一种微型桩分布式注浆成桩装置

1.本实用新型属于注浆设备技术领域，具体涉及一种微型桩分布式注浆成桩装置。


背景技术：

2.桩基础现已被广泛应用于各类工程中，由于桩直径小于300mm时，其受力性能和一般大直径桩不一致，故把直径小于300mm的桩称为微型桩。微型钢管桩国内最早是在上世纪八十年代引入国内并进行研究的，它属于微型桩发展的一个分支，是由微型桩和钢管桩结合而形成的。因其小巧轻便，施工方式便捷，施工工期短，加固安全度高，适应性强等特点，近年来被广泛应用于基础支护、旧房改造、房屋加固、古建筑加固纠偏、防洪堤坝加固、建（构）筑物加固防震、边坡加固、输电线路杆塔基础等工程中。注浆技术(grouting)对于岩土体加固具有很好的效果，目前主要分为劈裂注浆、压密注浆、渗透注浆和高压喷射注浆四类，它是一种利用气压、液压等压力将浆液注入地层的技术措施。当浆液注入岩土体后，因为注浆压力的缘故，浆液会流入岩体裂缝或土质松散等阻力较小的区域，这样会使得其中的空气和水排出去，浆液填满空出的位置，由于浆液材料本身可凝固的性质，可将松散的岩体胶结为一个整体，或是与土颗粒相结合，从而形成一种新的岩土-浆液复合体，相对于原来的岩土体，进行注浆加固后的岩体具有强度高、不易透水、稳定性高和整体性好等优势，因此被广泛的用于地基加固，防渗堵漏等工程中。
3.微型钢管桩桩侧后压浆技术是将微型钢管桩和注浆技术的结合，通过钻孔或者静压施工贯入指定深度土体，采用压力注浆工艺施工将浆液压入钢管桩，压入的浆液经钢管桩侧事先设计的出浆孔孔渗透于桩周围，在历经挤压、固结等过程后，形成由钢管桩、浆液、岩土体共同组合而成的钢管-浆土复合加固体，形成“内注浆体+钢管桩+外注浆水泥土”的一种微型桩。微型钢管桩桩侧分布式注浆可根据实际工程地层条件，灵活的设计注浆位置。桩侧分布式后压浆微型钢管桩相对于传统微型桩具有承载力更高、承载性能更好、设计灵活、施工方便、节约材料、环保性好等优点而被越来越多的应用于各类工程中。


技术实现要素：

4.为了解决微型钢管桩无法桩侧分布式后压浆的问题，本实用新型提出了一种微型桩分布式注浆成桩装置，可根据不同地层性质选用不同浆液，实现注浆压力可控、注浆量可控以及注浆流量可控，实现微型钢管桩桩侧精准分布式后压浆，注浆位置灵活可控。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用以下的技术方案：
6.本实用新型提供了一种微型桩分布式注浆成桩装置，包括：
7.加压部，包括空压机罐；
8.分布式压浆器，包括上橡胶气囊、下橡胶气囊、硬注浆管和气囊硬气管，所述上橡胶气囊和下橡胶气囊分别包裹在硬注浆管外侧的上下端，所述上橡胶气囊和下橡胶气囊的上下侧均设置有橡胶气囊堵头，所述橡胶气囊堵头固定在硬注浆管上；所述上橡胶气囊和下橡胶气囊之间的硬注浆管段开设有对称分布的多个注浆孔；所述气囊硬气管穿过上橡胶
气囊伸入下橡胶气囊的内部，所述上橡胶气囊内的气囊硬气管段开设有出气孔，所述气囊硬气管通过气囊软气管与空压机罐连接；
9.压力桶部，包括压力桶，所述压力桶的上方固定有调压旋钮和压力桶压力表，所述压力桶的顶端通过压力桶气管与空压机罐连接，所述压力桶的下端侧面设置有出料口，所述出料口通过软注浆管与硬注浆管连接；
10.以及测量部，包括电子秤和流量表，所述电子秤的上方放置压力桶，所述流量表设置在软注浆管上。
