一种排水注浆集成管装置及基坑地下注浆施工方法

1.本发明涉及基坑工程地下水渗透破坏领域，具体涉及一种排水注浆集成管装置及基坑地下注浆施工方法。


背景技术：

2.在工程建设中，地下水渗流对基坑工程的安全性造成巨大的威胁。已有研究显示，当前70%的基坑工程事故都与地下水有关，其中地下水渗流是造成基坑事故的重要原因之一。
3.在基坑开挖过程中，随着开挖深度的不断增加，坑外水头高度不断提高，水力坡度与渗流作用增大，进而引起流土和管涌，导致土体内部形成空洞甚至引发工程事故。针对上述问题，常见的治理方式是通过注浆对土体内部的渗流通道进行封堵并对土体进行加固，目前的这种方法存在以下不足：1、注浆过程中需克服浆液阻力和地下水孔隙水压力，导致注浆压力要求高，尤其是地下水孔隙水压力较高时，容易出现注浆压力不足，若注浆压力不足，浆液将无法到达设定扩散范围，导致不能完全封堵渗流通道。2、注浆的浆液受到地下水的稀释、流动作用，浆液沉积、凝固时间较长，无法满足快速封堵渗流通道、加固土体的需要。现有的注浆设备仅有注浆功能，受地下水渗流等影响，注浆加固效果往往不佳，若能在注浆时，适当降低地下水头压力或有序定向排水，可使注浆加固效果显著增加。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了提供一种不仅能够有效解决因地下水孔隙水压力偏高，使得注浆压力不足，导致浆液无法达到设定扩散范围，影响注浆加固与封堵的有效性的问题；而且可以有序排走地下水、提高浆液加固土体与封堵渗流通道的效率与有效性的兼顾注浆与排水功能、可重复使用的排水注浆集成管装置及基坑地下注浆施工方法。
5.本发明的技术方案是：一种排水注浆集成管装置，包括集成管、设置在集成管内的注浆通道与排水通道、设置在集成管上的注浆孔段及设置在集成管上的排水孔段，所述排水孔段靠近集成管的第一端，排水孔段与集成管的第一端位于注浆孔段的同一侧，所述注浆孔段所在的集成管的外侧面上与注浆通道相连通的注浆孔，排水孔段所在的集成管的外侧面上设有与排水通道连通的排水孔。
6.与现有技术中的注浆封堵和加固方法相比，利用本方案的排水注浆集成管装置来注浆施工，其可以实现土层内的地下水排水与注浆过程同步进行，具体的，本方案的排水注浆集成管装置的排水孔段部分靠近集成管的第一端，且注浆通道与排水通道相互独立，如此，在集成管安装到土层内后，土层内的地下水通过排水孔与排水通道排出，进而降低土层中的地下水孔隙水压力，同时，可以通过注浆通道和注浆孔向土层内注浆，实现土层内的地下水排水与注浆过程同步进行；从而有效解决因地下水孔隙水压力偏高，使得注浆压力不足，导致浆液无法达到设定扩散范围，影响注浆加固与封堵的有效性的问题；实现有效增大
浆液的扩散范围，以提高浆液加固土体与封堵渗流通道的有效性；同时，避免注浆的浆液被地下水的稀释，导致浆液沉积、凝固时间延长，无法满足快速封堵渗流通道、加固土体的需要的问题，实现提高浆液加固土体与封堵渗流通道的效率的目的。本方案排水注浆集成管装置同时适用于土体内低水压与高水压发生渗流破坏的情况，适用范围更加广泛，且可重复使用。
7.作为优选，集成管包括依次连接的注浆管、连接管与排水管，所述注浆管内设置有注浆管排水通道，连接管内设置有连接管排水通道，排水管内设置有排水管排水通道，所述注浆管排水通道、连接管排水通道与排水管排水通道共同构成所述的排水通道，所述注浆通道设置在注浆管的管壁内，所述注浆孔段设置在注浆管上，且注浆孔段靠近连接管，所述排水孔段设置在排水管上。本方案的集成管包括依次连接的注浆管、连接管与排水管，如此便于集成管的加工制作；连接管可作为注浆管与排水管的缓冲，避免注浆与排水相互影响，导致注浆效果不佳；而且可以可根据勘察到的排水深度，选择不同长度的连接管，以满足不同的排水范围的需要。
8.作为优选，注浆管与连接管之间通过能够拆卸的连接结构相连接，所述连接管与排水管之间也通过能够拆卸的连接结构相连接。如此，连接管在组装前，可根据勘察到的排水深度，选择不同长度的连接管，然后在进行注浆管、连接管与排水管的组装，以满足不同的排水范围的需要。另外，在施工完毕后，还可以将该注浆管、连接管与排水管进行拆卸，以便于各部件的清洗与养护，保证其可重复利用。
