专利名称：一种快速均匀加固软弱地层的模袋注浆方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明属于隧道及地下工程软弱围岩的加固和改良技术，主要提出一种快速均勻 加固软弱地层的模袋注浆方法和装置。
背景技术：
在软弱地层尤其是土层进行隧道及地下工程施工，常因开挖施工造成地层损失， 发生围岩大变形或坍塌，严重危及施工人员和设备安全，且因地层损失引起地表沉降过大， 致使周边环境造成破坏，给居民正常的生产生活带来严重影响。为确保施工安全，尽量减小 施工对环境的影响，目前国内外常采用注浆加固法包括旋喷注浆、管棚注浆、小导管注浆等 方式对地层进行预加固。传统的注浆加固中，浆液在地层中的扩散具有随机性、分散性，难 以实现控域注浆，浆液的损耗量较大，因此无法实现对地层的均勻加固，此外，由于注浆加 固施工周期长，经济性差，严重影响和制约着施工工期，不利于周边环境的稳定。
发明内容
本发明的目的即是提出一种快速均勻加固软弱地层的模袋注浆方法和装置，使其 可实现软弱地层的快速、均勻加固，提高围岩的物理力学指标，增大其稳定性，同时可实现 控域注浆，避免浆液的损耗。本发明采用以下技术方案完成其发明任务一种快速均勻加固软弱地层的模袋注浆装置，具有一次注浆单元和二次注浆单 元；所述的二次注浆单元具有多节注浆管；所述二次注浆单元注浆管的管壁上具有若干小 孔作为一次出浆孔，所述出浆孔呈台阶状，且小孔面积的3/4采用粘贴薄圆铁片的方式覆 盖，使其具有单向阀功能；在二次注浆单元的注浆管上套置模袋，使所述模袋的两端与注浆 管粘贴严密并套置高强橡胶圈，将模袋两端箍紧在注浆管上；将由二次注浆单元注浆管和 模袋所形成的多个基础单元之间连接，构成二次注浆单元；相邻两个模袋之间的二次注浆 单元注浆管上具有二次出浆孔；所述二次注浆单元的前端为封闭的锥形结构，在孔口位置 的二次注浆单元注浆管上套置由垫板和螺母组成的预紧单元，所述二次注浆单元注浆管的 另一端通过两个球阀与二次注浆管路连接；所述的一次注浆单元具有双囊注浆栓塞、一次 注浆单元输浆钢管和手压泵构成的注浆装置；所述一次注浆单元输浆钢管由多节构成，在 一次注浆单元前端为出浆管，所述出浆管的中部管壁上具有沿圆周的多个条形出浆孔，所 述双囊注浆栓塞的两个橡胶囊分别位于出浆管的两端；一次注浆单元输浆钢管的前端出浆 口位于出浆管内，后端与一次注浆管路连接；所述的手压泵连接输水管并使输水管的前端 与双囊注浆栓塞的两个橡胶囊连通。一种快速均勻加固软弱地层的模袋注浆方法，其具体注浆工艺步骤为1)测量并记录二次注浆单元注浆管上各个一次出浆孔长度范围的中点位置距二 次注浆单元注浆管管口的距离；利用炮棍将若干支浸水后的快硬水泥卷逐支送入钻孔底并 捣固一定时间，将二次注浆单元注浆管置于钻孔中，使二次注浆单元注浆管前端通过钻孔底经捣固后的快硬水泥卷与孔壁地层锚固，钻孔的孔口处采用混凝土填充，预紧单元的垫 板封闭孔口并拧紧预紧单元上的螺母至设计扭矩，对土体施加预紧力；2)按自孔底向孔口依次对各模袋注浆将双囊注浆栓塞与若干根一次注浆单元 输浆钢管连接后伸入二次注浆单元注浆管中并测量伸入的长度，使一次注浆单元前端出浆 管的中部与二次注浆单元注浆管的一次出浆孔对应，利用手压泵使双囊注浆栓塞的两个橡 胶囊膨胀至与二次注浆单元注浆管内壁密贴，实现止浆作用；一次注浆单元输浆钢管的后 