11.进一步地，所述加压部还包括空气压缩泵、三通接头和空压机压力表，所述空气压缩泵固定在空压机罐的上方，所述三通接头的第一接口分别与空压机罐、空压机排气阀门和空压机压力表连接，所述三通接头的第一接口与空压机罐之间的管道上设置有空压机安全阀门，所述三通接头的第二接口设置有第一三通阀门，所述三通接头的第二接口与气囊软气管连接，所述三通接头的第三接口设置有第二三通阀门，所述三通接头的第三接口与压力桶气管连接。
12.进一步地，所述分布式压浆器还包括加强筋，所述加强筋设置在上橡胶气囊下侧的橡胶气囊堵头和下橡胶气囊上侧的橡胶气囊堵头之间。
13.进一步地，所述压力桶包括压力桶本体和压力桶盖，所述压力桶盖与压力桶本体通过紧固螺栓和紧固螺帽固定连接，所述压力桶盖与压力桶本体之间设置有橡胶密封圈。
14.进一步地，所述压力桶盖上开设有进料口，所述压力桶盖上固定安装有气动搅拌机，所述气动搅拌机输出的搅拌轴下端安装搅拌叶轮。
15.进一步地，所述压力桶盖上设置有进气管，所述进气管与压力桶气管连通固定，所述进气管上安装有压力桶安全阀门；所述压力桶气管远离三通接头的第三接口端设置有压力桶排气阀门。
16.进一步地，所述气动搅拌机通过管道接至进气管，在所述气动搅拌机与进气管之间的管道上设置有气动搅拌机阀门。
17.进一步地，所述压力桶的下端侧面的出料口设置有出料口阀门。
18.与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
19.本实用新型的微型桩分布式注浆成桩装置具有制造简单、价格低廉、操作方便、适应性强等特点，可根据不同地层性质选用不同浆液，通过调压旋钮控制注浆压力，流量表监测注浆流量，电子秤控制注浆量，从而实现了注浆压力可控、注浆量可控和注浆流量可控；调整分布式压浆器放入微型钢管桩内的深度，可使压力浆液注入不同地层，实现微型钢管桩桩侧精准分布式后压浆，注浆位置灵活可控，满足分布式注浆微型桩装置及施工技术参数要求。
附图说明
20.图1是本实用新型实施例的微型桩分布式注浆成桩装置的结构示意图；
21.图2是本实用新型实施例的分布式压浆器的工作示意图；
22.图3是本实用新型实施例的分布式压浆器的顶部示意图。
23.图中序号所代表的含义为：
24.1.空压机罐，2.上橡胶气囊，3.下橡胶气囊，4.硬注浆管，5.气囊硬气管，6.橡胶气
囊堵头，7.注浆孔，8.气囊软气管，9.调压旋钮，10.压力桶压力表，11.压力桶气管，12.出料口，13.软注浆管，14.电子秤，15.流量表，16.空气压缩泵，17.三通接头，18.空压机压力表，19.空压机排气阀门，20.空压机安全阀门，21.第一三通阀门，22.第二三通阀门，23.加强筋，24.压力桶本体，25.压力桶盖，26.紧固螺栓，27.紧固螺帽，28.进料口，29.气动搅拌机，30.进气管，31.压力桶安全阀门，32.压力桶排气阀门，33.气动搅拌机阀门，34.出料口阀门，35.电源，36.微型钢管桩，37.桩侧出浆孔。
具体实施方式
25.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
