一种定压开关防堵式压浆阀的制作方法

本实用新型涉及桩基工程中的钻孔灌注桩后压浆技术，属于岩土工程领域，尤其涉及一种定压开关防堵式压浆阀。

背景技术：

钻孔灌注桩具有承载力能力高，施工方便，工期短，造价低，施工可靠性高等优点，在桥梁结构、房屋建筑、水利水电工程等结构基础工程中应用广泛。但钻孔灌注桩由于施工期间需要泥浆护壁，桩端往往存在孔底沉渣和桩周泥皮，地层土壤中也存在着孔隙导致土壤有一定的压缩性，导致桩底不密实，使得钻孔灌注桩的实际承载力低于设计预期且具有较大的提升空间和注浆提升的必要。然而传统的钻孔灌注桩后压浆技术由于压浆阀不具备防堵、全方位出浆及定压打开、卸压关闭等功能，实际压浆施工过程中由于钢筋笼的重量，导致压浆阀被压入沉渣底部并挤死底部出浆口而造成堵塞，使得压浆无法完成。另外，由于常规压浆阀及其工艺无法实现定压打开、卸压关闭功能，实际施工过程中往往存在低于设计压力施工，偷工减料等作弊行为，同时，不同压浆管之间存在串浆、漏浆问题，导致浆料压力不足，无法完全填充桩端附近空隙，桩基承载力得不到足够的提升。因此，完善钻孔灌注桩压浆阀及其相关桩端后压浆施工技术，对提高桩基承载力，节约桩长具有较为重要的现实意义，其中最关键的，是研发一种经济、可靠、便于拆装使用的，具备防堵、多方位出浆及定压开启、卸压关闭的压浆阀门及其安装、使用工艺。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术中存在的缺陷，提供一种整体性好、成本较低、可有效提高单桩承载力的定压开关防堵式压浆阀。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种定压开关防堵式压浆阀，包括阀体，所述阀体由外套筒、内套筒、上套筒以及阀盖组成；外套筒内套装有内套筒，外套筒顶部设置有上套筒，上套筒的顶部设置有阀盖；

外套筒包括底部钢板，底部钢板上开设有若干外套筒出浆孔，底部钢板上设置有内轴；外套筒的侧壁上开设有若干外套筒侧出浆孔；

内套筒包括底部钢板，底部钢板上开设有若干内套筒出浆孔，底部钢板上设置有中空的外轴；内套筒的侧壁上开设有若干内套筒侧出浆孔；

阀盖底面上固定有中空的中轴；

外轴套装在内轴上，并且外轴与内轴之间有间隙；中轴插入到外轴与内轴之间的间隙内；中轴与内轴相连，当阀盖受到向下的压力时，中轴向下移动，带动内轴转动，从而带动内套筒进行转动。

本实用新型进一步的改进在于，外轴与中轴外侧套装有弹簧；外套筒、内套筒、上套筒和阀盖材质均为3mm～5mm厚的钢板、不锈钢或铝合金。

本实用新型进一步的改进在于，外套筒比内套筒高5～6cm；内轴与底部钢板垂直固定设置，外轴与底部钢板垂直固定设置。

本实用新型进一步的改进在于，外套筒出浆孔与内套筒出浆孔的形状和数量均相同；外套筒侧出浆孔与内套筒侧出浆孔的形状和数量均相同。

本实用新型进一步的改进在于，内轴的高度高于外轴的高度，外轴顶部的侧壁上开设有两个弧形槽口，两个弧形槽口的形状相同；中轴底部侧壁上对称焊接两个带有圆墩头的下销钉，下销钉一端设置在中轴上，另一端设置在弧形槽口内。

本实用新型进一步的改进在于，中轴顶部侧壁对称开设有两道矩形槽口，在内轴顶部侧壁上对称开设两个圆形孔；设置穿过矩形槽口和圆形孔的上销钉，上销钉通过中轴的矩形槽口和内轴的圆孔贯穿中轴和内轴。

