專利名稱：地基灌漿裝置及方法
本申請公開的技術(shù)涉及地基的加固工程、獲得防止地基液化或較大深度開挖時地基加固效果的施工技術(shù)，特別是涉及按照防止液化施工工程的方式，將用于對大體積地基進(jìn)行地基加固的硬化材料灌注到地基中的技術(shù)領(lǐng)域。
在過去，對于由于地基開挖或較大深度的地下工程的周邊地基，因地下水存在而造成地基流動的液化現(xiàn)象，廣泛采用的穩(wěn)定化施工技術(shù)，是通過下述方式在局部地，或在較寬的區(qū)域內(nèi)對地基進(jìn)行加固，即，將灌漿管插入形成于該地基中的孔中，灌注水泥漿或化學(xué)液劑等硬化材料。
人們也對地基加固穩(wěn)定化施工中所采用的技術(shù)，進(jìn)行了各種開發(fā)改進(jìn)研究，近來，實用的灌注施工法是使用了如圖7所示，在軸向上以規(guī)定間距具有袋狀體5的雙重管雙層填塞方式的管體1，這種施工方法是在地基的基巖中形成規(guī)定的孔，將水泥漿13填充于該孔的內(nèi)部，將上述管體1插入到所形成的孔內(nèi)，從插入外管的內(nèi)管，通過設(shè)置于袋狀體5內(nèi)部的排出口3’，打開套筒4’，填充水泥漿等填充材料6，使該袋狀體5膨脹，與成孔的孔壁緊密固定之后，插入內(nèi)管，通過按照規(guī)定間距設(shè)置于管體1上的排出口3，灌注規(guī)定的硬化材料，打開以嵌合方式設(shè)置于該管體1排出口3外側(cè)的套筒4，使上述的套筒砂漿裂開，通過地基中的成孔孔壁，向地基中灌注硬化材料，從而實現(xiàn)了穩(wěn)定處理。
但是，像防止液化施工方法那樣，以較寬的范圍將硬化材料從1根灌漿管灌注到較寬范圍的地基中時，由于灌漿管周圍為密封砂漿所密封，這樣用于使硬化材料滲透到地基中的朝向地基的開口較小，從而每批排出量較多的硬化材料難于均等地，長時間地，在較寬范圍內(nèi)均勻地連續(xù)實現(xiàn)滲透。
此外，如圖8所示，在地基的基巖7中形成規(guī)定尺寸的成孔8，在該成孔8的內(nèi)部，穿過密封砂漿13，插入下述外管12，在該外管12上開設(shè)有規(guī)定數(shù)量的，沿軸向以規(guī)定間距形成的規(guī)定尺寸的排出口9，在各排出口9上沿環(huán)周呈帶狀設(shè)置有橡膠套筒10，另外上述外管12上設(shè)置有濾網(wǎng)11，按照以規(guī)定間距帶有橡膠填塞14、14的方式將內(nèi)管17插入上述外管12的內(nèi)部，在各橡膠填塞14之間形成空間15，另外沿內(nèi)管17的軸向，開設(shè)多個噴射口16，在橡膠填塞14之間的空間15中，外管12的排出口9與內(nèi)管17的噴射口16處于相互保持連通的狀態(tài)，通過規(guī)定行程的步進(jìn)方式，從內(nèi)管17內(nèi)部的硬化材料通路18以壓力方式輸送的規(guī)定硬化材料通過上述內(nèi)管12的噴射口16，穿過橡膠填塞14、14之間的空間15，經(jīng)上述外管12的排出口9，將橡膠套筒10打開，使成孔8的孔壁內(nèi)的套筒砂漿13裂開，從而滲透灌注于地基的基巖內(nèi)。
此外，標(biāo)號19表示硬化材料的通路，該硬化材料的通路是指硬化材料從硬化材料通路18，經(jīng)內(nèi)管17的噴射口17，通過空間15，穿過外管17的排出口12，使套筒砂漿13裂開，滲透灌注于地基的基巖內(nèi)的路徑。
還有，標(biāo)號10’表示橡膠套筒，其沿環(huán)周設(shè)置位于填塞14、14之間的空間15外側(cè)的外管排出口上。
然而，經(jīng)試驗確認(rèn)，在圖8所示的填塞方式的灌漿管1’中，從內(nèi)管17、17內(nèi)的硬化材料通路18排出的，以規(guī)定行程的步進(jìn)方式的硬化材料可使外管12外側(cè)的套筒砂漿13裂開，而滲透到地基的基巖中，另外如圖9、10所示，即使在泵壓力，即對應(yīng)于內(nèi)管17內(nèi)的壓力，排出口外側(cè)地基的抵抗壓力發(fā)生各種變化的情況下，由于該內(nèi)管17內(nèi)的作為小孔的噴射口16(比如，在圖9中，其孔徑為1.0mm，在

圖10中，其孔徑為2.5mm)的原因，即使在外側(cè)的抵抗壓力發(fā)生一定程度的變化，噴射口16的排出流量，比如在圖9中，在管內(nèi)壓力為50kg/cm2時，即使地基的抵抗壓力在0～30kg/cm2的范圍內(nèi)變化，仍能獲得大致為4.51/min的噴射量，同樣在圖10中，上述流量為91/min而不發(fā)生變化，基本保持恒定。