端连接一次注浆装置进行模袋注浆，浆液由一次注浆单元前端出浆管的多个条形出浆孔流 出，并由二次注浆单元注浆管的一次出浆孔流出充填模袋使模袋膨胀，挤密地层，直至填充 设计注浆量时停止注浆；通过一次注浆单元输浆钢管上设置的卸压阀卸除注浆管路内压 力，再利用手压泵的卸压阀使双囊注浆栓塞卸压，使双囊注浆栓塞的两个橡胶囊与二次注 浆单元注浆管内壁脱离；按上述过程依次对其余各模袋进行注浆，当所有模袋注浆结束后， 退出双囊注浆栓塞、一次注浆单元输浆钢管，完成一次注浆；3)使二次注浆单元注浆管后端连接第一球阀后再通过三通管分别与第二球阀和 二次注浆管路连接；开启第一、第二球阀进行二次注浆，浆液由相邻两个模袋之间的二次注 浆单元注浆管上的二次出浆孔流出，充填模袋之间的钻孔；当浆液自二次注浆单元注浆管 后端的第二球阀流出时关闭该球阀，继续注浆直至设计注浆压力后关闭第一球阀；开启整 体注浆管后端的第二球阀卸除注浆管路内压力，拆除注浆管路，即完成整个注浆过程。本发明提出一种快速均勻加固软弱地层的模袋注浆方法和装置，注浆时后浆液进 入并充填模袋使其膨胀，挤密地层，因浆液均位于模袋内，故可避免浆液直接进入地层，实 现注浆过程无浆液损耗和控域，达到快速、均勻加固软弱地层，增大其稳定性的要求。
图1为本发明的安装示意图；图2为出浆孔示意图；图3为高强橡胶圈剖面图；图4为图3的俯视图；图5为紧固限位件剖面图；图6为图5的俯视图；图7为垫板剖面图；图8为图7的俯视图；图9为双囊注浆栓塞结构示意图。图中1、二次注浆单元注浆管，2、一次出浆孔，3、模袋，4、高强橡胶圈，5、紧固限 位件，6、接头，7、垫板，8、螺母，9、第一球阀，10、三通管，11、第二球阀，12、快硬水泥卷，13、 混凝土，14、双囊注浆栓塞，15、橡胶囊，16、输水管，17、一次注浆单元输浆钢管，18、出浆口， 19、卸压阀，20、连通钢管，21、薄圆铁片，22、二次出浆孔。
具体实施例方式结合附图对本发明实施例加以说明如图1所示，一种快速均勻加固软弱地层的模袋注浆装置，具有一次注浆单元和二次注浆单元；所述的二次注浆单元具有多节注浆管；所述二次注浆单元注浆管1的管壁 上具有若干小孔作为一次出浆孔2，所述一次出浆孔2呈台阶状，且小孔面积的3/4粘贴 薄圆铁片21，使其具有单向阀功能；在二次注浆单元注浆管1上套置模袋3，使所述模袋的 两端与注浆管粘贴严密并套置高强橡胶圈4，通过紧固限位件5将模袋两端箍紧在二次注 浆单元注浆管1上；将由一次注浆单元注浆管和模袋所形成的多个基础单元之间通过接头 6连接，构成二次注浆单元；相邻两个模袋之间的二次注浆单元注浆管上具有二次出浆孔 22 ；所述二次注浆单元的前端为封闭的锥形结构，在孔口位置的二次注浆单元注浆管1上 套置由垫板7和螺母8组成的预紧单元，所述二次注浆单元注浆管1的另一端通过第一球 阀9、第二球阀11与二次注浆管路连接；所述的一次注浆单元具有双囊注浆栓塞14、一次注 浆单元输浆钢管17和手压泵构成的注浆装置；所述一次注浆单元输浆钢管17由多节构成， 在一次注浆单元前端为出浆管，所述出浆管的中部管壁上具有沿圆周的多个条形出浆孔， 所述双囊注浆栓塞17的两个橡胶囊15分别位于出浆管的两端；一次注浆单元输浆钢管17 的前端出浆口 18位于出浆管内，后端与一次注浆管路连接；所述的手压泵连接输水管16并 使输水管的前端与双囊注浆栓塞的两个橡胶囊15连通。