CN209469017U - 一种工程用孔外循环快速注浆设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种工程用孔外循环快速注浆设备，它包括泥浆搅拌机和灌浆泵，泥浆搅拌机和灌浆泵通过管道连通，在灌浆泵的出口管上连接进浆管，在进浆管上设空气储能器、进浆流量计、三通接头，在三通接头的出口上设止浆阀和反浆管，止浆阀的出口连接到所需灌浆位置，在反浆管上分别设有机械压力表、电子压力表、调压阀和反浆流量计，反浆流量计的出口与泥浆搅拌机连通。利用调压阀及空气储能器调节灌浆压力，使得灌浆压力易控制，不会因为灌浆量的增加而导致压力的剧增，不易造成结构物的抬动产生严重的结构性破坏。施工工序简单，灌浆设备系统简单易拼装，易操作；施工便捷，可多孔同时灌注并记录，有效缩短施工周期，取得了很好的使用效果。

Description

一种工程用孔外循环快速注浆设备

技术领域

本实用新型涉及一种注浆设备，尤其涉及一种工程用孔外循环快速注浆设备，属于工程施工设备技术领域。

背景技术

土木工程混凝土施工时，由于施工工艺的局限，导致混凝土结构后出现脱空问题，严重影响混凝土结构的耐久性及使用寿命。目前，国内大部分采用纯压力注浆设备进行空腔注浆，该设备在灌浆量的增加后会导致灌浆通路内压力的剧增，导致爆管或管路堵塞，无法保证注浆过程安全及注浆后的质量。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种工程用孔外循环快速注浆设备，以克服传统纯压力注浆施工设备注浆过程压力剧增的不安全问题及注浆后质量保证问题。

本实用新型的技术方案为：一种工程用孔外循环快速注浆设备，它包括泥浆搅拌机和灌浆泵，所述泥浆搅拌机和灌浆泵通过管道连通，在灌浆泵的出口管上连接有进浆管，在进浆管上依次分别设有空气储能器、进浆流量计、三通接头，在三通接头的出口上分别设有止浆阀和反浆管，止浆阀的出口连接到所需灌浆位置，在反浆管上分别设有机械压力表、电子压力表、调压阀和反浆流量计，反浆流量计的出口与泥浆搅拌机连通。

所述空气储能器为一钢制密闭的压力容器，内有空气。

所述止浆阀的出口管为钢制管道，在管道上套设有橡胶灌浆塞，在灌浆塞和止浆阀之间有螺纹连接的手柄。

所述电子压力表为具有远传功能的数字式压力表。

本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，采用本实用新型的技术方案，利用调压阀及空气储能器调节灌浆压力，使得灌浆压力易控制，不会因为灌浆量的增加而导致压力的剧增，不易造成结构物的抬动产生严重的结构性破坏。施工工序简单，灌浆设备系统简单易拼装，易操作；施工便捷，可多孔同时灌注并记录，有效缩短施工周期，取得了很好的使用效果。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将参照本说明书附图对本实用新型作进一步的详细描述。

实施例1：如附图1所示，一种工程用孔外循环快速注浆设备，它包括泥浆搅拌机1和灌浆泵3，所述泥浆搅拌机1和灌浆泵3通过管道连通，在灌浆泵3的出口管上连接有进浆管2，在进浆管2上依次分别设有空气储能器4、进浆流量计5、三通接头6，在三通接头6的出口上分别设有止浆阀7和反浆管12，止浆阀7的出口连接到所需灌浆位置，在反浆管12上分别设有机械压力表8、电子压力表9、调压阀10和反浆流量计11，反浆流量计11的出口与泥浆搅拌机1连通。

进一步的，空气储能器4为一钢制密闭的压力容器，内有空气。

进一步的，止浆阀7的出口管为钢制管道，在管道上套设有橡胶灌浆塞13，在灌浆塞13和止浆阀7之间有螺纹连接的手柄14。

进一步的，电子压力表9为具有远传功能的数字式压力表。

陕西省引汉济渭秦岭隧洞（越岭段）0号勘探试验洞工程回填灌浆施工采用的灌浆方法为小循环法。通过精心组织，合理安排，将隧洞6262米回填灌浆工期极大地缩短，经联合检查，灌注效果满足验标要求。