可是，對于上述施下方法，在實際的施工過程中，位于外管與成孔孔壁之間的套筒砂漿會沉淀于成孔內(nèi)，或在因周圍的土體塌落而與該土體混合，在深度方向上，以非均質(zhì)的方式固結(jié)，從而難于實現(xiàn)灌漿液的排出滲透。
再有，同樣在上述圖7所示的雙層填塞方式中，由于采用使規(guī)定行程步進(jìn)方式的硬化材料中密封砂漿開裂的灌漿方式，從原理上講，應(yīng)當(dāng)獲得均質(zhì)的灌漿流量，但是由于在實際的硬化材料灌注時，密封砂漿13的局部濃度，或因孔壁破壞而使密度發(fā)生變化造成的固結(jié)狀態(tài)發(fā)生改變，這樣具有下述缺點，即不符合原理，對應(yīng)于內(nèi)管壓力與噴射口徑不可能獲得規(guī)定量的均質(zhì)灌漿。
上述情況是指，不可能從多個排出口同時進(jìn)行規(guī)定量的灌漿，也不可能以較短的灌漿步驟，逐段地進(jìn)行灌漿。
因此，這種已有方式的地基灌漿施工方法存在下述缺點，即不能高效率地進(jìn)行防止大面積地基液狀化的施工。
按照上述方式，已有灌漿方式的缺點，是當(dāng)灌漿步驟較長時，由于周圍地基的土質(zhì)發(fā)生變化，從而灌漿液灌注于滲透液較大的土層中，在整個步驟中難以滲透到周圍地基內(nèi)，為此，如果在灌漿管周圍由套筒砂漿形成密封時，則由于有套筒砂漿的存在，向周圍地基的開口又較小，從而當(dāng)每批的排出量較大時，灌漿壓力會過大，另外當(dāng)長時間連續(xù)滲透時，凝膠化物會將灌漿管周圍的密封砂漿的開口堵塞，從而妨礙長時間的灌漿。
于是，本發(fā)明人(本申請人)針對上述的地基灌漿技術(shù)情況，如為防止液狀化工程等施工那樣，經(jīng)濟地通過硬化材料對較大體積的土體進(jìn)行加固，在建筑產(chǎn)業(yè)中的土木技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域提供了一種優(yōu)良的地基灌漿裝置及其施工方法，在該地基灌漿裝置及其施工方法中，著眼于①增長1個灌注步驟；②增加每一個灌注步驟的排出量；③針對每1個步驟，連續(xù)地長時間地進(jìn)行灌漿，大量地灌注化學(xué)液劑，在較寬范圍內(nèi)實現(xiàn)滲透固結(jié)，對于圖7、8中的任何一個施工方法都是很必要的，在上述防止液狀化灌漿工程和對較深地基灌注的硬化材料形成地基的改進(jìn)中，即使地基的土體性質(zhì)發(fā)生變化，和引起地基中成孔孔壁塌落等的抵抗壓力發(fā)生變化的情況下，仍能在恒定的狀態(tài)下以穩(wěn)定的排出量進(jìn)行灌漿，也能長時間地連續(xù)進(jìn)行大體積灌漿，使大體積的土體得以加固，此外，在較大的灌漿步驟中，能均勻地進(jìn)行一次性灌漿，并能實現(xiàn)固結(jié)，在地基內(nèi)形成設(shè)計所要求的成形體。
根據(jù)上述情況，本申請人提供了一種新的施工方法，該施工方法為突破性的灌漿技術(shù)，即其具有已有的雙重管雙層填塞施工方法的性能，并且可在從砂性土至粘性土的范圍內(nèi)，進(jìn)行對應(yīng)于地基性能的合理灌漿加固，并能縮短工期。
下面，通過圖12，對新的灌漿施工方法，就其原理進(jìn)行簡要描述，如圖12(a)所示，在地基中通過灌漿外管嵌入套管形成孔，如圖12(b)所示，將裝設(shè)有袋狀體26的灌漿外管21嵌入，在該外管21內(nèi)部，如圖12(c)所示，將內(nèi)管28插入，在袋狀體26內(nèi)部填充灌注硬化材料，對應(yīng)袋狀體26的成孔形成填塞，并且對其周圍地基進(jìn)行壓實加固26’，如圖12(d)所示，插入內(nèi)管28，灌注滲透性硬化材料。
為了解決上述問題，按照上述原理模式及目的，以前面所述權(quán)利要求范圍為主要內(nèi)容的本發(fā)明的技術(shù)方案構(gòu)成，第1方面涉及一種地基灌漿裝置，在該裝置中，在以嵌合方式設(shè)置有可通過硬化材料膨脹的袋狀體的外管的管體上，沿軸向開設(shè)有多個硬化材料排出口，在其內(nèi)部沿相同的軸向開設(shè)有多個由小孔形成的硬化材料噴射口，并且以夾有該噴射口的方式設(shè)置有多個填塞的內(nèi)管插設(shè)于上述外管內(nèi)部，在內(nèi)外管之間由多個填塞沿軸向形成數(shù)段空間，在上述外管的套管上至少設(shè)有1個袋狀體，在該外管的袋狀體一側(cè)，在至少一個硬化材料排出口與該內(nèi)管中的多個填塞之間，至少開設(shè)有1個硬化材料排出口，該硬化材料排出口與硬化材料噴射口在相互沿軸向上相互間隔開的同一空間內(nèi)，相互保持連通。
