专利名称：利用玻璃纤维强化塑料注入管的多段灌浆装置及施工方法
技术领域：
本发明涉及一种建筑上使用的灌浆装置及其相应的施工方法，特别是一种关于利用高强度玻璃纤维塑料(FRP)注入管的多段灌浆装置及施工方法。也就是说，关于，在薄弱的冲积土或含有沙土的的风化岩及断裂岩石层上撅凿隧道或斜面时，为了防止地下水流入减少因挖掘引起的地质松懈，利用FRP灌浆方法加强固定松懈的地层，增加地质支持力的装置及方法。
现有的钢管保强多段灌浆方法，通常以钻孔眼、插入钢管、充填及封闭、灌浆等顺序，主要用于松懈风化层的保强和防水工程。挖掘隧道或斜面之前，沿着隧道和斜面的曲面，钻直径为125mm的孔眼。钻完孔眼后，把设有喷射口和防逆流装置橡皮套的小口径钢管，按一定规格用其连接管相接，插入到孔眼里。插入钢管后为了防止灌浆材料逆流和露出，在钢管和孔眼间隙注入填充材料，然后进行封闭。然后为了多段灌浆，在钢管内塞入填充器，由内到外移动填充器的同时，利用喷射口进行多段灌浆。
如上所述的现有的钢管强化多段灌浆方法存在着下列几个问题。第一，使用的材料是钢管，因此若未完全被封闭而接触到地内壁时，钢管引起腐蚀而不能成为永久性的强化材料。第二，完成灌浆后为了进行下一次挖掘时，切割地面露出部分时需要很长的时间。第三，根据地质状态和隧道端面的大小，要保强的深度增深，钢管的重量也随着增大，因此把钢管插入孔眼时存在着很多困难。第四，插入钢管后因自重，孔眼内壁和钢管接触不能灌浆而降低灌浆效果。第五，注入时因喷射口不能全部开放，存在注入分布不均匀等缺点。
本发明的目的是提供一种可以有效解决上述问题的多段灌浆装置及施工方法，它可以防止注入管的腐蚀，切割容易，可以提高隧道挖掘工程速度等；另外，它可以增加地下水渗透方向的灌浆量，从而确保防水及强化地基的功效；第三，它注入管重量轻、易于操作、无注入管堵塞，灌浆分布良好，可提高注入效果。
本发明的目的是这样实现的它由注入管1，间隙台2，防逆流装置，灌浆材输送管5，充填器6，封闭管9及连接管12组成；注入管1为空心管结构、管壁上以均匀的间隙放射状排列有注入口3，其两端设有螺纹；用于连接注入管的连接管；注入管1的外侧为按一定间隔布置，并与之为一体形成节的环状间隙台2；可以开关注入口3的防逆流装置；注入管1的内部插有注入灌浆材的灌浆材输送管5；灌浆材输送管5的端部为充填器6，由可以用压缩空气收缩、膨胀进而开放、关闭注入管1的软橡胶套7、保护软橡胶套7的两个保护套8组成；注入管1的外部设有两个封闭管9，一个较长、可以延长到孔眼11底部，另一较短、位于孔眼11入口处。
本发明上述注入管由高强度玻璃纤维塑料(FRP)制成。
本发明的FRP注入管是玻璃纤维及树脂组成的塑料制品，截断及加工容易，灌浆后挖掘隧道时比钢管易于锯断从而加快施工进度；重量轻而易于搬运，并且耐化学性、耐腐蚀性强、不易变质，不仅可以用于挖掘辅助方法，也可以用于永久性的保强材料。此外，由于灌浆材料的接触面大，注入管表面粗糙，因此附着强度大。
本发明的多段灌浆装置中，与FRP的注入管设计一体化而特殊制成的间隙台保护着橡皮套，另外它还可以使注入管位于孔眼的中央而使灌浆注入口不接触孔壁，易于灌浆；此外，注入管的位置位于孔中央，因此灌浆均匀，提高灌浆的质量。
图1为本发明的多段灌浆装置注入管设置到孔眼的示意2为本发明的多段灌浆装置的剖面3为本发明的多段灌浆装置注入管的断面图和剖面4为本发明的多段灌浆装置注入管内充填器和输送管的示意5为连接注入管的连接管的断面图和剖面图<对图面符号的简单说明>1.注入管 2.间隙台3.注入口 4.橡皮套5.灌浆材输送管 6.充填器7.软橡胶套 8.保护套9.封闭管 10.封闭材11.孔眼12.连接管注入管1是以FRP组成的圆柱型圆管，管的壁面设有多个放射状排列的注入口，沿着管道一定间距反复排列，管道两端的外面有螺丝，多个注入管可以通过连接管12相互连接在一起。
