专利名称：用于地下工程控制流砂的方法及其注浆系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及地下土建工程技术，具体地说在地铁、随道、给排水工程、 桥墩等地下土建施工中遇到的流砂地质，所采用的一种控制流砂流动的方法， 并为实施该方法提供控制的系统。
技术背景现代的城市建设都在不断利用地下空间，地下土建工程与地质层的土质 有关。流砂层地质会对地下土建施工带来极大危害，因为流砂层里有大量的 细粉砂和水。当开挖流砂区域时，在地下水位的位能作用下，使水和细粉砂 凶猛朝开挖方向涌动。如果事先不将流砂区域控制，将会造成严重的后果，会使地面崩陷、建筑物倒塌、甚至造成人员伤亡。例如上海地铁4号线的随 道工程，采用难度较大的冷冻技术，因此造成了较大的经济损失。因为冷冻 技术目前还不十分成熟，有待于进一步研究。目前国内外对流砂控制的方法有三种 一是气压法；二是避让法；三是 冷冻法。气压法适合于顶管工程，但需要特殊的设备，投入相当的资金，且 不能用于开放式的施工。避让法是比较安全，施工风险小，但增加了造价。 冷冻法是目前技术先进国家，如日本、德国等国所采用的先进技术，其优点 是可穿越流砂层施工，能开拓一定范围的作业面。但施工设备投资较大，技 术要求较高，可靠性存在问题。冷冻用的冷冻剂会污染环境，有害施工人员 的身体健康。 发明内容针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的之一是提供用于地下工程控制 流砂的方法，该方法能够有效地凝固流动的流砂。本发明的目的之二是提供 注浆系统，该系统能够实施控制流砂的方法，设备投资少、成本低而效果显 著，操作方便。为达到上述目的之一，本发明的方法是通过以下的技术方案实现的，其 步骤如下1.确定流砂地质按照规划，先勘察工程区域，确定地下流砂层位置；2. 拟订施工方案根据地质勘察资料，拟订注浆施工方案，确定施工范围及深度；3. 配备施工设备注浆系统包括钻机、浆液搅拌机、注浆泵、注浆外管、注浆内管、浆液 输送管、电机；4. 注浆操作过程安放注浆设备；接通电机电源；在流砂层区域上部按划线布置用钻机钻 每一注衆孔；在注浆孔内安放注浆外管；在浆液搅拌机上按配比搅拌水泥浆; 浆液通过注浆泵、浆液输送管、送入注浆内管、经注浆外管将水泥浆喷入并 劈裂流砂层，注浆压力》0.3MPa;所有孔注浆完毕后封孔；5. 验收合格测定注浆凝固稳定期按气温而定，待注浆凝固期过后，再在该地下流砂层区 域钻孔，测定流砂或凝固物之区别，作为验收合格标准。为达到上述的目的之二，本发明是这样实现的，注浆系统包括钻机、浆 液搅拌机、注浆泵、浆液输送管、电机，其结构要点是它还包括注浆外管、 注浆内管，其中注浆外管置于地下注浆孔内，注桨内管通过控制阀与浆液输 送管相连接，注浆内管可以在注浆外管内上下移动。上述注浆外管的下端为锥角，注浆外管的长度上分多个等分，每等分的 圆周上均布有与注浆外管内孔相通的小孔，位于小孔处的注浆外管外圆上套 有单向器。上述注浆内管是多节首尾相接的空心管，注浆内管的上端设有与控制阀 连接的螺纹，注浆内管的下端一节外圆上均布有与注浆内管孔相通的小孔。本发明的原理是在地下土建工程的流砂区域地面上，采用多排钻孔设 管注浆的方法，使水泥浆与流砂层的水、砂混合凝固成胶凝体，将液态的流 砂层变成固态的凝固层，从而达到固结流砂涌动的目的。本发明由于采用多排钻孔设管注浆的方法和采用注浆系统，使流砂变成 固态。本发明的优点是可穿越流砂层实现开放式施工，具有较好的安全可 靠性。与现有技术相比所用方法和设备均较简单，工程成本低，节省了大量 资金。操作方便对人体和环境无害。本发明经试验证明具有极其显著的控制流砂涌动的效果，能付于实用。本发明为地下工程建设探索出一条新路，领引出新的发展方向。
以下将结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。 图是本发明的注浆系统示意图。图中，l为电机；2为浆液搅拌机；3为泵电机；4为注浆泵；5为放泄 阀；6为压力表；7为出口阀；8为浆液输送管；9为控制阀；IO为注浆内管；ll为注浆外管；12为单向器；13为注浆外管小孔；14为注浆内管小孔。
具体实施方式