上述內(nèi)管的硬化材料噴射口由小孔形成，其總面積小于內(nèi)管的截面面積，由于以較小的孔形成，從而硬化材料便向上述空間噴射，另外，本發(fā)明涉及的第2個方面，是涉及一種灌漿裝置，該裝置具有向地基中灌注硬化材料的內(nèi)管，該內(nèi)管插入設(shè)置有多個排出口的外管中，在內(nèi)管中，硬化材料可同時從下述多個噴射口噴出，該多個噴射口位于從借助流體而膨脹的至少3個填塞之間。
此外，在上述描述方式中還涉及第3個方向，即地基灌漿施工的技術(shù)方案，在該方案中，使壓力傳感器與各隔離空間相面臨，在將下述外管插入形成地基的孔中，該外管設(shè)置有可借助硬化材料膨脹的袋狀體，另外具有多個硬化材料排出口，從形成于該外管套管上的多個硬化材料排出口，將硬化材料灌注到地基內(nèi)，通過硬化劑使上述袋狀體膨脹，上述袋狀體處于緊密固定于上述成孔的孔壁上，并且硬化材料從具有多個噴射口的內(nèi)管噴出，從而該硬化材料從上述外管的排出口滲透到地基中。
此外，在上述方案中，一般通過向袋狀體中灌注硬化材料而形成的填塞是在向地基中灌漿之前進(jìn)行的，但是，即使在袋狀體灌漿與向地基中的灌漿同時進(jìn)行的情況下，由于向袋狀體中的灌漿量很少，在初期的階段，仍可在填塞形成之后，連續(xù)地向地基中灌漿。
還有，在上述方案中，如果向袋狀體中灌注快速固結(jié)性的砂漿或瞬間固結(jié)液，則施工便可快速地進(jìn)行。
在上述方案中，當(dāng)按照施工的順序進(jìn)行描述時，本發(fā)明的技術(shù)是按照下述方式形成的，該方式為可更加施展雙重管雙層填塞施工方法的優(yōu)越性，將硬化材料灌注于地基中，其具有特殊結(jié)構(gòu)的灌漿內(nèi)管，向?qū)⒁员热纾?米的間距插設(shè)于灌漿外管上的袋狀體中，填充水泥漿、或膠化時間為瞬間～較長時間的硬化材料，使因成孔而擾動的地基與灌漿外管之間的空隙緊密接觸，在強力的填塞作用下，以按照2米等約束的地基作為1個灌注步驟，將上述特殊結(jié)構(gòu)的內(nèi)管插入外管中，從而可從上下兩個排出口，向成孔空隙中以均勻的量進(jìn)行灌漿，該施工方法涉及下述突破性的灌漿技術(shù)，其保持已有的雙重管雙層填塞施工方法的性能，并且可在從砂性土至粘性土的范圍內(nèi)，對應(yīng)于地基性質(zhì)，進(jìn)行合理的灌漿加固，此外可縮短工期。在外管的管體上至少插設(shè)有1個袋狀體，而通常插設(shè)有多個袋狀體，此外在各內(nèi)外管之間的環(huán)狀間隙中，可設(shè)置硬質(zhì)塑料制的填塞或空氣式填塞(包括由空氣、水或氮氣這樣的惰性氣體等流體膨脹而形成的填塞)等，在該外管的內(nèi)部，將具有硬化材料供給通路的內(nèi)管固定于外管上的橡膠，或空氣式填塞在以規(guī)定間距相互相鄰的間隔部位形成空間，按照內(nèi)管的硬化材料噴射口的總面積小于內(nèi)管管路的截面而積的方式，形成小孔的噴射口，各袋狀體因水泥砂漿等硬化材料而膨脹，在與成孔的孔壁緊密接觸的狀態(tài)下固定，還將袋狀體周圍的地基壓實，形成其尺寸實質(zhì)上大于膨脹袋狀體的填塞體，化學(xué)液劑不會越過各袋狀體而滲透，由于1個灌漿步驟的長度較大，這樣即使在產(chǎn)生因外管周圍的成孔空間的孔壁塌落等造成的排出阻力的情況下，通過使在從內(nèi)管的小孔噴射口排出的硬化材料向上述空間噴射，與硬化材料和管外抵抗壓力變化無關(guān)，硬化材料仍能從外管的多個噴射口，以穩(wěn)定的規(guī)定量，按照恒定的狀態(tài)排出，確實在規(guī)定的灌漿步驟中，該硬化材料均勻地向地基滲透灌注，在規(guī)定的較大區(qū)域內(nèi)，形成具有規(guī)定尺寸的較長成形體，此外，如果在各壓力空間中設(shè)置壓力傳感器，還可在地上檢測該壓力空間中硬化材料的灌注滲透壓力是否確實起作用，袋狀體對成孔孔壁起著固定作用，并且從袋狀體型的噴射口噴出的硬化材料以穩(wěn)定量對空間的地層連續(xù)長時間地進(jìn)行灌注滲透，在地基中形成大尺寸的，較長的圓筒狀的結(jié)構(gòu)物，從而防止產(chǎn)生液狀化現(xiàn)象，并使具有較大深度地基的開挖保持穩(wěn)定進(jìn)行。
