專利名稱：重復(fù)自適應(yīng)注漿系統(tǒng)及施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地基處理注漿技術(shù)，特別涉及一種重復(fù)自適應(yīng)注漿系統(tǒng)及其施工方法。
背景技術(shù)：
在土木工程領(lǐng)域中，地基處理的支護(hù)體系中重復(fù)劈裂注漿技術(shù)應(yīng)用廣泛，當(dāng)錨桿錨固段穿越軟弱土層及巖層情況時(shí)，由于巖土層抗剪強(qiáng)度低，含水率較高，所能提供的錨固體-土體側(cè)摩阻力也較低，因此造成錨桿抗拉承載力較低，同時(shí)由于軟弱巖土體蠕變變形較大，造成錨桿變形也較大，從而危及整個(gè)錨固體系的安全性。為了良好的處理這些不利情況，二次或多次劈裂灌漿工藝廣泛應(yīng)用，以加固錨固體周圍一定范圍內(nèi)的巖土體，提高錨桿周圍巖土體抗剪強(qiáng)度，減少巖土體蠕變變形、提高錨桿承載力，從而減小錨桿變形增加整個(gè)錨固結(jié)構(gòu)安全性。目前常用的有代表性裝置有多管簡(jiǎn)易二次劈裂灌漿工法以及袖閥管可重復(fù)劈裂灌漿工法等，這些二次劈裂工法存在一定的不足1)當(dāng)采用多管簡(jiǎn)易二次劈裂灌漿工藝時(shí)，需要根據(jù)分段灌漿數(shù)量在錨桿孔內(nèi)安裝長(zhǎng)度不一的多根注漿管。此工藝雖然操作簡(jiǎn)單、分段注漿質(zhì)量較為可靠，但缺點(diǎn)是錨孔直徑一般為130 180mm，為確保錨桿錨固段截面一定有效截面積，則一般無(wú)法安裝超過(guò)2根的注漿管，僅能進(jìn)行2段注漿，否則將對(duì)錨桿錨固體有效截面積損失過(guò)大、影響錨桿承載力。2)當(dāng)采用袖閥管進(jìn)行分段式注漿時(shí)，按照其構(gòu)造可進(jìn)行多段式注漿，但袖閥管管徑較大，一般大于50mm，較小錨桿孔孔徑時(shí)易造成錨桿錨固體有效截面積損失影響錨桿承載力情況。同時(shí)袖閥管工藝成本較高，操作程序較為繁雜且存在一定難度。3)多管簡(jiǎn)易劈裂注漿工藝不具備可重復(fù)功能，僅可進(jìn)行二次劈裂注漿。當(dāng)前錨桿劈裂注漿工藝工藝及裝置在應(yīng)對(duì)可重復(fù)(二次或多次)及分段劈裂注漿需要時(shí)無(wú)法對(duì)錨桿完成高質(zhì)量的劈裂注漿。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可重復(fù)、精確分段定位、可根據(jù)土層需要調(diào)節(jié)壓力實(shí)現(xiàn)高壓或超高壓注漿劈裂系統(tǒng)及其施工方法，針對(duì)錨桿在軟弱土層及巖層等復(fù)雜情況下， 本系統(tǒng)具備可重復(fù)、分段、不同壓力注漿，并且針對(duì)不同土層狀況精確注漿劈裂增加錨固體周圍土體，達(dá)到有效的提高錨桿承載力、降低錨桿變形的目的。其解決問(wèn)題的技術(shù)方案是采用可調(diào)節(jié)壓力注漿泵、帶有可重復(fù)、分段分級(jí)壓力開啟注漿閥門的注漿管及清洗裝置組成的重復(fù)自適應(yīng)注漿系統(tǒng)及其施工方法完成精確分段重復(fù)劈裂注漿。其具體技術(shù)方案是本發(fā)明的重復(fù)自適應(yīng)注漿系統(tǒng)，其系統(tǒng)包括錨孔、錨索、劈裂注漿管，清洗泵，可調(diào)壓注漿泵組成一個(gè)開路或閉路系統(tǒng)，所述在劈裂注漿管采用柔性或剛性管材料制作，劈裂
