一种湿陷性土质用劈裂注浆系统

本发明涉及注浆加固技术领域，具体涉及一种湿陷性土质用劈裂注浆系统。

背景技术：

劈裂注浆法是改善湿陷性土质结构强度差、地基稳定性不好的一种常用方便，简单来讲，劈裂注浆就是在待修复土地钻孔，然后朝钻孔内注浆，通过注浆挤压劈裂土层，并对土层进行填充加固。目前在实际操作中，由于采用全段开孔的钢花管进行一次性注浆，导致浆液对固定位置的劈裂不可控，无法形成对薄弱环节的重点劈裂，造成最终的劈裂注浆效果不可控。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够实现定向劈裂注浆的湿陷性土质用劈裂注浆系统。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种湿陷性土质用劈裂注浆系统，包括设置在钻孔顶端地面上的稳定座和设置在稳定座上的穿入钻孔内部的注浆管；

所述注浆管包括内管和外管，所述内管穿设在外管中，且下端延伸超出外管形成出浆段，所述出浆段上设置有出浆孔；所述外管的内壁上沿竖向均匀分布有多段环形的凸台，所述凸台的内壁上设置有内螺纹，所述内管的外壁上设置有外螺纹，且外螺纹与内螺纹相配合；所述外管的上端通过夹持组件夹紧固定在稳定座上，所述内管的上端通过旋转接头与输浆软管连接，所述旋转接头下方的内管上还设置有用于转动内管的旋拧部；

还包括设置在注浆管下端的封堵机构，所述封堵机构包括分别安装在内管和外管下端的两个封堵器；所述封堵器包括上下并排布置的固定盘、活动盘，以及设置在固定盘和活动盘之间的膨胀套；位于外管上的封堵器的固定盘位于上方，且与外管固定连接；位于内管上的封堵器的固定盘位于下方，且与内管固定连接；两个封堵器的活动盘对应与内管和外管构成滑动配合；所述内管相对外管朝上运动时，两个所述封堵器的活动盘能够朝固定盘运动，以使膨胀套受挤压膨胀后贴附在钻孔壁上形成封堵。

优选的，两个所述封堵器的活动盘之间的内管外套设有螺旋弹簧，所述螺旋弹簧的两端分别与两个活动盘固接。

优选的，两个所述封堵器的活动盘为强磁性盘体，且两个活动盘相对的一面极性相同。

优选的，所述膨胀套的内壁上呈环形均匀分布有多根沿竖向延伸的弹性杆，所述弹性杆的两端分别与固定盘和活动盘固接；所述弹性杆的中段朝内的表面设置有第一铰接头，所述第一铰接头与斜撑杆的一端铰接，斜撑杆的另一端与固定设置在活动盘上的第二铰接头铰接；所述斜撑杆在活动盘上的投影沿活动盘的径向延伸。

优选的，所述膨胀套中段的外表面设置有一圈环形的密封棱。

优选的，所述旋拧部为外六角旋拧头。

优选的，所述稳定座包括与钻孔相配合的中心筒，所述中心筒顶部的边沿设置有圆形的顶板，所述顶板边沿的底部设置有环筒，所述注浆管穿设在中心筒内，所述夹持组件安装在顶板上。

优选的，所述夹持组件为由两个半圆形的箍体构成的环形抱箍，所述箍体之间通过锁紧螺栓锁紧。

优选的，所述中心筒下端的内表面设置有一圈肩台，所述肩台上安装有与中心筒内孔相配合的工字形的导向筒，所述导向筒的内孔与注浆管的外管相配合，所述外管穿设在导向筒内。

优选的，所述稳定座上还设置有若干根斜插锚杆，所述斜插锚杆由顶板上的第一杆孔插入、穿过环筒上的第二杆孔、沿斜向延伸至土层内。

本发明的有益效果集中体现在：能够对出浆段的上下侧进行有效的封堵，通过出浆段对土层进行定向劈裂，可定向消除土层薄弱区域，加固效果更好。具体来说，本发明在使用过程中，先开设钻孔，然后安装稳定座，接着将注浆管穿过稳定座插入钻孔内。在出浆段到达指定劈裂位置时，通过旋拧部转动内管，由于内管与外管螺纹连接，其在旋转的过程中上升，带动其下端设置的封堵器上升。两个封堵器的活动盘相互产生挤压，促使活动盘朝固定盘运动，从而带动膨胀套张开，并支撑在钻孔的内壁上，形成稳定的密封。最后，通过输浆软管打入劈裂浆液，劈裂浆液依次经过内管、出浆孔到达指定区域，在高压力作用下劈裂土层，侵入土层节理内部，形成加固。待钻孔内一段劈裂注浆完成后，反向转动内管，使封堵器回缩。采用回退的方式，逐段对钻孔内部进行劈裂注浆即可。

附图说明

图1为本发明使用状态下的结构示意图；

图2为本发明的内部结构示意图；

图3为图2中a部放大图；

图4为图2中b部放大图；

图5为图2中封堵器的内部结构示意图。

具体实施方式

如图1-5所示的，一种湿陷性土质用劈裂注浆系统，包括设置在钻孔1顶端地面上的稳定座和设置在稳定座上的穿入钻孔1内部的注浆管。所述注浆管用于朝钻孔内注入劈裂浆液，所述稳定座一方面作为注浆管的安装基础，一方面作为钻孔1顶部的围护支撑，起到保护钻孔1的作用。稳定座的具体结构较多，最简单的稳定座就是一个穿设在钻孔1内的中心筒+一个在中心筒顶部的顶板，这种结构类似在一个圆筒的顶部外边沿设置一个环形护边，利用中心筒形成钻孔1支撑，利用环形护边形成地表支撑。

