一种定向注浆方法及定向注浆管与流程

1.本发明涉及岩土工程加固领域，特别是涉及一种定向注浆方法及定向注浆管。


背景技术：

2.劈裂注浆采用高压注浆工艺，将水泥或化学浆液等注入土层，以改善土层性质，在注浆过程中，注浆管出口的浆液对四周地层施加了附加压应力，使土体发生剪切裂缝，而浆液则沿着裂缝从土体强度低的地方向强度高的地方劈裂，劈入土体中的浆脉便形成了加固土体的网络或骨架。由于浆液在劈入土层过程中并不是与土颗粒均匀混合，而是呈两相各自存在，浆脉扩展的方向势必对劈裂注浆加固效果造成影响。然而由于土体的不均匀性导致目前劈裂注浆的起裂方向是随机的，这势必对劈裂注浆加固效果造成不良影响。


技术实现要素：

3.为解决以上技术问题，本发明提供一种定向注浆方法及定向注浆管，能够控制劈裂注浆的浆脉扩展方向，提高了劈裂注浆的质量。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
5.本发明提供一种定向注浆方法，采用定向注浆管，所述定向注浆管包括套筒、注浆机构和扩孔机构，所述注浆机构滑动安装于所述套筒中，所述扩孔机构的上端铰接于所述套筒的下端，所述扩孔机构的下端铰接于所述注浆机构的下端；
6.该方法包括以下步骤：
7.步骤一、利用钻具对需要加固的地层钻孔至预设深度；
8.步骤二、根据工程需求预设劈裂方向与劈裂注浆的深度；
9.步骤三、将所述扩孔机构对准预设的劈裂方向，下放所述定向注浆管至预设的劈裂注浆的深度；
10.步骤四、使得所述注浆机构相对于所述套筒向上滑动，进而使得所述扩孔机构沿径向扩张，之后使得所述定向注浆管运动，进而形成平行于所述定向注浆管的预设裂缝或垂直于所述定向注浆管的预设裂缝；
11.步骤五、根据设计要求，调整注浆参数，开始注浆流程。
12.可选地，在步骤四中，所述扩孔机构沿径向扩张之后，沿所述定向注浆管的轴向向上提升所述定向注浆管，让张开的所述扩孔机构切割土体，进而形成平行于所述定向注浆管的预设裂缝。
13.可选地，在步骤四中，所述扩孔机构沿径向扩张之后，旋转所述定向注浆管，让张开的所述扩孔机构切割土体，进而形成垂直于所述定向注浆管的预设裂缝。
14.本发明还提供一种定向注浆管，包括套筒、注浆机构和扩孔机构，所述注浆机构滑动安装于所述套筒中，所述扩孔机构的上端铰接于所述套筒的下端，所述扩孔机构的下端铰接于所述注浆机构下端的外壁上，所述注浆机构相对于所述套筒滑动时能够使得所述扩孔机构沿径向扩张。
15.可选地，所述扩孔机构包括两个对称设置的扩孔组件，各所述扩孔组件均包括第一扩孔片和第二扩孔片，所述第一扩孔片的上端铰接于所述套筒的下端，所述第二扩孔片的上端铰接于所述第一扩孔片的下端，所述第二扩孔片的下端铰接于所述注浆机构下端的外壁上；所述第一扩孔片的内部形成中空腔体，且所述第一扩孔片的侧壁上设置有多个出浆孔，所述注浆机构的下端与所述中空腔体连通。
16.可选地，所述注浆机构包括杆体和两个注浆软管，所述杆体滑动安装于所述套筒中，所述杆体的侧壁上对称设置有两个第一轴向条形孔，各所述注浆软管均由所述杆体顶部伸至所述杆体中并穿过一个所述第一轴向条形孔伸至杆体外部与一个所述第一扩孔片的所述中空腔体连通，所述第二扩孔片的下端铰接于所述杆体下端的外壁上。
