[发明专利]兼有排气和防浆液回流功能的注浆装置及使用该装置的岩土工程结构构件的施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基础工程专用的设备及施工方法，特别是涉及一种岩土工程结构施工用的通过管道压入水泥浆的装置及工程结构构件的施工方法。 

背景技术

在各类岩土工程结构施工技术中，不同种类的注浆技术应用十分广泛，随着浆液材料、组分和灌注工艺、注浆设备的不断改进，注浆施工技术得到了很大发展。其中，在各类地质钻孔或长细孔洞内的灌浆技术，尤其是压力注浆技术具有巨大的发展和应用空间。在浆液配比和材料方面，低污染的化学浆液不断地被开发、改性和使用，渗透性强、可注性好、无污染、结石体强度高、凝结时间可控、施工便利的注浆材料和技术一直是注浆技术发展的热点。为了进一步改善和提高注浆工程的质量，除材料化学性能的开发外，各类特殊设计的具有广泛地层适应性的配套注浆装置的设计和研发的重要性已逐渐被工程界所认知，从最初简便、经济的填压式注浆法，到后续发展的循环式注浆法、双管注浆法、花管套壳注浆法、袖阀管注浆法及电渗注浆法等新技术的不断发明和引进，使得注浆效果得到大幅提升，其应用范围也从坝址加固、边坡防护扩展至抗震加固、岩土锚固、隧道超前支护、防渗止水，以及风电、地源热泵等新能源类的众多技术领域。 

在我国各类土工建构筑物的设计建造过程中，应用各类孔内压力灌浆技术解决了大量复杂地层条件下的防渗、加固、锚锭和顶升托换等工程难题，在此领域已积累了众多材料种类和工艺技术，但相对于法基等国际大型基础工程公司的领先水平尚需进一步提升。目前广泛应用的孔内灌浆或压浆工艺在以下几个方面应得到进一步的改进： 

1、高效灌浆设备、装置的开发完善：在成孔工艺和配套设备、装置的系列工法开发上应能提供一套便于工厂化制作、运输和管理的技术装置，以便达到流水线化快速施工的目标，提高施工水平和质量，降低废弃物排放。 

2、提高对注浆工艺质量的主动式管理水平：注浆施工产品属于隐蔽工程，研制开发能够主动控制和客观评价施工效果的设备和方法，并使其标准化、规范化，利于工程设计和实践。 

3、提高灌浆技术在延伸领域内的控制和应用水平：在诸如地基加固、锚孔灌注、孔内压浆灌注、扩体挤密灌浆等延伸应用领域内的应用目前仍较粗放，如遇复杂地层的工程水文地质条件，容易出现灌浆孔洞发育、均匀性差、浆液扩散路径不易控制、结石体强度低于设计值和废浆排放无序等危害整体工程质量的隐患点。 

4、在解决防腐蚀和复杂地质条件等难题时，往往带来工程造价控制和质量管理的矛盾。 

对于上述问题，除了在施工设备和管理方面的改进外，以合理成本开发应用高效的孔内灌注装置是一条可行的技术解决途径。即将以往的灌注技术方案进行优化和模块化创新与改进设计，并通过构造部分的重新设计，辅以施工工艺全新的安装、运输方式，提高自动化程度和可靠度，从而在提升灌注效果，降低施工成本，减少施工工期等方面会具有突出的工程价值和意义。 

本申请人的中国实用新型专利200820109711.2号“可控囊式膨胀装置”，其中图5公开的实施方式中包括同轴相向间隔布置的上套筒组件和下套筒组件，一个折叠式膨胀挤压筒固定在上套筒组件和下套筒组件之间，注浆管自上套筒组件的上盖板穿入到折叠式膨胀挤压筒中，传力构件(锚筋)穿过上套筒组件的上盖板和折叠式膨胀挤压筒，其下端固定在下套筒组件的承压盘上。 

这种“可控囊式膨胀装置”的缺点是： 

1、因锚筋不定长，需在施工现场穿筋后进行密封，加之注浆管外管很长，所以该装置只能在施工现场制作，产品质量不稳定，效率低，成本高，可靠性差，密封难以保证； 

2、无法排除折叠式膨胀挤压筒内的气体，致使注入挤压筒内的水泥砂浆密实度差，形成空洞，承载力降低； 

3、停止注浆后，在拆除外部注浆管时挤压筒内的部分压力浆液会外溢，使囊内压力降低，致使最终形成的工程结构构件不密实，承载力降低； 

4、有相当长一部分注浆外管留在孔内，造成浪费，使工程造价增加。 

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点，提供一种能够在复杂地层条件下，适用于各种成孔、扩孔工艺，并最大限度的发挥土体自身承载能力，提高孔内扩体段浆液的饱满度和密实性，能够进行工厂化制造，并且方便运输和施工制作安装的，效率高，成本低的注浆装置及使用该装置的岩土工程结构构件的施工方法。