一种注水孔内分层加压注水渗透设备及施工方法与流程

本发明涉及建筑工程中地基基础施工，尤其涉及一种注水孔内分层加压注水渗透设备及施工方法。

背景技术：

1、在低含水率地质环境中开展桩基或地基处理工程时，常需通过人工注水方式调节土体含水率，以改善其物理力学性能。例如，在湿陷性黄土地区，采用预浸水法可提前诱发湿陷变形，消除工后沉降风险；在海绵城市建设中，提升地基土体持水能力亦有助于增强雨水下渗与蓄滞功能。因此，地基注水施工法在上述场景中展现出显著的技术经济价值。

2、现有技术中，注水工艺多采用成孔后直接注水的模式，即在钻孔完成后，自孔口向孔内持续注水，依赖水分在土体中的自然垂向入渗与水平扩散实现含水率均匀化。

3、在实现本发明过程中，现有技术中至少存在以下问题：一、地层结构复杂性导致渗透不均。工程场地土层各层土体的孔隙结构、密实度及渗透性差异显著，不同成因形成的土层之间的孔隙发育不同，使得水分在相互之间渗透非常困难，新填土层易渗透，原基土层渗透性弱，传统的地表渗水模式会导致上层过湿、下层干涸、含水率分布失衡，严重影响注水效果与后续地基处理质量；二、缺乏有效的分层注水控制手段，孔壁遇水后极易软化、坍塌，产生不规则变形，使得在孔内特定深度设置可靠密封装置较为困难。

技术实现思路

1、本发明旨至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种能够在复杂地层条件下实现分层隔离、定点加压、可靠密封的注水孔内分层加压注水渗透设备及施工方法。

2、为达到上述目的，本发明第一方面提出一种注水孔内分层加压注水渗透设备，包括：

3、注水管，所述注水管的管壁的中下部周向设有多个透水孔；

4、水囊，套设在所述注水管的外壁上，位于所述透水孔的上方；

5、直管，伸入所述注水管的内孔，用于将加压水输送至所述透水孔进行地层注水；

6、第一软管，与所述水囊的内腔连通，用于向所述水囊供水使所述水囊充胀；

7、其中当所述水囊充胀后，紧贴注水孔内壁，阻断所述透水孔所在区域与上方新填土层之间的环空通路，所述直管输送的加压水经所述透水孔向下及径向渗透至原基土层。

8、根据本发明的一个实施例，还包括第一自闭阀门和第二自闭阀门；所述第一自闭阀门设在所述直管的出口端，用于在所述注水管内的注水压力消除后自动闭合；所述第二自闭阀门设在第一软管的出口端，用于在所述水囊充胀到位后自动闭合。

9、根据本发明的一个实施例，还包括托盘支架，所述托盘支架固定连接在所述注水管的外壁上，所述托盘支架的底端具有径向延伸的圆环部，所述水囊套设在所述托盘支架上，并被所述圆环部支撑。

10、根据本发明的一个实施例，还包括环形配重块、挂钩、钢丝索和引孔套帽；所述挂钩固定在所述注水管的顶端外壁上；所述引孔套帽套设在注水管上，位于所述挂钩的下方；所述钢丝索的一端连接至所述挂钩，另一端穿过所述引孔套帽后与所述环形配重块连接；所述环形配重块套设在所述注水管上，用于压在充胀后的所述水囊的顶端。

11、根据本发明的一个实施例，还包括密封塞和排气堵头；所述密封塞与所述注水管顶部内壁螺纹连接；所述密封塞设有排气孔，所述排气堵头可拆卸地嵌入在所述排气孔中；所述直管贯穿所述密封塞。

12、根据本发明的一个实施例，还包括水泵、水管、水箱、三通阀门和第二软管；所述水箱与所述水泵的第一端口连接；所述水泵的第二端口与所述三通阀门的入口端通过所述水管连接；所述三通阀门的第一出口端与所述直管通过所述第二软管连接,所述三通阀门的第二出口端连接所述第一软管，所述三通阀门用于切换水流向。

13、根据本发明的一个实施例，还包括流量表、压力表和计时器；所述流量表、压力表和计时器均设在所述水泵上；所述流量表用于测量所述水泵输出水的流量；所述压力表用于测量所述水泵输出水的压力；所述计时器用于测量所述水泵的工作时长。

