[发明专利]用于地下工程控制流砂的方法及其注浆系统

说明书

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。

背景技术

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

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。

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。

附图说明

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，1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；10为注浆内管；11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：