排水注浆导管及其使用方法与流程

本发明涉及一种注浆装置，特别是涉及一种排水注浆导管及其使用方法，可用于地下水引起工程渗透破坏的预防和治理。

背景技术：

地下水及其引发的渗流会导致土体的强度大大降低，危及工程的安全性。工程建设中涉及到大量地下水引发的工程事故，例如：在基坑工程中的“管涌”、“突涌”现象，是主要的地下水渗透破坏形式，将导致基坑塌陷甚至整体失稳；道路路基和边坡的施工建设中遇到连续强降雨天气可能也会造成路基的塌陷和边坡的滑坡等问题；地下水还会对岩石或土层中水位以上的建筑物基础产生的浮托作用，当地下水浮拖力超过基础承受的范围时，建筑物地下室的墙柱结构将发生剪切破坏，对整个建筑物的安全性造成严重威胁。

目前，对于地下水渗透破坏的处理常为预防和治理分离的形式，呈相互独立。通常采用工程排水和降水的方式进行地下水疏导，以预防地下水渗透破坏事故的发生；当工程出现地下水渗透破坏且较为严重时，则先采用压重(如覆土、压注混凝土等)的方式来临时封堵，防止渗透破坏扩大，再通过对渗透破坏发生区域进行双浆液注浆的方式进行完全治理。上述传统的地下水渗透破坏防治方法，存在如下不足：1、地下水渗透破坏的预防和治理是分离的，暂未考虑采用经济可行的手段同时实现地下水渗透破坏的预防和治理；2、现有的地下水渗透破坏治理成本过高，治理时间长，后期压重覆土的清除工作也将增加施工成本和延长工期。

因此，为能同时做到有效预防并治理地下水渗流问题，针对常规的地下水渗流的预防和治理方式存在预防效果差、施工成本高、施工工期长等问题，急需一种施工方便且成本较低的排水注浆导管。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种排水注浆导管及其使用方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明一方面提供了一种排水注浆导管，该排水注浆导管包括带孔钢管、若干弹性反滤土工布、活动限位器和注浆导管；所述带孔钢管由前端圆锥形尖头、中间注浆段、后端无注浆孔段和钢管封口组成；所述中间注浆段上设置若干注浆孔；

若干弹性反滤土工布无缝环向包裹于带孔钢管的中间注浆段表面；相邻的弹性反滤土工布之间具有空隙，用于将带孔钢管内的浆液注入到岩土层中；所述弹性反滤土工布由上层弹性纤维复合土工布、弹性无纺布、下层弹性纤维复合土工布这三层依次叠加而成；所述弹性纤维复合土工布由经纱、纬纱和弹性纤维组成；所述经纱和纬纱通过上下叠交的方式、相互交叉构成井字状结构，在相邻的经纱和相邻的纬纱之间均编织有弹性纤维；所述经纱、纬纱和弹性纤维彼此之间留有孔隙；

所述注浆导管伸入带孔钢管内部，其端头以套筒形式固定连接活动限位器，所述活动限位器的外侧环向包裹橡胶圈，通过橡胶圈与带孔钢管内壁紧密贴合；所述活动限位器、带孔钢管的中间注浆段和前端圆锥形尖头之间包围成与注浆导管连通的注浆空间，通过注浆导管的抽插来实现注浆部位的定位；

所述钢管封口用于密封带孔钢管，其上设置有中心通孔和若干通水孔，所述中心通孔内壁套有橡胶密封圈，所述注浆导管穿过中心通孔，通过橡胶密封圈限制注浆导管的位移。

进一步地，所述前端圆锥形尖头与中间注浆段经焊接技术无缝连接，可以更加方便地顶入岩土层；所述无注浆孔段与中间注浆段一体铸成，是为了在注浆时露出在岩土层外的部分不会溢出浆液。

进一步地，所述中间注浆段四周通过钻床施钻注浆孔，沿轴向对称均匀设置四列注浆孔且在轴向横截面上呈正交分布，同时两两相对的注浆孔在带孔钢管的横截面上错位分布，注浆孔直径可以根据具体的注浆液进行适当调整。

进一步地，所述带孔钢管内壁涂有凡士林以帮助活动限位器在其内侧移动并使其具有水密性。

进一步地，所述弹性反滤土工布经热熔技术无缝且呈多段式均匀环向包裹于带孔钢管的中间注浆段表面，之后采用点焊的方式将弹性反滤土工布固定于带孔钢管表面，使得其在顶入土层过程中不会从带孔钢管上脱落或移位。

