一种用于注浆现场的稳压排气装置及其安装和使用方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于注浆现场的稳压排气装置及其安装和使用方法，压力表安装于稳压罐的顶部；出浆管(4)安装于稳压罐的腰部偏下位置；出浆通道阀门(5)安装于出浆管(4)上，电磁流量计安装在出浆管(4)上，位于稳压罐与出浆通道阀门(5)之间；进浆管(7)和溢浆管(10)安装于稳压罐的底部；进浆通道阀门(6)安装于进浆管(7)上；溢浆阀门(9)安装于溢浆管(10)上。使用该装置能：(1)稳定注浆过程中的浆液压力，使注浆机泵出的脉冲式浆压转变为持续的稳压；(2)排除浆液中的气体；(3)实时监测浆压和注浆量，可根据设计值对浆压进行微调。本发明的构造简单，安装和使用容易，实践证明，能提高对注浆施工作业的精细化管理水平和注浆质量。
【专利说明】
一种用于注浆现场的稳压排气装置及其安装和使用方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种稳压排气装置，具体的说，本发明涉及一种岩土与地下工程注浆用的稳压排气装置。本发明还涉及该用于注浆现场的稳压排气装置的安装和使用方法。
【背景技术】
[0002]在隧道等地下构筑物施工过程中，土体改良往往是一个必要环节，在地层中注入浆液，能降低地层渗透系数，提高土体强度，对原始土体达到改性目的，因此注浆工艺广泛应用于各类土体加固项目中。
[0003]当前现场施工用注浆机，按工作原理主要分为:液压式、挤压式和活塞式，三者均是通过“一吸一排”的方式完成注浆过程，即通过产生一个局部真空(或压差)吸入浆液，然后通过挤压方式排出浆液。这种工作原理决定了注浆过程中必然存在浆液压力的不稳定性，这种不稳定性使得注浆压力的控制变得困难;而浆液压力直接影响浆液在地层内的扩散形态(充填、渗透、压密、劈裂)和扩散范围(远、近)，与注浆区地层隆起量值息息相关。稳定浆液压力对实施精细化注浆施工和控制具有重要意义。
[0004]水泥浆液需要在搅拌池中预先按一定配比拌和均匀，注浆管在吸浆过程中常常会吸入一些空气，传统的注浆机由于没有很好的排气装置，会将此部分气体直接混在浆液中注入土体，带压气体进入地层，会破坏原先土体结构，使土体蓬松，甚至产生新的孔隙通道至地表，增加了浆液冒浆、跑浆的风险。排除浆液中的气体对于提高注浆质量大有裨益。
[0005]中国发明专利(申请号:201410125808.2，专利名称:室内注浆模型试验用稳压注浆栗及其安装和使用方法)主要涉及一种室内注浆试验用稳压注浆栗，注浆栗安装了下压装置、稳压装置和浆液缸，注浆时，下压装置带动稳压装置上下移动，从而推动浆液缸活塞杆上下移动实现进浆和出浆。此注浆栗能产生的浆液压力范围小，压力较低，流量少，仅适用于室内注浆试验等小型注浆，不适用于现场施工。
[0006]中国发明专利(申请号:201320464125.0，专利名称:一种注浆浆液压力控制装置)通过弹簧挡板的方式来实现压力的控制，随着使用时间变长，弹簧的零刻度线和弹性系数稍微变化，将会使压力控制可靠性降低，甚至浆液极易流向回流管里，稳压箱内浆液无法达到预定压力。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种能使注浆机输出的脉冲式注浆压力形成稳定连续压力，能有效排除浆液中的气体，并能实时监测注浆压力和注浆量，有利于实施注浆作业的精细化施工和提高注浆质量的用于注浆现场的稳压排气装置。
[0008]本发明所要解决的第二个技术问题是提供该用于注浆现场的稳压排气装置的安装方法。
[0009]本发明所要解决的第三个技术问题是提供该用于注浆现场的稳压排气装置的使用方法。
[0010]为了解决上述第一个技术问题，本发明提供的用于注浆现场的稳压排气装置，包括稳压罐，压力表安装于所述的稳压罐的顶部；出浆管安装于所述的稳压罐的腰部偏下位置；出浆通道阀门安装于所述的出浆管上，流量计安装在所述的出浆管上，位于所述的稳压罐与所述的出浆通道阀门之间；进浆管和溢浆管安装于所述的稳压罐的底部;进浆通道阀门安装于所述的进浆管上;溢浆阀门安装于所述的溢浆管上。