本发明方法的具体注浆工艺步骤为1)测量并记录二次注浆单元注浆管1上各个一次出浆孔2长度范围的中点位置距 二次注浆单元注浆管管口的距离；利用炮棍将若干支浸水后的快硬水泥卷12逐支送入钻 孔底并捣固一定时间，将二次注浆单元注浆管1置于钻孔中，使二次注浆单元注浆管1前端 通过钻孔底经捣固后的快硬水泥卷12与孔壁地层锚固，钻孔的孔口处采用混凝土 13填充， 预紧单元的垫板7封闭孔口并拧紧预紧单元上的螺母8至设计扭矩，对土体施加预紧力；2)按自孔底向孔口依次对各模袋注浆将双囊注浆栓塞14与若干根一次注浆单 元输浆钢管17连接后伸入二次注浆单元注浆管1中并测量伸入的长度，使一次注浆单元前 端出浆管的中部与二次注浆单元注浆管的一次出浆孔2对应，利用手压泵使双囊注浆栓塞 的两个橡胶囊15膨胀至与二次注浆单元注浆管内壁密贴，实现止浆作用；一次注浆单元输 浆钢管17的后端连接一次注浆管路进行模袋注浆，浆液由一次注浆单元前端出浆管的多 个条形出浆孔流出，并由二次注浆单元注浆管的一次出浆孔2流出充填模袋3使模袋膨胀， 挤密地层，直至填充设计注浆量时停止注浆；通过一次注浆单元输浆钢管上设置的卸压阀 19卸除注浆管路内压力，再利用手压泵的卸压阀使双囊注浆栓塞卸压，使双囊注浆栓塞的 两个橡胶囊15与二次注浆单元注浆管内壁脱离；按上述过程依次对其余各模袋进行注浆， 当所有模袋注浆结束后，退出双囊注浆栓塞14、一次注浆单元输浆钢管17和手压泵构成的 注浆装置完成一次注浆；3)使二次注浆单元注浆管1后端连接第一球阀9后再通过三通管10分别与第二 球阀11和二次注浆管路连接；开启第一球阀9、第二球阀11进行二次注浆，浆液由相邻两 个模袋之间的二次注浆单元注浆管上的二次出浆孔22流出，充填模袋之间的钻孔；当浆液 自二次注浆单元注浆管后端的第二球阀11流出时关闭该球阀，继续注浆直至设计注浆压 力后关闭第一球阀9 ；开启二次注浆单元注浆管后端的第二球阀11卸除注浆管路内压力， 拆除注浆管路，即完成整个注浆过程。
权利要求
1.一种快速均勻加固软弱地层的模袋注浆装置，其特征在于具有一次注浆单元和二 次注浆单元；所述的二次注浆单元具有多节注浆管；所述二次注浆单元的注浆管(1)的管 壁上具有若干小孔作为一次出浆孔(2)，所述出浆孔呈台阶状，且小孔面积的3/4采用粘 贴薄圆铁片的方式覆盖，使其具有单向阀功能；在二次注浆单元的注浆管(1)上套置模袋 (3)，使所述模袋的两端与注浆管粘贴严密并套置高强橡胶圈(4)，将模袋两端箍紧在注浆 管上；将由一次注浆单元注浆管和模袋所形成的多个基础单元之间连接，构成二次注浆单 元；相邻两个模袋之间的二次注浆单元注浆管(1)上具有二次出浆孔(22)；所述二次注浆 单元的前端为封闭的锥形结构，在孔口位置的二次注浆单元注浆管(1)上套置由垫板(7) 和螺母(8)组成的预紧单元，所述二次注浆单元注浆管(1)的另一端通过第一球阀(9)、第 二球阀(11)与二次注浆管路连接；所述的一次注浆单元具有双囊注浆栓塞(14)、一次注 浆单元输浆钢管(17)和手压泵构成的注浆装置；所述一次注浆单元输浆钢管(17)由多节 构成，在一次注浆单元前端为出浆管，所述出浆管的中部管壁上具有沿圆周的多个条形出 浆孔，所述双囊注浆栓塞的两个橡胶囊(15)分别位于出浆管的两端；一次注浆单元输浆钢 管(17)的前端出浆口位于出浆管内，后端与一次注浆管路连接；所述的手压泵连接输水管(16)并使输水管的前端与双囊注浆栓塞的两个橡胶囊(15)连通。