进一步地，所述弹性反滤土工布横向的纬纱和弹性纤维均匀布置，纵向的经纱和弹性纤维均匀布置，保证弹性反滤土工布的所有孔隙大小相同。

进一步地，所述弹性纤维复合土工布的弹性小于弹性无纺布，弹性反滤土工布的三层结构经过针刺法或缝编法缝制在一起，使得弹性反滤土工布既有弹性，又不会因为弹性过大导致孔隙变大，使得泥砂透过弹性反滤土工布。

进一步地，所述弹性纤维复合土工布中经纱、纬纱和弹性纤维这三种纱线不但在平面内相互交织在一起，而且在厚度方向也交织在一起，从而形成一个不分层的整体结构。

本发明另一方面提供了一种排水注浆导管的使用方法，该方法包括以下步骤：

(1)将预制好的排水注浆导管运送至施工现场，通过吹管技术清理排水注浆导管中的杂质，以免造成注浆孔的堵塞，影响施工过程中的排水注浆效果，再用凡士林擦拭带孔钢管内壁，利用橡胶圈与带孔钢管之间润滑的效果，将活动限位器和与之连接的注浆导管顶至带孔钢管前端圆锥状形尖头；

(2)经过提前勘察，将排水注浆导管斜向钻孔插入或斜向顶入确定的渗流区域的岩土层中；在插入或顶入过程中需要注意岩土层与弹性反滤土工布之间的摩擦，以避免弹性反滤土工布出现未紧贴带孔钢管的现象；

(3)将通水孔与抽水系统的抽水管固定相接，注浆导管与注浆系统的注浆管固定相连；

(4)地下水透过弹性反滤土工布不携带泥砂流经带孔钢管，启动抽水系统，将地下水通过抽水系统抽离岩土层；

(5)待抽水完毕对渗水处进行注浆加固处理，通过改变活动限位器的顶入深度来定位控制在岩土层中的注浆位置，再经由注浆系统控制注浆压力来控制注浆速率，在注浆过程中，由于注浆压力的作用，多段式均匀分布于带孔钢管管体四周表面的弹性反滤土工布会被撑开，浆液从被撑开的缝隙中注入到岩土层中，从而使得排水注浆导管注浆均匀且注浆效果良好；

(6)在完成注浆加固后，慢慢将排水注浆导管拔出岩土层中，在拔出过程中，注浆压力需要适当减少，但是仍不停止注浆，直至将排水注浆导管全部拔出，停止注浆；

(7)注浆完成之后进行养护，确认渗透破坏治理完成后继续进行工程施工。

进一步地，所述步骤(5)中，所述注浆压力通过土的天然重度γ和注浆深度h来确定。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明从中间注浆段最前端开始每列相邻两个注浆孔采用一圈弹性反滤土工布包裹且每圈弹性土工布之间有一定的间隔，保证地下水不携带泥砂并透过弹性反滤土由抽水系统抽出岩土层；浆液通过注浆孔由于注浆压力的存在撑开弹性反滤土工布从带孔钢管和弹性反滤土工布中间的缝隙顺利喷出，浆液扩散到裂隙或孔隙中，使岩土体成为强度高、抗渗性好、稳定性高的新结构体。本发明提供的排水注浆导管，能同时实现地下水渗透破坏预防和治理，安全可靠、实用高效、具有广阔的施工应用前景。

2、本发明可通过往外拉注浆导管控制活动限位器的顶入深度来定位控制在岩土层中的注浆位置，实现在岩土层中的定位注浆，可以更加高效地完成注浆工作；也可防止该排水注浆导管因插入岩层深度不同引起的压力差所带来的注浆不合格问题。

3、注浆沿轴向均匀分布于带孔钢管管体四周，一方面有利于减少开孔对带孔钢管造成的不利影响，另一方面可以更加高效地进行抽水和注浆作业，做到预防和治理效果显著。

4、本发明中的弹性土工布采用点焊的方式将弹性土工布固定于带孔钢管表面，让其在顶入土层过程中不会从带孔钢管上脱落或移位，且前端长为圆锥形尖头，可以轻松顶入土层中，不会对弹性反滤土工布与钢管之间的接触面产生影响；本发明采用适应能力强、强度高的带孔钢管，可以适应不同的施工工地中复杂的工况。