4注漿管的長(zhǎng)度根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定，劈裂注漿管的兩端設(shè)置注漿注漿閥門和清洗閥門，劈裂注漿管可采用多段連接中間設(shè)置U型管，U型管形狀可以是直線或者曲線，劈裂注漿管在U 型管處折回形成長(zhǎng)U型，也可根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定劈裂注漿管可采用一段空管中間折回成U 型，劈裂注漿管及連接的U型管上相應(yīng)位置注漿口，注漿口上設(shè)置壓力開啟注漿閥門。本發(fā)明的重復(fù)自適應(yīng)注漿系統(tǒng)，其中所述劈裂注漿管選用的材料根據(jù)最高注漿壓力確定，其外徑、內(nèi)徑及注漿口尺寸根據(jù)錨孔尺寸確定，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為注漿管外徑D1D1 = α · D其中，D1為注漿管外徑α = 0. 08 0. 25，根據(jù)設(shè)計(jì)選擇D為錨孔直徑注漿管內(nèi)徑Cl1(I1 = β · D1其中，Cl1為注漿管內(nèi)徑β = 0. 7 0. 95，根據(jù)設(shè)計(jì)選擇D1為注漿管外徑注漿口直徑D2D2 = Y · Cl1其中，D2為注漿口直徑α = 0. 2 0. 85，根據(jù)設(shè)計(jì)選擇d為注漿管本發(fā)明的重復(fù)自適應(yīng)注漿系統(tǒng)，其中所述壓力開啟注漿閥門由彈塑性材料一次成型由閥門固定圈，固定在注漿口上，通過(guò)壓力開啟柔性注漿口形成的類單向閥實(shí)現(xiàn)壓力注漿。本發(fā)明的重復(fù)自適應(yīng)注漿系統(tǒng)，其中所述壓力開啟注漿閥門，可有剛性材料制成的機(jī)構(gòu)組成的單向閥，單向開啟閥門通過(guò)鉸鏈與閥門基座，采用強(qiáng)力彈簧將單向開啟閥門壓在注漿管口上，通過(guò)閥門固定圈將閥門機(jī)構(gòu)固定在注漿管上。本發(fā)明的重復(fù)自適應(yīng)注漿系統(tǒng)，其中所述壓力開啟注漿閥門，可由半剛性機(jī)構(gòu)組成的類單向閥，單向開啟閥由基座、彈力元件、閥頭及彈力調(diào)節(jié)螺母組成，彈力元件由彈簧或彈性橡膠等材料制成，閥頭可以是球形或柱形，通過(guò)彈力調(diào)節(jié)螺母控制彈力元件的壓縮量調(diào)節(jié)彈性，基座與注漿管采用螺紋連接或快速接頭連接。本發(fā)明的重復(fù)自適應(yīng)注漿施工方法，包括以下步驟1)根據(jù)設(shè)計(jì)安裝重復(fù)自適應(yīng)劈裂注漿管，并將注漿管與錨桿固定；2)成孔；3)安裝錨索，并注漿；4)制備二次劈裂壓漿材料，材料包括水泥漿液等；5)待一次注漿材料凝結(jié)達(dá)到一定硬度，進(jìn)行二次劈裂注漿，將注漿管一段閥門開啟并與注漿泵連接，通過(guò)調(diào)節(jié)注漿壓力開啟設(shè)定位置的注漿閥門完成一次注漿劈裂過(guò)程；6)開啟注漿管兩端閥門，同時(shí)啟動(dòng)清洗泵，對(duì)注漿管清洗；
7)重復(fù)進(jìn)行幻和6)最終完成分段分壓二次劈裂注漿過(guò)程；8)劈裂注漿完畢，封管。所述方法還包括在所述步驟1)制成的重復(fù)自適應(yīng)劈裂注漿管可以使用一組或多組，也可以固定在鋼筋籠、鋼筋及微型樁花管，用于二次劈裂成樁本發(fā)明的重復(fù)自適應(yīng)注漿施工方法，其中所述步驟幻中成孔方式可采用機(jī)械干成孔和壓力流體切割濕成孔，所述步驟幻中注漿材料凝結(jié)程度根據(jù)所適用一次注漿材料及相關(guān)設(shè)計(jì)要求選擇，所述步驟幻的二次劈裂注漿壓力根據(jù)地質(zhì)條件選擇，一般采用1 8Mpa，也可采用超高壓8 45Mpa。本發(fā)明的重復(fù)自適應(yīng)注漿系統(tǒng)及施工方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下幾項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)1.