一種新型注漿管加固注漿結構及其施工方法

李亞威 葉丹

【摘 要】本文提出一種新型注漿管加固注漿結構及其施工方法，注漿結構包括注漿管，以及設于注漿管上的破土機構。本文還相應提出來了一種注漿結構的施工方法。本文中的注漿管加固注漿結構及其施工方法能夠增大注漿管的出漿體積、且使得注漿管輸出的漿料能夠滲透進管周土層，以能夠提升注漿管的出漿效果和與管周土層的連接穩定性。

【關鍵詞】注漿管;注漿結構;施工方法;出漿效果;穩定性

Abstract：This paper proposes a new grouting structure of grouting pipe reinforcement and its construction method，the grouting structure includes a grouting pipe，and a ground breaking mechanism set on the grouting pipe. This paper also proposes a construction method of the grouting structure accordingly. The grout pipe reinforced grouting structure and its construction method in this paper can increase the volume of the grout pipe and make the slurry output from the grout pipe penetrate into the perimeter soil layer，so as to improve the grouting effect of the grout pipe and the stability of the connection with the perimeter soil layer.

Keywords：grouting pipe;grouting structure;construction method;grouting effect;stability

1.背景技術

近年來，既有建筑、構筑物的加固改造己受到國內外極大的重視，并已發展成為一門新興的學科。然而，在對既有建筑物的功能改造、加層改造，或在出現下沉、開裂、傾斜等建筑病害的治理中，大都涉及既有建筑物地基基礎的加固處理。工程實踐表明，預壓樁基礎托換法是一種施工簡單、效果良好的既有建筑地基基礎加固方法，常見的預壓托換樁有鋼筋混凝土預壓托換樁和鋼管預壓托換樁等。

在實際施工過程中，對于建造在雜填土地基上的建筑物而言，常用的鋼筋混凝土預壓樁無法壓入地基土層，且單樁承載力較小;而常用的鋼管預壓樁因樁周土提供的摩擦力較小，則單樁承載力亦較小，又很難達到對原有地基基礎的加固作用。針對這一問題，公開號為CN205857190U的中國專利公開了一種鋼管樁分段注漿結構，其特征在于注漿結構包括鋼管以及同軸設置于鋼管內的注漿管，鋼管內具有至少兩塊自下而上間隔設置的第一鋼封板和第二鋼封板，第一鋼封板與鋼管底部的樁尖圍合構成樁端注漿腔體，第二鋼封板與鋼管頂部的端板圍合構成樁側注漿腔體，各注漿腔體側壁上具有出漿孔。

上述現有方案中的鋼管樁分段注漿結構也是一種注漿管加固注漿結構，其在注漿管（注漿管的上端為進料端，下端為出料端）的管端和管側上設置了多個注漿孔，施工時，將注漿管注入預設的預注孔內，并向注漿管內灌充漿料（注漿體），注漿管內的漿料通過管端和管側的多個注漿孔輸出漿料，以輔助提升注漿管的承載效果。

但是，在實際施工過程中，現有的注漿管加固注漿結構還存在以下問題：注漿管注入預注孔內時，注漿管的外周側壁與預注孔的內側壁（管周土層）間幾乎是貼合的狀態，即注漿管和預注孔間的間距非常小，使得能夠灌充的漿料也就非常有限，進而使得注漿管輸出漿料的效果不好，漿料難以很好的對注漿管進行支撐，導致注漿管的承載效果不好。此外，注漿管注入預注孔時注漿管的外周側壁與預注孔的內側壁間是“面接觸”的狀態，使得注漿管輸出的漿料不能夠滲透進管周土層中，也就不能夠產生更大的摩擦力，使得注漿管與管周土層間的連接穩定性不好，同樣導致注漿管的承載效果不好。因此，如何提供一種能夠增大注漿管的出漿體積、且使得注漿管輸出的漿料能夠滲透進管周土層的注漿管加固注漿結構，以能夠提升注漿管的出漿效果和與管周土層的連接穩定性是急需解決的問題。

2.新型注漿加固結構構造

針對上述現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是：如何提供一種能夠增大注漿管的出漿體積、且使得注漿管輸出的漿料能夠滲透進管周土層的注漿管加固注漿結構，以能夠提升注漿管的出漿效果和與管周土層的連接穩定性，從而能夠輔助提升注漿管的承載效果。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：

一種注漿管加固注漿結構，包括注漿管，以及設于注漿管上的破土機構;所述破土機構包括固定設置于所述注漿管上的固定部，同軸活動套設于所述注漿管上位于所述固定部上方的位置處且與所述注漿管表面滑動配合的滑動管部，所述滑動管部沿所述注漿管表面朝固定部方向滑動時所述破土組件能夠朝遠離所述注漿管的軸線方向脹出;

