预应力锚杆分段注浆工艺及其注浆装置.pdf

本发明公开了建筑领域基坑支护使用的预应力锚杆分段注浆工艺及其注浆装置，适用于各种锚拉边坡的支护工程，尤其适用于第四纪新近沉积的粘性土、粉土及粉砂构成的冲积平原以及类似的软土地层和使用大长度锚杆的深大基坑的施工，提高边坡土体的结构强度和抗变形能力，减少侧向变形，增强整体的稳定性。使用预应力锚杆分段注浆工艺，用注浆装置在锚杆钢管的锚固段内分段密封和注浆。注浆装置包括注浆管，注浆管置于锚杆钢管内。本装置设有传压机构和密封注浆机构，密封注浆机构装于传压机构内，通过注浆管连接。本发明解决了使用预应力锚杆支护深大基坑注浆效果不好的问题，显著提高了深大基坑的工程质量。

1、  预应力锚杆分段注浆工艺，是用注浆装置在锚杆钢管的锚固段内分段密封和注浆。

2、  根据权利要求1所述的预应力锚杆分段注浆工艺，其特征是分段密封和注浆是从锚杆钢管锚固段的底部开始第一段的密封、注浆，逐段上移顺序完成，最后完成锚杆钢管自由段与锚固段交界处的密封和注浆。

3、  一种专用于权利要求1的注浆装置，包括注浆管(4)，注浆管(4)置于锚杆钢管内，其特征是本装置设有传压机构和密封注浆机构，密封注浆机构装于传压机构内，通过注浆管(4)连接。

4、  根据权利要求3所述的注浆装置，其特征是传压机构包括施压垫(3)、传压管(5)和止压螺盘(6)，传压管(5)两端固定施压垫(3)和止压螺盘(6)，止压螺盘(6)的内径设有螺纹。

5、  根据权利要求3所述的注浆装置，其特征是密封注浆机构包括止压垫(1)、密封球体(2)、注浆管(4)和施压螺盘(7)，止压垫(1)和密封球体(2)固定在注浆管(4)的下部，注浆管(4)的上部外圆设有螺纹(8)，安装施压螺盘(7)。

6、  根据权利要求4或5所述的注浆装置，其特征是止压螺盘(6)内径螺纹与注浆管(4)上部外圆的螺纹配合。

7、  根据权利要求5所述的注浆装置，其特征是密封球体(2)是中央设有通孔的橡胶制品，其通孔小于注浆管(4)的外径，穿套在注浆管(4)的外圆上；注浆管(4)至少由两根管子组成，在密封球体(2)的上部用丝扣连接。

8、  根据权利要求3或4或5所述的注浆装置，其特征是传压管(5)的外径小于锚杆钢管的内径，止压垫(1)、密封球体(2)和施压垫(3)的外径均小于锚杆的内径又均大于传压管(5)的外径。