26.如图1和图3所示，本实施例的微型桩分布式注浆成桩装置包括加压部、分布式压浆器、压力桶部和测量部；加压部包括空压机罐1，为分布式压浆器和压力桶部提供高压气体；分布式压浆器包括上橡胶气囊2、下橡胶气囊3、硬注浆管4和气囊硬气管5，上橡胶气囊2和下橡胶气囊3分别包裹在硬注浆管4外侧的上下端，优选的，上橡胶气囊2和下橡胶气囊3壁厚3mm，以防压力过大导致气囊破裂。上橡胶气囊2和下橡胶气囊3的上下侧均设置有橡胶气囊堵头6，橡胶气囊堵头6固定在硬注浆管4上，橡胶气囊堵头6可以有效封堵橡胶气囊，避免漏气。上橡胶气囊2和下橡胶气囊3之间的硬注浆管4段开设有对称分布的四个注浆孔7，保证出浆均匀、顺畅。气囊硬气管5穿过上橡胶气囊2伸入下橡胶气囊3的内部，上橡胶气囊2内的气囊硬气管5段开设有出气孔，气囊硬气管5通过气囊软气管8与空压机罐1连接，空压机罐1的高压气体经过气囊软气管8、气囊硬气管5输送给上橡胶气囊2和下橡胶气囊3，使橡胶气囊充气膨胀。压力桶部包括压力桶，压力桶的上方固定有调压旋钮9和压力桶压力表10，调压旋钮9可以调节注浆压力，压力桶压力表10可以实时监测压力桶内的气压（即注浆压力）。压力桶的顶端通过压力桶气管11与空压机罐1连接，压力桶的下端侧面设置有出料口12，便于浆液顺利压出，并在出料口12内侧设置有不锈钢超细滤网，防止浆液中小颗粒堵塞压浆管路，压力桶下端的出料口12设置有出料口阀门34，出料口12通过软注浆管13与硬注浆管4连接，出料口12用于向硬注浆管4输送一定压力的浆液。测量部包括电子秤14和流量表15，电子秤14的上方放置压力桶，流量表15设置在软注浆管13上，在本实例中，电子秤14最大量程100kg，精确值为0.01kg，流量表15量程为0-5l/min，可实现精确控制注浆量和实时观测注浆流量。
27.具体的，加压部还包括空气压缩泵16、三通接头17和空压机压力表18，空气压缩泵16固定在空压机罐1的上方，为空压机罐1提供压缩空气；三通接头17的第一接口分别与空压机罐1、空压机排气阀门19和空压机压力表18连接，空压机压力表18用于实时显示空压机罐1内的气体压力，三通接头17的第一接口与空压机罐1之间的管道上设置有空压机安全阀门20；三通接头17的第二接口设置有第一三通阀门21，三通接头17的第二接口与气囊软气管8连接；三通接头17的第三接口设置有第二三通阀门22，三通接头17的第三接口与压力桶气管11连接。空气压缩泵16连接电源35。
28.优选的，在上橡胶气囊2下侧的橡胶气囊堵头6和下橡胶气囊3上侧的橡胶气囊堵头6之间设置有加强筋23，加强筋23用于加强分布式压浆器的自身刚度。
29.具体的，压力桶包括压力桶本体24和压力桶盖25，压力桶盖25与压力桶本体24通过紧固螺栓26和紧固螺帽27固定连接，压力桶盖25与压力桶本体24之间设置有橡胶密封圈，保证压力桶的密闭性。压力桶盖25上开设有进料口28，用于向压力桶内注入浆液，压力桶盖25上固定安装有气动搅拌机29，气动搅拌机29输出的搅拌轴下端安装搅拌叶轮，搅拌叶轮位于压力桶的内部，可在注浆过程中任意搅拌浆液，防止某些固化时间短的浆液凝固堵塞设备。压力桶盖25上设置有进气管30，进气管30与压力桶气管11连通固定，进气管30上安装有压力桶安全阀门31，压力桶气管11远离三通接头17的第三接口端设置有压力桶排气阀门32。气动搅拌机29通过管道接至进气管30，在气动搅拌机29与进气管30之间的管道上设置有气动搅拌机阀门33。
30.压力桶、橡胶气囊堵头6、加强筋23、硬注浆管4、气囊硬气管5的材质均为不锈钢，保证其强度和光滑度，软注浆管13、压力桶气管11、气囊软气管8的材质均为耐高压橡胶软管，保证设备灵活移动。
31.在本实例中，浆液采用以注水灰比为0.7的水泥浆液，注浆地层为饱和中粗砂，微型钢管桩36内径为100mm，桩体埋深为1m，自桩端向上每隔30mm设置一对桩侧出浆孔37，桩侧出浆孔37直径为10mm，共布设2对。分布式压浆器外径为50mm，长为650mm，出浆段为50mm，硬注浆管4出浆段设置4个直径为8mm的注浆孔7；压力桶容积为10l，软注浆管13和硬注浆管4的内径均为10mm，每层注浆量为2kg，注浆压力为0.3mpa。