還有，在圖12中，設(shè)置于外管上的袋狀體的數(shù)量上下為1組，也可設(shè)置多組，但至少設(shè)置1組。即，在灌漿袋較短的場合，在地上一側(cè)設(shè)置1個袋狀體，在該袋狀體的下方側(cè)外管上設(shè)置多個排出口，從而可從該多個排出口，以大于兩次的次數(shù)灌注規(guī)定的灌漿量。
圖1為本發(fā)明的地基灌漿裝置的局部剖面?zhèn)纫晥D；圖2為局部放大的主要部分的剖視圖；圖3為外管的一半剖開的放大側(cè)視圖；圖4為插入成孔中的灌漿裝置的施工要領(lǐng)的說明剖視圖；圖5為與施工狀態(tài)的防止液化施工技術(shù)有關(guān)的示意性剖視圖；圖6為表示內(nèi)管的其它實施例的分解剖視圖，其中圖6(a)、(b)為分解連接的局部縱向剖視圖；圖7為基于已有技術(shù)的，通過裝有袋狀體的套筒砂漿的雙重管雙層填塞灌漿的示意性剖視圖；圖8為同樣基于已有技術(shù)的，裝有套筒砂漿的灌漿裝置對成孔進(jìn)行施工的剖視圖；圖9為從圖8中的抵抗壓力與小孔的噴射口的流量之間的，噴嘴保持一定的輸送管曲線圖；圖10為小孔噴射口尺寸改變時的抵抗壓力與噴射口的流量之間的輸送管曲線圖11為本發(fā)明基本實施例的示意性側(cè)面剖視圖；圖12為相同施工順序的示意性側(cè)面剖視圖，圖12(a)為套管成孔的示意性側(cè)面剖視圖，圖12(b)為外管嵌入示意性側(cè)面剖視圖，圖12(c)為通過袋狀體進(jìn)行地基壓實加固的示意性側(cè)面剖視圖，圖12(d)為滲透性硬化材料灌注的示意性側(cè)視圖；圖13為圖11的示意性平面剖視圖。
下面以可實現(xiàn)本發(fā)明的形式作為實施例，參照圖1～7和圖11～13進(jìn)行描述。
與圖8以下的附圖相同的部分以相同的標(biāo)號描述。
圖示狀態(tài)為防止地基液狀化用的硬化材料灌注施工狀態(tài)，在圖1～4所示的狀態(tài)中，標(biāo)號20表示采用構(gòu)成本發(fā)明的一個關(guān)鍵點的規(guī)定行程步進(jìn)式地基灌漿裝置，如圖1、2所示，其主要結(jié)構(gòu)由規(guī)定直徑的鋼制或合成樹脂制的外管21、內(nèi)管28和多個袋狀體26構(gòu)成，該內(nèi)管28包括在相對該外管21的軸向規(guī)定位置以規(guī)定個數(shù)設(shè)置的硬質(zhì)塑料制或橡膠制的填塞29…，上述由合成樹脂形成的袋狀體26以規(guī)定間距設(shè)置于該外管21的管體上，上述外管21的前端底部通過蓋體27蓋住形成封閉狀，其前端部的袋狀體26…的上下端通過環(huán)體24、24固定于外管21的側(cè)面上，從而可實現(xiàn)自由膨脹收縮。
另外，在該袋狀體26的內(nèi)側(cè)開設(shè)有規(guī)定的硬化材料排出口25，在各排出口25的外側(cè)面，按照將該排出口蓋住的方式沿環(huán)周設(shè)置有橡膠制的套筒23。
此外，上述袋狀體26以規(guī)定間距(不限于相同的間距)裝設(shè)于上述外管21的管體上，在各袋狀體26內(nèi)部的外管21的側(cè)面，同樣開設(shè)有硬化材料排出口25，并且在該排出口25的外側(cè)設(shè)置有橡膠制的套筒23，從而該排出口按照與上述相同的方式，可實現(xiàn)自由地開閉。
此外，如圖1所示，在外管21中設(shè)置有應(yīng)為規(guī)定長度的螺絲接頭型的接頭22，從而單元外管能按照設(shè)定長度連接。
然而，如上面所述，灌漿裝置20相對成孔8按照下述方式設(shè)置，該方式為該灌漿裝置20的內(nèi)部不像圖8所示的已有方式那樣，填充設(shè)置有套筒砂漿13，在于外管21上的以規(guī)定間距設(shè)置的各袋狀體26相對外管21的側(cè)面呈折疊狀，或折起狀，該灌漿裝置20順利地插入地基的成孔8內(nèi)，各袋狀體26、26之間與每個預(yù)先成孔的各段地基相對應(yīng)。
