一种新型注浆管加固注浆结构及其施工方法

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  【摘 要】本文提出一种新型注浆管加固注浆结构及其施工方法,注浆结构包括注浆管,以及设于注浆管上的破土机构。本文还相应提出来了一种注浆结构的施工方法。本文中的注浆管加固注浆结构及其施工方法能够增大注浆管的出浆体积、且使得注浆管输出的浆料能够渗透进管周土层,以能够提升注浆管的出浆效果和与管周土层的连接稳定性。
  【关键词】注浆管;注浆结构;施工方法;出浆效果;稳定性
  Abstract:This paper proposes a new grouting structure of grouting pipe reinforcement and its construction method,the grouting structure includes a grouting pipe,and a ground breaking mechanism set on the grouting pipe. This paper also proposes a construction method of the grouting structure accordingly. The grout pipe reinforced grouting structure and its construction method in this paper can increase the volume of the grout pipe and make the slurry output from the grout pipe penetrate into the perimeter soil layer,so as to improve the grouting effect of the grout pipe and the stability of the connection with the perimeter soil layer.
  Keywords:grouting pipe;grouting structure;construction method;grouting effect;stability
  1.背景技術
  近年来,既有建筑、构筑物的加固改造己受到国内外极大的重视,并已发展成为一门新兴的学科。然而,在对既有建筑物的功能改造、加层改造,或在出现下沉、开裂、倾斜等建筑病害的治理中,大都涉及既有建筑物地基基础的加固处理。工程实践表明,预压桩基础托换法是一种施工简单、效果良好的既有建筑地基基础加固方法,常见的预压托换桩有钢筋混凝土预压托换桩和钢管预压托换桩等。
  在实际施工过程中,对于建造在杂填土地基上的建筑物而言,常用的钢筋混凝土预压桩无法压入地基土层,且单桩承载力较小;而常用的钢管预压桩因桩周土提供的摩擦力较小,则单桩承载力亦较小,又很难达到对原有地基基础的加固作用。针对这一问题,公开号为CN205857190U的中国专利公开了一种钢管桩分段注浆结构,其特征在于注浆结构包括钢管以及同轴设置于钢管内的注浆管,钢管内具有至少两块自下而上间隔设置的第一钢封板和第二钢封板,第一钢封板与钢管底部的桩尖围合构成桩端注浆腔体,第二钢封板与钢管顶部的端板围合构成桩侧注浆腔体,各注浆腔体侧壁上具有出浆孔。
  上述现有方案中的钢管桩分段注浆结构也是一种注浆管加固注浆结构,其在注浆管(注浆管的上端为进料端,下端为出料端)的管端和管侧上设置了多个注浆孔,施工时,将注浆管注入预设的预注孔内,并向注浆管内灌充浆料(注浆体),注浆管内的浆料通过管端和管侧的多个注浆孔输出浆料,以辅助提升注浆管的承载效果。
  但是,在实际施工过程中,现有的注浆管加固注浆结构还存在以下问题:注浆管注入预注孔内时,注浆管的外周侧壁与预注孔的内侧壁(管周土层)间几乎是贴合的状态,即注浆管和预注孔间的间距非常小,使得能够灌充的浆料也就非常有限,进而使得注浆管输出浆料的效果不好,浆料难以很好的对注浆管进行支撑,导致注浆管的承载效果不好。此外,注浆管注入预注孔时注浆管的外周侧壁与预注孔的内侧壁间是“面接触”的状态,使得注浆管输出的浆料不能够渗透进管周土层中,也就不能够产生更大的摩擦力,使得注浆管与管周土层间的连接稳定性不好,同样导致注浆管的承载效果不好。因此,如何提供一种能够增大注浆管的出浆体积、且使得注浆管输出的浆料能够渗透进管周土层的注浆管加固注浆结构,以能够提升注浆管的出浆效果和与管周土层的连接稳定性是急需解决的问题。