但为了进一步提高稳定座自身安装的稳定性，以及其结构强度，如图2中所示，本发明更好的做法还可以是，所述稳定座包括与钻孔1相配合的中心筒16，所述中心筒16顶部的边沿设置有圆形的顶板17，所述顶板17边沿的底部设置有环筒18，所述注浆管穿设在中心筒16内，夹持组件安装在顶板17上，用于夹持注浆管。这种中心筒16、顶板17和环筒18相结合构成的帽式的稳定座，能够极大的改善稳定座在地表上支撑的稳定性，安装时，利用锤机将稳定座打入钻孔1上的土层内即可。在此基础上，为了进一步提高稳定座安装的稳定性，所述稳定座上还设置有若干根斜插锚杆22，所述斜插锚杆22由顶板17上的第一杆孔插入、穿过环筒18上的第二杆孔、沿斜向延伸至土层内。

为了使得注浆管能够在中心筒16内更加的稳定，所述中心筒16下端的内表面设置有一圈肩台20，所述肩台20上安装有与中心筒16内孔相配合的工字形的导向筒21，所述导向筒21的内孔与注浆管的外管3相配合，所述外管3穿设在导向筒21内。利用导向筒21对注浆管进行限位导向，能够有效的降低注浆管在注浆时的摆动，实现准确对中，适合大压力的劈裂注浆，且导向筒21与中心筒16之间能够实现组合式安装，分体加工。

本发明最大的不同之处在于，所述注浆管包括内管2和外管3，所述内管2穿设在外管3中，且下端延伸超出外管3形成出浆段，所述出浆段上设置有出浆孔4。本发明摒弃了传统注浆管的单管设置，而采用内外管结合的方式，内管2输送劈裂浆液，外管3主要用于和内管2配合实现封堵，以及提高内管2的稳定性。所述外管3的内壁上沿竖向均匀分布有多段环形的凸台5，所述凸台5的内壁上设置有内螺纹，所述内管2的外壁上设置有外螺纹，且外螺纹与内螺纹相配合。转动内管2，可实现其上下移动。所述外管3的上端通过夹持组件夹紧固定在稳定座上，如图3中所示，所述夹持组件为由两个半圆形的箍体19构成的环形抱箍，所述箍体19之间通过锁紧螺栓锁紧。所述内管2的上端通过旋转接头6与输浆软管7连接，所述旋转接头6下方的内管2上还设置有用于转动内管2的旋拧部8，所述旋拧部8为外六角旋拧头。

另外，为了实现定向劈裂，本发明还包括设置在注浆管下端的封堵机构，所述封堵机构包括分别安装在内管2和外管3下端的两个封堵器9。所述封堵器9包括上下并排布置的固定盘10、活动盘11，以及设置在固定盘10和活动盘11之间的膨胀套12。位于外管3上的封堵器9的固定盘10位于上方，且与外管3固定连接。位于内管2上的封堵器9的固定盘10位于下方，且与内管2固定连接。两个封堵器9的活动盘11对应与内管2和外管3构成滑动配合。所述内管2相对外管3朝上运动时，两个所述封堵器9的活动盘11能够朝固定盘10运动，以使膨胀套12受挤压膨胀后贴附在钻孔1壁上形成封堵。

为了使得内管2在上升的过程中，能够迫使活动盘11朝固定盘10运动，本发明需要在封堵器9之间增加一个施压的机构，其具体可以是，两个所述封堵器9的活动盘11之间的内管2外套设有螺旋弹簧，所述螺旋弹簧的两端分别与两个活动盘11固接。这种方式结构简单、成本低，但螺旋弹簧的设计容易对出浆孔4造成一定的遮蔽，最终导致出浆压力降低，影响劈裂效果。为此，为了减少遮蔽，本发明还可以采用的方式为，两个所述封堵器9的活动盘11为强磁性盘体，且两个活动盘11相对的一面极性相同。在内管2运动的过程中，由于两个活动盘11之间具有巨大的排斥力，其能够驱动膨胀套12胀大，进而实现封堵。

在此基础上，为了保证膨胀套12的膨胀稳定性，所述膨胀套12的内壁上呈环形均匀分布有多根沿竖向延伸的弹性杆13，所述弹性杆13的两端分别与固定盘10和活动盘11固接。所述弹性杆13的中段朝内的表面设置有第一铰接头，所述第一铰接头与斜撑杆14的一端铰接，斜撑杆14的另一端与固定设置在活动盘11上的第二铰接头铰接。所述斜撑杆14在活动盘11上的投影沿活动盘11的径向延伸。在使用过程中，当活动盘11运动时，一方面直接压迫弹性杆13，另一方面通过斜撑杆14定向压迫弹性杆13，使弹性杆13朝稳定的方向弯折，形成膨胀套12的准确膨胀。另外，为了提高膨胀套12的密封性，所述膨胀套12中段的外表面设置有一圈环形的密封棱15。

本发明在使用过程中，先开设钻孔1，然后安装稳定座，接着将注浆管穿过稳定座插入钻孔1内。在出浆段到达指定劈裂位置时，通过旋拧部8转动内管2，由于内管2与外管3螺纹连接，其在旋转的过程中上升，带动其下端设置的封堵器9上升。两个封堵器9的活动盘11相互产生挤压，促使活动盘11朝固定盘10运动，从而带动膨胀套12张开，并支撑在钻孔1的内壁上，形成稳定的密封。最后，通过输浆软管7打入劈裂浆液，劈裂浆液依次经过内管2、出浆孔4到达指定区域，在高压力作用下劈裂土层，侵入土层节理内部，形成加固。待钻孔1内一段劈裂注浆完成后，反向转动内管2，使封堵器9回缩。采用回退的方式，逐段对钻孔1内部进行劈裂注浆即可。