本发明的方法及实施本方法的注浆系统，都经过多次小型试验和实施，这里选在浙江省温卅市某地下工程的实施作为本发明的一个实施例确定流砂地质浙江省温卅市是沿海地区，大部分的土地是由泥沙淤积形成的，土质以沙性土为主。沿海地区的标高-4m以下局部区域是流砂层。本工程位于温卅市瓯江附近，按照规划，经地质勘测表明，本工程的局部区域在流砂层中，标高为-6m。拟订施工方案在流砂层区域范围的上部划线，本例布设3排注浆外管，管与管之间的孔距500-600mm，钻孔深7000mm，共布设注浆孔162个。配备施工设备如图所示，该注浆系统包括钻机、浆液搅拌机2、注浆 泵4、浆液输送管8、电机，它还包括注浆外管ll、注浆内管IO，注浆内管 IO可以在注浆外管11内上下移动。注浆外管11的下端为锥角，注浆外管11 的长度上分多个等分，每等分为》500 mm，每等分的圆周上均布有与注浆外 管11内孔相通的小孔13。位于小孔13的注浆外管11外圆上套有单向器12， 本例单向器12的材料为橡胶。注浆内管10是多节首尾相接的空心管，本实 施例是通过螺套首尾相接。注浆内管10的上端设有螺纹，通过螺纹与控制阀 9相连。注浆内管10的下端一节外圆上均布有与内孔相通的小孔14。注浆操作过程当该注浆系统工作时，注浆设备与电源接通。在流砂层 区域上部用钻机钻各注浆孔，在注浆孔内安放注浆外管ll。通过水管将水和 水泥加入到浆液搅拌机2上，水与水泥的配比为1 : 5。电机1带动浆液 搅拌机2搅拌水泥浆，搅拌后水泥浆通过浆液输送管8送入由泵电机3带动 的注浆泵4上。放泄阀5用来调节压力表6，水泥浆经出口阀7进入浆液输送管8，再通过控制阀9进入注浆内管10。水泥桨在压力作用下从注浆内管 10的下端小孔14压入到注浆外管11，本例的注浆压力为0. 5MPa。经注桨外 管11的小孔13通过单向器12喷入并劈裂流砂层。由于管内压力大于外部压 力，同时在地下压力作用下，所以水泥朝橡胶单向器12上面缝里喷出，成斜 面角度。当外部压力大于管内压力时，注浆外管11的小孔13被橡胶单向器 12阻压，水泥浆无法倒流，因此橡胶单向器12起了单向功能。注浆内管遍 喷遍从注浆外管孔内逐段向上拔出并将注浆内管逐节脱下，完成了一个孔的 注浆。然后再将注浆内管的每节装上，注桨下一个孔。重复操作直至注浆结 束，最后封孔。水泥浆在流砂层里与水、砂混合凝固成胶凝体。验收合格测定凝固稳定期与气温有关，本例气温在1(TC以上，凝固期 为3-7天。凝固稳定期后，在该地下流砂层区域上部，再钻几个孔至原流砂 层深度。见其结果为凝固物，故符合验收合格要求，工程可进入下一步开放 式施工。
权利要求
1. 用于地下工程控制流砂的方法，其特征在于该方法的具体步骤如下1)确定流砂地质按照规划，先勘察工程区域，确定地下流砂层位置；2)拟订施工方案根据地质勘察资料，拟订注浆施工方案，确定施工范围及深度；3)配备施工设备注浆系统包括钻机、浆液搅拌机、注浆泵、注浆外管、注浆内管、浆液输送管、电机；4)注浆操作过程安放注浆设备；接通电机电源；在流砂层区域上部按划线布置用钻机钻每一注浆孔；在注浆孔内安放注浆外管；在浆液搅拌机上按配比搅拌水泥浆；浆液通过注浆泵、浆液输送管、送入注浆内管、经注浆外管将水泥浆喷入并劈裂流砂层；注浆压力≥0.3MPa；所有孔注浆完毕后封孔；5)验收合格测定凝固稳定期按气温而定，待注浆凝固期过后，再在该地下流砂层区域钻孔，测定流砂或凝固物之区别，作为验收合格标准。
2. —种实施权利要求1的方法的注浆系统，包括钻机、浆液搅拌机、 注浆泵、浆液输送管、电机，其特征在于还包括注浆外管、注浆内管，其 中注浆外管置于地下注浆孔内，注浆内管通过控制阀与浆液输送管相连接， 注浆内管可以在注浆外管内上下移动。
3. 根据权利要求2所述的注浆系统，其特征在于注浆外管的下端为 锥角，注浆外管的长度上分多个等分，每等分的圆周上均布有与注浆外管内 孔相通的小孔，位于小孔处的注浆外管外圆上套有单向器。
4. 根据权利要求2所述的注浆系统，其特征在于注浆内管是多节首尾相接的空心管，注浆内管的上端设有与控制阀连接的螺纹，注浆内管的下 端一节外圆上均布有与注浆内管孔相通的小孔。
全文摘要
本发明公开了用于地下工程控制流砂的方法及其注浆系统，其特点是该方法的步骤是确定流砂地质、拟订施工方案、配备施工设备、注浆操作过程、验收合格测定。实施该方法的注浆系统，它包括钻机、浆液搅拌机、注浆泵、浆液输送管、电机，还包括注浆外管、注浆内管。本发明采用多排钻孔设管注浆的方法和采用注浆系统，使流砂变成固态。其优点是可穿越流砂层实现开放式施工，具有较好的安全可靠性。与现有技术相比所用方法和设备均较简单，工程投资少成本低，操作方便对人体和环境无害。本发明经试验证明具有实用性，有极其显著的控制流砂涌动的效果。本发明为地下工程建设探索出一条新路，领引出新的发展方向。
文档编号E02D3/00GK101275393SQ20071003852
公开日2008年10月1日 申请日期2007年3月27日 优先权日2007年3月27日
发明者蒋利江, 郑春华, 金阳升 申请人:上海华海特殊环境工程有限公司