17.可选地，所述杆体外壁上设置有用于限制所述杆体和所述套筒的相对周向运动的限位机构，所述限位机构包括设置于所述杆体外壁上的限位滑块，所述套筒的侧壁上设置有供所述限位滑块沿套筒的轴线方向滑动的第二轴向条形孔。
18.可选地，所述限位滑块设置为两个，且两个所述限位滑块对称设置于所述杆体的外壁上，所述套筒的侧壁上对称设置有两个所述第二轴向条形孔。
19.可选地，还包括旋转机构，所述杆体上端的外壁上设置有外螺纹，所述旋转机构包括旋转把手和设置于所述旋转把手上部的螺母，所述旋转把手套设于所述杆体上端的外部，且所述螺母螺纹套设于所述杆体上端的外部。
20.可选地，所述旋转把手包括环形板和两个分别设置于所述环形板两端的把手杆，所述螺母固定于所述环形板的上部，所述环形板套设于所述杆体上端的外部。
21.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
22.本发明的定向注浆管包括套筒、注浆机构和扩孔机构，注浆机构滑动安装于套筒中，扩孔机构的上端铰接于套筒的下端，扩孔机构的下端铰接于注浆机构的下端。将扩孔机构对准预设的劈裂方向，下放定向注浆管至预设的劈裂注浆的深度；使得注浆机构相对于套筒向上滑动，进而使得扩孔机构沿径向扩张，之后使得定向注浆管运动，进而形成平行于定向注浆管的预设裂缝或垂直于定向注浆管的预设裂缝。通过控制扩孔的方向形成预设裂缝，诱导劈裂注浆起裂方向，从而控制劈裂注浆的浆脉扩展方向，提高了劈裂注浆的质量，且操作简单，成本较低。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本发明提供的定向注浆管的扩孔机构未张开时的主视图；
25.图2为本发明提供的定向注浆管的扩孔机构张开时的主视图；
26.图3为图2中a处的放大图；
27.图4为本发明提供的定向注浆管中套筒设置有第二轴向条形孔处的剖视图；
28.图5为本发明提供的定向注浆管的俯视图。
29.附图标记说明：100、定向注浆管；1、套筒；2、杆体；3、注浆软管；4、外螺纹；5、第一
轴向条形孔；6、第一扩孔片；7、第二扩孔片；8、出浆孔；9、限位滑块；10、第二轴向条形孔；11、环形板；12、把手杆；13、螺母。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.本发明的目的是提供一种定向注浆方法及定向注浆管，能够控制劈裂注浆的浆脉扩展方向，提高了劈裂注浆的质量。
32.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
33.如图1-图5所示，本实施例提供一种定向注浆方法，采用定向注浆管100，定向注浆管100包括套筒1、注浆机构和扩孔机构，注浆机构滑动安装于套筒1中，扩孔机构的上端铰接于套筒1的下端，扩孔机构的下端铰接于注浆机构的下端；
34.该方法包括以下步骤：
35.步骤一、利用钻具对需要加固的地层钻孔至预设深度；
36.步骤二、根据工程需求预设劈裂方向与劈裂注浆的深度；
37.步骤三、将扩孔机构对准预设的劈裂方向，下放定向注浆管100至预设的劈裂注浆的深度；
38.步骤四、使得注浆机构相对于套筒1向上滑动，进而使得扩孔机构沿径向扩张，之后使得定向注浆管100运动，进而形成平行于定向注浆管100的预设裂缝或垂直于定向注浆管100的预设裂缝；