9.作为优选，注浆通道为多道，各注浆通道绕集成管的周向均匀分布。如此，在施工过程中，可分别对各个注浆通道进行加压注浆，有利于提高注浆时的压力，防止因注浆压力不足导致浆液无法达到一定扩散范围，影响注浆加固与封堵的有效性。
10.作为优选，注浆孔分布成若干列，注浆孔的列数与注浆通道一一对应，每一列的注浆孔与对应的注浆通道连通，且注浆孔沿集成管的径向分布。
11.作为优选，注浆通道为偶数道，相应的注浆孔的列数也为偶数列。如此，在注浆过程中，集成管受到的注浆反作用力将相互抵消。
12.作为优选，注浆孔段外侧包覆透水土工布。如此，可以避免土层中的泥沙在地下水的裹挟下进入排水孔和排水通道内排出，造成地下土层流速以及排水孔和排水通道堵塞的问题。
13.作为优选，集成管的第一端设有顶部尖椎。如此，便于集成管安装入土层内。
14.一种利用排水注浆集成管装置的基坑地下注浆施工方法，其特征是，依次包括以下步骤，一，将集成管的安装至基坑侧壁的待注浆和排水的位置，使集成管的第一端、排水孔段与注浆孔段插入到基坑侧壁的土层内，集成管的第二端保留在基坑侧壁的外侧；二，将抽水装置与位于基坑侧壁外侧的排水通道连接；将注浆装置与位于基坑侧壁外侧的注浆通道连接；三，开启抽水装置，将基坑侧壁的土层内的地下水通过排水孔、排水通道与抽水装置排出；开启注浆装置，将浆液通过注浆通道和注浆孔注入基坑侧壁的土层内，以实现对基坑侧壁的土层内进行局部注浆封堵与加固；四，注浆完毕后，将集成管由基坑侧壁的土层内取出。
15.作为优选，步骤一中，将集成管的安装至基坑侧壁的待注浆和排水的位置后，所述集成管呈倾斜分布，且集成管的第一端往上倾斜，所述排水孔段所在位置高于注浆孔段所在位置。由于排水孔段所在位置高于注浆孔段所在位置，如此，在地下水排水和注浆过程中，排水孔段所在部位的土层内的水压力降低，而对注入土层的浆液的引导作用将被浆液的重力全部抵消或部分抵消，从而有效降低地下水排水和注浆同步进行的过程中，出现的注入土层的浆液流入到排水孔段处，而造成排水孔段的排水孔被堵塞，影响地下水排水的正常进行的问题。
16.作为优选，步骤三中，先开启抽水装置，使基坑侧壁的土层内的地下水通过排水孔、排水通道与抽水装置排出，以减小基坑侧壁的土层内的水压力；接着，再开启注浆装置，将浆液通过注浆通道和注浆孔注入基坑侧壁的土层内。如此，可以进一步减小注浆时浆液所受到的地下水孔隙水压力的影响。另外，在实际施工时，为防止土体排水过多导致土体稳定性不足乃至坍塌，抽水装置的开启时间与注浆装置的开启时间的时间间隔不宜过大，需要落在设定时间内。
17.本发明的有益效果是：不仅能够有效解决因地下水孔隙水压力偏高，使得注浆压力不足，导致浆液无法达到设定扩散范围，影响注浆加固与封堵的有效性的问题；而且可以提高浆液加固土体与封堵渗流通道的效率与有效性。
附图说明
18.图1是本发明的具体实施例一的排水注浆集成管装置的一种剖面结构示意图。
19.图2是本发明的具体实施例一的注浆管的一种轴向剖面结构示意图。
20.图3是本发明的具体实施例一的注浆管的横截面结构示意图。
21.图4是本发明的具体实施例一的连接管的一种轴向剖面结构示意图。
22.图5是本发明的具体实施例一的排水管的一种轴向剖面结构示意图。
23.图6是本发明的具体实施例一的排水管的横截面结构示意图。
24.图7是本发明的具体实施例二的一种利用排水注浆集成管装置的基坑地下注浆施工方法在实际施工过程中的一种结构示意图。
25.图中：注浆管1，注浆孔段1.0，注浆管排水通道1.1，注浆通道1.2，注浆孔1.3，注浆管螺纹公头1.4；连接管2，连接管排水通道2.1，螺纹母头2.2；排水管3，排水孔段3.0，排水管排水通道3.1，排水孔3.2，顶部尖椎3.3，排水管螺纹公头3.4；排水通道4；透水土工布5。
具体实施方式
26.具体实施例一：如图1 、图2、图3、图4、图5、图6所示，一种排水注浆集成管装置，包括集成管、设置在集成管内的注浆通道1.2与排水通道4、设置在集成管上的注浆孔段1.0及设置在集成管上的排水孔段3.0。排水孔段靠近集成管的第一端，排水孔段与集成管的第一