5、本发明中采用的多段式弹性反滤土工布，可以在注浆过程中增加浆液每分钟渗透量，提高施工效率，缩短施工工期。

6、本发明采用的钢管封口可以在抽水时，防止地下水漏出带孔钢管，位于钢管封口中心的通孔限制了注浆导管的位移，保证了排水注浆导管的正常工作，且该钢管封口可承担在钻孔插入或斜向顶入排水注浆导管时产生的压力的作用。

7、本发明采用的排水注浆导管可以充分节省施工成本，减少施工时间，并且效果相对于常规的地下水渗流的预防和治理方式好得多。

8、本发明中采用常见的材料和造型，易实现降排水定位注浆导管的批量生产，且施工方便可应用于基坑工程、道路路基和边坡工程等多种工程中的地下水渗透破坏的预防和治理。

附图说明

图1是本发明一种排水注浆导管的侧视图；

图2是本发明一种排水注浆导管的俯视图；

图3是图2的aa剖面；

图4是弹性反滤土工布结构示意图；

图5是弹性纤维复合土工布的编织方式示意图；

其中：带孔钢管1、前端圆锥形尖头1-1、后端无注浆孔段1-2、注浆孔1-3、钢管封口1-4、通水孔1-4-1、橡胶密封圈1-4-2、弹性反滤土工布2、弹性纤维复合土工布2-1、经纱2-1-1、纬纱2-1-2、弹性纤维2-1-3、弹性无纺布2-2、活动限位器3、注浆导管4。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，本实施例提供的一种排水注浆导管，包括带孔钢管1、若干弹性反滤土工布2和注浆导管4；所述带孔钢管1由前端圆锥形尖头1-1、中间注浆段、后端无注浆孔段1-2和钢管封口1-4组成；

若干弹性反滤土工布2无缝环向包裹于带孔钢管1的中间注浆段表面，利用点焊技术将其固定于带孔钢管表面，其厚度与普通反滤土工布厚度相同，且分为多段式均匀布置于带孔钢管管体四周表面，相邻的弹性反滤土工布2之间具有空隙，用于将带孔钢管1内的浆液注入到岩土层中。

具体地，所述前端圆锥形尖头1-1与中间注浆段经焊接技术无缝连接，可以更加方便地顶入岩土层；所述无注浆孔段1-2与中间注浆段一体铸成，是为了在注浆时露出在岩土层外的部分不会溢出浆液。

所述带孔钢管1内壁涂有凡士林以帮助活动限位器3在其内侧移动并使其具有水密性。所述凡士林的作用在于有润滑性和水密性，能帮助在活动限位器3在带孔钢管1中的移动，并且在定位后之后在活动限位器3与带孔钢管1之间具有密封性。

如图2所示，为排水注浆导管的俯视图，所述钢管封口1-4用于密封带孔钢管1，其上设置有中心通孔和若干通水孔1-4-1，通水孔1-4-1的直径和分布数量由带孔钢管1和注浆导管4的直径所决定；所述中心通孔内壁套有橡胶密封圈1-4-2，所述注浆导管4穿过中心通孔，通过橡胶密封圈1-4-2限制注浆导管4的位移；钢管封口1-4还承担了将排水注浆导管斜向钻孔插入或斜向顶入时产生的压力的作用。

如图3所示，所述中间注浆段上设置若干注浆孔1-3；所述注浆导管4伸入带孔钢管1内部，其端头以套筒形式固定连接活动限位器3，所述活动限位器3的外侧环向包裹橡胶圈，在移动活动限位器3时，由于橡胶圈的包裹和带孔钢管1内壁涂有的凡士林的效果使得其移动更加方便，通过橡胶圈与带孔钢管1内壁紧密贴合；所述活动限位器3、带孔钢管1的中间注浆段和前端圆锥形尖头1-1之间包围成与注浆导管4连通的注浆空间，通过注浆导管4的抽插来实现注浆部位的定位，将注浆导管4外拉形成注浆空间之后，通过调整注浆压力，浆液通过注浆孔由于注浆压力的存在撑开弹性反滤土工布从带孔钢管和弹性反滤土工布中间的缝隙顺利喷出，浆液扩散到裂隙或孔隙中。

具体地，所述中间注浆段四周通过钻床施钻注浆孔1-3，沿轴向对称均匀设置四列注浆孔1-3且在轴向横截面上呈正交分布，同时两两相对的注浆孔1-3在带孔钢管1的横截面上错位分布，注浆孔直径可以根据具体的注浆液进行适当调整。

