专利名称：修补地下建筑帷幕夹沙、劈叉和缺位缺陷的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种地下工程的施工方法和配套的设备。特别是一种修补地下建筑帷
幕夹沙、劈叉和缺位缺陷的方法和设备。
背景技术：
在建筑领域，地下空间的开发和利用已呈普及之势。 在地下水丰富的地区，为保障施工的需要，在开挖基坑之前，首先应做好地下帷
幕。地下帷幕的作用是为了阻止漏水和泥沙的湧出。地下帷幕做好了，才可以对帷幕内的
土体进行开挖，从而挖出基坑，清理出地下工程的空间，保障建筑主体的完成。 地下帷幕有地连墙、桩墙等多种类型。由于这些帷幕都是在不能直观的地下，通过
相关的机械设备完成，所以容易遗留工程缺陷。这些缺陷只有在开挖的过程中才会显露出来。 其中最难修补，危险最大的缺陷是墙体、桩体的接缝夹沙、劈叉和缺位的缺陷。在 这种部位，当开挖至一定的深度时，就会有水从地下湧出，有时还夹带大量的泥沙。遇有这 种情况必须停止开挖，并立即组织封堵。企图通过彻底开挖，充分暴露缺陷，然后再行封堵 的想法是非常危险的和不可行的，一方面会使湧水、流沙加剧，开挖无法进行。另一方面，土 体约束失去，会出现更大的湧水、湧沙、坍塌的险情，严重时会危及建筑本身、帷幕外其他建 筑和施工人员的人身安全，造成更重大的损失。 修补这种缺陷最传统的办法是先填压，再在帷幕之外钻孔，补做旋喷桩，并进行水 泥和水玻璃双组分的"双液"灌浆。待湧水和流动泥沙被封堵成功后，再次开挖。
但是，再次开挖时还可能会再次出现新的险情。主要原因是，如果基坑过深水压超 过-20m以上，则旋喷桩的桩身很难定位、也不易饱满，帷幕的缺陷部位很难准确地贴封密 实；如果这些无法贴封密实的部位又恰为泥沙所占据，那么"双液"灌浆也无法将这些泥沙 替换和填充。受地下水的侵蚀，当开挖到该部位，仍然还会出现湧水和流沙的险情。
为避免再次开挖时再次出现险情，目前逐渐被推广的办法是在基坑内部再多做一 道旋喷桩和"双液"灌浆的加固。这样做，就等于在帷幕内外同时附加了二道新的附加帷幕， 其中只要有一道附加帷幕能起作用，就可以避免险情。大大地减少了险情发生的机率。
问题是，在帷幕内做旋喷桩和双液灌浆的时候，向基坑的土体下钻孔存在着很大 的风险。由于钻孔的位置，是基坑内部又处于水位之下，所以钻孔时，如果恰好遇到没有修 补好的帷幕的缺陷，那么在水压的作用下，湧水和流沙会通过钻孔再次冒出，这时如果土层 较薄，不足以对湧水形成约束，那么还会形成险情。为了避免这种险情的发生，只有在钻孔 之前，在基坑内部进行大量的回填，以增加土体对湧水的约束。但是这样做又增加了工作 量，增加了回填和开挖的时间及成本。同时回填的土体太厚，又增加了补做旋喷桩时出现 "跑偏"和不准确的概率。另外，补做旋喷桩的设备比较笨重，庞大，在基坑内部施工，也常受 到周围环境的限制。
发明内容
本发明旨在提供一种修补地下建筑帷幕夹沙、劈叉和缺位缺陷的方法和设备。它
可以替代以旋喷桩和"双液"灌浆的方法对基坑内帷幕夹沙、劈叉和缺位缺陷的修补方法， 并且该方法具有不受操作空间限制，操作简便易行，不用回填土体，可靠性强，准确性高，节 省施工时间，风险可以降到最低的特点。 本发明关于修补地下建筑帷幕夹沙、劈叉和缺位缺陷所用设备包括灌浆锤，灌浆