FRP管是以玻璃纤维(Fiberglass)为主材料与不饱和树脂(Unsaturated-polyester Resin)复合的材料制成。此材料有比铝轻、比铁耐热和耐腐蚀、强度高等特点，是优秀的半永久性建筑材料。因此是在各种产业界广为利用的新型塑料材料。
间隙台2是环状，以一定间隔排列在注入管1的外侧，与注入管成为一体形成节。把注入管插入孔眼11时，此间隙台2防止注入管1与孔眼地壁的接触，以间隙台与孔眼壁保持间隙，不防碍灌浆材的注入，尽量把注入管1位于孔眼11的中心位置而中心应力的方向不会偏转。而且此间隙台2正好排列在注入管1伸入方向的注入口3前部，因此当把注入管1插入孔眼11时，可以防止防逆流装置橡皮套4接触到不规则的孔眼11的内壁表面而被损坏，也可以防止注入口3的堵塞。
当把注入管1插入孔眼11时，防逆流装置不但可以防止沙土或异物通过注入口3进入到注入管1内，而且可以防止通过注入管1注入灌浆材料通过注入口3流入到注入管1和孔眼间隙后重新逆流到注入管1内部。本实施例的防逆流装置为在注入管1外部套上的一定宽度的橡皮套4。当往注入管1注入灌浆材料时，此橡皮套4堵住注入口3，当注入压力上升时，灌浆材料就可以从橡皮套4和注入口3之间的针眼流入孔眼11与注入管1之间的间隙，充填其间隔。
此橡皮套4上可以形成微小的针眼。一般情况下橡皮套4上的小针眼是处于关闭的状态，但当注入管1内压力上升时，橡皮套4被膨胀，针眼也被扩大，灌浆材料从针眼被流入到地基与注入管1之间，可以提高灌浆材料的注入效果。此外，此防逆流装置可以使用多种宽窄度的橡皮套4。作为防逆流装置的橡皮套4制作及安装容易又低廉，套到圆形注入管1的外部不形成凹凸、易于把注入管插入到孔眼11中即可。
注入管1的内部设有灌浆材输送管5，利用此灌浆材输送管5往注入管1内注入灌浆材料。灌浆材输送管5的前部设有充填器6。
充填器6的中心被灌浆材输送管5贯穿、成圆桶型，由两端的保护套8和中心的软橡胶套7组成。
此软橡胶套7跟外部的空气注入管连接，通过此空气注入管吹进或排除压缩空气，可以使此管道自如地收缩、膨胀。吹进压缩空气时，此软橡胶套7与注入管1内壁之间的间隙缩小，由此可以防止灌浆材的逆流，灌浆材只能通过注入口3流入到孔眼11和注入管1之间空隙，从而从孔眼11的底部开始均匀地注入灌浆材料。注入一定程度后，收缩软橡胶套7把充填器6提升一点反复进行如上的操作。这就叫做多段灌浆施工方法。
如上所述的保护套8的直径比注入管1的内径小，因此可以在注入管1内自由地移动，当收缩软橡胶套7后，灌浆材输送管5在注入管1内移动时，保护软橡胶套7不接触注入管1壁以防磨损。
与注入管1一起塞入孔眼11内的还有两个封闭管9。封闭管9一个位于注入管1的底部，长度较长，另一个是位于在注入管1的上部长度较短。这两个管道均延伸到孔眼11入口。通过此封闭管9注入封闭材10填满注入管1和孔眼11之间的空隙。封闭材10通过注入管1底部的长的封闭管9注入到孔眼11的底部，封闭材10填满到孔眼11入口时，通过注入管1上部的短的封闭管9流出。灌注的封闭材10可以把孔眼11内残留的不纯物排除到孔眼11外部，并且可以起防止水渗到孔眼11内部的作用，也可以固定注入管1的位置使灌浆材料易于灌浆，还可以同以后被注入的灌浆材料混合成一体坚固地被硬化。
利用本发明的FRP注入管多段灌浆装置的施工顺序首先在掘凿面的上方向开始钻眼。另外在工厂制作带有注入口3和间隙台2的注入管1。防止逆流的橡皮套设置在注入管1的注入口3上，根据孔眼11的深度使用连接管12把注入管1相互连接。钻眼完毕后把注入管1插入到孔眼11。另外把两个封闭管9插入到孔眼11内。一个是插入到注入管1与孔眼11间隙的底部，延长到孔眼11上部；另外一个插入到注入管1和孔眼11间隙的上部，延长到孔眼11的入口。
把注入管1和封闭管9插入完后，用封闭材10把孔眼11的入口进行灌封。
