CN117286870A - 一种处理复杂地质的新型智能化注浆加固方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种处理复杂地质的新型智能化注浆加固方法，包括以下步骤：平整待加固土体附近场地，并在周边设立围栏和警示标志；在待加固土体上设计轮廓线并沿轮廓线布置咬合桩；在待加固土体范围内依据注浆扩散范围布置若干个一序注浆孔、二序注浆孔和咬合桩边缘注浆孔；在一序注浆孔和二序注浆孔内布置分段式注浆设备，在咬合桩边缘注浆孔内布置阳极电极；在待加固土体中心设置集水井，在集水井内布置潜水泵，潜水泵中设置水压力传感器，在集水井内设置阴极电极，在阳极电极和阴极电极顶部设置导电块，并通过电缆线连接。本发明解决了复杂地层环境下浆液无法充分注入的难题，极大地提高了灌浆速度和质量。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域，尤其涉及一种处理复杂地质的新型智能化注浆加固方法。
背景技术
注浆技术广泛运用于水利、房建、桥梁建设当中的地基及坝体加固；根据以往多年的施工经验及实际工程效果，注浆加固地层的施工工艺对于提高地基承载力、抗渗性以及改善地基变形能力有着非常显著的效果。
现有注浆方法主要有帷幕注浆、高压旋喷注浆等，帷幕灌浆是在透水的岩土体中，通过低压注浆形成一道连续防渗帷幕的注浆方法；高压旋喷注浆是利用钻机钻孔将带有喷嘴的注浆管置入钻孔内预定的深度后，采用高压设备使浆液、水、空气成为高压流，从喷嘴中喷射出来冲击破坏土体，部分细小的土料随着浆液冒出孔口，其余土粒在冲击力、离心力和重力等作用下，与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例有规律地重新排列，浆液凝固形成水泥土加固体的注浆方法。
现有工艺存在如下问题：
当待加固土体处于地下水位以下，且上下均为不透水层，同时土体中包含多种类型土层复合的情况下，传统的注浆方法无论是帷幕注浆还是高压旋喷注浆均很难保证土体的注浆质量，达不到预期的注浆效果。
发明内容
本发明旨在解决现有注浆技术中，饱和水地层内浆液无法充分灌入、流动水地层中浆液易被稀释冲散、注浆量及水灰比不易控制的问题，而提供一种处理复杂地质的新型智能化注浆加固方法。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种处理复杂地质的新型智能化注浆加固方法，包括以下步骤：
S1、平整待加固土体附近场地，并在周边设立围栏和警示标志；
S2、在待加固土体上设计轮廓线并沿轮廓线布置咬合桩；
S3、在待加固土体范围内依据注浆扩散范围布置若干个一序注浆孔、二序注浆孔和咬合桩边缘注浆孔；
S4、在一序注浆孔和二序注浆孔内布置分段式注浆设备，在咬合桩边缘注浆孔内布置阳极电极；分段式注浆设备包括塑料注浆阀管，塑料注浆阀管内套设有注浆芯管，注浆芯管底部设有一对橡胶止浆塞，注浆芯管上设有芯管注浆口，芯管注浆口位于一对橡胶止浆塞之间，塑料注浆阀管由上到下分为若干段，每段两侧对应设有出浆口，出浆口上设有橡皮单向阀，注浆芯管外侧上部设有GPS定位装置；
S5、在待加固土体中心设置集水井，在集水井内布置潜水泵，潜水泵中设置水压力传感器，在集水井内设置阴极电极，在阳极电极和阴极电极顶部设置导电块，并通过电缆线连接；
S6、注浆芯管顶部通过输浆管连接有高压注浆泵，高压注浆泵上设置有注浆压力传感器、数字注浆流量计和密度传感器，且注浆压力传感器、数字注浆流量计、密度传感器、水压力传感器、GPS定位装置共同连接于数据采集仪，并最终传输进智能注浆系统终端；
S7、将电缆线与直流电源相连，通电电渗，加速土体中自由水极易土体内部弱结合水向集水井汇集，通过智能注浆系统终端实时监测集水井中水位变化情况，智能控制调整抽水频率及速度，保证满足注浆需要的同时控制地下水位的下降速度；