其优点有：采用多通道同时灌注可以加快施工进度，缩短工期；灌浆系统简单易拼装，较大的节约设备成本；克服了纯压力法回填灌浆的容易爆管、容易产生抬动的特点；分多序孔，不同密度浆液挤密灌注，克服空腔回填不满的特点。

本实用新型的工作原理就是利用注浆机压力，将水泥浆液（或其他水泥的混合浆液）压入预灌浆部位的灌浆孔内，通过孔外的浆液循环管道系统，将部分浆液返还泥浆搅拌机，从而卸载部分注浆机压力，同时通过安装在返浆管道上的调压阀门，升降压力，维持灌浆压力，保证浆液在稳定的压力下注入灌浆孔，达到快速注满空腔，回填密实的规范要求。

本实用新型的操作要点有：

一、灌浆浆液制作

1、制浆材料

灌浆工程所采用的水泥品种，应根据灌浆目的、地质条件和环境水的侵蚀作用等因素确定。引水隧洞灌浆回填灌浆水泥可采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥，强度等级宜在32.5以上。

灌浆工程用水采用符合混凝土拌和用水要求的洞内围岩裂隙渗水进行制浆。

2、制浆设备

对于大长隧洞宜采用双层立式泥浆搅拌机现场搅拌，其优势是只需按一定比例的水、水泥混合搅拌，人工操作简单，制浆平台易移动，且连接的输浆管道较短，管道清理方便。

对于大型水利枢纽工程宜采用集中高速制浆设备，其优势是制浆量大，电子计量，水泥浆液的性能控制较好。

3、浆液制作

浆液制作也叫泥浆搅拌，搅拌制作好的水泥浆液，应及时进行性能检测，应包含温度、密度、析水率和漏斗黏度等性能，如发现性能偏离指标时，应及时查明原因，及时调整、处理。

二、灌浆设备

1、灌浆泵

灌浆泵的额定工作压力应大于最大灌浆压力的1.5倍，压力波动范围宜小于灌浆压力的20%，排浆量满足最大注入率的要求。为减小压力的波动，现场配置空气蓄能器。

2、灌浆管路

灌浆管路现场配置时，须保证排浆畅通，不得受重物压挤，摆放时不得将管路折叠，避免堵塞爆管；同时管路宜选取能够承受1.5倍灌浆压力的橡胶管。从灌浆泵到灌浆孔口的输浆管路长度不超过30m，否则易闭浆，易发生管路堵塞或爆管。灌浆塞与现场所选取的孔外循环灌浆方法相适应，现场采用自制的与孔径相符的挤压膨胀式橡胶塞。

3、孔外循环灌浆系统安装、调试

回填灌浆采用两参数孔外环灌注法。两参数即为孔口灌浆压力、灌浆量两参数；孔外循环灌注法是依靠灌浆管路的连接方式引导泥浆在孔外循环的方法。

两参数孔外循环灌浆管路系统由进浆管路、入孔管路、返浆管路、记录仪四部分组成，根据0号洞工区现场实践，灌浆管路系统具体的安装方式如下:

A、进浆管路

制浆机搅拌一定比例的水和水泥，形成水泥浆，水泥浆各项质量指标均经检测合格后，通过进浆管输入灌浆泵；为确保灌浆压力的稳定，现场采用Φ200钢管焊接一空气蓄能器与灌浆管路联通。（空气蓄能器即是利用空气可压缩性的原理：灌浆泵压力过大时，管道内液体可压缩蓄能器内部空气，抵消灌浆泵部分压力；灌浆泵压力过小时，蓄能器内已压缩空气则迅速膨胀，挤压管道内浆液，提供部分压力。）水泥浆经过空气蓄能器“稳压”后，灌浆管路内压力基本趋于稳定，压波动在可控范围以内，如压力波动较大，可将空气蓄能容器容积加大。在空气蓄能器后的进浆管路上再安装进浆流量计J1，数据线连接记录仪，以监测灌浆泵总泵浆量。