管，灌桨嘴、灌桨机。 所述灌桨锤包括风镐、帷幕风镐锤和桩头；风镐为其动力源；帷幕风镐锤包括锤 尾、锤身和锤头；其上端的锤尾与风镐的输出端子连接并设有锁紧装置；其下端的锤头为 由外管和内芯构成的管状套头；桩头为下端带有外螺纹的钢管；桩头的外径小于锤头的外 管内径，桩头的内径大于锤头的内芯外径；锤身为锥形柱体，连接锤尾和锤头；风镐与帷幕 风镐锤的锤尾锁紧连接，帷幕风镐锤的锤头与桩头套接成灌浆锤。
其中，锤尾的锁紧装置可以是弹簧锁扣。 所述灌浆管，包括多根输浆管、多根出浆管和尖头；输浆管为两端带有外螺纹，直 径与灌浆锤的桩头匹配的钢管，多根输浆管可以以管箍依次连接；出浆管为两端带有外螺 纹，直径与输浆管匹配的钢管，在其管外壁上，均匀分布着多个横向的环形凸起，在环形凸 起之间设有多个出浆口并套有橡胶薄膜，多根出浆管可以以管箍依次连接；尖头为上端带 有外螺纹，直径与出浆管匹配，下端为圆锥形尖桩的钢管；依次连接的输浆管、依次连接的 出浆管、尖头可以依次以管箍连接成灌浆管。 所述输浆管、出浆管的直径、长度、数量，可以根据施工的要求选择，依次连接后下 端与尖头连接成灌桨管。 所述灌浆嘴为两端带有接口的胶管；所述灌浆机为专利号CN200720097456. X的专利技术涉及的灌浆机。 本发明关于修补地下建筑帷幕夹沙、劈叉和缺位缺陷的方法是构筑附加帷幕； —，在地下建筑帷幕内侧设置灌浆管列阵 1 ，选择灌浆管列阵施工位置； 灌浆管列阵为打入地下的一排数个或数排数列垂直并行的灌浆管；灌浆管列阵 的施工位置选择在地下建筑帷幕内侧的基坑内，在出现夹沙、劈叉和缺位的缺陷部位的上 方； 2，选择灌浆管的长度； 以灌浆管能够达到并超过出现夹沙、劈叉和缺位的缺陷处，并能够对涌水和流沙 形成约束的深度H为准，选择输浆管的数量r^、出浆管的数量n2和输浆管的长度hl、出浆 管的长度h2 ;即niXhl+n2Xh2 = H;
3，灌浆管列阵的构筑； 将最下面的出浆管的下端以管箍与尖头连接，将其上端与桩头的下端以管箍连 接；将灌浆锤的帷幕风镐锤的锤头与桩头上端套接，使锤头的外管套在桩头上端的管外壁 外面，锤头的内芯插入桩头的管内壁内；将帷幕风镐锤的锤尾与风镐的端子锁紧连接后，启 动风镐；以风镐的冲击力通过帷幕风镐锤的锤头和桩头，将下端带有尖头的出浆管向土体 锤击，并挤压进入土体；待第一根出浆管全部进入土体后，用管钳将桩头取下，根据既定的灌浆管的长度，依此方法再连接一根或多根出浆管并锤入地下后，再连接一根或多根输浆管并锤入地下后，取下桩头，由多根输浆管、多根出浆管和尖头构成的灌浆管即被挤入到修补帷幕缺陷要求的地下深度； 将数根灌浆管并行垂直锤入地下，每根灌浆管的间距约5-10cm左右，形成由灌浆管构成的列阵；
二，灌桨 1，将灌浆嘴与输浆管的上端连接，使灌浆嘴、多根输浆管、多根出浆管和尖头连成一体； 2，使用两个灌浆机同时与两个相邻的灌浆嘴连接，将纳米防水水泥浆体或水玻璃分别通过相邻的灌浆嘴，输浆管挤入相邻的出浆管，并加压至最高的压力，纳米防水水泥浆体或水玻璃通过出浆管的出浆口挤入出浆管周围的土体； 3，依次将列阵中的所有灌浆管注满，待纳米防水水泥浆体和水玻璃充分固化后，在基坑内帷幕缺陷的部位构筑成附加帷幕。 附加帷幕的构筑对基坑内帷幕缺陷的部位进行了修补，基坑便可以继续开挖。