分段式劈裂注漿錨固體穿越的各層巖土體性質(zhì)不盡相同，本系統(tǒng)根據(jù)所穿越各層巖土體不同性質(zhì)按照不同注漿參數(shù)精確進(jìn)行分段式劈裂注漿，獲得最佳的二次或多次劈裂效果。并且在沿錨固體長(zhǎng)度范圍內(nèi)多個(gè)位置設(shè)置劈裂注漿出漿口，實(shí)現(xiàn)精確定位多段式注漿方法。2.分級(jí)壓劈裂注漿本系統(tǒng)使用不同壓力注漿，注漿壓力可進(jìn)行2 55Mpa調(diào)節(jié)，對(duì)每個(gè)劈裂位置根據(jù)土層情況調(diào)節(jié)不同壓力劈裂注漿，有效增大灌漿漿液對(duì)錨固體周圍巖土體的加固范圍，達(dá)到沿錨固體全長(zhǎng)加固的目的。3.可重復(fù)劈裂注漿本系統(tǒng)劈裂注漿管帶有類單向閥設(shè)計(jì)，在注漿后對(duì)注漿管清洗，可利用該注漿閥門再次注漿，重復(fù)多次直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求。由于本發(fā)明重復(fù)自適應(yīng)注漿系統(tǒng)及施工方法，在完成錨桿成孔注漿后，通過(guò)二次劈裂注漿泵注漿，調(diào)節(jié)注漿壓力自動(dòng)開啟設(shè)計(jì)位置的注漿閥門，對(duì)錨桿設(shè)計(jì)位置進(jìn)行精確注漿。采用本劈裂注漿裝置及工法，同時(shí)實(shí)現(xiàn)可重復(fù)、多段式、不同壓力注漿功能。具備制作簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便，成本低廉等特點(diǎn)，適用范圍廣泛，基本適用于所有有此類需要的多種類型錨桿。下面結(jié)合附圖及實(shí)施例詳述本發(fā)明。


圖1為本發(fā)明的重復(fù)自適應(yīng)注漿施工方法流程圖；圖2為本發(fā)明的重復(fù)自適應(yīng)注漿系統(tǒng)示意圖；圖3為柔性壓力開啟注漿閥結(jié)構(gòu)圖；圖4為剛性壓力開啟注漿閥結(jié)構(gòu)圖；圖5為另一種剛性壓力開啟注漿閥結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式一種重復(fù)自適應(yīng)注漿系統(tǒng)及施工過(guò)程具體實(shí)施方式
，基本步驟如下1.如圖1、2、3所示，采用兩根19m普通外徑22mm內(nèi)徑18mm鍍鋅管作為劈裂注漿管，注漿管兩端套口處理，并從一端開始每隔％設(shè)置注漿口，注漿口直徑為8mm，注漿口上設(shè)置柔性壓力開啟閥并用用壓環(huán)固定，柔性壓力開啟閥門最大孔徑為4mm，采用相同30mm 注漿管用彎管機(jī)制成U型，U型直徑為60mm，并在U型底部設(shè)置直徑8mm注漿口，安裝柔性壓力開啟閥，將U型管與兩段注漿管分別連接，形成一根長(zhǎng)U型管，并保持注漿管直管段間距大于60mm，在U管開放段分別安裝兩個(gè)閥門，分別用于壓力注漿和清洗注漿管，注漿管制作完成后與錨索固定好，注漿劈裂系統(tǒng)制作完畢。2.在基坑中設(shè)計(jì)位置采用錨桿鉆機(jī)打設(shè)錨孔，錨孔長(zhǎng)度為18. 5m。3.成孔完畢后，放置已制作完成的錨索，并進(jìn)行一次注漿4.配置二次劈裂注漿材料，采用水灰比0. 5制備水泥漿。5.待一次注漿材料凝結(jié)達(dá)到一定硬度，進(jìn)行二次劈裂注漿，首先將注漿管兩端閥門與調(diào)壓泥漿泵和清洗泵連接，然后關(guān)閉清洗閥門開啟注漿閥門，開啟調(diào)壓注漿泵以穩(wěn)定泥漿壓力注漿，泥漿壓力為2MPa，泥漿壓力開啟設(shè)定位置的注漿閥門完成一次注漿劈裂過(guò)程，注漿量為0.5方。