所述滑動管部的外表面還設有朝所述注漿管方向貫通設置的且與所述注漿管上設置的出漿孔位置相對應的出漿槽，且所述滑動管部朝固定部方向滑動至破土組件處于脹出狀態時出漿槽能夠與出漿孔保持連通。

在實際實施過程中，將注漿管對應注入預設的預注孔內，直至注漿管到達預定的安裝位置;然后朝固定部方向推動滑動管部，使得破土組件朝遠離注漿管的軸線方向脹出以脹開管周土層（此時出漿槽與出漿孔保持連通）;最后，向注漿管內灌充漿料，使得漿料通過出漿孔和出漿槽流出至脹開的管周土層內。本方案中，當注漿管注入至預注孔內的預定安裝位置時，能夠通過破土組件來脹開管周土層，一方面，通過脹開管周土層能夠增大注漿管和預注孔間的空間，使得注漿管能夠輸出更大體積的漿料，也就能夠提升注漿管的出漿效果;另一方面，通過破土組件脹開管周土層后，注漿管輸出的漿料能夠對應流入（滲透）進管周土層中，增大了與管周土層的接觸面積，能夠與管周土層間產生更大的摩擦力，進而能夠提升注漿管與管周土層的連接穩定性，并輔助提升注漿管的承載效果。此外，破土組件在需要破土時（即注漿管到達預定安裝位置后）脹開，而在注漿管注入時處于收縮（未脹開）的狀態，使得能夠保證注漿管的正常注入和安裝，即能夠保證注漿管的安裝效果和效率。因此，本方案中的注漿管加固注漿結構能夠增大注漿管的出漿體積、且使得注漿管輸出的漿料能夠滲透進管周土層，以能夠提升注漿管的出漿效果和與管周土層的連接穩定性，同時能夠保證注漿管的安裝效果和效率，從而能夠輔助提升注漿管的承載效果。

優選的，所述破土組件包括一端的端部相互轉動連接的第一支桿和第二支桿;所述第一支桿和第二支桿遠離其轉動連接位置的另一端分別與所述滑動管部和固定部活動連接，使得所述滑動管部朝固定部方向滑動時第一桿部和第二桿部能夠沿轉動連接位置朝遠離所述注漿管中軸線的方向頂出。

在實際實施過程中，當滑動管部沿注漿管朝固定部方向滑動時，滑動管部能夠帶動第一支桿沿轉動連接位置帶動第二支桿呈“V”字形向外（遠離注漿管的方向）折疊，使得第一支桿和第二支桿朝遠離注漿管的軸線方向頂出，以能夠對管周土層進行破土和脹開，進而使得注漿管能夠輸出更大體積的漿料、且注漿管輸出的漿料能夠對應流入（滲透）進管周土層中，從而提升了注漿管的出漿效果和與管周土層的連接穩定性;并且，破土組件的結構還具有結構簡單和工作穩定的效果。

優選的，所述固定部包括固定套設于所述注漿管中部位置且與所述第二支桿鉸接的固定環，以及沿所述固定環的周側邊緣向下延伸且朝所述注漿管的中軸線方向傾斜、圍合形成的固定側壁;所述固定環的外徑尺寸與所述滑動管部的外徑尺寸相對應，且所述固定側壁的底部與所述注漿管的外周側壁過渡銜接。

在實際實施過程中，由于固定環的外徑尺寸大于注漿管的外徑尺寸，使得注漿管在注入預注孔內時，固定環及固定部會造成額外的阻力，不利于注漿管的注入和安裝。針對這一問題，本方案中，固定側壁的底端與注漿管的外周側壁過渡銜接，也就是說固定環和注漿管外周側壁間為平滑連接，使得注漿管在注入預注孔內時固定部的固定環和固定側壁不會造成額外的阻力，即有利于輔助注漿管的安裝，也就能夠輔助提升注漿管的支撐效果。

優選的，所述注漿管的外周側壁上對應所述滑動管部的位置設置有滑動方向與注漿管中軸線平行的導向滑軌;所述滑動管部的內側設有與所述導向滑軌相適應的導向滑槽;所述滑動管部通過導向滑槽與所述注漿管的導向滑軌滑動配合，使得所述滑動管部能夠沿所述注漿管的中軸線方向滑動。

在實際實施過程中，若滑動管部直接套設于注漿管上，那么滑動管部在沿注漿管滑動時很容易相對于注漿管做徑向轉動，而滑動管部的徑向轉動會造成第一支桿和第二支桿的扭轉，使得第一支桿和第二支桿不能夠正常工作，即不能完成破土和脹開管周土層，導致注漿管的出漿效果和與管周土層的連接穩定性受到影響。針對這一問題，本方案中通過導向滑軌和導向滑槽對滑動管部的滑動方向進行導向，使得滑動管部能夠保持沿注漿管的中軸線方向滑動，且不會沿注漿管的徑向轉動，也就能夠避免第一支桿和第二支桿在工作時發生扭轉，進而能夠更好的輔助完成破土組件的破土和脹開管周土層，從而能夠提升注漿管的出漿效果和與管周土層的連接穩定性。

