(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810072968.3
(22)申请日 2018.01.25
国家法
(71)申请人 天津大学
地址 300350 天津市津南区海河教育园雅
观路135号天津大学北洋园校区
(72)发明人 刁钰 杨超 郑刚
(74)专利代理机构 天津市北洋有限责任专利代
理事务所 12201
代理人 李丽萍
(51)Int.Cl.
E02D 15/00(2006.01)
E21D 11/10(2006.01)
(54)发明名称一种控制土体变形的多点囊式注浆装置及其方法(57)摘要本发明公开了一种用于控制土体变形的多点囊式注浆装置，包括袖阀管，所述袖阀管包括外套管和注浆管，所述注浆管的下部外壁与所述外套管之间设有多道第一橡胶圈，所述外管套的管身上设有多圈第一溢浆孔，所述第一溢浆孔 的外侧设有单向橡胶膜，所述外管套上且位于同高度的第一溢浆孔的单向橡胶膜的外周紧密牢固的连接有环形的注浆囊，所述注浆囊的外周面上设有带有切痕的护囊套。采用本发明注浆装置注浆过程中，是将浆液直接加压注入高弹性高强度的注浆囊中，可以准确控制注浆体的体积、位置、形状，避免了浆液在液体状态下与地下水与土体接触，防止对临近环境的影响，同时，采用单向橡胶膜防止浆液上返，实现对土体变形的精细控制
和定向纠偏。权利要求书1页 说明书4页 附图3页CN 108411920 A 2018.08.17
C N 108411920
A
1.一种用于控制土体变形的多点囊式注浆装置，包括袖阀管，所述袖阀管包括外套管
(1)和注浆管(2)，所述注浆管(2)的下部外壁与所述外套管(1)之间设有多道第一橡胶圈
(3)，所述外管套(1)的管身上设有多圈第一溢浆孔(4)，所述第一溢浆孔(4)的外侧设有单向橡胶膜(5)，其特征在于，所述外管套(1)上且位于同高度的第一溢浆孔(4)的单向橡胶膜
(5)的外周紧密牢固的连接有环形的注浆囊(6)，所述注浆囊(6)的外周面上设有带有切痕的护囊套(7)。
2.根据权利要求1所述用于控制土体变形的多点囊式注浆装置，其特征在于：所述外管套(1)上同一高度位置的第一溢浆孔(4)是4个按照周向均布的通孔，所述第一溢浆孔(4)的孔径为30mm。
3.根据权利要求1所述用于控制土体变形的多点囊式注浆装置，其特征在于：所述袖阀管采用螺纹单向袖阀管，其中，所述注浆管(2)的外壁设有纵向和环形的加强筋，所述注浆管(2)的底端为封闭式，在距离所述底端300mm以上部分的圆周上开设有多个孔径为8mm的第二溢浆孔(8)，所述注浆管(2)的下端与所述外管套(1)之间设有第二橡胶圈(9)，所述第二溢浆孔(8)的孔间距为孔径的2倍，多道第一橡胶圈(3)中最下一道的第一橡胶圈(3)与第二溢浆孔(8)的中心距离为50mm，相邻的第一橡胶圈(3)之间的间距为50mm。
4.根据权利要求1所述用于控制土体变形的多点囊式注浆装置，其特征在于：所述单向橡胶膜(5)采用抗压强度较高而弹性适中的橡胶膜，所述单向橡胶膜(5)为60mm ×60mm的矩形，所述单向橡胶膜(5)的一组对边(10)紧密牢固粘贴于第一溢浆孔(4)的外周。
5.根据权利要求1所述用于控制土体变形的多点囊式注浆装置，其特征在于：所述注浆囊(6)的材料为高强度高弹性的橡胶。
6.一种用于控制土体变形的多点囊式注浆方法，其特征在于：采用如权利要求1～6中任一所述的用于控制土体变形的多点囊式注浆装置，并包括以下步骤：