6.關(guān)閉調(diào)壓注漿泵，，開啟清洗閥門及注漿閥門，形成清洗回路，啟動(dòng)清洗泵，用常壓清水，清洗注漿管，廢水經(jīng)過(guò)注漿閥門排除，至水變清后停止。7.放置0. 5 1小時(shí)進(jìn)行重復(fù)注漿，重復(fù)3次進(jìn)行幻和6)最終完成分段分壓二次劈裂注漿過(guò)程。8.進(jìn)行多次重復(fù)劈裂注漿后達(dá)到設(shè)計(jì)要求，向注漿管最終注漿，漿液充滿注漿管后，關(guān)閉注漿閥門及清洗閥門，劈裂注漿完成。由于本發(fā)明重復(fù)分段級(jí)壓劈裂注漿工法及劈裂注漿系統(tǒng)，在完成錨桿成孔注漿后，通過(guò)二次劈裂注漿泵注漿，調(diào)節(jié)注漿壓力自動(dòng)開啟設(shè)計(jì)位置的注漿閥門，對(duì)錨桿設(shè)計(jì)位置進(jìn)行精確注漿。采用本劈裂注漿裝背及工法，同時(shí)實(shí)現(xiàn)可重復(fù)、多段式、不同壓力注漿功能。具備制作簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便，成本低廉等特點(diǎn)，適用范圍廣泛，基本適用于所有有此類需要的多種類型錨桿。上面所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)構(gòu)思前提下，本領(lǐng)域中的工程技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)，本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.重復(fù)自適應(yīng)注漿系統(tǒng)，其特征在于注漿系統(tǒng)包括錨孔(1)、錨索O)、劈裂注漿管 (3)，清洗泵G)，可調(diào)壓注漿泵( 組成一個(gè)開路或閉路系統(tǒng)，其特征在于所述在劈裂注漿管(3)采用柔性或剛性管材料制作，劈裂注漿管C3)的長(zhǎng)度根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定，劈裂注漿管 (3)的兩端設(shè)置注漿注漿閥門(6)和清洗閥門(7)，劈裂注漿管C3)可采用多段連接中間設(shè)置U型管(8)，U型管(8)形狀可以是直線或者曲線，劈裂注漿管C3)在U型管(9)處折回形成長(zhǎng)U型，也可根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定劈裂注漿管C3)可采用一段空管中間折回成U型，劈裂注漿管C3)及連接的U型管(9)上相應(yīng)位置注漿口(10)，注漿口(10)上設(shè)置壓力開啟注漿閥門(U)。
2.如專利要求1所述劈裂注漿管(3)，其特征是材料選取根據(jù)最高注漿壓力確定，其外徑、內(nèi)徑及注漿口(10)尺寸根據(jù)錨孔尺寸確定，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為注漿管外徑D1 D1 = α . D其中，D1為注漿管外徑 α = 0. 08 0. 25，根據(jù)設(shè)計(jì)選擇 D為錨孔直徑注漿管內(nèi)徑Cl1Cl1 = β · D1其中，Cl1為注漿管內(nèi)徑 β =0.7 0.95，根據(jù)設(shè)計(jì)選擇 D1為注漿管外徑注漿口直徑D2 D2 = Y · Cl1 其中，D2為注漿口直徑 α =0.2 0.85，根據(jù)設(shè)計(jì)選擇 d為注漿管
3.如權(quán)利要求1所述的壓力開啟注漿閥門(11)，其特征是由彈塑性材料一次成型由閥門固定圈(12)固定在注漿口(10)上，通過(guò)壓力開啟柔性注漿口(13)形成的類單向閥實(shí)現(xiàn)壓力注漿。
