灌注桩富水地层声测管注浆装置、设备及注浆方法与流程

本发明涉及建筑施工领域，具体地说，涉及灌注桩富水地层声测管注浆装置、设备及注浆方法。

背景技术：

灌注桩在工民建、桥梁及市政工程中普遍应用，在富水地层地下水从孔壁或者裂隙中流出冲刷桩基，由于水中通常包含有其他夹杂物，在水流的作用下，桩基经常会遭受到摩擦、切割和冲刷等磨蚀破坏。导致桩基出现空洞、不密实，甚至断桩等现象，严重影响桩基的质量。对于可能遭受此类磨蚀影响的桩基，常在桩基外侧一定长度的范围内设置钢护筒进行防护。

虽然采用上述方法可以减缓桩基的磨蚀程度，但钢结构存在耐久性的问题，且钢护筒成本较高，截至目前，暂未有较好的方法。

技术实现要素：

为解决以上问题，本发明提供一种灌注桩富水地层声测管注浆装置，包括：

至少一层注浆孔，任一层注浆孔包括沿声测管的圆周方向穿透声测管的管壁设置的多个注浆孔，各层注浆孔沿声测管的轴向间隔布置；

同轴连接的至少一根注浆管，注浆管的外径比声测管的内径小，在所述注浆管上对应各层注浆孔的位置分别设置有连通组件，任一连通组件都包括与注浆管同轴连通的主管以及与主管径向连通的多个支管，使得当注浆管在声测管内下放到位后，各支管分别与对应层注浆孔对应连通，且最底端的连通组件的主管的底端封闭注浆管。

优选地，对应每一层注浆孔，在该层注浆孔的上端的注浆管内还设置有单向阀。

优选地，所述单向阀安装在连接接头内，所述连接接头的上端与注浆管连接，所述连接接头的下端与连通组件的主管的上端连接。

优选地，所述注浆孔上安装有喷嘴。

优选地，所述声测管绑扎在钢筋笼上。

优选地，在所述声测管的顶端设置有用于卡住注浆管的管体的卡盘。

本发明还提供一种灌注桩富水地层声测管注浆设备，包括至少4个沿灌注桩圆周方向均匀布置的以上所述任一项注浆装置。

本发明还提供一种灌注桩富水地层声测管注浆方法，利用以上所述的灌注桩富水地层声测管注浆设备进行如下步骤：

探明富水地层位置后，在各声测管中对应富水地层的位置设置注浆孔；

把各声测管间隔固定在钢筋笼的圆周上，将注浆管分别放入对应的声测管内，并使得连通组件的支管与注浆孔的位置对应对齐；

吊放钢筋笼进入灌注桩孔，下导管灌注混凝土，每灌注一定高度就上提导管；

当灌注到富水地层时，通过注浆管灌注注浆液，注浆液与水固结成固结体保护层封堵地下水，停止灌注注浆液，将注浆管从声测管中拔出；

继续灌注混凝土至桩基顶部位置。

优选地，采用水溶性聚氨酯:水:硅酸盐水泥的质量比为1:2:4的配比形成注浆液。

优选地，在所述注浆液中还添加有hn-1油井水泥浆缓凝剂。

本发明通过探明地下水流冲刷位置后，在钢筋笼声测管中设置注浆装置，喷射注浆液形成保护层，封闭流水通道，能够解决富水地层危害钻孔灌注桩的问题。

附图说明

通过结合下面附图对其实施例进行描述，本发明的上述特征和技术优点将会变得更加清楚和容易理解。

图1是表示本发明实施例的灌注桩富水地层声测管注浆装置的剖视图；

图2至图3是表示本发明实施例的连通组件的立体示意图；

图4是形成有保护层的灌注桩的示意图；

图5是水溶性聚氨酯与水比例一定的情况下，随着水泥加入量的增加，拉伸强度的变化趋势图。

具体实施方式

下面将参考附图来描述本发明所述的灌注桩富水地层声测管注浆装置、设备及注浆方法的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式或其组合对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出，并且相同的附图标记表示相同的部分。