本实用新型进一步的改进在于，阀盖向下打开时，阀盖的中轴下压，带动下销钉沿内轴的弧形孔向下，带动内套筒旋转，从而使得外套筒出浆孔与内套筒出浆孔重合，外套筒侧出浆孔与内套筒侧出浆孔重合，浆液流出；当浆液逐步灌满桩底缝隙以后，阀盖上下压差逐步减小，弹簧逐渐回弹，内套筒旋转回原来的位置，阀体关闭。

本实用新型进一步的改进在于，上套筒的顶部和底部都设有内螺纹，外套筒的顶部设有外螺纹，上套筒的底部的内螺纹与外套筒的顶部的外螺纹相配合。

本实用新型进一步的改进在于，压浆阀底部和侧壁的出浆孔不会完全密封，如果在灌浆之前阀体内渗入浆液，浆液就会在重力和土层吸附力的作用下从出浆孔之间的间隙中排出，解决了阀体内存在浆液导致压浆阀内外压强差变小，弹簧达不到可压缩强度，阀盖不打开的问题。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型中通过设置外套筒、内套筒、上套筒以及阀盖，当阀盖受到向下的压力时，中轴能够向下移动，并且内套筒能够进行转动，从而使得外套筒出浆孔与内套筒出浆孔重合，外套筒侧出浆孔与内套筒侧出浆孔重合，浆液流出；本实用新型中压浆阀的打开方式，是采用内置花口旋开，可以避免常规压浆阀由于钢筋笼重量压制导致的无法开启问题；内套筒底部开设有内套筒出浆孔，侧壁上开设有内套筒侧出浆孔；外套筒底部开设有外套筒出浆孔，侧壁上开设还有外套筒侧出浆孔，使得压浆方向更多元；本实用新型能充分利用声测管进行钻孔灌注桩的后压浆施工，浆液灌注到压浆阀中，在高压和重力作用下，浆液会推动压浆阀的阀盖向下移动，带动内套筒转动后使得底部出浆孔顺利打开，这些浆液经过渗透、填充、置换、劈裂、压密及固结等物理或化学形式单独或共同作用，形成一个密实的结实体，改善了桩—土界面条件，使桩的承载力和桩侧阻力得到不同程度的提高，桩的沉降得以减小，大大提高了钻孔灌注桩的桩基承载力，有效减小桩的沉降量，进而解决了沉渣泥皮等工程通病。也无需增大钻孔灌注桩的桩长和直径，节约造价。此外，改善了现在工程中普通压浆阀在深入桩底后，大多数的出浆孔被阻塞，不能使浆液顺利流出压浆阀，导致沉渣或桩端土层不能与浆液更好发生作用，同时由于缺乏可靠的检测技术，桩身质量也得不到保证的问题。本实用新型压浆阀的底部出浆孔采用双层钢板叠合安装，与传统的压浆阀底部出浆孔用牛皮纸临时封口相比，强度更能得到保障，在钢筋笼放入桩底后，不会像纸一样轻易被石头和泥土捅破，造成压浆阀的阻塞，有效地保证了压浆阀的可使用性。同时，由于压浆阀整体刚度大，可以使压浆阀的底部深入到沉渣或桩端土层之中一定深度，使得浆液与沉渣和桩端土层的充分作用，有效提高单桩承载力。本实用新型的整体可以拆卸，安装方便。

进一步的，弹簧是根据规范最小压浆压力来设置，小于这个压力则阀门不开启，可以防止作弊；并且弹簧可以在本根压浆管停止压浆后自动关闭，可以避免其他压浆管压浆时，这根已经压完的发生浆液倒流。

进一步的，本实用新型中阀体采用钢结构提供承载钢筋笼重量的承载力，还可以采用钢、不锈钢、铝合金等不同材料。

进一步的，只有在声测管中的浆液在阀盖上达到一定压强以后，弹簧才会开始压缩，通过测量声测管中浆液的压强值是否达到弹簧的压缩强度，可以防止施工中少灌浆或者不灌浆的偷工减料的作弊现象发生，保证桩的质量和承载力。