4.如權(quán)利要求1所述的壓力開啟注漿閥門(11)，可有剛性材料制成的機(jī)構(gòu)組成的單向閥，其特征是單向開啟閥門(14)通過(guò)鉸鏈(15)與閥門基座(16)，采用強(qiáng)力彈簧(17)將單向開啟閥門(14)壓在注漿管口(6)上，通過(guò)閥門固定圈(12)將閥門機(jī)構(gòu)固定在注漿管上。
5.如權(quán)利要求1所述的壓力開啟注漿閥門(11)，可由半剛性機(jī)構(gòu)組成的類單向閥，其特征是由基座(19)、彈力元件(19)、閥頭00)及彈力調(diào)節(jié)螺母組成，彈力元件(19) 由彈簧或彈性橡膠等材料制成，閥頭00)可以是球形或柱形，通過(guò)彈力調(diào)節(jié)螺母控制彈力元件(19)的壓縮量調(diào)節(jié)彈性，基座(19)上設(shè)置注漿口(22)，基座(19)與注漿管采用螺紋連接或快速接頭連接。
6.重復(fù)自適應(yīng)注漿施工方法，其特征在于包括以下步驟1)根據(jù)設(shè)計(jì)安裝重復(fù)自適應(yīng)劈裂注漿管，并將注漿管與錨桿固定；2)成孔；3)安裝錨索，并注漿；4)制備二次劈裂壓漿材料，材料包括水泥漿液等；5)待一次注漿材料凝結(jié)達(dá)到一定硬度，進(jìn)行二次劈裂注漿，將注漿管一段閥門開啟并與注漿泵連接，通過(guò)調(diào)節(jié)注漿壓力開啟設(shè)定位置的注漿閥門完成一次注漿劈裂過(guò)程；6)開啟注漿管兩端閥門，同時(shí)啟動(dòng)清洗泵，對(duì)注漿管清洗；7)重復(fù)進(jìn)行幻和6)最終完成分段分壓二次劈裂注漿過(guò)程；8)劈裂注漿完畢，封管。所述方法還包括在所述步驟1)制成的重復(fù)自適應(yīng)劈裂注漿管可以使用一組或多組， 也可以固定在鋼筋籠、鋼筋及微型樁花管，用于二次劈裂成樁.
7.如權(quán)利要求6所述的重復(fù)自適應(yīng)注漿施工方法，其特征是所述步驟幻中成孔方式可采用排土或非排土機(jī)械干成孔和壓力流體切割濕成孔，所述步驟幻中注漿材料凝結(jié)程度根據(jù)所適用一次注漿材料及相關(guān)設(shè)計(jì)要求選擇，所述步驟幻的二次劈裂注漿壓力根據(jù)地質(zhì)條件選擇，一般采用1 8Mpa，也可采用超高壓8 45Mpa。
全文摘要
一種重復(fù)自適應(yīng)注漿系統(tǒng)及其施工方法，此注漿系統(tǒng)包括帶有壓力開啟類單向閥的注漿管、可調(diào)壓力注漿泵、清洗泵及錨孔組成的開路或閉路注漿系統(tǒng)，對(duì)完成錨桿成孔注漿的錨桿重復(fù)分段調(diào)壓二次劈裂注漿。通過(guò)調(diào)節(jié)壓力注漿泵改變劈裂注漿壓力開啟注漿管上不同位置上的注漿閥門，完成特定位置的劈裂注漿，然后用清洗泵清洗注漿管，重復(fù)調(diào)節(jié)壓力注漿泵用不同壓力開啟不同位置上的注漿閥門再次劈裂注漿，重復(fù)多次該過(guò)程完成多次注漿劈裂設(shè)計(jì)要求。應(yīng)用系統(tǒng)及其工法最終實(shí)現(xiàn)對(duì)錨桿多次分段分級(jí)壓注漿劈裂，增大錨桿側(cè)摩阻力，提高錨桿載荷承載力，減小錨桿變形，從而有效處理軟弱土層及巖層的加固，有效增強(qiáng)整個(gè)錨固體系。
文檔編號(hào)E02D3/12GK102268868SQ20101018968
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2010年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月2日
發(fā)明者張慧樂(lè), 張智浩, 李虎, 楊松, 趙琰飛, 韓曉猛, 馬凜 申請(qǐng)人:中冶建筑研究總院有限公司, 中國(guó)京冶工程技術(shù)有限公司