[0011]所述的进浆管与溢浆管为同一T形三通管，所述的进浆管为T形三通管支管，所述的溢浆管为T形三通管主管。
[0012]三脚钢筋支架安装于所述的稳压罐的下部。
[0013]所述的压力表为抗震压力表，所述的抗震压力表的量程为O?6MPa，温度补偿范围在-10?80°C，工作温度范围为-10?100°C，综合精度为±0.1%。
[0014]所述的稳压罐为钢制稳压罐，所述的钢制稳压罐成圆筒状，外径尺寸即外径X高为 Φ 320 X 680mm，容许承压1MPa。
[0015]所述的流量计为插入式电磁流量计，流速测量范围为O?lOm/s，适用管道口径DN30-500mm，测量精度为1.0级。
[0016]为了解决上述第二个技术问题，本发明提供的用于注浆现场的稳压排气装置的安装方法，包括以下步骤:
[0017]步骤(I)、在稳压罐下部安装进浆管和溢浆管，在稳压罐腰部下侧安装出浆管；
[0018]步骤(2)、在进浆管上安装进浆通道阀门，在溢浆管上安装溢浆阀门，在出浆管上安装出浆通道阀门；
[0019]步骤(3):在稳压罐下方焊接三脚钢筋支架，焊接前，应确认三脚钢筋支架安装后，稳压罐能在水平地面上稳定布置;另外，三脚钢筋支架间用钢筋焊接，确保整个三脚钢筋支架稳定性；
[0020]步骤(4):在出浆管上安装电磁流量计，安装位置位于出浆通道阀门与稳压罐壁之间；
[0021]步骤(5):在稳压罐顶部安装抗震压力表;抗震压力表垂直于水平面安装;应保证密封性，杜绝有泄漏现象发生;注意安装前后检查抗震压力表在零压力下指针是否为零，否则应更换。
[0022]为了解决上述第三个技术问题，本提供的用于注浆现场的稳压排气装置的使用方法，包括以下步骤:
[0023]步骤(I):连接注浆管道，形成压力浆液:
[0024]将注浆栗输出的注浆管连接上进浆管，出浆管连接最终注入地层的注浆管，打开进浆通道阀门，关闭出浆通道阀门，启动注浆机，往稳压罐内注入浆液；
[0025]步骤(2):注楽:
[0026]当抗震压力表显示达到预定注浆压力，打开出浆通道阀门，开始向地层注入浆液；
[0027]步骤(3):暂停注浆时操作方法:
[0028]注浆过程中，需要更换注浆孔位或者暂停注浆时，首先关闭注浆机，接着关闭出浆通道阀门；当重新开始注浆时，首先开启注浆机，当抗震压力表显示达到预定注浆压力时，打开出浆通道阀门，继续注浆；
[0029]步骤(4):排出稳压罐内浆液:
[0030]当停止注浆，或者停机时间较长即长于45m in，打开溢浆阀门，并用皮管将其引流至水泥浆搅拌池或储浆罐内，排出稳压罐内水泥浆；
[0031 ]步骤(5):清洗所述稳压罐及注浆管道:
[0032]在排出稳压罐内浆液后，在半小时内清洗稳压罐及注浆管道，具体为:使用注浆栗吸入清水，打开出浆通道阀门，排出废水；当排出废水为清水时，关闭注浆机，打开溢浆阀门，排出稳压罐内剩余废水。
[0033]采用上述技术方案的用于注浆现场的稳压排气装置，其工作原理如下:
[0034]原理1:注浆栗输出的脉冲式压力浆液经过一个体积较大的稳压罐存储和缓冲，浆液动能转化为势能，在稳压罐内形成带压溶液，新注入的脉冲式浆液对整个容器即稳压罐的浆液压力影响很小，从稳压罐输出的浆液压力稳定。
[0035]原理2:含气泡的浆液随注浆管进入稳压罐后，气泡由于质量小，排水体积大，因而所受浮力大，重力小，会迅速运动到稳压罐最顶端，稳压罐中的浆液从下部排出，能有效排除浆液中的气体。注浆时，由于稳压罐内浆液压力一般在0.4-2.0MPa之间，稳压罐内气体处于体积压缩状态，体积较小，不会对注浆过程产生影响。
[0036]原理3:高压状态下，水泥浆液凝固速度慢，工作过程中，稳压罐内浆液不会发生凝集现象。
[0037]本发明的技术效果在于，本发明解决了以下难题:
[0038]难题1:本发明利用大体积承压罐即稳压罐实现了将注浆机栗出的浆液动能转化为势能存储，将脉冲式浆液压力转化为持续稳定的浆压输出，解决了包括液压式、挤压式和活塞式注浆机的注浆浆液压力不能持续稳定的问题；
[0039]难题2:本发明利用气液物理规律，有效排除了浆液中的气体，解决了浆液中带有气体使得土体蓬松、冒浆几率增加等影响注浆质量的问题，解决了含气体的浆液使得注浆管甩动引起的安全问题。