14、根据本发明的一个实施例，所述水箱上设有刻度，所述水箱内部设有过滤件。

15、本发明第二方面提出一种注水孔内分层加压注水渗透施工方法，基于第一方面所述的注水孔内分层加压注水渗透设备实施，所述方法包括：

16、将注水孔内分层加压注水渗透设备下放至注水孔内的目标深度，使透水孔对应待处理的原基土层，且水囊位于透水孔的上方；

17、启动水泵，通过切换三通阀门使加压水经第一软管进入水囊，直至水囊充胀并紧贴桩孔内壁，阻断透水孔所在区域与上方新填土层之间的环空通路；

18、切换三通阀门，使加压水经第二软管进入直管，并通过透水孔对原基土层进行加压注水；

19、注水过程中，拔出密封塞中的排气堵头排出空气；

20、根据预先计算的注水量，结合流量表和计时器控制注水过程，直至完成注水。

21、根据本发明的一个实施例，还包括：

22、在水囊充胀完成后，释放挂钩上悬挂的环形配重块，使环形配重块沿注水管下滑并压在水囊的顶部。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

24、1.根据本发明的注水孔内分层加压注水渗透设备，通过将水囊设置于注水管中下部透水孔的上方，可有效阻断高压水向上窜流至上部新填土层，迫使注水能量集中作用于目标原基土层，显著提升注水效率与均匀性。并且水囊充胀能够适应注水孔的不规则形状，有效填充局部空隙或凹陷，从而形成可靠的环向密封。

25、2.根据本发明的注水孔内分层加压注水渗透施工方法，从根本上杜绝了注水沿环空上窜的路径，确保水分定向渗透至目标原基土层，避免资源浪费与加固失效。

26、3.根据本发明的注水孔内分层加压注水渗透施工方法，在水囊充胀完成后，释放环形配重块压紧水囊顶部，利用自重增强轴向密封力，有效补偿水囊在高压下的蠕变或局部脱开，显著提高长时间注水过程中的密封稳定。

27、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

1.一种注水孔内分层加压注水渗透设备，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种注水孔内分层加压注水渗透设备，其特征在于，还包括第一自闭阀门（22）和第二自闭阀门（21）；所述第一自闭阀门（22）设在所述直管（13）的出口端，用于在所述注水管（2）内的注水压力消除后自动闭合；所述第二自闭阀门（21）设在第一软管的出口端，用于在所述水囊（11）充胀到位后自动闭合。

3.根据权利要求2所述的一种注水孔内分层加压注水渗透设备，其特征在于，还包括托盘支架（12），所述托盘支架（12）固定连接在所述注水管（2）的外壁上，所述托盘支架（12）的底端具有径向延伸的圆环部，所述水囊（11）套设在所述托盘支架（12）上，并被所述圆环部支撑。

4.根据权利要求3所述的一种注水孔内分层加压注水渗透设备，其特征在于，还包括环形配重块（14）、挂钩（17）、钢丝索（18）和引孔套帽（19）；所述挂钩（17）固定在所述注水管（2）的顶端外壁上；所述引孔套帽（19）套设在注水管（2）上，位于所述挂钩（17）的下方；所述钢丝索（18）的一端连接至所述挂钩（17），另一端穿过所述引孔套帽（19）后与所述环形配重块（14）连接；所述环形配重块（14）套设在所述注水管（2）上，用于压在充胀后的所述水囊（11）的顶端。

5.根据权利要求4所述的一种注水孔内分层加压注水渗透设备，其特征在于，还包括密封塞（3）和排气堵头（20）；所述密封塞（3）与所述注水管（2）顶部内壁螺纹连接；所述密封塞（3）设有排气孔，所述排气堵头（20）可拆卸地嵌入在所述排气孔中；所述直管（13）贯穿所述密封塞（3）。

6.根据权利要求5所述的一种注水孔内分层加压注水渗透设备，其特征在于，还包括水泵（1）、水管（4）、水箱（7）、三通阀门（9）和第二软管；所述水箱（7）与所述水泵（1）的第一端口连接；所述水泵（1）的第二端口与所述三通阀门（9）的入口端通过所述水管（4）连接；所述三通阀门（9）的第一出口端与所述直管（13）通过所述第二软管连接,所述三通阀门（9）的第二出口端连接所述第一软管，所述三通阀门（9）用于切换水流向。

7.根据权利要求6所述的一种注水孔内分层加压注水渗透设备，其特征在于，还包括流量表（5）、压力表（6）和计时器（8）；所述流量表（5）、压力表（6）和计时器（8）均设在所述水泵（1）上；所述流量表（5）用于测量所述水泵（1）输出水的流量；所述压力表（6）用于测量所述水泵（1）输出水的压力；所述计时器（8）用于测量所述水泵（1）的工作时长。

8.根据权利要求7所述的一种注水孔内分层加压注水渗透设备，其特征在于，所述水箱（7）上设有刻度，所述水箱（7）内部设有过滤件（16）。

9.一种注水孔内分层加压注水渗透施工方法，其特征在于，基于权利要求8所述的注水孔内分层加压注水渗透设备实施，所述方法包括：

10.根据权利要求9所述的一种注水孔内分层加压注水渗透施工方法，其特征在于，还包括：