声测管：是灌注桩进行超声检测法时探头进入桩身内部的通道。声测管可以是绑扎在钢筋笼的竖向的钢筋上。

如图1所示，本实施例的灌注桩富水地层声测管注浆装置包括设置在声测管1上的注浆孔2、至少一根注浆管5、连通组件4。其中，至少包括一层注浆孔2，在每个注浆孔2上安装有喷嘴。任一层注浆孔2包括沿声测管1的圆周方向穿透声测管1的管壁设置的多个注浆孔2，各层注浆孔2沿声测管1的轴向间隔布置；

注浆管5的外径比声测管1的内径小，使得注浆管5可以顺利的下放到声测管1内。注浆管5可以是具有较好挠性的整体的一根挠性管体，例如石油行业应用的连续油管。也可以是多根注浆管串联组成注浆管串。如果是多根注浆管5，则注浆管5可以通过螺纹同轴连接为注浆管串。当然，本实施例并不排除注浆管5之间的其他连接方式，例如通过法兰、接头等方式连接。在所述注浆管5上对应各层注浆孔2的位置分别连接有连通组件4，任一连通组件4都包括与注浆管5同轴连通的主管41以及与主管41径向连通的多个支管42，使得当注浆管5下放到位后，各支管42分别与对应层注浆孔2对应连通。如果是采用挠性管体，则可以是在与注浆孔位置对应的挠性管体位置直接焊接支管42，而挠性管体则可以直接充当主管41。

连通组件的数量小于等于注浆孔的层数，各连通组件4沿轴向间隔设置，连通组件4可以是例如连接于两根注浆管5之间。并且，最底端的连通组件的主管的底端封闭，从而使得注浆管串的底端封闭，以使得注浆液能够仅从注浆孔2喷射出去。

如图2所示，连通组件4也可以是通过具有中空腔体的方形块43将主管41和支管42连接在一起。具体说，主管41通过螺纹旋合在方形块43上端，在方形块43的四周分别通过螺纹旋合一个支管42，由此使得主管41和各支管42都与中空腔体连通。图2所示的连通组件4为最底端的连通组件，所以方形块43的下端为封闭的，用于封闭注浆管串底端。

而除了底端的连通组件4，其他的连通组件4的主管41的下端与下方的注浆管5的上端连通。若是采用方形块43的形式，如图3所示，则是在方形块43的下端还连通有与其中空腔体连通的下管体44，且下管体44的下端与下方的注浆管5的上端连通。

进一步地，对应每一层注浆孔2，在该层注浆孔2的上端的注浆管1内还设置有单向阀3，使得注浆液只能向下流入连通组件4，并进而由支管42和注浆孔2喷射出去，以防止注浆液向上反流。

进一步地，所述单向阀3安装在连接接头7内，所述连接接头7的上端与上面的注浆管1的下端连接，所述连接接头7的下端与连通组件4的主管41的上端连接。而主管41的下端则与下面的注浆管1的上端连通。

在一个可选实施例中，所述连通组件的支管42沿圆周方向均匀布置为4个，以方形块43为例，4个支管42分别布置在方形块43的四个侧面上。

在一个可选实施例中，在所述声测管1的顶端设置有用于卡住注浆管5的管体的卡盘6。卡盘6卡住注浆管5后，使得整个注浆管串悬停住，即可进行注浆液灌注。卡盘6的形式是常用结构，在此不做详述。更进一步，可以是在最上端的注浆管5的上端设置适合装夹的环形凸台，以便于卡盘6夹持。

本发明还提供一种灌注桩富水地层声测管注浆设备，包括至少4个沿灌注桩圆周方向均匀布置的以上所述的注浆装置。具体说，在灌注桩钢筋笼的圆周方向的4个钢筋上分别绑扎1个声测管1，使4个声测管1沿圆周方向均匀布置。对应4个声测管1，分别设置一个注浆装置。