在橡膠制或塑料制的填塞29、29之間開設(shè)有噴射口34、34…，該填塞29、29按照規(guī)定間距沿環(huán)周設(shè)置于插入的各袋狀體26、26之間的外管21的內(nèi)部的內(nèi)管28中，如根據(jù)圖8而說明的圖9、10所示，對于內(nèi)部的硬化材料通路從圖中未示出的地上的壓力輸送泵以壓力輸送的硬化材料19可在基本上與內(nèi)管28的外側(cè)抵抗壓力變化無關(guān)的情況下，針對每個規(guī)定行程的步進(jìn)步驟，以規(guī)定量噴射硬化材料19。
再有，可相對于下述空間32設(shè)置公知的壓力傳感器，該空間32指在內(nèi)管28內(nèi)以規(guī)定間距設(shè)置的，橡膠制或塑料制填塞29、29之間的空間，各壓力傳感器的導(dǎo)線延伸至內(nèi)管28的內(nèi)部。
還有，在該內(nèi)管28的前端由盲螺栓27堵塞，從而形成密封狀態(tài)。
下面針對上述結(jié)構(gòu)的灌漿裝置20的地基灌漿施工方法的實施例進(jìn)行描述，整個步驟是一次性灌注滲透硬化材料，如圖4所示的實施例，不像已有方式那樣，填充設(shè)置有套筒砂漿13的狀態(tài)下，在以規(guī)定的沿環(huán)周插設(shè)的各袋狀體26設(shè)于外管21外部的情況下，上述灌漿裝置20順利地插入到地基的基巖中，以設(shè)定尺寸形成的成孔7內(nèi)的規(guī)定深度。
此外，如果通過圖中未示出的地上的壓力輸送泵，以壓力輸送方式向內(nèi)管28內(nèi)部的硬化材料供給通路18供給規(guī)定的硬化材料19，則該硬化材料19從內(nèi)管28的各噴射口34噴出，使各袋狀體26膨脹，膨脹的各袋狀體26從內(nèi)側(cè)與成孔7的孔壁緊密接觸，形成固定狀態(tài)，另外由于上述膨脹力，隨著時間的推移，使周圍的地基處于壓實加固狀態(tài)，在插入狀態(tài)的成孔8內(nèi)保持設(shè)定的插入姿態(tài)。
用于滲透的灌漿液中的，通過壓力輸送泵，不在袋狀體26、26之間填充設(shè)置套筒砂漿13的部分分別借助內(nèi)管28中的各填塞29、29之間的空間32，保持儲壓狀態(tài)，通過外管21中的排出口25，在袋狀體26對成孔8進(jìn)行的壓力接觸固定造成的填塞作用下，向成孔7的孔壁內(nèi)部滲透灌注，此時，如前面所述，即使在于成孔7的孔壁處，像圖4所示的那樣，產(chǎn)生坍塌7’的現(xiàn)像，排出口20中的幾個的局部發(fā)生堵塞等情況，產(chǎn)生抵抗壓力的情況下，如上述的圖9、10所示，規(guī)定量的硬化材料從內(nèi)管28的噴射口34，在與抵抗壓力無關(guān)的情況下，以內(nèi)管28內(nèi)部的壓力(泵壓力)，對應(yīng)于噴射口的孔徑，按照一定程度噴射，該規(guī)定量的硬化材料朝向周邊滲透，從而實現(xiàn)相對整個灌漿深度，硬化材料從外管21的排出口，進(jìn)行均勻的灌注滲透，實現(xiàn)長時間的大量連續(xù)灌漿，可按照設(shè)計，在地基中形成規(guī)定的較大尺寸的柱狀構(gòu)造體。
另外，圖11、12、13附加地表示基本施工的實施例，如圖11所示，對于特殊結(jié)構(gòu)的內(nèi)管，將內(nèi)管插入以2米間距插設(shè)于灌漿外管21上的袋狀體26中，填充水泥漿，或凝膠固結(jié)時間為瞬間～較長的硬化材料26’，將因成孔7而擾動的地基與外管21之間的空隙緊密壓實26’，將該填塞26以2米的間距所限定的地基作為1個灌注步驟，從而可在將上述特殊結(jié)構(gòu)的內(nèi)管28插入外管21中之后，通過該內(nèi)管28，從上下兩段的排出口，將硬化材料以均勻的量灌注到成孔空隙中。下面通過圖12按順序?qū)Ρ緦嵤├M(jìn)行進(jìn)一步描述，如圖12(a)所示，通過灌漿外管嵌入套管，在地基中成孔7，如圖12(b)所示，嵌入插設(shè)有袋狀體26的灌漿外管21，如圖12(c)所示，插入內(nèi)管28，在袋狀體26內(nèi)部填充灌注硬化材料，由該袋狀體26形成的強力填塞，對周邊地基進(jìn)行壓實加固26’，如圖12(d)所示，將內(nèi)管28插入外管21內(nèi)部，從而灌注滲透性硬化材料。