優選的，所述破土機構包括圍繞所述注漿管的外周側呈周向間隔布置的多個破土組件。

在實際實施過程中，通過多個破土組件能夠更好的完成破土和脹開管周土層，進而使得注漿管能夠輸出更大體積的漿料、且注漿管輸出的漿料能夠對應流入（滲透）進管周土層中，從而提升了注漿管的出漿效果和與管周土層的連接穩定性。

優選的，所述注漿管結構還包括設于所述注漿管底部位置的出漿機構;所述出漿機構包括設置于所述注漿管底端下方位置且尖端背離所述注漿管布置的錐形塊，設于所述錐形塊頂部位置且與所述注漿管滑動配合的導向桿，以及設于所述錐形塊和注漿管之間的彈性組件;所述錐形塊通過導向桿朝所述注漿管方向滑動至與所述注漿管抵接時所述彈性組件處于彈性壓縮狀態，且所述彈性組件處于彈性復位狀態時所述錐形塊與注漿管間呈間隔布置。

3.施工方法

一種注漿管加固注漿結構的施工方法，其基于上述的注漿管結構實施，其在固定注漿管時，包括以下步驟：

步驟A：將注漿管對應注入設置的預注孔內，直至注漿管到達預定的安裝位置;步驟B：向上提升注漿管，使得錐形塊和注漿管在彈性組件的作用力下分離至間隔布置;步驟C：朝固定部方向推動滑動管部，使得破土組件朝遠離注漿管的軸線方向脹出以脹開管周土層，同時出漿槽與出漿孔保持連通;步驟D：向注漿管內灌充漿料，使得漿料通過出漿孔和出漿槽流出至脹開的管周土層內，同時漿料從注漿管和錐形塊之間流出，以能夠由下至上的填充預注孔。

本方案中，當注漿管注入至預注孔內的預定安裝位置時，能夠通過破土組件來脹開管周土層，一方面，通過脹開管周土層能夠增大注漿管和預注孔間的空間，使得注漿管能夠輸出更大體積的漿料，也就能夠提升注漿管的出漿效果;另一方面，通過破土組件脹開管周土層后，注漿管輸出的漿料能夠對應流入（滲透）進管周土層中，增大了與管周土層的接觸面積，也就能夠產生更大的摩擦力，進而能夠提升注漿管與管周土層的連接穩定性，從而能夠輔助提升注漿管的承載效果。并且，注漿管注入到預定安裝位置時，通過上提升注漿管使得錐形塊和注漿管分離，使得漿料能夠由下至上的灌充預注孔，這種灌充方式有利于更好的填充漿料，進而能夠提升注漿管的出漿效果。

優選的，步驟A中，通過設置的定位導向機構將注漿管注入預注孔內;

所述定位導向結構包括使用時固定安裝于預注孔位置的支架，以及用于夾持固定注漿管的夾持組件;所述支架上設置有位于預注孔內且滑動方向與預注孔中軸線平行的導向滑道，所述夾持組件上具有用于與所述導向滑道對應滑動配合的滑塊，使得所述夾持組件能夠在夾持固定注漿管后帶動所述注漿管沿預注孔的中軸線注入;

所述支架包括安裝時同軸插入預注孔內且內徑尺寸大于滑動管部外徑尺寸的套筒部，以及設置于所述套筒部外周側部的板狀的支撐板;所述夾持組件包括一對配合使用且能夠抱緊注漿管的半圓環狀的抱箍，以及用于鎖緊抱箍的緊固件;所述套筒部的內側固定設置有至少一對相對布置的導向滑道，所述一對抱箍上分別設置有用于與所述一對導向滑道滑動配合的導向滑塊;

步驟C中，通過設置的推桿機構朝固定部方向推動滑動管部;

所述推桿機構包括兩根平行間隔布置的推桿，以及分別與兩根推桿的上端固定連接的連接桿;兩根推桿間的間距與所述注漿管的外徑尺寸相對應，且所述一對抱箍上分別設置有豎向貫通設置的且用于供推桿穿過的推桿通槽，使得所述兩根推桿能夠分別穿過一對抱箍上的推桿通槽，以能夠豎向向下運動推動滑動管部朝固定部方向滑動。

4.結論

（1）新型注漿結構提供一種能夠增大注漿管的出漿體積、且使得注漿管輸出的漿料能夠滲透進管周土層的注漿管加固注漿結構，以能夠提升注漿管的出漿效果和與管周土層的連接穩定性，從而能夠輔助提升注漿管的承載效果。

（2）本文詳細介紹了其構造及施工方法。

參考文獻：

[1]周茗如;張建斌;盧國文;鈔鑫;程俊夕.擴孔理論在非飽和黃土劈裂注漿中的應用[J] 建筑結構學報，2018.9