在灌浆孔口处设置一“三通”接头。“三通”接头，是实现大循环的关键装置，三个端头均为带螺纹丝口的中通钢管件，A通口连进浆管路，B通口接入孔装置泄浆入孔，C通口连返浆管路。

B、入孔装置

入孔装置也即灌浆塞，是泄浆入孔、防止孔口漏浆的装置，由止浆阀连中通泄浆管、中通管外套螺旋挤压式摩擦型橡胶套筒管组成的灌浆塞（可由施工现场自行加工）。进浆端为中通管与“三通”之B通口连接；灌浆塞手柄拧紧后，中通管外套筒上橡胶则膨胀，膨胀橡胶与孔壁产生摩擦，起到密封、止浆效果。现场一般每通道（每一套循环系统）配置5个以上灌浆塞，单孔灌注在达到规定的结束条件后，关闭止浆阀，把入孔装置与B通口断开，再将B通口接另一孔入孔装置，则可实现同一序孔的连续灌注；断开的灌浆塞不得立即拔出，否则浆液将反泄，一是达不到密实的灌浆效果，二是存在安全隐患，故须持浆30min后方可缓慢反旋挤压手柄，拔出灌浆塞，敲击清理后再清洗洁净，循环使用，较购买一次性灌浆塞能够节约成本。

C、返浆管路

返浆管路是通过返浆以卸载管道内部分压力，以防孔口压力持续上升，将返回浆液导入泥浆搅拌机的管路系统。即于“三通”之C通口后的灌浆管路上串接机械压力表JP、电子压力表DP、调压阀、返浆流量计F1。配置的机械压力表JP，量程以0～1.0MPa为宜，压力指针灵敏度大，便于孔口操作工人、观察员随时监测孔口压力，以消除压力管道爆管的隐患；配置的电子压力表DP，主要是将压力参数传递给灌浆自动记录仪，以便系统记录；调压阀主要是用于调节返浆流量的大小，以便控制孔口灌浆压力；返浆流量计F1，则是用以监测返浆量。

须注意的是进浆流量计J1、返浆流量计F1的量程均要与灌浆泵的排浆速率相适应，一般的泵的排速为6.0～9.0m³/h为宜；流量计的最大量程为150L/min则与之相适应，进浆、返浆流量计同厂家、同型号较宜；各类仪表均须率定，合格方可使用。

D、记录仪

记录仪是能将所灌孔孔号、部位、里程、孔口高程、段长等信息载入，连接电子压力表DP、进浆流量计J1、返浆流量计F1数据线后，可自动记录并显示压力、进、返浆灌浆流量、灌浆总量的智能集成电子记录设备。以每2～5min自动记录一次该段时间内的各项数据为宜。能够自动储存，连接打印机后可打印，一般的以打印A4纸张较为合理，便于后续资料整理。

三、灌前参数试验

III（II）类围岩灌浆终压力规范要求在0.2～0.3MPa之间，IV（V）类围岩灌浆终压力规范要求0.3～0.5MPa之间，具体值由现场试验确定。

为优选出合理的灌浆压力、水灰比，以保证围岩空腔回填密实，现场选定具有代表性的III（II）类围岩、IV（V）类围岩段进行试验以确定灌浆适用的压力、浆液水灰比等参数。适用的压力值能够持续保证水泥浆的流动。压力过小，泥浆难以压进灌浆孔或无法将脱空填实；压力过大，易造成混凝土抬动，破坏整体结构。同时，选定合理的泥浆水灰比，能够便于现场调及对浆液性能的控制，以保证浆液性能能将空腔填充密实的效果。