用插入注入管1和孔眼11间隙底部的封闭管9注入封闭材10。此封闭材10是填充到孔眼11和注入管1之间的空隙，排除不纯物。灌浆时，当通过设置在孔眼11上部的封闭管9流出封闭材10时，结束灌浆。封闭材10硬化到一定程度时，把带有充填器6的灌浆材输送管5插入到注入管1内开始注入灌浆材料。充填器6中心的软橡胶套7被压缩空气膨胀而密封于注入管1内壁，从而防止灌封材的逆流，只能通过注入口3注入灌浆材。一定长度灌浆完时，重新收缩软橡胶套7，提升灌浆材输送管5，然后重新膨胀软橡胶套7密封注入管1进行重复操作，直到灌浆完毕。注入的灌浆材先灌满注入管1，然后通过注入口3渗透到注入管1和孔眼11之间的间隙，并与封闭材10一起逐渐硬化。
权利要求
1.一种多段灌浆装置，其特征是它包括注入管1，注入管1为空心管结构、管壁上以均匀的间隙放射状排列有注入口3，其两端设有螺纹；用于连接注入管1的连接管12；注入管1的外侧为按一定间隔布置，并与之为一体形成节的环状间隙台2；可以开关注入口3的防逆流装置；注入管1的内部插有注入灌浆材的灌浆材输送管5；灌浆材输送管5的端部为充填器6，由可以用压缩空气收缩、膨胀进而开放、关闭注入管1的软橡胶套7、保护软橡胶套7的两个保护套8组成；注入管1的外部设有两个封闭管9，一个较长、可以延长到孔眼11底部，另一较短、位于孔眼11入口处。
2.如权利要求1所述的多段灌浆装置，其特征是注入管1由高强度玻璃纤维塑料(FRP)制成。
3.如权利要求1所述的多段灌浆装置，其特征是防逆流装置为安装于注入口3外侧的橡皮套4。
4.如权利要求3所述的多段灌浆装置，其特征是橡皮套4上形成很多微小的针眼或重叠不同的橡皮套4。
5.如权利要求1所述的多段灌浆装置，其特征是间隙台2排列在注入管1伸入孔眼11方向的注入口3前部。
6.利用上述多段灌浆装置的施工方法，其特征是把权利要求1或2所述的注入管1搬运到设置位置后，在注入口设置防逆流装置；根据孔眼11的深度，利用权利要求1所述的连接管12连接相同长度的多个注入管1；连接后的注入管1插入到孔眼11里；把权利要求1所述的的两个封闭管9一个插入到孔眼11的底部，另一个插入到孔眼11的入口处；孔眼11的入口用封闭材10封口；用插入到孔眼11入口处的封闭管9和插入到孔眼11底部的封闭管9注入封材料，并灌满；把带有权利要求1所述充填器6的灌浆材输送管5插入注入管1内；膨胀充填器6中央的软橡胶套7，封闭注入管1后，把灌浆材料充填到注入管1内；然后收缩软橡胶套7把带有充填器6的灌浆材输送管5以均匀的速度向上移动，重新膨胀软橡胶套7，再次封闭注入管1，充填新的灌浆材料，如此反复操作灌浆，直到孔眼顶端。
全文摘要
本发明公开一种多段灌浆装置及施工方法，该装置包括在圆筒形曲面的壁上形成多个放射状注入口3，由沿着管壁均匀排列有注入口3的注入管1；以一定间隔设置在注入管1的外壁而形成节，与管道成一体的间隙台2；伸入到注入管内喷射灌浆材料的输送管5；设置在输送管端口，由保护套8、软橡胶套7组成的充填器6；与注入管1一起伸入到孔眼11的两个封闭管9；为了防止灌浆材从敞开的注入口3逆流到注入管内而设置的防逆流装置；可以连接注入管和注入管的连接管12等部分组成。在挖掘隧道或斜面时，本发明通过在松懈的部位加FRP注入管强化地质应力，能够防止地下水流入，减少因挖掘引起的地质松懈；本发明的FRP注入管是玻璃纤维和不饱和聚乙烯树脂混合组成的新型强化塑料材料，有易于截断和加工、重量轻、耐化学性和耐腐蚀性等特点。因此不仅可以用作施工中的辅助材料，也可以用作永久性强化材料。
文档编号E02D19/16GK1410634SQ01140899
公开日2003年4月16日 申请日期2001年9月24日 优先权日2001年9月24日
发明者崔鸿基, 崔容基 申请人:大原土质株式会社, 崔鸿基