39.步骤五、根据设计要求，调整注浆参数，开始注浆流程。
40.进行注浆之前，先对现场地质条件进行考察，具体地，实地查看注浆位置的土体情况。现场取样测试，以用于注浆设计参数。其中测试项目包括土体力学性能测试、土体渗透特性参数测试等。
41.进行注浆设计，具体地，根据现场地质条件考察所得的土体参数，确定注浆材料浆液配比、注浆压力、出浆孔的布置位置、布设方法、注浆范围和劈裂注浆方向等。
42.然后，启动注浆泵开始注浆。注浆方式可采用全段一次注浆或分段注浆方法。一般而言，对于单个注浆钻孔来说，为保证注浆的质量，注浆宜分段进行。根据注浆管前进方向，分段注浆有分段下行式(前进式)注浆、分段上行式(后退式)注浆和混合式注浆三种方式。
43.最后，进行注浆效果检查，具体地，通过比较和监测注浆前后地层渗透性、强度和导水性能的变化，采用多种方法对注浆效果进行评价，可以准确全面地判断注浆工程的抗渗加固效果是否达到预期要求。如比较注浆前后地层的渗透系数变化、对比注浆前后地层的标准贯入值n变化、测试注浆前后取出的土样物理参数变化、监测注浆前后地层电阻率的变化等。
44.具体地，在步骤四中，扩孔机构沿径向扩张之后，沿定向注浆管100的轴向向上提升定向注浆管100，让张开的扩孔机构切割土体，进而形成平行于定向注浆管100的预设裂
缝。该预设裂缝为矩形裂缝，扩孔机构的方向即为预设裂缝的方向、扩孔机构张开的距离即为预设裂缝的长度，定向注浆管100提升的距离即为预设裂缝的高度，扩孔机构的厚度即为预设裂缝的宽度。
45.具体地，在步骤四中，扩孔机构沿径向扩张之后，旋转定向注浆管100，让张开的扩孔机构切割土体，进而形成垂直于定向注浆管100的预设裂缝。该预设裂缝为圆盘形裂缝，扩孔机构张开的距离即为预设裂缝的直径，扩孔机构的厚度即为预设裂缝的宽度，预设裂缝的方向垂直于定向注浆管100，预设裂缝的圆心位于扩孔机构展开后的中心线与定向注浆管100的中心轴线的交叉点。
46.本实施例中通过控制扩孔的方向形成预设裂缝，诱导劈裂注浆起裂方向，从而控制劈裂注浆的浆脉扩展方向，提高了劈裂注浆的质量，同时，该方法操作简单，成本较低，且可根据具体工程需求定制定向注浆管100，为劈裂注浆的科学性提供保障，其可以应用于城市地下工程建设中的软土地层加固，提高软土地层稳定性及安全性。
47.本实施例还提供一种定向注浆管100，包括套筒1、注浆机构和扩孔机构，注浆机构滑动安装于套筒1中，注浆机构的上下两端均相对于套筒1伸至外部，扩孔机构的上端铰接于套筒1的下端，扩孔机构的下端铰接于注浆机构下端的外壁上，注浆机构相对于套筒1滑动时能够使得扩孔机构沿径向扩张。
48.扩孔机构包括两个对称设置的扩孔组件，各扩孔组件均包括第一扩孔片6和第二扩孔片7，第一扩孔片6的上端铰接于套筒1的下端，第二扩孔片7的上端铰接于第一扩孔片6的下端，第二扩孔片7的下端铰接于注浆机构下端的外壁上；第一扩孔片6的内部形成中空腔体，且第一扩孔片6的侧壁上设置有多个出浆孔8，注浆机构的下端与中空腔体连通，注浆机构中流出的浆液能够进入第一扩孔片6的中空腔体中，进而能够由出浆孔8流出。