S8、当地下水位下降至满足注浆要求时开始注浆，注浆时，先灌注注浆区域内所有的一序注浆孔，然后灌注所有的二序注浆孔、最后灌注所有的咬合桩边缘注浆孔，一序注浆孔和二序注浆孔注浆时沿咬合桩的轮廓线由外向内进行。
特别的，一序注浆孔、二序注浆孔、咬合桩边缘注浆孔的孔径大于等于100mm，且底部均插入基岩面1m以上，一序注浆孔和二序注浆孔采用分序加密原则进行布置，同时依照不同灌浆要求进行分区，即A区、B区、C区、D区。
特别的，集水井底部高程低于一序注浆孔、二序注浆孔、咬合桩边缘注浆孔的深度。
特别的，咬合桩的桩径大于等于1m。
特别的，注浆时采用自下而上分段灌浆法，通过智能注浆系统终端控制高压注浆泵及分段式注浆设备进行注浆。
特别的，注浆前，通过注浆芯管外侧的GPS定位装置准确定位注浆芯管的位置，并通过注浆芯管上的一对橡胶止浆塞完成孔段封闭。
特别的，注浆完成后，对加固后的土体进行质量检查。
本发明的有益效果是：本发明利用咬合桩、集水井和注浆孔进行配合，通过在集水井和咬合桩边缘注浆孔内分别放入带有导电块和电缆线的阴极电极和阳极电极，并将电缆线与直流电源相连，通电电渗，共同对待加固土体进行卸压处理，集水井中的水通过智能注浆系统终端自动抽排；
通过智能注浆系统终端对每个注浆区域内的注浆孔进行分段分序注浆，在每个区域内均由外到内进行注浆，尽量减小相邻注浆孔之间的影响，该方法保证了浆液能够充分进入地层并有一个稳定的凝结硬化环境，解决了复杂地层环境下浆液无法充分注入的难题，极大地提高了灌浆速度和质量，该施工方法注浆效率高、操作简便，能保证最终注浆效果满足设计要求。
附图说明
图1为本发明施工方法中涉及到的结构和设备位置示意图；
图2为图1中A处放大示意图；
图3为图1中B处放大示意图；
图4为本发明的一序注浆孔、二序注浆孔、咬合桩边缘注浆孔、集水井位置示意图；
图中：1-待加固土体；2-咬合桩；3-一序注浆孔；4-二序注浆孔；5-咬合桩边缘注浆孔；6-集水井；7-潜水泵；8-分段式注浆设备；9-塑料注浆阀管；10-注浆芯管；11-橡胶止浆塞；12-芯管注浆口；13-出浆口；14-橡皮单向阀；15-阳极电极；16-阴极电极；17-高压注浆泵；18-注浆压力传感器；19-数字注浆流量计；20-数据采集仪；21-智能注浆系统终端；22-水压力传感器；23-密度传感器；24-GPS定位装置；25-电缆线；26-导电块；
以下将结合本发明的实施例参照附图进行详细叙述。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
如图1-图4所示，一种处理复杂地质的新型智能化注浆加固方法，包括以下步骤：
S1、平整待加固土体1附近场地，并在周边设立围栏和警示标志；
S2、在待加固土体1上设计轮廓线并沿轮廓线布置咬合桩2，咬合桩2的桩径大于等于1m，应具备较好的抗渗能力，咬合桩2也可调整为混凝土连续墙或高压旋喷墙等结构；
S3、在待加固土体1范围内依据注浆扩散范围布置若干个一序注浆孔3、二序注浆孔4和咬合桩边缘注浆孔5；一序注浆孔3、二序注浆孔4、咬合桩边缘注浆孔5的孔径大于等于100mm，且底部均插入基岩面1m以上，一序注浆孔3和二序注浆孔4采用分序加密原则进行布置，同时依照不同灌浆要求进行分区，即A区、B区、C区、D区；各注浆孔应垂直设置，并在造孔完成后先冲洗，再设置分段式注浆设备8；
S4、在一序注浆孔3和二序注浆孔4内布置分段式注浆设备8，在咬合桩边缘注浆孔5内布置阳极电极15；分段式注浆设备8包括塑料注浆阀管9，塑料注浆阀管9内套设有注浆芯管10，注浆芯管10底部设有一对橡胶止浆塞11，注浆芯管10上设有芯管注浆口12，芯管注浆口12位于一对橡胶止浆塞11之间，塑料注浆阀管9由上到下分为若干段，每段两侧对应设有出浆口13，出浆口13上设有橡皮单向阀14，注浆芯管10外侧上部设有GPS定位装置24；