[0040]本发明还具有以下优点:
[0041]优点1:本发明通过压力表，能对注浆压力实时监控，通过控制出浆管阀门的开合程度，能实现对注浆压力的二次微调，实现对预定注浆压力的精细控制。
[0042]优点2:本发明能根据流量传感器，对注浆量进行实时监控，方便施工单位核算单价和成本。
[0043]优点3:本发明构造简单，制作容易，不易损坏且携带方便。
[0044]综上所述，本发明是一种稳定注浆压力并排除浆液中气体的装置及其安装和使用方法，该装置结构简单，使用制作方便，不易破坏，能使注浆机输出的脉冲式注浆压力形成稳定连续压力，能有效排除浆液中的气体，并能实时监测注浆压力和注浆量，有利于实施注浆作业的精细化施工和提高注浆质量。
【附图说明】
[0045]图1是所述用于注浆现场的新型稳压排气装置正面图。
[0046]图2是所述用于注浆现场的新型稳压排气装置俯视图。
[0047]图中:1_抗震压力表，2-钢制稳压罐，3-插入式电磁流量计，4-出浆管，5-出浆通道阀门；6-进浆通道阀门，7-进浆管，8-三脚钢筋支架，9-溢浆阀门，10-溢浆管。
【具体实施方式】
[0048]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0049]参照图1和图2，一种用于注浆现场的稳压排气装置，包括:抗震压力表I，压力表量程为O?6MPa，温度补偿范围在-10?80°C，工作温度范围为-10?100°C，综合精度为土
0.1%；钢制稳压罐2，成圆筒状，外径尺寸(外径X高)为Φ 320 X680mm，容许承压1MPa；插入式电磁流量计3，流速测量范围为0?10111/8，适用管道口径0似0-500111111，测量精度为1.0级；出浆管4;出浆通道阀门5;进浆通道阀门6;进浆管7;三脚钢筋支架8;溢浆阀门9;溢浆管10。
[0050]参照图1和图2，一种用于注浆现场的稳压排气装置，抗震压力表I安装于钢制稳压罐2的顶部；出浆管4安装于钢制稳压罐2的腰部偏下位置，出浆通道阀门5安装于出浆管4上，插入式电磁流量计3安装在出浆管4上，位于钢制稳压罐2与出浆通道阀门5之间;进浆管7与溢浆管10为同一 T形三通管，进浆管7为T形三通管支管，溢浆管10为T形三通管主管，T形三通管安装于钢制稳压罐2的底部;进浆通道阀门6安装于进浆管7上;溢浆阀门9安装于溢浆管10上;三脚钢筋支架安装于钢制稳压罐2的下部。
[0051]参照图1和图2，一种用于注浆现场的新型稳压排气装置，制造过程如下:
[0052]在钢制稳压罐2下部安装T形三通管。
[0053 ]在稳压罐腰部偏下侧安装出浆管4。
[0054]在进浆管7(T形三通管支管)上安装进浆通道阀门6。
[0055]在溢浆管10(T形三通管主管)安装溢浆阀门9。
[0056]在出浆管4上安装出浆通道阀门5。
[0057]在钢制稳压罐2下部焊接三脚钢筋支架8，焊接前，应确认三脚钢筋支架8安装后，钢制稳压罐2能在水平地面上稳定布置;另外，三脚钢筋支架8间用钢筋焊接牢固，确保整个三脚钢筋支架8稳定性。
[0058]在出浆管4上安装插入式电磁流量计3，安装位置位于出浆通道阀门5与钢制稳压罐2之间。
[0059]在钢制稳压罐2顶部安装抗震压力表I;抗震压力表I垂直于水平面安装;应保证密封性，杜绝有泄漏现象发生;注意安装前后检查抗震压力表I在零压力下指针是否为零，否则应更换。
[0060]参照图1和图2，一种用于注浆现场的稳压排气装置，使用过程如下:
[0061]将注浆栗输出的注浆管连接上进浆管7，出浆管4连接最终注入地层的注浆管，打开进浆通道阀门6，关闭出浆通道阀门5，启动注浆机，往钢制稳压罐2内注入浆液。
[0062]当抗震压力表I显示达到预定注浆压力，打开出浆通道阀门5，开始向地层注入浆液。
[0063]注浆过程中，需要更换注浆孔位或者暂停注浆时，首先关闭注浆机，接着关闭出浆通道阀门5;当重新开始注浆时，首先开启注浆机，当抗震压力表I显示达到预定注浆压力时，打开出浆通道阀门，继续注浆。
