一种钢花管注浆用顶张式封堵器及其工作方法与流程

本发明涉及一种钢花管注浆用顶张式封堵器及其工作方法，属于建筑注浆补漏技术领域。

背景技术：

在对岩土地下工程注浆加固的过程中，一般采用常规的钢花管进行高压注浆。在一次注浆完成后，往往难于避免浆液或地层介质通过注浆孔返入注浆管内，最终导致注浆管堵塞，只能废弃使用，无法实现后续往复注浆。

若采用袖阀管注浆，利用外包橡胶套可以避免返浆、返泥的出现。能进行定深、定量、定度、定段、间歇和重复注浆，目前已在软土地基、隧道、路基和堤坝防渗加固等工程中有着广泛的应用。

但采用袖阀管注浆，首先应考虑是否具备成孔条件，目前对于地表注浆应用较为广泛，对于机具设备难以展开的情况以及地层钻孔容易塌孔的情况难于应用；其次袖阀管注浆采用分段注浆，因此注浆施工的注浆工期长，施工效率比较低，往往难于满足施工要求；而且考虑到袖阀管注浆过程中，经常出现注浆芯管上的橡胶封圈与袖阀管侧壁密封不严，造成浆液通过缝隙流出。使用中一直存在难以解决的矛盾：浆液压力过小难以冲开注浆孔外的橡胶套，浆液压力过大则造成跑浆、卡管、冲管现象，若不及时进行清洗浆液，硬化后则无法插入注浆芯管而造成该袖阀管的废弃，将严重影响注浆进程和注浆效果。

综上所述，普通袖阀管注浆的施工条件要求高，不具备任意角度注浆的能力，虽近年来有人基于此做过一些改进，但效果缺乏实例验证且应用有限。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种钢花管注浆用顶张式封堵器，能够根据注浆需要在钢花管内控制注浆孔的开合状态，实现单管原位分阶段往复注浆。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：

一种钢花管注浆用顶张式封堵器，它包括传动轴、数个定位支撑架和数个封堵单元，

所述定位支撑架沿所述传动轴的轴向布置，用于确保传动轴在钢花管内移动时不偏离轴线，

所述封堵单元沿传动轴的轴向等距离设置，它包括均匀固设在传动轴同一径向圆周面上的n个单元基座，每个单元基座枢接一链杆，所述链杆的顶部固设堵孔小球，所述堵孔小球的位置与注浆孔相对应，所有链杆之间通过张紧装置连接，所述单元基座具有竖向限位处和斜向限位处，所述链杆只能绕单元基座的枢轴在两个限位处之间转动，当链杆接触斜向限位处时，所有链杆处于最小收缩状态；当链杆接触竖向限位处时，所有链杆处于最大扩张状态，在最大扩张状态下，所述堵孔小球位于注浆孔内。

在上述结构中，传动轴上每个封堵单元沿径向周面布置了n个链杆，链杆的顶部安装堵孔小球，堵孔小球的位置与注浆孔相对应。当上述机构置于钢花管内，当一次注浆结束后，推顶传动轴时，堵孔小球沿管壁前行，然后被管内壁固设的定位卡扣卡住限位，进一步推动传动轴，链杆转动至竖向位置并接触竖向限位处，此时，堵孔小球进入注浆孔内并将其封堵；在二次注浆前，回抽传动轴时，堵孔小球脱离注浆孔，在张紧装置的约束下，链杆转动至斜向并接触斜向限位处时，链杆相对传动轴成收缩状态，实现注浆孔的打开。也就是说，上述结构具有“顶、卡、张、堵”的运动机制，“顶”指传动轴的推顶，“卡”指堵孔小球在管内壁被定位卡扣卡位，“张”指所有链杆的扩张或收缩，“堵”是指堵孔小球将注浆孔封堵。定位支撑架能确保传动轴在钢花管内移动时与注浆管轴线始终重合。

作为进一步的改进，所述单元基座的形状为l形，由基座水平部和基座竖向部组成，所述链杆底部具有一通槽，所述通槽枢接在所述基座水平部上，通槽顶面与枢轴间的距离小于基座竖向部顶部与枢轴间的纵向距离，也小于枢轴与基座水平部侧面的水平距离。由于单元基座的结构，使链杆在竖向和斜向两个地方被限制进一步转动。

进一步，所述张紧装置为橡胶带，所述链杆的上端开设有平行于枢轴轴向的通孔，所述橡胶带穿过所述通孔将所有链杆连接为一体。在橡胶带作用下，链杆趋向于传动轴方向收缩。

作为优选的方案，所述定位支撑架由连接在传动轴的四个支撑杆组成，四个支撑杆间的夹角为90°。

再进一步，所述定位支撑架与封堵单元穿插间隔设置。

作为优选，所述定位支撑架与封堵单元之间的距离为30cm。

根据注浆孔的数量，所述传动轴同一径向圆周面上单元基座的数量为4个。

进一步，为了在堵孔时和注浆孔贴合紧密，减少漏浆情况的发生，所述堵孔小球由钢球和包裹在钢球外的橡胶制成。

本发明还涉及上述钢花管注浆用顶张式封堵器的工作方法，包括如下步骤：

s1、将钢花管注浆用顶张式封堵器安装在注浆管内并进行调试；

s2、准备注浆前，抽拉传动轴，让堵孔小球脱离注浆孔，实现注浆孔的打开状态；

s3、当注浆管注浆结束后，顶推传动轴，让堵孔小球沿管壁前行进入注浆孔内并将其封堵；

s4、如需往复注浆，则循环步骤s2和s3，实现往复注浆工作。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明的钢花管注浆用顶张式封堵器实现了注浆孔的开合机制，从而避免常规注浆管在一次注浆完成后因返浆、返泥等造成的注浆管堵塞。

