管体焊接在一起，施工时垫板232卡在螺母234的底部，通过旋紧螺母234和螺纹134，实现第一导管1和第二导管2的连接。
其中，第四刻度233用于标明第一导管1和第二导管2的相对位置，第四刻度233与注浆孔22对正。当第四刻度233与第一刻度131对正时，A段打开，B、C段关闭；当第四刻度233与第二刻度132对正时，B段打开，A、C段关闭；当第四刻度233与第三刻度133对正时，C段打开，A、B段关闭；
其中，螺母234用于和第一导管1进行连接。
其中，把手235用于旋转第二导管2。
其中，阀门236用于保证注浆停止后压力不下降。停止注浆后立即关闭阀门236，可以保证注浆压力缓慢下降，有地下水时也可以防止浆液倒流。
其中，接口237可以连接注浆泵。
所述的注浆导管分为第一导管1和第二导管2，第二导管2可重复使用；
所述的第一导管1上各段注浆孔环向位置相差1/3孔距；
通过转第二导管2，使刻度233依次与刻度131、刻度132、刻度133对齐，可以实现后退式注浆；注浆停止后关闭阀门236可以保证注浆压力不下降；注浆完成后若出现卡管现象，可以松开螺母234，通过第二导管2加压注入清水，通过对中器21提供的反作用力拔出第二导管2。
实施例
以长4.5m，直径42mm的导管为例，具体施工工艺如下
(1)将长4.5m，厚3.5mm的钢管，头部100mm制成圆锥(密封不漏浆)，尾部50mm车上螺纹13；在从头部起100～4300mm范围内，钻直径6mm的注浆孔12，注浆孔12纵向间距150mm，环向间距33mm，按1400mm分为A、B、C三段，B段注浆孔12较A段顺时针旋转11mm，C段注浆孔12较B段顺时针旋转11mm，后200mm(含螺纹134段50mm)不打孔；在A段焊接固定肋11；第一导管1尾端用角磨机或记号笔在表面刻画刻度131、刻度132、刻度133；
(2)采用50mm钻机成孔；
(3)打入第一导管1，后100mm(含螺纹134段50mm)留在孔外；
(4)安装止浆塞135；
(5)采用直径32mm的钢管制作第二导管2，对中器21厚度1.5mm；钻直径6mm的注浆孔22，注浆孔22位置与注浆孔12相对应，但纵向沿直线布置；
(6)将第四刻度233与第一刻度131对齐，将螺母234与螺纹134拧在一起，拧紧度至不漏浆即可；
(7)在接口237连接注浆泵，打开阀门236开始注浆，此时注浆段为A段，注浆至设计压力或注浆量；
(8)旋转把手235，至第四刻度233与第二刻度132对齐，若旋转困难可以稍松螺母234，旋转到位后再拧紧螺母234，开始注浆，此时注浆段为B段，注浆至设计压力或注浆量；
(9)同理完成C段注浆；
(10)停止注浆，同时关闭阀门236；
(11)待浆液稍凝固，不会通过第一导管1倒流后，关闭阀门236，松开螺母234，拔出第二导管2，若出现卡管，松开螺母234后注入高压水即可通过对中器21的反作用力将第二导管2推出；
(12)清理第二导管2，开始下一根导管注浆。
与现有技术相比较，本发明的主要技术优势如下：
传统后退式注浆工艺需要在待注浆位置布设注浆点位，采用钻机进行钻孔，达到钻孔设计深度后安装注浆管和封孔器，将封孔器放置在注浆管内部设计位置后开始注浆，达到注浆设计要求后，将封孔器后退一节注浆距离，并再次开始注浆，循环次工作流程直至全部注浆工作结束。传统后退式注浆实现了对土体进行分段注浆的目的，可以针对不同深度土体选择不同配比的注浆浆液，实现了较好的注浆目的。但传统后退式注浆存在以下不足：
(1)分段注浆效果受地层条件及注浆位置影响较大，由于停止注浆后，注浆压力迅速下降，特别是在有地下水或竖直向上注浆的情况下，浆液在重力及地下水压力作用下容易发生回流，注浆效果难以保证；
(2)工序繁琐，现有工法一次注浆结束后，需要松开止浆塞、后退注浆管、拆除多余注浆管、重新安装封孔器等流程，不能实现连续施工；
(3)当浆液凝结较快时，后退注浆管比较困难，容易出现卡管现象。
相比较前述方法，本发明主要解决了以下问题：
(1)地层后退式注浆防回流技术，本发明主要包括第一导管和第二导管，通过在第一导管上不同位置布设注浆孔，在注浆过程中可以控制第二注浆管旋转来实现对不同深度地层土体的后退分段式注浆，当其中一段注浆工作结束后，旋转第二导管可以实现该段注浆孔封闭和下段注浆孔打开，保证了浆液压力不消散，同时也防止浆液在地下水压力和竖向注浆时的自重作用下发生沿注浆孔回流的问题发生，进一步保证了对地层的分段注浆效果。
(2)恒压后退式注浆连续施工技术，传统后退式注浆工序繁琐，现有工法一次注浆结束后，需要松开止浆塞、后退注浆管、拆除多余注浆管、重新安装封孔器等流程，不能实现连续施工，而本发明在实际实施过程中采用顺时针旋转第二导管将其上注浆孔与第一导管上不同位置注浆孔对齐联通，以此达到对不同位置地层土体进行后退式分段注浆，当全部注浆工作完成后可以将第二导管拔出以实现第二导管的重复利用。施工过程省去了繁琐的安装封孔器等流程，后退注浆过程中不需要减小注浆压力，注浆压力保持恒定，保证了已注浆段的注浆效果同时实现了连续施工，提升了注浆工作效率和效果。