当所构筑的附加帷幕对基坑造成侵线时，可以在继续开挖基坑时，边开挖，边剔除裸露的纳米防水水泥浆体和水玻璃的凝固体，并用电气焊分层割除露出土体的钢管，当缺陷暴露时，即采用常规的办法进行封堵，即可以保证基坑的继续开挖。 本发明所述纳米防水水泥桨体为专利号CN20041007189. 8的专利技术涉及的纳米防水水泥。 本发明在使用时有以下积极效果 由于本发明通过相邻的灌浆管分别注入土体的是纳米防水水泥浆体或水玻璃，纳米防水水泥浆体与凝固剂水玻璃相聚会快速地凝固。凝固体在灌浆机压力的推动下，会对出浆管周围的土体产生挤压，使土体"劈裂"并移位，移位后的部位被凝固体所填充形成以灌浆钢管为中心的水泥桩体，水泥桩体的周围则是压密后的土体。 由于本发明的灌浆管的出浆管管壁上均匀地分布有出浆口，当其中一个出浆口为凝固体所堵塞，灌浆压力不能克服其阻力时，纳米防水水泥浆体或水玻璃还会从其它出浆口挤出，形成新的凝固体，直至凝固体封闭了所有的出浆口，并不再有通路可以挤出时，由灌浆管为轴心的水泥桩体也就形成了。由于灌浆管之间的距离很近，所以各灌浆管之间的水泥桩体很容易相互"咬合"，这些水泥桩体的相互咬合，就构成了附加的帷幕墙体，即附加帷幕。 与上述工艺相配合的灌浆机可以产生30Mpa以上的挤压压力，利用这种设备可以使挤出的纳米防水水泥或水玻璃的浆体十分容易地将灌浆管周围的土体挤开、压密或小范围的劈裂，使灌浆管之间联成一体，形成附加帷幕。 由于本发明采用纳米防水水泥浆体与水玻璃进行灌浆，其相互接触后凝固的速度极快，所以避免了使用传统的普通水泥与水玻璃的双液灌浆时，由于凝固速度慢，产生大范围的"劈裂"和"枝蔓"状，而不能成桩的弊病。 由于本发明的灌浆管包括输浆管、出浆管、尖头各组件，施工时现场可以即时分节组装，因此，不受操作空间限制，操作简便易行。 由于本发明靠灌浆锤将灌浆管打入土体，而不是采用钻孔的方法插埋灌浆的管道，因此，遇到湧水和流沙时，尽管出浆管上设有出浆口 ，但是出浆口上覆设有橡胶膜，使得出浆口只能出浆，湧水和流沙不会通过出浆口倒流并再次冒出，也不存在土体钻孔冒水的问题，因此施工时不用回填土体，具有可靠性强，准确性高，节省施工时间，风险可以降到最低的特点。 由于本发明的灌浆锤通过桩头把冲击力传递给输浆管，桩头成为承受冲击力的易损件，从而减少了输浆管因直接承受锤击的损坏；而桩头的更换比较简单，造价较低，降低了工程的成本。 综上所述，本发明是一种修补地下建筑帷幕夹沙、劈叉和缺位缺陷的方法和设备。它可以替代以旋喷桩和"双液"灌浆的方法对基坑内帷幕夹沙、劈叉和缺位缺陷的修补方法，该方法具有不受操作空间限制，操作简便易行，不用回填土体，可靠性强，准确性高，节省施工时间，风险可以降到最低的特点。
图1为本发明在基坑内形成的附加帷幕剖面示意图。
图2为本发明在基坑内形成的附加帷幕俯视示意图。 图3为本发明形成的附加帷幕示意图。 图4为灌浆管示意图。 图5为灌浆锤示意图。 图6为灌浆锤和灌浆管工作状态示意图。 图7为灌浆工艺工作状态示意图。 1-不开挖土体，2-帷幕，3-帷幕缺陷，4-已经开挖的部位，5-灌浆管，6-附加帷幕，7-输浆管，8-出浆管，9-尖头，10-灌浆嘴，，11-环状突起，12-出浆口 ， 13-橡胶薄膜，14-外螺纹，15-灌浆锤，16-风镐，17-帷幕风镐锤，18-锤头，19-锤尾，20-锤身，21-桩头，22-锁紧装置，23-灌浆机，24-外管，25-内芯，26-管箍。
具体实施例方式本发明实施例 某重点工程地下帷幕2，开挖标高_29m。其中在_21m以下为微承压水层，粉沙质土。水压O. 4MPa。为防止在该部位出现问题，开挖之前已在帷幕2的内、外侧均补做旋喷桩并进行了 "双液"灌浆。但当已经开挖的部位4至-25m时，由于帷幕缺陷3，出现了湧水和流沙的险情。当时，立即停止开挖并组织了填压和封堵，填压至23m处。