进一步的，如果在灌浆之前阀体内渗入浆液，浆液会在重力和土层吸附力的作用下从压浆阀体底部和侧壁的出浆孔间隙中排出，解决了阀体内存在浆液导致压浆阀内外压强差变小，弹簧达不到可压缩强度，阀盖不打开的问题。

本实用新型的上下套筒可分离，安装方便，内部质量有保证。

本实用新型的定压开关防堵式压浆阀，在注浆时为底部的出浆孔为开启状态，随着浆液与桩底土层的充分作用，压浆阀内压强逐渐降低，弹簧开始回弹，当压浆阀内外压强一致时，注浆停止，压浆阀底部出浆孔旋转闭合，能够可靠阻止浆液回流。本压浆阀整体结构为刚性构件，克服了现有技术中压浆阀底部出浆孔采用牛皮纸易破坏变形的缺陷。本实用新型具有制作安装方便，保证桩身质量，阻止浆液回流，防止施工过程中偷工减料的突出优点，具有一定的施工质量可控性。

附图说明

图1为本实用新型的定压开关防堵式压浆阀平面结构示意图。

图2为本实用新型的定压开关防堵式压浆阀套筒底部钢板立体结构示意图。其中，(a)为内套筒和外套筒底部的外套筒出浆孔与内套筒出浆孔部分重合时，(b)为内套筒和外套筒底部的外套筒出浆孔与内套筒出浆孔重合时。

图3为本实用新型的定压开关防堵式压浆阀仰视图。

图4为本实用新型的定压开关防堵式压浆阀套筒内部构造平面图。

图5为本实用新型的定压开关防堵式压浆阀套筒内部构造立体图。

图6为本实用新型的定压开关防堵式压浆阀立体结构示意图。

图7为本实用新型的定压开关防堵式压浆阀内套筒结构示意图。其中，(a)为平面示意图，(b)为立体示意图。

图8为本实用新型的定压开关防堵式压浆阀外套筒结构示意图。其中，(a)为平面示意图，(b)为立体示意图。

图9为本实用新型的定压开关防堵式压浆阀上套筒结构示意图。其中，(a)为平面示意图，(b)为立体示意图。

图10为本实用新型的定压开关防堵式压浆阀阀盖结构示意图。其中，(a)为平面示意图，(b)为立体示意图。

图11为本实用新型的定压开关防堵式压浆阀安装施工示意图。

图中，

1—阀体； 2—外套筒； 2-1—内轴；

2-2—外套筒出浆孔； 2-3—外套筒侧出浆孔 3—内套筒；

3-1—外轴； 3-2—内套筒出浆孔； 3-3—内套筒侧出浆孔

4—上套筒； 5—阀盖； 5-1—中轴；

6—弹簧； 7-1—上销钉； 7-2—下销钉；

8—声测管； 9—浆液输送管； 10—压浆泵。

具体实施方式

下面通过附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10和图11所示，本实用新型的定压开关防堵式压浆阀应用于钻孔灌注桩后压浆工艺中，该定压开关防堵式压浆阀包括阀体1，所述阀体1由外套筒2、内套筒3、上套筒4以及阀盖5组成；阀盖5底面上设置有中空的中轴5-1，并且中轴5-1焊接在阀盖5上。

外套筒2内套装有内套筒3，外套筒2顶部设置有上套筒4，上套筒4的顶部设置有阀盖5；外套筒2比内套筒3高5～6cm，以便于与上套筒4通过螺纹连接。

外套筒2包括底部钢板，底部钢板上开设有若干个花瓣形外套筒出浆孔2-2，底部钢板上设置有一个内轴2-1，内轴2-1与底部钢板垂直设置并且固定在底部钢板上；外套筒2的侧壁上开设有若干外套筒侧出浆孔2-3。

内套筒3包括底部钢板，底部钢板上开设有若干个花瓣形内套筒出浆孔3-2，底部钢板上设置有一个中空的外轴3-1，外轴3-1与底部钢板垂直设置并且固定在底部钢板上；内套筒3的侧壁上开设有若干内套筒侧出浆孔3-3；外套筒出浆孔2-2与内套筒出浆孔3-2的形状和数量均相同；外套筒侧出浆孔2-3与内套筒侧出浆孔3-3的形状和数量均相同。