49.注浆机构包括杆体2和两个注浆软管3，杆体2滑动安装于套筒1中，杆体2的上下两端均相对于套筒1伸至外部，本实施例中的杆体2为中空结构，且顶端为敞口结构，底端为尖锥状封闭结构。杆体2的侧壁上对称设置有两个第一轴向条形孔5，各注浆软管3均由杆体2顶部伸至杆体2中并穿过一个第一轴向条形孔5伸至杆体2外部与一个第一扩孔片6的中空腔体连通，注浆软管3的下端与第一扩孔片6的上端连接，注浆软管3中用于通入浆液，浆液通过中空腔体能够由出浆孔8流出，第二扩孔片7的下端铰接于杆体2下端的外壁上。通过设置第一轴向条形孔5，使得杆体2相对于套筒1滑动时注浆软管3有一定的活动空间。
50.杆体2外壁上设置有用于限制杆体2和套筒1的相对周向运动的限位机构，使得杆体2和套筒1之间不会产生相对周向运动。限位机构包括设置于杆体2外壁上的限位滑块9，套筒1的侧壁上设置有供限位滑块9沿套筒1的轴线方向滑动的第二轴向条形孔10。通过限位滑块9与第二轴向条形孔10相配合，使得杆体2能够相对于套筒1滑动的同时，不会相对于套筒1进行转动。
51.限位滑块9设置为两个，且两个限位滑块9对称设置于杆体2的外壁上，套筒1的侧壁上对称设置有两个第二轴向条形孔10，各限位滑块9均滑动安装于一个第二轴向条形孔10中。
52.本实施例中还包括旋转机构，杆体2上端的外壁上设置有外螺纹4，旋转机构螺纹套设于杆体2上端的外部，旋转机构贴住套筒1的顶面进行旋转，即旋转机构相对于套筒1在原地转动，进而使得杆体2沿套筒1的轴线方向向上运动。
53.旋转机构包括旋转把手和设置于旋转把手上部的螺母13，旋转把手套设于杆体2上端的外部，且螺母13螺纹套设于杆体2上端的外部。
54.旋转把手包括环形板11和两个分别设置于环形板11两端的把手杆12，螺母13固定于环形板11的上部，环形板11套设于杆体2上端的外部。当需要使得扩孔组件张开时，环形板11贴住套筒1的顶面，通过把手杆12转动环形板11和螺母13，螺母13相对于套筒1原地转动，进而使得杆体2沿套筒1的轴线方向向上滑动。
55.于本具体实施例中，杆体2的外径小于套筒1的内径。具体地，杆体2的长度为1000mm，外径为45mm；套筒1的外径为50mm，内径为46mm，出浆孔8的直径为5mm。
56.第一扩孔片6和第二扩孔片7的长度均为100mm，第一扩孔片6的张开角度α为第一扩孔片6与杆体2的轴线之间的夹角，α为0～90
°
。具体地，通过控制旋转机构的旋转圈数，来控制杆体2相对于套筒1的滑动距离，进而控制第一扩孔片6的张开角度，使得第一扩孔片6张开至设定角度。
57.本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种定向注浆方法，其特征在于，采用定向注浆管，所述定向注浆管包括套筒、注浆机构和扩孔机构，所述注浆机构滑动安装于所述套筒中，所述扩孔机构的上端铰接于所述套筒的下端，所述扩孔机构的下端铰接于所述注浆机构的下端；该方法包括以下步骤：步骤一、利用钻具对需要加固的地层钻孔至预设深度；步骤二、根据工程需求预设劈裂方向与劈裂注浆的深度；步骤三、将所述扩孔机构对准预设的劈裂方向，下放所述定向注浆管至预设的劈裂注浆的深度；步骤四、使得所述注浆机构相对于所述套筒向上滑动，进而使得所述扩孔机构沿径向扩张，之后使得所述定向注浆管运动，进而形成平行于所述定向注浆管的预设裂缝或垂直于所述定向注浆管的预设裂缝；步骤五、根据设计要求，调整注浆参数，开始注浆流程。2.