[0064]当停止注浆，或者停机时间较长(长于45min)，应打开溢浆阀门9，并用皮管将其引流至水泥浆搅拌池或储浆罐内，排出钢制稳压罐2内水泥浆。
[0065]在排出稳压罐2内浆液后，应在半小时内清洗钢制稳压罐2及注浆管道;过程为:使用注浆栗吸入清水，打开出浆通道阀门5，排出废水浆液；当排出废水为清水时，关闭注浆机，打开溢浆阀门9，排出钢制稳压罐2内的废水。
【主权项】
1.一种用于注浆现场的稳压排气装置，包括稳压罐，其特征是:压力表安装于所述的稳压罐的顶部；出浆管(4)安装于所述的稳压罐的腰部偏下位置；出浆通道阀门(5)安装于所述的出浆管(4)上，流量计安装在所述的出浆管(4)上，位于所述的稳压罐与所述的出浆通道阀门(5)之间;进浆管(7)和溢浆管(10)安装于所述的稳压罐的底部;进浆通道阀门(6)安装于所述的进浆管(7)上;溢浆阀门(9)安装于所述的溢浆管(10)上。2.根据权利要求1所述的用于注浆现场的稳压排气装置，其特征是:所述的进浆管(7)与溢浆管(10)为同一 T形三通管，所述的进浆管(7)为T形三通管支管，所述的溢浆管(10)为T形三通管主管。3.根据权利要求1或2所述的用于注浆现场的稳压排气装置，其特征是:三脚钢筋支架(8)安装于所述的稳压罐的下部。4.根据权利要求1或2所述的用于注浆现场的稳压排气装置，其特征是:所述的压力表为抗震压力表(I)，所述的抗震压力表(I)的量程为O?6MPa，温度补偿范围在-10?80 V，工作温度范围为-10?100°C，综合精度为±0.1%。5.根据权利要求1或2所述的用于注浆现场的稳压排气装置，其特征是:所述的稳压罐为钢制稳压罐(2)，所述的钢制稳压罐(2)成圆筒状，外径尺寸即外径X高为Φ 320 X 680mm，容许承压I OMPa。6.根据权利要求1或2所述的用于注浆现场的稳压排气装置，其特征是:所述的流量计为插入式电磁流量计(3)，流速测量范围为O?lOm/s，适用管道口径DN 30-500mm，测量精度为1.0级。7.安装权利要求1所述的用于注浆现场的稳压排气装置的方法，其特征是:包括以下步骤: 步骤(I)、在稳压罐下部安装进浆管和溢浆管，在稳压罐腰部下侧安装出浆管； 步骤(2)、在进浆管上安装进浆通道阀门，在溢浆管上安装溢浆阀门，在出浆管上安装出浆通道阀门； 步骤(3):在稳压罐下方焊接三脚钢筋支架，焊接前，应确认三脚钢筋支架安装后，稳压罐能在水平地面上稳定布置;另外，三脚钢筋支架间用钢筋焊接，确保整个三脚钢筋支架稳定性； 步骤(4):在出浆管上安装电磁流量计，安装位置位于出浆通道阀门与稳压罐壁之间；步骤(5):在稳压罐顶部安装抗震压力表;抗震压力表垂直于水平面安装;应保证密封性，杜绝有泄漏现象发生;注意安装前后检查抗震压力表在零压力下指针是否为零，否则应更换。8.使用权利要求1所述的用于注浆现场的稳压排气装置的方法，其特征是:包括以下步骤: 步骤(I):连接注浆管道，形成压力浆液: 将注浆栗输出的注浆管连接上进浆管，出浆管连接最终注入地层的注浆管，打开进浆通道阀门，关闭出浆通道阀门，启动注浆机，往稳压罐内注入浆液； 步骤(2):注浆: 当抗震压力表显示达到预定注浆压力，打开出浆通道阀门，开始向地层注入浆液； 步骤(3):暂停注浆时操作方法: 注浆过程中，需要更换注浆孔位或者暂停注浆时，首先关闭注浆机，接着关闭出浆通道阀门；当重新开始注浆时，首先开启注浆机，当抗震压力表显示达到预定注浆压力时，打开出浆通道阀门，继续注浆； 步骤(4):排出稳压罐内浆液: 当停止注浆，或者停机时间较长即长于45m in，打开溢浆阀门，并用皮管将其引流至水泥浆搅拌池或储浆罐内，排出稳压罐内水泥浆； 步骤(5):清洗所述稳压罐及注浆管道: 在排出稳压罐内浆液后，在半小时内清洗稳压罐及注浆管道，具体为:使用注浆栗吸入清水，打开出浆通道阀门，排出废水；当排出废水为清水时，关闭注浆机，打开溢浆阀门，排出稳压Sll内剩余废水D
【文档编号】E21D11/10GK105927248SQ201610281059
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】王树英, 瞿同明, 阳军生, 何卫, 周锦强
【申请人】中南大学