2、实现了单管原位分阶段重复注浆的目的。

3、本发明的钢花管注浆用顶张式封堵器设计巧妙，封堵性能好；其工作方法操作方便，工作效率得到大幅度提升。

附图说明

图1为本发明一优选实施例的结构示意图。图中链杆处于最大扩张状态。

图2为本发明一优选实施例中，链杆处于最小收缩状态的示意图。

图3为本发明一优选实施例中，链杆、堵孔小球及张紧装置的位置关系示意图。

图4为本发明一优选实施例中，定位支撑架、链杆、堵孔小球及张紧装置的位置关系示意图。

图5为本发明一优选实施例中，链杆接触单元基座竖向限位处时的示意图。

图6为图5的侧向示意图。

图7为本发明一优选实施例中，链杆接触单元基座斜向限位处时的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。根据下面的说明，本发明的目的、技术方案和优点将更加清楚。需要说明的是，所描述的实施例是本发明的优选实施例，而不是全部的实施例。

结合图1和图2所示，一种钢花管注浆用顶张式封堵器，它包括传动轴1、数个定位支撑架2和数个封堵单元3，所述定位支撑架与封堵单元穿插间隔设置，优选的间隔距离为30cm。

所述定位支撑架沿所述传动轴的轴向布置，用于确保传动轴在钢花管内移动时不偏离轴线。结合图4，作为优选，所述定位支撑架由连接在传动轴的四个支撑杆2a组成，四个支撑杆间的夹角为90°。

所述封堵单元沿传动轴的轴向等距离设置，它包括均匀固设在传动轴同一径向圆周面上的n个单元基座3a，单元基座的数量根据注浆管内同一径向圆周面上的注浆孔的数量一致。作为优选，根据常用的注浆管，所述传动轴同一径向圆周面上单元基座的数量为4个。每个单元基座枢接一链杆3b，所述链杆的顶部固设堵孔小球3c，所述堵孔小球的位置与注浆孔相对应。所述堵孔小球优选由钢球和包裹在钢球外的橡胶制成。在图1和图2中，相邻两组封堵单元的链杆相互错开一定角度，比如，一组封堵单元的链杆顶部的4个小球构成的正方形如图3所示，相邻另一组封堵单元的4个小球构成的正方形就如图4所示，两组封堵单元的小球错开45°，这是为了满足堵孔小球与注浆孔的位置相对应的要求，错开的角度因钢花管内相邻两组注浆孔之间错开的角度而定。

从图3和图4可以看出，所有链杆之间通过张紧装置3d连接。所述单元基座具有如图5所示的竖向限位处a和如图7所示的斜向限位处b，所述链杆只能绕单元基座的枢轴3e在竖向限位处与斜向限位处之间转动。当链杆接触斜向限位处时，所有链杆处于最小收缩状态；当链杆接触竖向限位处时，所有链杆处于最大扩张状态，在最大扩张状态下，所述堵孔小球位于注浆孔内。

作为优选，所述单元基座的形状为图5所示的l形，由基座水平部3a-1和基座竖向部3a-2组成，如图6所示，所述链杆底部具有一通槽3b-1，所述通槽枢接在所述基座水平部上，通槽顶面与枢轴间的距离小于基座竖向部顶部与枢轴间的纵向距离，也小于枢轴与基座水平部侧面的水平距离。

所述张紧装置优选为橡胶带，如图5所示，所述链杆的上端开设有平行于枢轴轴向的通孔3b-2，所述橡胶带穿过所述通孔将所有链杆连接为一体。

本发明所述的钢花管注浆用顶张式封堵器，在传动轴上每个封堵单元沿径向周面布置了n个链杆，链杆的顶部安装堵孔小球，堵孔小球的位置与注浆孔相对应。当上述机构置于钢花管内，当一次注浆结束后，推顶传动轴时，堵孔小球沿管壁前行，然后被管内壁固设的定位卡扣卡住限位，进一步推动传动轴，链杆转动至竖向位置并接触竖向限位处，此时，堵孔小球进入注浆孔内并将其封堵；在二次注浆前，回抽传动轴时，堵孔小球脱离注浆孔，在张紧装置的约束下，链杆转动至斜向并接触斜向限位处时，链杆相对传动轴成收缩状态，实现注浆孔的打开。也就是说，上述结构具有“顶、卡、张、堵”的运动机制，“顶”指传动轴的推顶，“卡”指堵孔小球在管内壁被定位卡扣卡位，“张”指所有链杆的扩张或收缩，“堵”是指堵孔小球将注浆孔封堵。定位支撑架能确保传动轴在钢花管内移动时与注浆管轴线始终重合。

上述钢花管注浆用顶张式封堵器的工作方法，包括如下步骤：

s1、将钢花管注浆用顶张式封堵器安装在注浆管内并进行调试；

s2、准备注浆前，抽拉传动轴，让堵孔小球脱离注浆孔，实现注浆孔的打开状态；

s3、当注浆管注浆结束后，顶推传动轴，让堵孔小球沿管壁前行进入注浆孔内并将其封堵；

s4、如需往复注浆，则循环步骤s2和s3，实现往复注浆工作

以上所述，仅是本发明优选实施例的描述说明，并非对本发明保护范围的限定，显然，任何熟悉本领域的技术人员基于上述实施例，可轻易想到替换或变化以获得其他实施例，这些均应涵盖在本发明的保护范围之内。