外轴3-1套装在内轴2-1上并位于内轴2-1外侧，外轴3-1与内轴2-1之间有间隙；中轴5-1插入到外轴3-1与内轴2-1之间的间隙内；

外轴3-1顶部的侧壁上开设有两个弧形槽口，两个弧形槽口的形状相同，并且两个弧形槽口的方向相同；中轴5-1底部侧壁上对称焊接两个带有圆墩头的下销钉7-2，下销钉7-2一端设置在中轴5-1上，下销钉7-2另一端即圆墩头端卡在弧形槽口外，固定中轴3-1和内轴2-1。

中轴5-1顶部侧壁对称开设有两道矩形槽口，相应的，在内轴2-1顶部侧壁上对称开设两个圆形孔，中轴5-1上的矩形槽口与内轴2-1上的圆形孔对齐后，设置穿过矩形槽口和圆形孔的上销钉7-1，上销钉7-1的圆墩头端卡在矩形槽口外侧；上销钉7-1通过中轴3-1的矩形槽口和内轴2-1的圆孔贯穿中轴3-1和内轴2-1，从而固定中轴5-1和内轴2-1；矩形槽口高度与外轴3-1侧壁上的弧形槽口高度相等。

本实用新型中内轴2-1的高度高于外轴3-1的高度，并且内轴2-1的顶端与中轴5-1上矩形槽口的下端平齐。

当阀盖5受到向下的压力时，中轴5-1向下移动，设置在中轴5-1上的下销钉7-2沿弧形槽口向下移动，由于中轴5-1与内轴2-1通过上销钉7-1相连，所以当中轴5-1向下移动时，下销钉7-2沿弧形槽口向下移动，从而使外轴3-1进行转动，从而带动内套筒3进行转动；外轴3-1与中轴5-1外侧套装有弹簧6，即弹簧6的一端与阀盖5底面相接触，另一端与内套筒3的底部钢板相接触。弹簧6具有设定的压缩强度。

本实用新型中当阀盖5受到向下的压力，向下移动时，矩形槽口向下移动，矩形槽口的高度，即中轴5-1能够下降的高度，能够使得内套筒转动使外套筒侧出浆孔2-3与内套筒侧出浆孔3-3能够从错开到完全重合。

上套筒4的顶部和底部都设有内螺纹，外套筒2的顶部设有外螺纹，上套筒4的底部的内螺纹与外套筒2的顶部的外螺纹相配合。

本实用新型的定压开关防堵式压浆阀的使用方法为：上套筒4顶部通过螺纹与声测管8相连，声测管8与浆液输送管9一端相连接；浆液输送管9的另一端与压浆泵10相连；外套筒2的筒壁开设有若干个外套筒侧出浆孔2-3，内套筒3的筒壁开设若干个内套筒侧出浆孔3-3，阀体1安装完成后，外套筒侧出浆孔2-3与内套筒侧出浆孔3-3错开没有缝隙，外套筒2底部的外套筒出浆孔2-2与内套筒3与内套筒3底部的内套筒出浆孔3-2错开没有缝隙。

本实用新型的定压开关防堵式压浆阀在工作时，压浆泵10里的浆液通过浆液输送管9输送到阀体1时，浆液会先在阀盖5积聚，形成一定的压强以后，弹簧6达到可压缩的强度，浆液会推动阀盖5向下打开，弹簧6被压缩；同时，阀盖5的中轴5-1下压，带动下销钉7-2沿内轴2-1的上的弧形孔向下移动，带动内套筒3旋转，从而使得外套筒出浆孔2-2与内套筒出浆孔3-2重合，外套筒侧出浆孔2-3与内套筒侧出浆孔3-3重合，浆液流出。当浆液逐步灌满桩底缝隙以后，阀盖5上下压差逐步减小，弹簧6慢慢回弹，内套筒3，慢慢旋转回原来的位置，直至阀体1关闭，防止浆液回流。