封堵成功后，用本发明的办法，对缺陷部位进行再次加固。
采用的设备包括灌浆锤15，灌浆管5，灌浆嘴10，灌浆机22。
— ，在地下建筑帷幕内侧设置灌浆管列阵 灌浆管5列阵的施工位置选择在地下建筑帷幕内侧的基坑内，深度在_25m出现夹沙、劈叉和缺位的缺陷部位； 选择输浆管7的数量ni = 5根、出浆管8的数量n2 = 2根；每根输浆管7的长度hl = lm，每根出桨管8的长度h2 = lm ;即H = 7m ; 将第一根出浆管8的下端的外螺纹14与尖头9上端的外螺纹14以管箍26连接，将出浆管8上端的外螺纹14与桩头21的下端的外螺纹14同样以管箍26连接； 将灌桨锤15的帷幕风镐锤17的锤头18与桩头21上端连接，使锤头18的外管24
套在桩头21上端的管外壁外面，锤头18的内芯25插入桩头21的管内壁内； 将帷幕风镐锤17的锤尾19与风镐16的端子锁紧连接后，启动风镐16 ;风镐16的
冲击力则通过帷幕风镐锤17的锤头18锤击桩头21，将下端带有尖头9的出浆管8向土体
锤击，挤压进入帷幕缺陷3部位附近的土体。 待第一根出浆管8全部进入土体后，用管钳将桩头21取下，再以管箍将第一根出浆管8上端外螺纹14与第二根出浆管8下端外螺纹14连接，锤入地下后，再依次连接5根输浆管7并锤入地下，将2根出浆管8、5根输浆管7依次连接后锤击、挤入到基坑内-7m处；而出现夹沙、劈叉和缺位的缺陷处的深度为基坑内_5m，出浆管8到达的深度超过出现夹沙、劈叉和缺位的缺陷处2m ; 将5根灌浆管5分别锤入地下，每根灌浆管5的间距约5-10cm左右，形成由灌浆
管5构成梅花状列阵； 二，灌桨 将灌浆嘴10与输浆管7的上端连接，使灌浆嘴10、5根输浆管7、2根出浆管8和尖头9连成一体。 使用两个灌浆机22同时与两个灌浆嘴10分别连接，将纳米防水水泥和水玻璃浆
体分别通过两个灌浆嘴IO，输浆管7挤入出浆管8，并加压至最高的压力，使纳米防水水泥
浆体和水玻璃分别通过相邻的两根出浆管8的出浆口 12挤入周围的土体； 依次将列阵中的5根灌浆管5注满，纳米防水水泥浆体和水玻璃快速凝固，待其充
分固化后，使该部位形成以灌浆管5为轴心的附加帷幕6，同时并对该部位的土体进行压密
处理，修补了地下建筑基坑帷幕夹沙、劈叉和缺位缺陷。 二，缺陷的修补 当开挖至标高位置_29m时，地下帷幕的缺陷封堵良好，凝固后的纳米防水水泥和水玻璃与灌浆管5形成的固化层非常牢固。
权利要求
一种修补地下建筑帷幕夹沙、劈叉和缺位缺陷的方法，其特征在于它是以构筑附加帷幕修补地下建筑帷幕夹沙、劈叉和缺位缺陷，其方法是一，在地下建筑帷幕内侧设置灌浆管列阵①选择灌浆管列阵施工位置；灌浆管列阵为打入地下的一排数个或数排数列垂直并行的灌浆管；灌浆管列阵的施工位置选择在地下建筑帷幕内侧的基坑内，在出现夹沙、劈叉和缺位的缺陷部位的上方；②选择灌浆管的长度；以灌浆管能够达到并超过出现夹沙、劈叉和缺位的缺陷处，并能够对涌水和流沙形成约束的深度H为准，选择输浆管的数量n1、出浆管的数量n2和输浆管的长度h1、出浆管的长度h2；即n1×h1+n2×h2＝H；③灌浆管列阵的构筑；将最下面的出浆管的下端以管箍与尖头连接，将其上端与桩头的下端以管箍连接；将灌浆锤的帷幕风镐锤的锤头与桩头上端套接