(3)后退式注浆低压防卡管技术，本发明在第一导管和第二导管之间设置了多个对中器，当浆液凝结较快时，可以通过注浆管注入高压水，高水压作用于多个对中器将会对第二导管产生多重推力，在不需要很高水压情况下实现了同一水压多次作用于对中器，对中器在水压力作用下会对第二导管提供反作用力，多个对中器的反作用力最终在第二导管上进行叠加，提升了水压力对第二导管在推出过程中的作用效率，在较低水压作用下就可以其顺利推出，解决了卡管问题的同时提升了水压力利用效率。
Claims (9)
1.一种恒压后退式注浆的导管，其特征在于：包括：第一导管(1)和第二导管(2)；沿所述第一导管(1)布置的注浆孔(12)共分为三段，每段注浆孔均沿直线布置，各段注浆孔间的钻孔环向位置相差1/3孔距；第二导管(2)上的注浆孔(22)沿直线布置；所述注浆孔(12)和所述注浆孔(22)根据位置关系形成打开段和关闭段。
2.根据权利要求1所述的一种恒压后退式注浆的导管，其特征在于：所述第一导管(1)包括：固定肋(11)、注浆孔(12)和导管接头(13)；所述固定肋(11)为两块三角形钢板，焊接在第一导管(1)的管体外侧；注浆孔(12)分为A、B、C三段；导管接头(13)设置在第一导管(1)的端部。
3.根据权利要求1所述的一种恒压后退式注浆的导管，其特征在于：所述导管接头(13)包括：第一刻度(131)、第二刻度(132)、第三刻度(133)、螺纹(134)和止浆塞(135)；第一刻度(131)、第二刻度(132)、第三刻度(133)设置在第一导管(1)外壁上；所述第一刻度(131)与A段的注浆孔(12)对齐，所述第二刻度(132)与B段的注浆孔(12)对齐，所述第三刻度133与C段的注浆孔(12)对齐；第一导管(1)和第二导管(2)通过螺纹(134)连接在一起；止浆塞(135)设置在第一导管(1)与第二导管(2)的连接处。
4.根据权利要求1所述的一种恒压后退式注浆的导管，其特征在于：第二导管(2)包括：对中器(21)、注浆孔(22)、导管接头(23)；所述对中器(21)由橡胶制成并分散均匀布置在第二导管(2)的周向；所述注浆孔(22)沿第二导管(2)的长度方向布置，通过旋转第二导管(2)，实现第二导管(2)上注浆孔(22)与第一导管(1)上不同注浆段上注浆孔(12)的打开与关闭；导管接头(23)设置第二导管(2)的端部。
5.根据权利要求1所述的一种恒压后退式注浆的导管，其特征在于：导管接头(23)由密封圈(231)、垫板(232)、第四刻度(233)、螺母(234)、转盘(235)、阀门(236)和接口(237)组成；密封圈(231)由橡胶制成并设置在第二导管(2)的外围周向；垫板(232)焊接在第二导管(2)的管体处，并卡在螺母(234)的底部，通过旋紧螺母(234)和螺纹(134)，实现第一导管(1)和第二导管(2)的连接；
第四刻度(233)设置在第二导管(2)的外壁上，用于标明第一导管(1)和第二导管(2)的相对位置，第四刻度(233)与注浆孔(22)对正；螺母(234)用于第二导管(2)和第一导管(1)进行连接；把手(235)设置在第二导管(2)外壁上，用于旋转第二导管(2)；阀门(236)设置在第二导管(2)上；接口(237)设置在第二导管(2)的端部用于连接注浆泵。
6.一种利用权利要求1-5任意所述恒压后退式注浆的导管的施工工艺，其特征在于：施工时，将第一导管(1)套在第二导管(2)上，第一导管(1)与第二导管(2)之间通过螺纹(134)和螺母(234)连接；所述注浆孔(12)所对应的三段为A段、B段和C段；首先对正A段的注浆孔(12)和注浆孔(22)，此时A段为打开段，B段、C段为关闭段，通过第二导管(2)注浆至设计压力或注浆量，完成A段注浆；旋转第二导管(2)，对正B段的注浆孔(12)和注浆孔(22)，此时B段为打开段，A段、C段为关闭段，通过第二导管(2)注浆至设计压力或注浆量，完成B段注浆；再次旋转第二导管(2)，对正C段的注浆孔(12)和注浆孔(22)，此时C段为打开段，A段、B段为关闭段，至此完成C段注浆，从而实现后退式注浆。
7.根据权利要求6所述的一种恒压后退式注浆的导管的施工工艺，其特征在于：完成后退式注浆后，关闭阀门(236)；待浆液稍凝固，不会通过第一导管(1)倒流后，拔出第二导管(2)；若出现卡管，注入高压水即可通过反作用力将第二导管(2)推出。
8.根据权利要求6所述的一种恒压后退式注浆的导管的施工工艺，其特征在于：所述段第二导管(2)能够重复使用。
9.根据权利要求6所述的一种恒压后退式注浆的导管的施工工艺，其特征在于：第二导管(2)的外径比第一导管(1)的内径小2～3mm。
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|---|---|---|---|---|
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2022
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