32.使用上面的微型桩分布式注浆成桩装置实现的施工方法步骤如下：
33.步骤1，组装压力桶。将压力桶盖25盖于压力桶本体24上，拧紧紧固螺栓26，使压力桶盖25中的橡胶密封圈压紧，保证压力桶的气密性，把压力桶放在电子秤14上。
34.步骤2，连接各部分装置。压力桶气管11的一端与压力桶的进气管30连接，另一端与三通接头17的第三接口连接；软注浆管13的一端与压力桶的出料口12连接，另一端与分布式压浆器的硬注浆管4连接；气囊软气管8的一端与分布式压浆器的气囊硬气管5连接，另一端与三通接头17的第二接口连接。
35.步骤3，进行压水测试其密闭性和管路是否通畅。关闭出料口阀门34，通过压力桶的进料口28向桶体内加入清水，拧紧进料口28，关闭压力桶排气阀门32，使空压机罐1的气体能进入压力桶。关闭空压机排气阀门19，打开第二三通阀门22，调节调压旋钮9至0.3mpa，打开气动搅拌机阀门33，打开出料口阀门34，气动搅拌机29正常工作，清水顺利压出且无漏水漏气现象，说明装置气密性良好、管路通畅，装置可正常运行。关闭出料口阀门34、第二三通阀门22，打开压力桶排气阀门32，排出桶内气体，将剩余清水倒出。
36.步骤4，向压力桶中加入水灰比为0.7的水泥浆液，密封好压力桶后，关闭压力桶排气阀门32。打开第二三通阀门22，调节调压旋钮9将注浆压力调整至0.3mpa，打开出料口阀门34将浆液从分布式压浆器压出后立即关闭出料口阀门34，使浆液充满管路，在进行后续压浆时便于精确测量注浆量。
37.步骤5，如图2所示，将分布式压浆器放入微型钢管桩36桩端，使分布式压浆器的注浆孔7对应桩侧出浆孔37位置处，打开第一三通阀门21，使上橡胶气囊2和下橡胶气囊3充气膨胀形成约9cm长密闭空间，上橡胶气囊2和下橡胶气囊3可以封堵浆液，使其不往上流。打开气动搅拌机阀门33，使其搅拌浆液，防止浆液沉淀和凝固。打开出料口阀门34，浆液充满桩内空隙后，从桩侧出浆孔37注入桩周土体，观察电子秤14显示的数值，达到2.5kg注浆量
后（应适量让注浆量大于设定注浆量，除去微型钢管桩内损失），关闭出料口阀门34，稳压一分钟，使压力浆液充分注入地层。
38.步骤6，关闭第一三通阀门21，并拔掉气囊软气管8，使橡胶气囊收缩，手动提升分布式压浆器30cm，至下一个桩侧出浆孔37处，重复步骤5。
39.步骤7，压浆完成后，将分布式压浆器拔出，将桶内剩余浆液倒出换成清水，重复步骤3冲洗压浆设备，直至压出的完全是清水，将设备冲洗干净为止。
40.除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术说明书以及权利要求书中使用的
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一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
41.最后需要说明的是：以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，仅用于说明本实用新型的技术方案，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。