端位于注浆孔段的同一侧。本实施例中，注浆通道与排水通道均沿集成管的轴向延伸，注浆通道的一端与集成管的第二端连通；排水通道的一端也与集成管的第二端连通。注浆孔段所在的集成管的外侧面上与注浆通道相连通的注浆孔1.3，排水孔段所在的集成管的外侧面上设有与排水通道连通的排水孔3.2。
27.与现有技术中的注浆封堵和加固方法相比，利用本方案的排水注浆集成管装置来注浆施工，其可以实现土层内的地下水排水与注浆过程同步进行，具体的，本方案的排水注浆集成管装置的排水孔段部分靠近集成管的第一端，且注浆通道与排水通道相互独立，如此，在集成管安装到土层内后，土层内的地下水通过排水孔与排水通道排出，进而降低土层中的地下水孔隙水压力，同时，可以通过注浆通道和注浆孔向土层内注浆，实现土层内的地下水排水与注浆过程同步进行，并通过设置连接管，避免排水与注浆相互干扰；从而有效解决因地下水孔隙水压力偏高，使得注浆压力不足，导致浆液无法达到设定扩散范围，影响注浆加固与封堵的有效性的问题；实现有效增大浆液的扩散范围，以提高浆液加固土体与封堵渗流通道的有效性；同时，避免注浆的浆液被地下水的稀释，甚至随地下水流动，导致浆液沉积、凝固时间延长，无法满足快速封堵渗流通道、加固土体的需要的问题，实现提高浆液加固土体与封堵渗流通道的效率的目的。本方案排水注浆集成管装置同时适用于土体内低水压与高水压发生渗流破坏的情况，适用范围更加广泛。
28.另一方面，由于排水孔段靠近集成管的第一端，排水孔段与集成管的第一端位于注浆孔段的同一侧，使得在基坑地下注浆施工，排水孔段相比于注浆孔段位于土层更内侧；如此，在通过注浆孔向土层内注浆的过程中，注入土层的浆液不会影响土层内的地下水通过排水孔与排水通道排出，保证了土层内的地下水排水与注浆过程同步进行。
29.具体的，如图1 、图2、图3、图4、图5、图6所示，集成管包括依次连接的注浆管1、连接管2与排水管3。注浆管内设置有注浆管排水通道1.1，连接管内设置有连接管排水通道2.1，排水管内设置有排水管排水通道3.1。本实施例中，注浆管的内孔构成了注浆管排水通道，连接管的内孔构成了连接管排水通道，排水管的内孔构成了排水管排水通道。注浆管排水通道、连接管排水通道与排水管排水通道共同构成所述的排水通道4。注浆通道1.2设置在注浆管的管壁内。注浆孔段1.0设置在注浆管1上，且注浆孔段靠近连接管。排水孔段3.0设置在排水管3上。本方案的集成管包括依次连接的注浆管、连接管与排水管，如此便于集成管的加工制作；而且可以可根据勘察到的排水深度，选择不同长度的连接管，以满足不同的排水范围的需要。
30.进一步的，注浆管1与连接管2之间通过能够拆卸的连接结构相连接，连接管2与排水管3之间也通过能够拆卸的连接结构相连接。本实施例中，注浆管与连接管之间通过螺纹连接，连接管与排水管之间也通过螺纹连接；具体的，如图1 、图2、图3、图4、图5、图6所示，连接管的两端均设有螺纹母头2.2，注浆管上朝向连接管的一端设有注浆管螺纹公头1.4，排水管上朝向连接管的一端设有排水管螺纹公头3.4，注浆管螺纹公头与连接管一端的螺纹母头连接，排水管螺纹公头与连接管另一端的螺纹母头连接。如此，连接管在组装前，可根据勘察到的排水深度，选择不同长度的连接管，然后在进行注浆管、连接管与排水管的组装，以满足不同的排水范围的需要。另外，在施工完毕后，还可以将该注浆管、连接管与排水管进行拆卸，以便于各部件的清洗与养护，保证其可重复利用。
31.当然，注浆管与连接管之间还可以通过活接头连接或螺纹套筒连接或卡套连接，
连接管与排水管之间也还可以通过活接头连接或螺纹套筒连接或卡套连接。作为优选，注浆通道为多道，各注浆通道绕集成管的周向均匀分布。如此，在施工过程中，可分别对各个注浆通道进行加压注浆，有利于提高注浆时的压力，防止因注浆压力不足导致浆液无法达到一定扩散范围，影响注浆加固与封堵的有效性。
32.进一步的，如图1 、图2、图3、图5、图6所示，注浆孔1.3分布成若干列，每列注浆孔沿集成管的轴向依次分布。注浆孔的列数与注浆通道1.2一一对应，每一列的注浆孔与对应的注浆通道连通，且注浆孔沿集成管的径向分布。