如图4所示，所述弹性反滤土工布2由上层弹性纤维复合土工布2-1、弹性无纺布2-2、下层弹性纤维复合土工布2-1这三层依次叠加而成。

如图5所示，所述弹性纤维复合土工布2-1由经纱2-1-1、纬纱2-1-2和弹性纤维2-1-3组成；所述经纱2-1-1和纬纱2-1-2通过上下叠交的方式、相互交叉构成井字状结构，在相邻的经纱2-1-1和相邻的纬纱2-1-2之间均编织有弹性纤维2-1-3；所述经纱2-1-1、纬纱2-1-2和弹性纤维2-1-3彼此之间留有孔隙。所述经纱2-1-1和纬纱2-1-2可通过以下方式制成：以聚合物(例如橡胶)为原材料，通过升高温度将聚合物拉成纱线的形式，做成经纱和纬纱；所述弹性无纺布2-2可通过以下方式制成：以化学纤维为原材料，其中加入弹性母粒，经化学或热熔粘合使其既有无纺布的透水、滤砂功能，又具有弹性。

具体地，所述弹性反滤土工布2经热熔技术无缝且呈多段式均匀环向包裹于带孔钢管1的中间注浆段表面，之后采用点焊的方式将弹性反滤土工布2固定于带孔钢管1表面，使得其在顶入土层过程中不会从带孔钢管1上脱落或移位，保证排水注浆导管能够正常工作。

具体地，所述弹性反滤土工布2横向的纬纱2-1-2和弹性纤维2-1-3均匀布置，纵向的经纱2-1-1和弹性纤维2-1-3均匀布置，保证弹性反滤土工布的所有孔隙大小相同，使其在工作过程中不会因为空隙大小的不同，导致泥砂透过弹性反滤土工布。

具体地，所述弹性纤维复合土工布2-1的弹性小于弹性无纺布2-2，弹性反滤土工布的三层结构经过针刺法或缝编法缝制在一起，使得弹性反滤土工布既有弹性，又不会因为弹性过大导致孔隙变大，使得泥砂透过弹性反滤土工布。

具体地，所述弹性纤维复合土工布2-1中经纱2-1-1、纬纱2-1-2和弹性纤维2-1-3这三种纱线不但在平面内相互交织在一起，而且在厚度方向也交织在一起，从而形成一个不分层的整体结构。

本实施例提供的一种排水注浆导管的使用方法，该方法包括以下步骤：

(1)将预制好的排水注浆导管运送至施工现场，通过吹管技术清理排水注浆导管中的杂质，以免造成注浆孔1-3的堵塞，影响施工过程中的排水注浆效果，再用凡士林擦拭带孔钢管1内壁，利用橡胶圈与带孔钢管1之间润滑的效果，将活动限位器3和与之连接的注浆导管4顶至带孔钢管1前端圆锥状形尖头1-1，以保证可以先进行中间注浆段全部注浆孔的抽水作业；

(2)经过提前勘察，将排水注浆导管斜向钻孔插入或斜向顶入确定的渗流区域的岩土层中；在插入或顶入过程中需要注意岩土层与弹性反滤土工布2之间的摩擦，以避免弹性反滤土工布2出现未紧贴带孔钢管1的现象，保证排水注浆导管能够正常工作；

(3)将通水孔1-4-1与抽水系统的抽水管固定相接，注浆导管4与注浆系统的注浆管固定相接；

(4)地下水透过弹性反滤土工布2不携带泥砂流经带孔钢管1，启动抽水系统，将地下水通过抽水系统抽离岩土层；

(5)待抽水完毕对渗水处进行注浆加固处理，通过改变活动限位器3的顶入深度来定位控制在岩土层中的注浆位置，再经由注浆系统控制注浆压力来控制注浆速率，在注浆过程中，由于注浆压力的作用，多段式均匀分布于带孔钢管1管体四周表面的弹性反滤土工布2会被撑开，浆液从被撑开的缝隙中注入到岩土层中，从而使得排水注浆导管注浆均匀且注浆效果良好，使岩土体成为强度高、抗渗性好、稳定性高的新结构体；其中，注浆压力可通过土的天然重度γ和注浆深度h来确定；

(6)在完成注浆加固后，慢慢将排水注浆导管拔出岩土层中，在拔出过程中，注浆压力需要适当减少，但是仍不停止注浆，直至将排水注浆导管全部拔出，停止注浆，使得浆液注满由于排水注浆导管的钻孔插入或斜向顶入而产生的孔洞；

(7)注浆完成之后进行养护，确认渗透破坏治理完成后继续进行工程施工。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。