，使锤头的外管套在桩头上端的管外壁外面，锤头的内芯插入桩头的管内壁内；将帷幕风镐锤的锤尾与风镐的端子锁紧连接后，启动风镐；以风镐的冲击力通过帷幕风镐锤的锤头和桩头，将下端带有尖头的出浆管向土体锤击，并挤压进入土体；待第一根出浆管全部进入土体后，用管钳将桩头取下，根据既定的灌浆管的长度，依此方法再连接一根或多根出浆管并锤入地下后，再连接一根或多根输浆管并锤入地下后，取下桩头，由多根输浆管、多根出浆管和尖头构成的灌浆管即被挤入到修补帷幕缺陷要求的地下深度；将数根灌浆管并行垂直锤入地下，每根灌浆管的间距约5-10cm左右，形成由灌浆管构成的列阵；二，灌浆①将灌浆嘴与输浆管的上端连接，使灌浆嘴、多根输浆管、多根出浆管和尖头连成一体；②使用两个灌浆机同时与两个相邻的灌浆嘴连接，将纳米防水水泥浆体或水玻璃分别通过相邻的灌浆嘴，输浆管挤入相邻的出浆管，并加压至最高的压力，纳米防水水泥浆体或水玻璃通过出浆管的出浆口挤入出浆管周围的土体；③依次将列阵中的所有灌浆管注满，待纳米防水水泥浆体和水玻璃充分固化后，在基坑内帷幕缺陷的部位构筑成附加帷幕。
2. —种修补地下建筑帷幕夹沙、劈叉和缺位缺陷的设备，其特征在于它包括风镐、帷幕 风镐锤和桩头；风镐为其动力源；帷幕风镐锤包括锤尾、锤身和锤头；其上端的锤尾与风镐 的输出端子连接并设有锁紧装置；其下端的锤头为由外管和内芯构成的管状套头；桩头为 下端带有外螺纹的钢管；桩头的外径小于锤头的外管内径，桩头的内径大于锤头的内芯外 径；锤身为锥形柱体，连接锤尾和锤头；风镐与帷幕风镐锤的锤尾锁紧连接，帷幕风镐锤的 锤头与桩头套接成灌浆锤。
3. 根据权利要求2所述一种修补地下建筑帷幕夹沙、劈叉和缺位缺陷的设备，其特征 在于帷幕风镐锤的锤尾锁紧装置是弹簧锁扣。
4. 一种修补地下建筑帷幕夹沙、劈叉和缺位缺陷的设备，其特征在于它是灌浆管，包 括多根输浆管、多根出浆管和尖头；输浆管为两端带有外螺纹，直径与灌浆锤的桩头匹配的钢管，多根输浆管可以以管箍依次连接；出浆管为两端带有外螺纹，直径与输浆管匹配的钢管，在其管外壁上，均匀分布着多个横向的环形凸起，在环形凸起之间设有多个出浆口并套 有橡胶薄膜，多根出浆管可以以管箍依次连接；尖头为上端带有外螺纹，直径与出浆管匹配，下端为圆锥形尖桩的钢管；依次连接的输浆管、依次连接的出浆管、尖头可以依次以管 箍连接成灌浆管。
全文摘要
一种修补地下建筑帷幕夹沙、劈叉和缺位缺陷的方法和设备。涉及一种地下工程的施工方法和配套的设备。它可以替代以旋喷桩和“双液”灌浆的方法对基坑内帷幕夹沙、劈叉和缺位缺陷的修补方法，该方法不受操作空间限制，操作简便易行，不用回填土体，可靠性强，准确性高，节省施工时间，风险可以降到最低的特点。以包括帷幕风镐锤和风镐的灌浆锤将一排或几排灌浆管冲击进入基坑内帷幕缺陷部位的土体之下，再分别用灌浆机向包括输浆管、出浆管、桩头和灌浆嘴的灌浆管内，灌入纳米防水水泥浆体或水玻璃，再通过灌浆管的出浆口，在土体内与相邻的其他灌浆管接触凝固，构成附加帷幕，即修补了地下建筑基坑帷幕夹沙、劈叉和缺位缺陷，便于继续施工。
文档编号E02D15/04GK101713198SQ200910228379
公开日2010年5月26日 申请日期2009年11月20日 优先权日2009年11月20日
发明者司亚林, 向楠, 朱琳, 王权平, 王镇生, 王静平, 高子淞, 高振丽, 高振伟, 高鑫 申请人:高振伟;王镇生