但是，作為該施工方法的設(shè)計方案的實例，如圖11～13所示，如果下述條件成立，該條件指①灌漿管的埋設(shè)間距 P＝2m×2m的正方形設(shè)置②灌漿速度 f＝301/min③灌漿管的單孔加固平面積 Ap＝2m×2m＝4m2④1個步驟的加固土體量(m3) V＝2m(加固高度)×4m2＝16m3⑤1個步驟的灌漿量(kl)Q＝V×(0.35～0.40)＝50.6～6.4kl此時的灌漿率0.35～0.40⑥1個步驟的灌漿時間 t1＝6kl÷0.03kl/min＝200min＝3.3小時(連續(xù)灌漿時間)⑦填塞袋的灌漿填充量(l) q＝60l則可進(jìn)行長時間的大量灌漿。
此外，由于在壓入袋狀體26硬化材料后膨脹，所以該周邊地基隨著時間的推移而得以壓實加固，實質(zhì)上形成其尺寸大于袋狀體26的填塞體，灌漿液不會越過各填塞體而流散，如圖11、12(d)所示，該灌漿液滲透灌注于整個設(shè)定地基內(nèi)，實現(xiàn)凝固。
另外，在袋狀體26、26之間的空間中未填充密封砂漿，這樣即使在成孔坍塌的情況下，通過上述特殊的內(nèi)管，借助外管，仍能灌注一定量的硬化材料，并達(dá)到規(guī)定的深度。
此點為本發(fā)明的主要方面。
因此，由于有設(shè)于外管上的膨脹性填塞存在，由于不像已有方式那樣，在地基的基巖中形成的成孔7內(nèi)填充設(shè)置有套筒砂漿13，這樣如圖8、9所示的數(shù)據(jù)，從內(nèi)管28噴出的硬化材料可在確實均勻的狀態(tài)下，灌注滲透于整個的地層地基中，可在地基中形成符合設(shè)計的，具有較大尺寸的成形體。
再有，外管21的排出口也可像圖2所示的那樣，另外，上下的袋狀體26的排出口也可像圖2所示的那樣，在上下袋狀體26、26之間設(shè)置多個，在圖4的方式中，在上下的袋狀體26、26之間可至少設(shè)置1個。
在該工藝中，在與外管21和內(nèi)管28的環(huán)狀間隙部各相鄰填塞29、29之間，所形成的空間32的儲壓狀態(tài)，可通過壓力傳感器(在設(shè)置的場合)檢測，在地上的圖中未示出的測定裝置中，檢測儲壓狀態(tài)，即檢測進(jìn)行灌漿的情況。
還有，確認(rèn)空間32中的硬化材料的灌注狀態(tài)，通過壓力測定數(shù)據(jù)，可進(jìn)一步確認(rèn)各填塞29相對外管21內(nèi)壁的固定狀態(tài)，可按照設(shè)計確保硬化材料的噴出。
此外，通過套筒23，可確實防止從外管21的硬化材料排出口25排出的硬化材料產(chǎn)生逆流現(xiàn)象。
按照上述方式，如圖5所示，灌漿裝置20以與縱向或斜向交叉的方式插入于地基中，從而可確實進(jìn)行防止液化的施工。
還有，作為設(shè)計變更的形式，顯然，填塞不僅為橡膠制的填塞，而且還可為空氣式填塞。
比如，圖6中的標(biāo)號28’表示內(nèi)管灌漿部分，在該內(nèi)管灌漿部28’中，沿軸向按照規(guī)定間距，設(shè)置有空氣填塞29’、29，…與空氣、氣體(比如，氮氣)或水等的液體的動作流路30’和灌漿液的流路40，它們?yōu)殡p重管或并列設(shè)置(假設(shè)灌漿管流路包括兩個，為3重管，或為3根并列管)，它們通過空氣排出口30”，將流體灌注到空間29”中，使由橡膠填塞形成的該空氣填塞29’、29’膨脹，其壓靠于外管21的內(nèi)壁上，從噴射口34噴射灌漿液，通過空間32，從外管21的噴射口25、25向地基中灌注。其作用實質(zhì)上與上述實施例沒有差別。
再有，通過圖6所示的內(nèi)管28中的灌漿部的局部，或按照規(guī)定間距采用柔性管體的方式形成柔性內(nèi)管，這樣即使在外管21因土體壓力而彎曲的情況下，仍可以很容易地插入內(nèi)管。
另外，延伸至內(nèi)管灌漿部的灌漿液或起填塞作用的流體流路可采用雙重管或并列等的柔性軟管。
在實施本發(fā)明時，也可在內(nèi)管中，按照圖2所示的方式，在將灌漿段上移的同時進(jìn)行灌漿，另外，如果采用圖4所示的方式，則也可一次性地對多個灌漿段進(jìn)行灌漿，另外可在將內(nèi)管固定的狀態(tài)下，一次性地對整個深度的灌漿段進(jìn)行灌漿。