  2.新型注浆加固结构构造
  针对上述现有技术的不足,本发明所要解决的技术问题是:如何提供一种能够增大注浆管的出浆体积、且使得注浆管输出的浆料能够渗透进管周土层的注浆管加固注浆结构,以能够提升注浆管的出浆效果和与管周土层的连接稳定性,从而能够辅助提升注浆管的承载效果。
  为了解决上述技术问题,本发明采用了如下的技术方案:
  一种注浆管加固注浆结构,包括注浆管,以及设于注浆管上的破土机构;所述破土机构包括固定设置于所述注浆管上的固定部,同轴活动套设于所述注浆管上位于所述固定部上方的位置处且与所述注浆管表面滑动配合的滑动管部,所述滑动管部沿所述注浆管表面朝固定部方向滑动时所述破土组件能够朝远离所述注浆管的轴线方向胀出;
  所述滑动管部的外表面还设有朝所述注浆管方向贯通设置的且与所述注浆管上设置的出浆孔位置相对应的出浆槽,且所述滑动管部朝固定部方向滑动至破土组件处于胀出状态时出浆槽能够与出浆孔保持连通。
  在实际实施过程中,将注浆管对应注入预设的预注孔内,直至注浆管到达预定的安装位置;然后朝固定部方向推动滑动管部,使得破土组件朝远离注浆管的轴线方向胀出以胀开管周土层(此时出浆槽与出浆孔保持连通);最后,向注浆管内灌充浆料,使得浆料通过出浆孔和出浆槽流出至胀开的管周土层内。本方案中,当注浆管注入至预注孔内的预定安装位置时,能够通过破土组件来胀开管周土层,一方面,通过胀开管周土层能够增大注浆管和预注孔间的空间,使得注浆管能够输出更大体积的浆料,也就能够提升注浆管的出浆效果;另一方面,通过破土组件胀开管周土层后,注浆管输出的浆料能够对应流入(渗透)进管周土层中,增大了与管周土层的接触面积,能够与管周土层间产生更大的摩擦力,进而能够提升注浆管与管周土层的连接稳定性,并辅助提升注浆管的承载效果。此外,破土组件在需要破土时(即注浆管到达预定安装位置后)胀开,而在注浆管注入时处于收缩(未胀开)的状态,使得能够保证注浆管的正常注入和安装,即能够保证注浆管的安装效果和效率。因此,本方案中的注浆管加固注浆结构能够增大注浆管的出浆体积、且使得注浆管输出的浆料能够渗透进管周土层,以能够提升注浆管的出浆效果和与管周土层的连接稳定性,同时能够保证注浆管的安装效果和效率,从而能够辅助提升注浆管的承载效果。   优选的,所述破土组件包括一端的端部相互转动连接的第一支杆和第二支杆;所述第一支杆和第二支杆远离其转动连接位置的另一端分别与所述滑动管部和固定部活动连接,使得所述滑动管部朝固定部方向滑动时第一杆部和第二杆部能够沿转动连接位置朝远离所述注浆管中轴线的方向顶出。
  在实际实施过程中,当滑动管部沿注浆管朝固定部方向滑动时,滑动管部能够带动第一支杆沿转动连接位置带动第二支杆呈“V”字形向外(远离注浆管的方向)折叠,使得第一支杆和第二支杆朝远离注浆管的轴线方向顶出,以能够对管周土层进行破土和胀开,进而使得注浆管能够输出更大体积的浆料、且注浆管输出的浆料能够对应流入(渗透)进管周土层中,从而提升了注浆管的出浆效果和与管周土层的连接稳定性;并且,破土组件的结构还具有结构简单和工作稳定的效果。
  优选的,所述固定部包括固定套设于所述注浆管中部位置且与所述第二支杆铰接的固定环,以及沿所述固定环的周侧边缘向下延伸且朝所述注浆管的中轴线方向倾斜、围合形成的固定侧壁;所述固定环的外径尺寸与所述滑动管部的外径尺寸相对应,且所述固定侧壁的底部与所述注浆管的外周侧壁过渡衔接。
  在实际实施过程中,由于固定环的外径尺寸大于注浆管的外径尺寸,使得注浆管在注入预注孔内时,固定环及固定部会造成额外的阻力,不利于注浆管的注入和安装。针对这一问题,本方案中,固定侧壁的底端与注浆管的外周侧壁过渡衔接,也就是说固定环和注浆管外周侧壁间为平滑连接,使得注浆管在注入预注孔内时固定部的固定环和固定侧壁不会造成额外的阻力,即有利于辅助注浆管的安装,也就能够辅助提升注浆管的支撑效果。
  优选的,所述注浆管的外周侧壁上对应所述滑动管部的位置设置有滑动方向与注浆管中轴线平行的导向滑轨;所述滑动管部的内侧设有与所述导向滑轨相适应的导向滑槽;所述滑动管部通过导向滑槽与所述注浆管的导向滑轨滑动配合,使得所述滑动管部能够沿所述注浆管的中轴线方向滑动。