本发明还提供一种灌注桩富水地层声测管注浆方法，包括以下步骤：

s1，探明富水地层位置，如图4所示，10为土层的位置，20为富水地层的位置，箭头为水流的方向。在声测管1中对应富水地层的位置设置注浆孔2，具体地，可以根据富水地层的厚度选择一层或多层注浆孔，每层注浆孔对称布置四个。

s2，将4根注浆管5分别放入对应的声测管1内，并使得连通组件4的支管42与注浆孔2的位置对应，为使得支管42与注浆孔2在圆周方向的位置对应，可以是在注浆管5和声测管1上事先画好辅助线，当辅助线对齐，则表明支管42与注浆孔2在圆周方向是对齐的。而支管42与注浆管5在轴向的对应，则可以是通过定位结构，使得注浆管5移动到该定位结构，支管42恰好与注浆孔2在轴向对齐。另外，虽然注浆孔2可以设置多层，但在注浆管5上可以根据需要安装连通组件，连通组件的数量可以小于注浆孔2的层数。例如注浆孔2为3层，而连通组件只设置两个，则其中一层注浆孔不起作用。

s3，吊放钢筋笼40进入灌注桩孔，下导管灌注混凝土，每灌注一定高度就上提导管。

s4，当灌注到富水地层时，启动通过高压胶管与注浆管5连接的注浆泵(6mpa-10mpa)，注浆液进入注浆管5，并通过连通组件的支管进入注浆孔2，并从各喷嘴中喷出，注浆液迅速与水凝结成固结，形成圆环状的固结体保护层30封堵地下水，关闭注浆泵，将注浆管5从声测管1中拔出。

s5，继续灌注混凝土至桩基顶部位置。

需要说明的是，注浆管5既可以是在地面先放入到声测管1中，也可以是在后期灌注过程中再下放到声测管1中。

在一个可选实施例中，采用水溶性聚氨酯:水:硅酸盐水泥的质量比为1:2:4的配比形成注浆液。其中，聚氨酯化学的基础是异氰酸酯和含有活泼氢化物的反应，以多元醇为起始剂，环氧乙烷(eo)与环氧丙烷(po)在碱性催化剂作用下进行聚合反应生成水溶性聚醚，在聚合物的末端是羟基，提供能与反应式2中的异氰酸酯反应的活泼氢，其反应式1如下：

在聚氨酯预聚体的制备中，主要是多异氰酸酯与水溶性聚醚反应生成线性的氨基甲酸酯分子的低聚物，称为水溶性预聚体(water-solubleprepolymer)，其反应式2如下：

当游离的-nco遇水后立即发生反应，生成脲和co2，反应式3如下：

脲基上的活泼氢继续与-nco反应，通过链增长、交联形成三元网状结构的凝胶体，水溶性聚氨酯灌浆材料浆液从液体变成固体失去了流动性，从而达到了止水的目的。其反应式4如下：

(1)根据gb/t16777-2008《建筑防水涂料实验方法》测试标准，测试水溶性聚氨酯灌浆材料与水泥浆混合浆液的强度，取一些水溶性聚氨作为第一试样，在水溶性聚氨酯与水比例一定(第一试样:水＝1:2)的情况下，随着水泥的加入量的增加，试验测试结果如表1所示：

表1混合浆液强度测试结果

在第一试样与水比例一定的情况下，随着水泥的加入量的增加，拉伸强度的变化趋势如图5所示。可以看出，在第一试样与水比例一定时，随着水泥加入量的增加，其弹性体强度呈现先增加后降低的趋势，当第一试样:水:水泥＝1:2:4时拉伸强度最大，为0.67mpa，且远远大于不加水泥时的情况。

进一步地，并且，更进一步地，还可以在以上形成的注浆液中添加hn-1油井水泥浆缓凝剂，根据工况加入缓凝剂调节凝胶时间(具体时间见表2)。

更进一步地，hn-1油井水泥浆缓凝剂是由磷酸脂(ap)、丙烯酸(aa)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(amps)三元共聚物构成的hn-1油井水泥浆缓凝剂。取水溶性聚氨酯:水:硅酸盐水泥的质量比为1:2:4的配比形成的注浆液为第二试样，在第二试样中添加hn-1油井水泥浆缓凝剂，得到下表2的实验数据。

表2注浆液凝胶时间测试结果

从表2可以看出hn-1缓凝剂对水溶性聚氨酯灌浆材料凝胶时间的影响，随着磷酸脂(ap)、丙烯酸(aa)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(amps)三元共聚物hn-1油井水泥浆缓凝剂的增加，凝胶时间显著延长，根据现场工况，利用hn-1水泥浆缓凝剂，可在5～25min内调节凝胶时间。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明保护范围之内。