四、灌浆

灌浆分次序进行，引水隧洞回填灌浆分段分为两个次序钻灌，后序孔包括顶孔。

即分段先钻设I序孔，灌注I序孔；该段I序孔灌注完以后再钻设II序，灌注II序孔。采用循环法灌浆可以一次性将同一序孔全部钻设，一次性灌注，可以提升各工种工作效率。

五、灌浆质量检查

为确保灌浆效果达到预期的效果，须在灌区II序孔灌注结束7天后，施做检查孔，按灌浆孔总数5%比例钻孔于空腔较大、吸浆量大的部位，灌注水灰比为2:1的水泥浆液。如初始10min内单孔总注浆量超过10L，则该回填灌浆部位空腔未回填密实，须以水灰比为1：1的浆液施做III序孔，达到结束标准后封孔，并于7天后继续施做检查孔进行质量检查，如此往复，直至检查结果小于10L方可结束，满足规范要求。

采用孔外循环灌浆法施工除施工简便，操作方便等优势外，能较传统的纯压式单孔灌浆法节约小材料、注浆设备及人工成本，更能缩短施工工期。

施工成本核算

1、止浆塞。通过改进采用孔外循环灌浆法，可将一次性止浆塞或止浆球阀改换成橡胶止浆塞循环使用。按目前市场价格一次性止浆塞12元/个计算，0号勘探试验洞工程6262米隧洞回填灌浆孔需5500个一次性灌浆塞须66000元；且一次性止浆塞安装较为繁琐，套管球阀止浆塞灌后清除较难度大易导致封口不齐平；而采用橡胶止浆塞则仅需加工30个左右约6000元，且安装卸除操作简便。节约止浆塞成本60000元。

2、设备及人工。原来的一班灌浆作业人员可胜任一套双通道外循环注浆系统操作。这相当于比两个独立注浆通道，减少了一套泥浆搅拌机约4000元；一台活塞式注浆泵约8000元，一台智能灌浆自动记录仪约12000元，合计节约设备成本约24000元；同时减少泥浆搅拌工3人，记录员1人，按180元/工天计，每月可减少人工成本21600元。

工期分析

按每通道每月灌注720孔计，开设两套双通道孔外循环灌浆通道则可将效率提升到每月灌注2880孔，6262米隧洞回填灌浆仅需两月即可完成施工，是两套单通道设备施工效率的2倍。

陕西省引汉济渭秦岭隧洞（越岭段）0号勘探试验洞工程6262米5500孔，四个分部209个隧洞回填灌浆单元均采用两通道孔外循环法灌浆施工；大大缩短了施工工期，同时也保证了施工质量，经评定，四个分部分部工程灌浆质量均为“优良”。

本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种工程用孔外循环快速注浆设备，它包括泥浆搅拌机（1）和灌浆泵（3），其特征在于：所述泥浆搅拌机（1）和灌浆泵（3）通过管道连通，在灌浆泵（3）的出口管上连接有进浆管（2），在进浆管（2）上依次分别设有空气储能器（4）、进浆流量计（5）、三通接头（6），在三通接头（6）的出口上分别设有止浆阀（7）和反浆管（12），止浆阀（7）的出口连接到所需灌浆位置，在反浆管（12）上分别设有机械压力表（8）、电子压力表（9）、调压阀（10）和反浆流量计（11），反浆流量计（11）的出口与泥浆搅拌机（1）连通。

2.根据权利要求1所述的工程用孔外循环快速注浆设备，其特征在于：所述空气储能器（4）为一钢制密闭的压力容器，内有空气。

3.根据权利要求1所述的工程用孔外循环快速注浆设备，其特征在于：所述止浆阀（7）的出口管为钢制管道，在管道上套设有橡胶灌浆塞（13），在灌浆塞（13）和止浆阀（7）之间有螺纹连接的手柄（14）。

4.根据权利要求1所述的工程用孔外循环快速注浆设备，其特征在于：所述电子压力表（9）为具有远传功能的数字式压力表。