2.一种快速均勻加固软弱地层的模袋注浆方法，其具体注浆工艺步骤为1)测量并记录二次注浆单元注浆管(1)上各个一次出浆孔长度范围的中点位置距二 次注浆单元注浆管管口的距离；利用炮棍将若干支浸水后的快硬水泥卷(12)逐支送入钻 孔底并捣固一定时间，将二次注浆单元注浆管(1)置于钻孔中，使二次注浆单元注浆管(1) 前端通过钻孔底经捣固后的快硬水泥卷(12)与孔壁地层锚固，钻孔的孔口处采用混凝土 (13)填充，预紧单元的垫板(7)封闭孔口并拧紧预紧单元上的螺母(8)至设计扭矩，对土体 施加预紧力；2)按自孔底向孔口依次对各模袋注浆将双囊注浆栓塞(14)与若干根一次注浆单元 输浆钢管(17)连接后伸入二次注浆单元注浆管(1)中并测量伸入的长度，使一次注浆单 元前端出浆管的中部与二次注浆单元注浆管的一次出浆孔(2)对应，利用手压泵使双囊注 浆栓塞的两个橡胶囊(15)膨胀至与二次注浆单元注浆管内壁密贴，实现止浆作用；一次注 浆单元输浆钢管(17)的后端连接一次注浆管路进行模袋注浆，浆液由一次注浆单元前端 出浆管的多个条形出浆孔流出，并由二次注浆单元注浆管的一次出浆孔(2)流出充填模袋 (3)使模袋膨胀，挤密地层，直至填充设计注浆量时停止注浆；通过一次注浆单元输浆钢管(17)上设置的卸压阀(19)卸除注浆管路内压力，再利用手压泵的卸压阀使双囊注浆栓塞 卸压，使双囊注浆栓塞的两个橡胶囊(15)与二次注浆单元注浆管内壁脱离；按上述过程依 次对其余各模袋(3)进行注浆，当所有模袋注浆结束后，退出双囊注浆栓塞(14)、一次注浆 单元输浆钢管(17)和手压泵构成的注浆装置，完成一次注浆；3)使二次注浆单元注浆管(1)后端连接第一球阀(9)后再通过三通管(10)分别与第 二球阀(11)和二次注浆管路连接；开启第一球阀(9)、第二球阀(10)进行二次注浆，浆液 由相邻两个模袋(3)之间的二次注浆单元注浆管上的二次出浆孔(22)流出，充填模袋之间 的钻孔；当浆液自二次注浆单元注浆管后端的第二球阀(11)流出时关闭该球阀，继续注浆 直至设计注浆压力后关闭第一球阀(9)；开启整体注浆管后端的第二球阀(11)卸除注浆管 路内压力，拆除注浆管路，即完成整个注浆过程。
全文摘要
本发明属于隧道和地下工程软弱围岩的加固和改良技术，主要提出一种快速均匀加固软弱地层的模袋注浆方法和装置，具有一次注浆单元和二次注浆单元；二次注浆单元的注浆管(1)的管壁上具有若干出浆孔(2)，在二次注浆单元的注浆管(1)上套置模袋(3)并将模袋两端箍紧在注浆管上；在孔口位置的二次注浆单元注浆管(1)上套置由垫板(7)和螺母(8)组成的预紧单元，二次注浆单元注浆管(1)的另一端通过两个球阀与二次注浆管路连接；一次注浆单元具有双囊注浆栓塞(14)、一次注浆单元输浆钢管(17)和手压泵构成的注浆装置。本发明可实现软弱围岩的快速均匀加固，提高其物理力学指标，增大其稳定性，同时实现控域注浆，避免浆液损耗。
文档编号E21D11/10GK102003189SQ201010595150
公开日2011年4月6日 申请日期2010年12月20日 优先权日2010年12月20日
发明者任彦超, 尹龙, 干昆蓉, 李治国, 杨毅, 牟松, 邹翀, 陈飞 申请人:中铁隧道集团有限公司