按照本發(fā)明，在防止軟土地基液化的工程，或?qū)ㄖ锏幕A(chǔ)的開挖的加固工程等施工中，為了在地基中，采用雙重管雙層填塞方式進(jìn)行硬化材料灌注施工，則采用下述施工方式，該方式為在外管的管體上沿軸向，插設(shè)1個或多個袋狀體，將內(nèi)管插入外管中，向該袋狀體中壓入水泥漿等的硬化材料，使袋狀體膨脹，形成固結(jié)體，其緊密固定于成孔中，按照此方式在加固地基中設(shè)置多個外管，在因固結(jié)液的固化，各袋狀體固定于地基中之后，硬化材料通過成孔空間，從開設(shè)于外管上的袋狀體之間的硬化材料排出口滲透灌注于地基中，而為了進(jìn)行上述的施工，形成了下述的灌漿裝置，在該灌漿裝置中，在袋狀體之間形成至少一個外管的硬化材料排出口，在內(nèi)管中開設(shè)有內(nèi)管的硬化材料噴射口，該噴射口位于所設(shè)置的多個填塞之間，這樣通過使硬化材料排出口和硬化材料噴射口以下述方式形成，該方式為上述排出口和噴射口在由形成于成一體設(shè)置的灌漿管中的填塞間隔開的同一空間，相互保持連通，即使在外管的硬化材料排出口中產(chǎn)生因塌孔等造成的抵抗壓力的情況下，或即使在產(chǎn)生因土層不同造成的抵抗壓力的情況下，仍可確保規(guī)定量的硬化材料從內(nèi)管的硬化材料噴射口噴出，即使1個灌漿段較長，在每段的每批排出量較大的情況下，仍可均勻地將規(guī)定量的硬化材料灌注到規(guī)定深度，針對每個步驟可長時間地連續(xù)灌漿，灌注大量的化學(xué)液劑，因此，可獲得下述優(yōu)良效果，即確實形成具有按設(shè)計的較大尺寸的超長的，并且具有較大直徑的筒體成形體。
還有，由于將水泥漿等灌漿液壓入設(shè)置于外管管體上的多個袋狀體中，使袋狀體膨脹，將周圍地基壓實、這樣便獲得更加確實的極強大的填塞效果。
于是，在外管周圍不必采用套筒砂漿進(jìn)行密封，在由上下1組袋狀體包圍的整個成孔空間，硬化材料滲透于周圍地基中。
在這里，如果將稱為“1個步驟”的術(shù)語用于指暫時灌漿的灌漿管中軸向的單位區(qū)域，則由于每個步驟的硬化材料源的滲透面積是非常大的，這樣即使在每批硬化材料排出量較大的情況下，仍獲得下述優(yōu)良效果，即在低壓下可實現(xiàn)灌漿，可在土體顆粒之間實現(xiàn)滲透灌漿。
此外，由于即使在連續(xù)長時間地灌漿以便可使硬化材料一次性地滲透到較寬范圍內(nèi)的情況下，灌漿源的滲透面積仍較廣，這樣還獲得滲透源不為凝膠體約束封閉的效果。
還有，由于在袋狀體的膨脹作用下，填塞周邊會受到廣泛地壓實，這樣還會獲得下述效果，即具有大于實際袋狀體的填塞效果，硬化材料難于越過填塞而流失到上方成孔空間中。
因此，會獲得下述效果，即，即使在長時間地連續(xù)灌注硬化材料的情況下，硬化材料仍不會流失到系統(tǒng)外部，可均勻地使較寬范圍的地基實現(xiàn)滲透性固結(jié)。
由此，獲得下述效果，即一次性地對全部進(jìn)行均勻的硬化材料的灌注，可形成符合設(shè)計的成形體。
另外，由于1個步驟內(nèi)的內(nèi)管噴射口的總面積直徑小于內(nèi)管截面面積的直徑，如圖9、10所示，這樣保證管內(nèi)壓力在規(guī)定壓力以上(通常在5kg/cm2)，由此即使發(fā)生塌孔等現(xiàn)像，抵抗壓力發(fā)生變化的情況下，仍可確保對應(yīng)于排出口直徑的規(guī)定量的硬化材料從內(nèi)管的噴射口噴出，其結(jié)果是，獲得下述優(yōu)良效果，即在全部步驟形成符合設(shè)計的地基成形體。
再有，在外管與內(nèi)管的環(huán)狀間隙中沿軸向按照規(guī)定間距插設(shè)的填塞之間的壓力空間，設(shè)置壓力傳感器，由于各壓力空間的硬化材料的壓力可在地上通過導(dǎo)線進(jìn)行檢測，這樣便獲得下述優(yōu)良效果，即對壓力空間的硬化材料的儲壓填充狀態(tài)進(jìn)行檢測，可確認(rèn)硬化材料確實灌注到地基中。
此外，由于填塞作用等優(yōu)良，這樣上述灌漿裝置可采用在地基中較寬區(qū)域內(nèi)，以時間錯開的方式集中地對每塊區(qū)域進(jìn)行灌漿施工。
另外，在地基為作為施工對象的較寬區(qū)域內(nèi)，灌漿裝置以同時或時間錯開的方式集中地對每塊區(qū)域進(jìn)行灌漿施工，這樣便獲得下述優(yōu)良效果，即可根據(jù)該地基中的每個區(qū)域的情況，進(jìn)行灌漿施工，施工能力良好，工期也可按照設(shè)計進(jìn)行變更。
還有，由于未設(shè)置套筒砂漿，這樣即使在相對外管的排出口的抵抗壓力發(fā)生各種變化，或發(fā)生塌孔現(xiàn)像，排出阻力發(fā)生變化，進(jìn)而在局部的排出口前面因塌孔現(xiàn)像而埋住的情況下，仍可確保從內(nèi)管的噴嘴的噴射口噴射出，對應(yīng)于泵壓力和噴射口直徑的一定量的硬化材料噴射量，由此，確保通過成孔空間，在灌漿段的全長范圍內(nèi)，使規(guī)定量的硬化材料滲透灌注于地基中，因此便獲得下述效果，即按照設(shè)計，在地基中形成符合設(shè)計的較大尺寸，較長的成形體。