S5、在待加固土体1中心设置集水井6，在集水井6内布置潜水泵7，潜水泵7中设置水压力传感器22，在集水井6内设置阴极电极16，在阳极电极15和阴极电极16顶部设置导电块26，并通过电缆线25连接，集水井6底部高程低于一序注浆孔3、二序注浆孔4、咬合桩边缘注浆孔5的深度；若整体区域过大，集水井6也可分区进行设置；
S6、注浆芯管10顶部通过输浆管连接有高压注浆泵17，高压注浆泵17上设置有注浆压力传感器18、数字注浆流量计19和密度传感器23，且注浆压力传感器18、数字注浆流量计19、密度传感器23、水压力传感器22、GPS定位装置24共同连接于数据采集仪20，并最终传输进智能注浆系统终端21；
S7、将电缆线25与直流电源相连，通电电渗，加速土体中自由水极易土体内部弱结合水向集水井6汇集，通过智能注浆系统终端21实时监测集水井6中水位变化情况，智能控制调整抽水频率及速度，保证满足注浆需要的同时控制地下水位的下降速度；如有必要，也可在咬合桩边缘注浆孔5内加入部分化学溶液，加速土体中水分排出；
S8、当地下水位下降至满足注浆要求时开始注浆，注浆时，先灌注注浆区域内所有的一序注浆孔3，然后灌注所有的二序注浆孔4、最后灌注所有的咬合桩边缘注浆孔5，一序注浆孔3和二序注浆孔4注浆时沿咬合桩2的轮廓线由外向内进行；注浆时采用自下而上分段灌浆法，通过智能注浆系统终端21控制高压注浆泵17及分段式注浆设备8进行注浆；注浆前，通过注浆芯管10外侧的GPS定位装置24准确定位注浆芯管10的位置，并通过注浆芯管10上的一对橡胶止浆塞11完成孔段封闭；在注浆过程中由智能注浆系统终端21进行监测、采集、控制、存储并传输灌浆原始数据，并通过浆液密度、浆液注入量、浆液注入速率、注浆压力等参数调整浆液水灰比，直至符合设计要求或相关规范要求的结束条件，自动结束灌浆；重复上述灌浆操作，直至待加固土体1区域内注浆孔全部完成注浆；注浆完成后，对加固后的土体进行质量检查。
潜水泵7、水压力传感器22、电缆线25、导电块26、阳极电极15、阴极电极16、分段式注浆设备8、高压注浆泵17、注浆压力传感器18、数字注浆流量计19、密度传感器23、数据采集仪20、智能注浆系统终端21共同组成智能注浆控制系统。
针对复杂地层环境下的土体加固灌浆，采用本发明的施工方法，在待加固土体1外围设置咬合桩2完成土体封闭，在工作平台设置注浆孔及集水井6，并且在集水井6和咬合桩边缘注浆孔5中分别放入带有导电块26和电缆线25的阴极电极16和阳极电极15，并将电缆线25与直流电源相连，通电电渗，共同对待加固土体1进行卸压处理，随后通过智能注浆控制系统进行注浆，保证了浆液能够充分进入地层并有一个稳定的凝结硬化环境，解决了复杂地层环境下浆液无法充分注入的难题，极大地提高了灌浆速度和质量。
本发明利用电渗法及集水井6对待加固地层进行卸压，首先在集水井6和待加固土体1的最外排注浆孔（咬合桩边缘注浆孔5）中分别插入金属电极（钢筋），并通直流电源，在直流电场的作用下，配合集水井6和所有待加固地层中的注浆孔，达到快速降低待加固土体1中地下水位的效果，同时使地层中形成一定的负压环境，随后通过智能注浆控制系统对每个注浆区域内的注浆孔进行分段分序注浆，在每个区域内均由外到内进行注浆，尽量减小相邻注浆孔之间的影响，该方法保证了浆液能够充分进入地层并有一个稳定的凝结硬化环境，解决了复杂地层环境下浆液无法充分注入的难题，极大地提高了灌浆速度和质量。该施工方法注浆效率高、操作简便，能保证最终注浆效果满足设计要求。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，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，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种处理复杂地质的新型智能化注浆加固方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、平整待加固土体（1）附近场地，并在周边设立围栏和警示标志；