步骤一、测量放样：根据设计要求绘制桩位布置图，使用全站仪测定孔位和地面高程，确定钻孔位置及深度；
步骤二、钻孔：钻孔前检查钻机机身的水平度及钻杆的垂直度，钻孔垂直偏差小于1％，采用钻孔机钻进成孔，孔径为80～100mm，钻至设计孔深时终孔提钻；
步骤三、安设注浆套管装置：根据纠偏需求设计注浆囊(6)的大小和形状，以满足对目标结构施力的定向性，在每圈第一溢浆孔(4)的外周均紧密牢固的连接一个注浆囊(6)，在每个注浆囊(6)上套上一个带有切痕的护囊套(7)，将外套管(1)插入钻孔内至设计孔深处，在所述外套管(1)内插入注浆管(2)至所述外套管(1)的底部，并使注浆管(2)垂直的且位于孔中央；
步骤四、注浆：调整注浆管(2)，使得第二溢浆孔(8)与其中一圈第二溢浆孔(4)的高度对齐，采用注浆通过注浆管(2)将浆液定量注入至设计深度，浆液进入该设计深度位置的注浆囊(6)内，随着注浆量增加，注浆囊(6)的体积逐渐增大，并撑裂粘贴在注浆囊(6)外周面上的带有切痕的护囊套(7)后进入相应土体；当达到设计注浆量时，停止该设计深度的注浆；
步骤五、调整注浆管(2)的深度后，重复步骤四，直至完成所有设计深度位置注浆囊(6)的注浆。
权 利 要 求 书1/1页CN 108411920 A天蛾科
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一种控制土体变形的多点囊式注浆装置及其方法
技术领域
[0001]本发明涉及地基及基础工程施工技术领域，尤其涉及一种控制土体变形的多点囊式注浆方法。
背景技术
[0002]随着我国社会经济的迅猛发展，现代化城市建设进度不断加快，大型综合多功能建筑不断涌现，基础设施建设也在日趋完善。在基坑开挖过程中，邻侧土体的卸荷作用导致基坑围护结构产生相应变形，从而引起相邻建筑基础或者坑外隧道等随着土体一同产生相应位移变形。例如，现有运营地铁隧道多为预制混凝土管片和高强螺栓连接的盾构隧道，对变形较为敏感。过大的变形不仅会导致管片间连接的张开、错台、轨道翘曲变形，影响地铁列车的运行，严重者甚至会因管片间变形张开量过大造成的漏水漏沙现象导致隧道进一步发生大变形和损坏。因此在新项目建设期间对既有运营建筑基础和隧道等进行严格的变形控制显得至关重要。
严格自律
[0003]目前采用袖阀管注浆技术对土体的变形纠偏效果往往并不高效、经济，主要存在以下缺陷：
[0004]第一，袖阀管注浆难以控制注浆体的体积、位置和形状，通常不能形成连续的桩体，尤其当地下水流速较大时，浆液往往被地下水冲走，难以在固定区域凝固硬化，且易出现跑浆、沿注浆管和相
邻结构窜浆现象，浆液的扩散会对周边工程的建设造成潜在的影响，对临近地下水和土壤由一定的污染性，不利于环境保护。
毒力岛[0005]第二，袖阀管注浆技术一旦完成注浆，难以对土体中的浆体进行注浆补充。[0006]第三，是当压力较大或注浆位置密集时，袖阀管式注浆可能发生浆液反灌的现象。[0007]因此，研发一种可控制土体变形同时可控制注浆位置形状的注浆方法是目前市场发展的迫切需求。
发明内容
[0008]本发明要解决的是常规袖阀管注浆技术无法满足控制土体变形和注浆体位置形状的技术问题，提供一种控制土体变形的多点囊式注浆方法，即将浆液直接加压注入高弹性高强度的注浆囊中，使注浆可在固定区域内膨胀，实现浆液体积的准确控制，由于采用注浆囊，可控制浆液的形状，因此在本技术中，可设置注浆囊沿纠偏方向的长度较大，集中注浆压力，增加对目标结构施力的定向性。