按照上述方式獲得的地基加固具有下述效果，即不僅可防止液狀化現(xiàn)象，而且還可充分地獲得對各種地基開挖工程進(jìn)行加固的效果，即使在隧道盾構(gòu)掘進(jìn)等工程的施工中，便發(fā)揮加固材料的作用，即使在隧道開挖時的防水與加固等情況下，仍可發(fā)揮較大的作用。
再有，由于在形成于各填塞之間的壓力空間中，從外管中的硬化材料排出口與內(nèi)管中的噴射口相互連通，這樣便獲得下述效果，即使在外管的排出口處于關(guān)閉狀態(tài)，或堵塞阻力較大的情況下，仍可確保一定量的硬化材料從內(nèi)管的噴射口噴出，通過成孔空間對地基進(jìn)行滲透灌漿。
另外，插入到外管內(nèi)的灌漿液用的內(nèi)管直徑較小，并且并排設(shè)置有多根，這樣可獲得下述優(yōu)良效果，即讓雙液式的灌漿液通過上述內(nèi)管，從而還可通過任意調(diào)節(jié)的凝膠時間的灌漿液使地基固結(jié)。
由于上述情況，還可獲得下述優(yōu)良效果，即在地基的基巖內(nèi)，形成預(yù)定的較大尺寸的，較長的地基成形體。
此外，由于本發(fā)明的地基灌漿裝置還可在通過各袋狀體膨脹而實現(xiàn)壓密后集中地針對地基中的每塊區(qū)域進(jìn)行施工，這樣便獲得下述優(yōu)良效果，即高效率地對大面積區(qū)域的地基進(jìn)行規(guī)定地基加固施工。
還有，由于硬化材料是沿上下方向或傾斜方向一次地滲透灌注到地基中，這樣一個全過程，這樣便獲得下述優(yōu)良效果，施工效率良好，管理也很容易，具有極高的效率，可大大縮短施工工期。
權(quán)利要求
1.一種地基灌漿裝置，其特征在于在該裝置中，在以嵌合方式設(shè)置有可通過硬化材料膨脹的袋狀體外管的管體上，沿軸向開設(shè)有多個硬化材料排出口，在其內(nèi)部沿相同的軸向開設(shè)有多個由小孔形成的硬化材料噴射口，并且以夾有該噴射口的方式設(shè)置多個填塞的內(nèi)管插設(shè)于上述外管內(nèi)部，多個上述的填塞沿軸向在內(nèi)外管之間的空間中，在上述外管的套管上至少設(shè)置有1個袋狀體，在該外管的袋狀體下方側(cè)，在至少一個硬化材料排出口與該內(nèi)管中的多個填塞之間開設(shè)有至少1個硬化材料噴射口，該硬化材料排出口與硬化材料噴射口在沿軸向相互間隔開的相同空間內(nèi)，相互保持連通。
2.一種灌漿裝置，其特征在于該裝置具有下述內(nèi)管，該內(nèi)管插入設(shè)置有多個排出口的外管中，并且將硬化材料灌注到地基中，在內(nèi)管中，硬化材料可同時從下述多個噴射口噴出，該多個噴射口中，至少1個位于借助流體而膨脹的至少3個填塞之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于在上述填塞之間間隔設(shè)置的空間中，設(shè)置有壓力傳感器。
4.一種地基灌漿施工方法，其特征在于在該方法中，在將下述外管插入形成于地基中的孔中，該外管設(shè)置有可借助硬化材料膨脹的袋狀體，另外具有多個硬化材料排出口，從形成于該外管的管體上的多個硬化材料排出口，將硬化材料灌注到地基內(nèi)，通過硬化劑使上述袋狀體膨脹，上述袋狀體處于緊密固定于上述成孔的孔壁上，并且硬化材料從具有多個噴射口的內(nèi)管噴出，從而該硬化材料從上述外管的排出口滲透到地基中。
全文摘要
一種雙重管雙層填塞灌漿裝置和施工方法,即在基巖形成的成孔中未設(shè)置套筒砂漿,使沿軸向設(shè)置于外管上的多個袋狀體膨脹,該袋狀體緊密地固定于成孔的孔壁上,將地基壓實,這樣即使在發(fā)生塌孔現(xiàn)象等的情況下,仍可從設(shè)置于內(nèi)管上的多個噴射口,通過各填塞之間的壓力空間,在與抵抗壓力或孔壁的塌落無關(guān)情況下,使一定量的硬化材料按照設(shè)計大量地滲透灌注到地基的基巖中,可形成較大直徑的成形體。
文檔編號E02D5/48GK1266129SQ0010337
公開日2000年9月13日 申請日期2000年3月2日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月9日
發(fā)明者島田俊介 申請人:強化土工程株式會社