33.注浆孔的列数大于等于4列，注浆通道大于等于4道。具体的，注浆通道为偶数道，相应的注浆孔的列数也为偶数列。如此，在注浆过程中，集成管受到的注浆反作用力将相互抵消。本实施例中，注浆孔的列数为8列，注浆通道为8道。
34.进一步的，如图1、图5、图6所示，注浆孔段外侧包覆透水土工布5。如此，可以避免土层中的泥沙在地下水的裹挟下进入排水孔和排水通道内排出，造成地下土层流速以及排水孔和排水通道堵塞的问题。
35.进一步的，如图1、图5所示，集成管的第一端设有顶部尖椎3.3。本实施例中，顶部尖椎3.3设置在排水管3的端部。集成管安装至土层内的实际施工时，采用将直接将集成管压入土层的方式，或采用现在土层内引孔（引孔的孔径小于集成管的外径），然后将集成管通过引孔压入土层；由于集成管的第一端设有顶部尖椎，如此，便于集成管安装入土层的内。
36.具体实施例二，一种利用排水注浆集成管装置的基坑地下注浆施工方法，该排水注浆集成管装置的具体结构参照具体实施例一。一种利用排水注浆集成管装置的基坑地下注浆施工方法，依次包括以下步骤，一，如图7所示，将集成管的安装至基坑侧壁的待注浆和排水的位置的土层内，使集成管的第一端、排水孔段与注浆孔段插入到基坑侧壁的土层内，集成管的第二端保留在基坑侧壁的外侧。实际施工时，采用将直接将集成管压入土层的方式，将集成管的安装至基坑侧壁的待注浆和排水的位置的土层内；或者采用现在土层内引孔（引孔的孔径小于集成管的外径），然后将集成管通过引孔压入土层的方式，将集成管的安装至基坑侧壁的待注浆和排水的位置的土层内。
37.二，将抽水装置与位于基坑侧壁外侧的排水通道连接，本实施例中抽水装置为抽水泵。将注浆装置与位于基坑侧壁外侧的注浆通道连接，本实施例中注浆装置为注浆泵。
38.三，开启抽水装置，将基坑侧壁的土层内的地下水通过排水孔、排水通道与抽水装置排出；开启注浆装置，将浆液通过注浆通道和注浆孔注入基坑侧壁的土层内，以实现对基坑侧壁的土层内进行局部注浆封堵与加固；以实现土层内的地下水排水与注浆过程同步进行，从而有效解决因地下水孔隙水压力偏高，使得注浆压力不足，导致浆液无法达到设定扩散范围，影响注浆加固与封堵的有效性的问题；实现有效增大浆液的扩散范围，以提高浆液加固土体与封堵渗流通道的有效性；同时，避免注浆的浆液被地下水的稀释，导致浆液沉积、凝固时间延长长，无法满足快速封堵渗流通道、加固土体的需要的问题，实现提高浆液加固土体与封堵渗流通道的效率的目的。
39.四，注浆完毕后，将集成管由基坑侧壁的土层内取出。
40.进一步的，步骤一中，将集成管的安装至基坑侧壁的待注浆和排水的位置后，集成
管呈倾斜分布，且集成管的第一端往上倾斜，排水孔段所在位置高于注浆孔段所在位置。由于排水孔段所在位置高于注浆孔段所在位置，如此，在地下水排水和注浆过程中，排水孔段所在部位的土层内的水压力降低，而对注入土层的浆液的引导作用将被浆液的重力全部抵消或部分抵消，从而有效降低地下水排水和注浆同步进行的过程中，出现的注入土层的浆液流入到排水孔段处，而造成排水孔段的排水孔被堵塞，影响地下水排水的正常进行的问题。
41.具体实施例三，一种利用排水注浆集成管装置的基坑地下注浆施工方法，本实施例的基坑地下注浆施工方法的具体步骤参照具体实施例二，其不同之处在于，步骤三中，先开启抽水装置，使基坑侧壁的土层内的地下水通过排水孔、排水通道与抽水装置排出，以减小基坑侧壁的土层内的水压力；接着，再开启注浆装置，将浆液通过注浆通道和注浆孔注入基坑侧壁的土层内。如此，可以进一步减小注浆时浆液所受到的地下水孔隙水压力的影响。
42.本实施例中，抽水装置的开启时间与注浆装置的开启时间的时间间隔为设定时间t，设定时间t根据实际需要进行设定，例如设定时间t取值为10分钟或20分钟或30分钟等。在实际施工时，为防止土体排水过多导致土体稳定性不足乃至坍塌，抽水装置的开启时间与注浆装置的开启时间的时间间隔不宜过大，需要落在设定时间内。
43.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。