[0009]为了解决上述技术问题，本发明提出的一种用于控制土体变形的多点囊式注浆装置，包括袖阀管，所述袖阀管包括外套管和注浆管，所述注浆管的下部外壁与所述外套管之间设有多道第一橡胶圈，所述外管套的管身上设有多圈第一溢浆孔，所述第一溢浆孔的外侧设有单向橡胶膜，所述外管套上且位于同高度的第一溢浆孔的单向橡胶膜的外周紧密牢固的连接有环形的注浆囊，所述注浆囊的外周面上设有带有切痕的护囊套。
[0010]进一步讲，本发明用于控制土体变形的多点囊式注浆装置，其中，所述外管套上同
一高度位置的第一溢浆孔是4个按照周向均布的通孔，所述第一溢浆孔的孔径为30mm。[0011]所述袖阀管采用螺纹单向袖阀管，其中，所述注浆管的外壁设有纵向和环形的加强筋，所述注浆管的底端为封闭式，在距离所述底端300mm以上部分的圆周上开设有多个孔径为8mm的第二溢浆孔，所述注浆管的下端与所述外管套之间设有第二橡胶圈，所述第二溢浆孔的孔间距为孔径的2倍，多道第一橡胶圈中最下一道的第一橡胶圈与第二溢浆孔的中心距离为50mm，相邻的第一橡胶圈之间的间距为50mm。东北风摄影
[0012]所述单向橡胶膜采用抗压强度较高而弹性适中的橡胶膜，所述单向橡胶膜为60mm ×60mm的矩形，所述单向橡胶膜的一组对边紧密牢固粘贴于第一溢浆孔的外周。
[0013]所述注浆囊的材料为高强度高弹性的橡胶。
[0014]本发明提出的一种用于控制土体变形的多点囊式注浆方法，采用本发明的用于控制土体变形的多点囊式注浆装置，并包括以下步骤：
[0015]步骤一、测量放样：根据设计要求绘制桩位布置图，使用全站仪测定孔位和地面高程，确定钻孔位置及深度；
[0016]步骤二、钻孔：钻孔前检查钻机机身的水平度及钻杆的垂直度，钻孔垂直偏差小于1％，采用钻孔机钻进成孔，孔径为80～100mm，钻至设计孔深时终孔提钻；
[0017]步骤三、安设注浆套管装置：根据纠偏需求设计注浆囊的大小和形状，以满足对目标结构施力的定向性，在每圈第一溢浆孔的外周均紧密牢固的连接一个注浆囊，在每个注浆囊上套上一个带有切痕的护囊套，将外套管插入钻孔内至设计孔深处，在所述外套管内插入注浆管并至所述外套管的底部，并使注浆管垂直的且位于孔中央；
[0018]步骤四、注浆：调整注浆管，使得第二溢浆孔与其中一圈第二溢浆孔的高度对齐，采用注浆通过注浆管将浆液定量注入至设计深度，浆液进入该设计深度位置的注浆囊内，随着注浆量增加，注浆囊的体积逐渐增大，并撑裂粘贴在注浆囊外周面上的带有切痕的护囊套后进入相应土体；当达到设计注浆量时，停止该设计深度的注浆；
[0019]步骤五、调整注浆管的深度后，重复步骤四，直至完成所有设计深度位置注浆囊的注浆。
[0020]与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0021](一)本发明可实现精细控制：将浆液(水泥浆液和水玻璃)直接加压注入高弹性高强度的胶囊之中，使注浆可在固定区域内膨胀，实现了浆液体积的准确控制，同时防止了浆液上返现象，提高了注浆定位的准确性。
[0022](二)本发明可实现定向纠偏：由于采用胶囊，可控制浆液的形状，因此在本项目中，胶囊沿纠偏方向的长度较大，集中注浆压力，增加了对目标结构施力的定向性，实现定向纠偏且提高注浆效率。
[0023](三)本发明可实现多次注浆：胶囊内壁采用油脂脱模剂，浆液与胶囊易分离，配合可更换注浆头，防止已注浆液堵塞注浆孔，实现了多次注浆。
[0024](四)本发明可实现绿环保：胶囊避免了浆液在液体状态下与地下水与土体接触，防止对临近环境的影响。