S2、在待加固土体（1）上设计轮廓线并沿轮廓线布置咬合桩（2）；
S3、在待加固土体（1）范围内依据注浆扩散范围布置若干个一序注浆孔（3）、二序注浆孔（4）和咬合桩边缘注浆孔（5）；
S4、在一序注浆孔（3）和二序注浆孔（4）内布置分段式注浆设备（8），在咬合桩边缘注浆孔（5）内布置阳极电极（15）；分段式注浆设备（8）包括塑料注浆阀管（9），塑料注浆阀管（9）内套设有注浆芯管（10），注浆芯管（10）底部设有一对橡胶止浆塞（11），注浆芯管（10）上设有芯管注浆口（12），芯管注浆口（12）位于一对橡胶止浆塞（11）之间，塑料注浆阀管（9）由上到下分为若干段，每段两侧对应设有出浆口（13），出浆口（13）上设有橡皮单向阀（14），注浆芯管（10）外侧上部设有GPS定位装置（24）；
S5、在待加固土体（1）中心设置集水井（6），在集水井（6）内布置潜水泵（7），潜水泵（7）中设置水压力传感器（22），在集水井（6）内设置阴极电极（16），在阳极电极（15）和阴极电极（16）顶部设置导电块（26），并通过电缆线（25）连接；
S6、注浆芯管（10）顶部通过输浆管连接有高压注浆泵（17），高压注浆泵（17）上设置有注浆压力传感器（18）、数字注浆流量计（19）和密度传感器（23），且注浆压力传感器（18）、数字注浆流量计（19）、密度传感器（23）、水压力传感器（22）、GPS定位装置（24）共同连接于数据采集仪（20），并最终传输进智能注浆系统终端（21）；
S7、将电缆线（25）与直流电源相连，通电电渗，加速土体中自由水极易土体内部弱结合水向集水井（6）汇集，通过智能注浆系统终端（21）实时监测集水井（6）中水位变化情况，智能控制调整抽水频率及速度，保证满足注浆需要的同时控制地下水位的下降速度；
S8、当地下水位下降至满足注浆要求时开始注浆，注浆时，先灌注注浆区域内所有的一序注浆孔（3），然后灌注所有的二序注浆孔（4）、最后灌注所有的咬合桩边缘注浆孔（5），一序注浆孔（3）和二序注浆孔（4）注浆时沿咬合桩（2）的轮廓线由外向内进行。
2.根据权利要求1所述的一种处理复杂地质的新型智能化注浆加固方法，其特征在于，一序注浆孔（3）、二序注浆孔（4）、咬合桩边缘注浆孔（5）的孔径大于等于100mm，且底部均插入基岩面1m以上，一序注浆孔（3）和二序注浆孔（4）采用分序加密原则进行布置，同时依照不同灌浆要求进行分区，即A区、B区、C区、D区。
3.根据权利要求1所述的一种处理复杂地质的新型智能化注浆加固方法，其特征在于，集水井（6）底部高程低于一序注浆孔（3）、二序注浆孔（4）、咬合桩边缘注浆孔（5）的深度。
4.根据权利要求1所述的一种处理复杂地质的新型智能化注浆加固方法，其特征在于，咬合桩（2）的桩径大于等于1m。
5.根据权利要求1所述的一种处理复杂地质的新型智能化注浆加固方法，其特征在于，注浆时采用自下而上分段灌浆法，通过智能注浆系统终端（21）控制高压注浆泵（17）及分段式注浆设备（8）进行注浆。
6.根据权利要求1所述的一种处理复杂地质的新型智能化注浆加固方法，其特征在于，注浆前，通过注浆芯管（10）外侧的GPS定位装置（24）准确定位注浆芯管（10）的位置，并通过注浆芯管（10）上的一对橡胶止浆塞（11）完成孔段封闭。
7.根据权利要求1所述的一种处理复杂地质的新型智能化注浆加固方法，其特征在于，注浆完成后，对加固后的土体进行质量检查。
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