本实用新型中外套筒侧出浆孔2-3、外套筒出浆孔2-2、内套筒出浆孔3-2与内套筒侧出浆孔3-3均为花瓣形。

一种应用于钻孔灌注桩后压浆工艺中的定压开关防堵式压浆阀的制作方法，按以下步骤进行：

(一)工厂的制作加工：

首先将内套筒3的外轴3-1套装到外套筒2的内轴2-1上，将弹簧6套装在外轴3-1的外侧；再将阀盖5的中轴5-1安装到外轴3-1与内轴2-1之间；在中轴5-1顶部侧壁上对称开设两道矩形槽口，相应的，在内轴2-1顶部侧壁上对称开设两个圆形孔，中轴5-1上的矩形槽口与内轴2-1上的圆形孔水平对齐后，设置穿过矩形槽口和圆形孔的上销钉7-1，通过一个上销钉7-1将中轴5-1与内轴2-1连接在一起；在中轴5-1底部侧壁上对称焊接两个下销钉7-2，在外轴3-1顶部侧壁上开设两个弧形槽口，中轴5-1上的下销钉7-2另一端位于外轴3-1的弧形槽口中，通过下销钉7-2将中轴5-1与外轴3-1连接在一起；最后将上套筒4拧在外套筒2上。

阀体1安装完成后，外套筒侧出浆孔2-3与内套筒侧出浆孔3-3错开没有缝隙，外套筒2底部的外套筒出浆孔2-2与内套筒3与内套筒3底部的内套筒出浆孔3-2错开没有缝隙。

(二)现场的安装施工：

参见图11，上套筒4顶部通过螺纹与声测管8相连，声测管8与浆液输送管9一端相连接；浆液输送管9的另一端与压浆泵10相连。

压浆泵10里的浆液通过浆液输送管9输送到阀体1时，浆液会先在阀盖5积聚，形成一定的压强以后，弹簧6达到可压缩的强度，只有在声测管中的浆液在阀盖上达到一定压强以后，弹簧才会开始压缩，通过测量声测管中浆液的压强值是否达到弹簧的压缩强度，可以防止施工中少灌浆或者不灌浆的偷工减料的作弊现象发生，保证桩的质量和承载力。浆液会推动阀盖5向下打开，弹簧6被压缩；同时，阀盖5的中轴5-1下压，下销钉7-2沿外轴2-1的弧形孔向下移动，带用内套筒3旋转，从而使得外套筒出浆孔2-2与内套筒出浆孔3-2重合，外套筒侧出浆孔2-3与内套筒侧出浆孔3-3重合，浆液流出。当浆液逐步灌满桩底缝隙以后，阀盖5上下压差逐步减小，弹簧6慢慢回弹，内套筒3慢慢旋转回原来的位置，直至阀体1关闭，防止浆液回流。

本实用新型中外套筒2、内套筒3、上套筒4和阀盖5材质均为3mm～5mm厚的钢板。

本实用新型改善了现在工程中普通压浆阀在深入桩底后，大多数的出浆孔被阻塞，而且又无法检测的技术缺陷，有效地保证了压浆阀的可使用性。本实用新型能充分利用声测管，将浆液通过压浆阀灌注到桩底缝隙中，与底部土层形成一个密实的结实体，改善了桩—土界面条件，保证了桩身的完整性和质量，大大提高了钻孔灌注桩的桩端承载力，从而有效减小桩的沉降量，进而解决了沉渣泥皮等工程通病。本实用新型只有在声测管中的浆液在阀盖上达到一定压强以后，弹簧才会开始压缩，可以防止施工中少灌浆或者不灌浆的偷工减料的作弊现象发生，还可以防止浆液回流，具有一定的施工质量可控性。而且定压开关防堵式压浆阀上下套筒可分离，制作安装方便，内部质量有保证，造型新颖、小巧。本实用新型也无需增大钻孔灌注桩的桩长和直径来保证桩基实际承载力与设计值相同，节约工程造价。

在本实用新型基础上的修改均为本实用新型所保护的权利。