附图说明
[0025]图1是多点囊式注浆方法注浆前示意图；
[0026]图2是多点囊式注浆方法注浆后示意图；
[0027]图3是多点囊式注浆方法注浆时单向橡胶膜的细部示意图；
[0028]图中：1-外套管，2-注浆管，3-第一橡胶圈，4-第一溢浆孔，5-单向橡胶膜，6-注浆囊，7-护囊套，8-第二溢浆孔，9-第二橡胶圈，10-一组对边。
具体实施方式
[0029]下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。
[0030]如图1所示，本发明提出的一种用于控制土体变形的多点囊式注浆装置，包括袖阀管，所述袖阀管包括外套管1和注浆管2，所述注浆管2的下部外壁与所述外套管1之间设有多道第一橡胶圈3，所述外管套1的管身上设有多圈第一溢浆孔4，所述第一溢浆孔4的外侧设有单向橡胶膜5，所述外管套1上且位于同高度的第一溢浆孔4的单向橡胶膜5的外周紧密牢固的连接有环形的注浆囊6，所述注浆囊6的外周面上设有带有切痕的护囊套7，该护囊套7起到保护注浆囊6的作用。
[0031]所述外管套1上同一高度位置的第一溢浆孔4是4个按照周向均布的通孔，所述第一溢浆孔4的孔径为30mm。
[0032]如图3所示，本发明中，所述单向橡胶膜5采用抗压强度较高而弹性适中的橡胶膜，所述单向橡胶膜5的大小和形状可根据设计自由选择，可以为60mm×60mm的矩形，所述单向橡胶膜5的一组对边10紧密牢固粘贴于第一溢浆孔4的外周，注浆时，在注浆压力下，浆液只能自注浆管2依次通过第二溢浆孔8和第一溢浆孔4后经过该单向橡胶膜5未粘贴的侧边流出后注入至注浆囊6内，充起注浆囊6，且在外部压力下堵住注浆管2上的第二溢浆孔8，该单向橡胶膜5可以起到避免浆液返流的作用。
[0033]本发明中，所述袖阀管采用螺纹单向袖阀管，其中，所述注浆管2的注内壁光滑，外壁设有纵向
和环形的加强筋以提高抗折强度，两端为丝扣方便连接，注浆管2可根据纠偏设计需要决定其孔径和壁厚。所述注浆管2的底端为封闭式，在距离所述底端300mm以上部分的圆周上开设有多个孔径为8mm的第二溢浆孔8，所述注浆管2的下端与所述外管套1之间设有第二橡胶圈9，所述第二溢浆孔8的孔间距为孔径的2倍，多道第一橡胶圈3中最下一道的第一橡胶圈3与第二溢浆孔8的中心距离为50mm，相邻的第一橡胶圈3之间的间距为50mm，该多道第一橡胶圈3可以防止浆液上返。本发明中，所述注浆囊6的形状、尺寸依据所需控制土体(例如地铁隧道)变形的设计要求来确定，所述注浆囊6的材料为高强度高弹性的橡胶。[0034]利用上述用于控制土体变形的多点囊式注浆装置进行注浆包括以下步骤：[0035]步骤一、测量放样：根据设计要求绘制桩位布置图，使用全站仪测定孔位和地面高程，确定钻孔位置及深度；
[0036]步骤二、钻孔：钻孔前检查钻机机身的水平度及钻杆的垂直度，要求钻机基本水平，钻孔垂直偏差小于1％，采用钻孔机钻进成孔，孔径为80～100mm，钻至设计孔深时终孔提钻；钻孔时保持中速，遇到硬层时，减速慢钻，防止卡钻。钻孔采用泥浆护壁，防止塌孔。[0037]步骤三、安设注浆套管装置：外套管1的外径与设计要求的孔径基本相同，其材质采用PVC管，外套管1根据纠偏设计需要选择壁厚和其上第一溢浆孔的大小和位置。根据纠偏需求设计注浆囊6的大小和形状，以满足对目标结构施力的定向性，在每圈第一溢浆孔4
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