根据权利要求1所述的定向注浆方法，其特征在于，在步骤四中，所述扩孔机构沿径向扩张之后，沿所述定向注浆管的轴向向上提升所述定向注浆管，让张开的所述扩孔机构切割土体，进而形成平行于所述定向注浆管的预设裂缝。3.根据权利要求1所述的定向注浆方法，其特征在于，在步骤四中，所述扩孔机构沿径向扩张之后，旋转所述定向注浆管，让张开的所述扩孔机构切割土体，进而形成垂直于所述定向注浆管的预设裂缝。4.一种定向注浆管，其特征在于，包括套筒、注浆机构和扩孔机构，所述注浆机构滑动安装于所述套筒中，所述扩孔机构的上端铰接于所述套筒的下端，所述扩孔机构的下端铰接于所述注浆机构下端的外壁上，所述注浆机构相对于所述套筒滑动时能够使得所述扩孔机构沿径向扩张。5.根据权利要求4所述的定向注浆管，其特征在于，所述扩孔机构包括两个对称设置的扩孔组件，各所述扩孔组件均包括第一扩孔片和第二扩孔片，所述第一扩孔片的上端铰接于所述套筒的下端，所述第二扩孔片的上端铰接于所述第一扩孔片的下端，所述第二扩孔片的下端铰接于所述注浆机构下端的外壁上；所述第一扩孔片的内部形成中空腔体，且所述第一扩孔片的侧壁上设置有多个出浆孔，所述注浆机构的下端与所述中空腔体连通。6.根据权利要求5所述的定向注浆管，其特征在于，所述注浆机构包括杆体和两个注浆软管，所述杆体滑动安装于所述套筒中，所述杆体的侧壁上对称设置有两个第一轴向条形孔，各所述注浆软管均由所述杆体顶部伸至所述杆体中并穿过一个所述第一轴向条形孔伸至杆体外部与一个所述第一扩孔片的所述中空腔体连通，所述第二扩孔片的下端铰接于所述杆体下端的外壁上。7.根据权利要求6所述的定向注浆管，其特征在于，所述杆体外壁上设置有用于限制所述杆体和所述套筒的相对周向运动的限位机构，所述限位机构包括设置于所述杆体外壁上的限位滑块，所述套筒的侧壁上设置有供所述限位滑块沿套筒的轴线方向滑动的第二轴向条形孔。8.根据权利要求7所述的定向注浆管，其特征在于，所述限位滑块设置为两个，且两个所述限位滑块对称设置于所述杆体的外壁上，所述套筒的侧壁上对称设置有两个所述第二轴向条形孔。
9.根据权利要求6所述的定向注浆管，其特征在于，还包括旋转机构，所述杆体上端的外壁上设置有外螺纹，所述旋转机构包括旋转把手和设置于所述旋转把手上部的螺母，所述旋转把手套设于所述杆体上端的外部，且所述螺母螺纹套设于所述杆体上端的外部。10.根据权利要求9所述的定向注浆管，其特征在于，所述旋转把手包括环形板和两个分别设置于所述环形板两端的把手杆，所述螺母固定于所述环形板的上部，所述环形板套设于所述杆体上端的外部。

技术总结
本发明公开一种定向注浆方法及定向注浆管，涉及岩土工程加固领域，定向注浆管包括套筒、注浆机构和扩孔机构，注浆机构滑动安装于套筒中，扩孔机构的上端铰接于套筒的下端，扩孔机构的下端铰接于注浆机构的下端。将扩孔机构对准预设的劈裂方向，下放定向注浆管至预设的劈裂注浆的深度；使得注浆机构相对于套筒向上滑动，进而使得扩孔机构沿径向扩张，之后使得定向注浆管运动，进而形成平行于定向注浆管的预设裂缝或垂直于定向注浆管的预设裂缝。通过控制扩孔的方向形成预设裂缝，诱导劈裂注浆起裂方向，从而控制劈裂注浆的浆脉扩展方向，提高了劈裂注浆的质量。提高了劈裂注浆的质量。提高了劈裂注浆的质量。


技术研发人员：陈铁林 樊容
受保护的技术使用者：北京知行天佑工程科技有限公司
技术研发日：2023.08.07
技术公布日：2023/10/15