  在实际实施过程中,若滑动管部直接套设于注浆管上,那么滑动管部在沿注浆管滑动时很容易相对于注浆管做径向转动,而滑动管部的径向转动会造成第一支杆和第二支杆的扭转,使得第一支杆和第二支杆不能够正常工作,即不能完成破土和胀开管周土层,导致注浆管的出浆效果和与管周土层的连接稳定性受到影响。针对这一问题,本方案中通过导向滑轨和导向滑槽对滑动管部的滑动方向进行导向,使得滑动管部能够保持沿注浆管的中轴线方向滑动,且不会沿注浆管的径向转动,也就能够避免第一支杆和第二支杆在工作时发生扭转,进而能够更好的辅助完成破土组件的破土和胀开管周土层,从而能够提升注浆管的出浆效果和与管周土层的连接稳定性。
  优选的,所述破土机构包括围绕所述注浆管的外周侧呈周向间隔布置的多个破土组件。
  在实际实施过程中,通过多个破土组件能够更好的完成破土和胀开管周土层,进而使得注浆管能够输出更大体积的浆料、且注浆管输出的浆料能够对应流入(渗透)进管周土层中,从而提升了注浆管的出浆效果和与管周土层的连接稳定性。
  优选的,所述注浆管结构还包括设于所述注漿管底部位置的出浆机构;所述出浆机构包括设置于所述注浆管底端下方位置且尖端背离所述注浆管布置的锥形块,设于所述锥形块顶部位置且与所述注浆管滑动配合的导向杆,以及设于所述锥形块和注浆管之间的弹性组件;所述锥形块通过导向杆朝所述注浆管方向滑动至与所述注浆管抵接时所述弹性组件处于弹性压缩状态,且所述弹性组件处于弹性复位状态时所述锥形块与注浆管间呈间隔布置。
  3.施工方法
  一种注浆管加固注浆结构的施工方法,其基于上述的注浆管结构实施,其在固定注浆管时,包括以下步骤:
  步骤A:将注浆管对应注入设置的预注孔内,直至注浆管到达预定的安装位置;步骤B:向上提升注浆管,使得锥形块和注浆管在弹性组件的作用力下分离至间隔布置;步骤C:朝固定部方向推动滑动管部,使得破土组件朝远离注浆管的轴线方向胀出以胀开管周土层,同时出浆槽与出浆孔保持连通;步骤D:向注浆管内灌充浆料,使得浆料通过出浆孔和出浆槽流出至胀开的管周土层内,同时浆料从注浆管和锥形块之间流出,以能够由下至上的填充预注孔。
  本方案中,当注浆管注入至预注孔内的预定安装位置时,能够通过破土组件来胀开管周土层,一方面,通过胀开管周土层能够增大注浆管和预注孔间的空间,使得注浆管能够输出更大体积的浆料,也就能够提升注浆管的出浆效果;另一方面,通过破土组件胀开管周土层后,注浆管输出的浆料能够对应流入(渗透)进管周土层中,增大了与管周土层的接触面积,也就能够产生更大的摩擦力,进而能够提升注浆管与管周土层的连接稳定性,从而能够辅助提升注浆管的承载效果。并且,注浆管注入到预定安装位置时,通过上提升注浆管使得锥形块和注浆管分离,使得浆料能够由下至上的灌充预注孔,这种灌充方式有利于更好的填充浆料,进而能够提升注浆管的出浆效果。
  优选的,步骤A中,通过设置的定位导向机构将注浆管注入预注孔内;
  所述定位导向结构包括使用时固定安装于预注孔位置的支架,以及用于夹持固定注浆管的夹持组件;所述支架上设置有位于预注孔内且滑动方向与预注孔中轴线平行的导向滑道,所述夹持组件上具有用于与所述导向滑道对应滑动配合的滑块,使得所述夹持组件能够在夹持固定注浆管后带动所述注浆管沿预注孔的中轴线注入;
  所述支架包括安装时同轴插入预注孔内且内径尺寸大于滑动管部外径尺寸的套筒部,以及设置于所述套筒部外周侧部的板状的支撑板;所述夹持组件包括一对配合使用且能够抱紧注浆管的半圆环状的抱箍,以及用于锁紧抱箍的紧固件;所述套筒部的内侧固定设置有至少一对相对布置的导向滑道,所述一对抱箍上分别设置有用于与所述一对导向滑道滑动配合的导向滑块;
  步骤C中,通过设置的推杆机构朝固定部方向推动滑动管部;
  所述推杆机构包括两根平行间隔布置的推杆,以及分别与两根推杆的上端固定连接的连接杆;两根推杆间的间距与所述注浆管的外径尺寸相对应,且所述一对抱箍上分别设置有竖向贯通设置的且用于供推杆穿过的推杆通槽,使得所述两根推杆能够分别穿过一对抱箍上的推杆通槽,以能够竖向向下运动推动滑动管部朝固定部方向滑动。
  4.结论
  (1)新型注浆结构提供一种能够增大注浆管的出浆体积、且使得注浆管输出的浆料能够渗透进管周土层的注浆管加固注浆结构,以能够提升注浆管的出浆效果和与管周土层的连接稳定性,从而能够辅助提升注浆管的承载效果。
  (2)本文详细介绍了其构造及施工方法。
  参考文献:
  [1]周茗如;张建斌;卢国文;钞鑫;程俊夕.扩孔理论在非饱和黄土劈裂注浆中的应用[J] 建筑结构学报,2018.9
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