9、  根据权利要求3或4或5所述的注浆装置，其特征是止压螺盘(6)和施压螺盘(7)的外径均大于锚杆钢管的内径。

预应力锚杆分段注浆工艺及其注浆装置
技术领域
本发明涉及建筑领域基坑支护中的预应力锚杆注浆技术和注浆设备，特别是预应力锚杆分段注浆工艺及其注浆装置，适用于各种锚拉边坡的支护工程，尤其适用于第四纪新近沉积的粘性土、粉土及粉砂构成的冲积平原以及类似的软土地层和使用大长度锚杆的深大基坑的施工，提高边坡土体的结构强度和抗变形能力，减少侧向变形，增强整体的稳定性。
背景技术
在属于第四纪新近沉积的粘性土、粉土及粉砂构成的冲积平原以及类似的软土地层，地下水埋深一般不超过1m，在这样的地区进行深基坑施工工程，一般采用复合土钉墙支护形式。其特点是造价低、工期短、施工简单方便、安全可靠、注重环保。但复合土钉墙存在一定的局限性，只能对支护深度6～10米的基坑施工，对于10米以上深大基坑，复合土钉墙不适用。预应力锚杆注浆技术适于解决深大基坑的支护工程，如：《建筑地基基础工程施工与质量验收实用手册》第五章，第430页论述的预应力锚杆注浆技术，但存在一些弊端。预应力锚杆注浆技术主要包括锚杆施工、压力注浆、腰梁施工及张拉锁定等工序，是一种将拉力传递到稳定的土体的锚固体系。预应力锚杆由一根钢管和一根螺纹钢组成，钢管下部的锚固段设有出浆孔。为了控制坑外地下水涌入基坑内引起流砂现象影响坑外环境，采用击入法施工，先在击入土体的钢管内注水泥浆，让注入的水泥浆渗入管体周围地层，然后将螺纹钢穿入，起到加固作用。锚杆的一端通过腰梁与灌注桩相连，另一端锚固在土体层内，并对其施加预应力，以承受土压力、水压力、抗浮、抗倾覆等所产生的结构拉力，用以维护土体或结构物的稳定。具有明显提高边坡土体的结构强度和抗变形能力，减少侧向变形，增强整体稳定性的特点。在此技术中，压力注浆是重点也是难点，注浆效果的好坏将直接关系到支护结构的质量、关系到整个基坑及坑外环境的安全。所用锚杆的长度都较长，一般在20米以上，目前的预应力锚杆注浆技术是使用水泥浆搅拌机连接输浆管和高压注浆泵，将输浆管直接放入锚杆钢管内，在钢管的孔口处使用软体材料，如塑料袋、碎布等密封输浆管与锚杆钢管之间的空隙，密封后实施一次性注浆或者先将输浆管探入锚杆钢管底部注浆，再提拉至上部注浆。由于密封不严，锚杆钢管长，注浆压力和注浆量均达不到设计要求，不能形成理想的锚固体，注浆效果不好。而其中任何一个环节都可能影响到整个基坑或边坡的安全和稳固，影响建筑质量。
发明内容
本发明的目的是提供预应力锚杆分段注浆工艺及其注浆装置，解决目前预应力锚杆深基坑支护工程中锚杆注浆密封不严、注浆效果不好的问题。
为达上述目的可使用下述技术方案：
使用预应力锚杆分段注浆工艺，用注浆装置在锚杆钢管的锚固段内分段密封和注浆。
使用注浆装置完成分段注浆工艺，注浆装置包括注浆管，注浆管置于锚杆钢管内，本装置设有传压机构和密封注浆机构，密封注浆机构装于传压机构内，通过注浆管连接。
本发明具有以下显著的效果：本发明解决了使用预应力锚杆支护深大基坑注浆效果不好的问题，分段密封、分段注浆，显著提高了深大基坑的工程质量。所用的注浆装置密封可靠，确保了注浆压力、注浆量和注浆时间。从锚杆钢管锚固段的底部开始密封和注浆，可以根据实际需要分多段密封和注浆。由于密封可靠，也可以进行一次性整段密封和注浆，能够形成理想的锚固体。确保了锚杆支护的强度和施工质量，在类似于黄河三角洲的软土地区和使用大长度锚杆的施工中效果显著，工程质量显著提高。
附图说明
图1为本发明的工作使用示意图。
图2为本发明注浆装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步的详述：
预应力锚杆分段注浆工艺是用注浆装置在锚杆钢管的锚固段内分段密封和注浆。分段密封和注浆是从锚杆钢管锚固段的底部开始第一段的密封、注浆，逐段上移顺序完成，最后完成锚杆钢管自由段与锚固段交界处的密封和注浆，保证整个锚杆锚固段的支护强度和施工质量。
参见附图1和附图2，分段注浆工艺使用注浆装置完成，本装置包括注浆管4，注浆管4置于锚杆钢管内，本装置设有传压机构和密封注浆机构，密封注浆机构装于传压机构内，通过注浆管4连接，注浆时，将本装置置于锚杆的钢管内。传压机构包括施压垫3、传压管5和止压螺盘6，传压管5两端固定施压垫3和止压螺盘6，止压螺盘6的内径设有螺纹。密封注浆机构包括止压垫1、密封球体2、注浆管4和施压螺盘7，止压垫1和密封球体2固定在注浆管4的下部，注浆管4的上部外圆设有螺纹8，安装施压螺盘7。施压螺盘7可以在注浆管4的上部上、下移动。止压螺盘6内径螺纹与注浆管4上部外圆的螺纹8配合，如此通过转动施压螺盘7可以使注浆管4上、下移动。密封球体2是中央设有通孔的橡胶制品，其通孔小于注浆管4的外径，使密封球体2牢固地穿套在注浆管4的外圆上。注浆管4至少由两根管子组成，在密封球体2的上部用丝扣连接，如此便于本工具的搬运和安装，同时也便于更换密封球体2。传压管5的外径小于锚杆钢管的内径，止压垫1、密封球体2和施压垫3的外径均小于锚杆钢管的内径又均大于传压管5的外径。止压螺盘6和施压螺盘7的外径均大于锚杆钢管的内径。当向下转动施压螺盘7使注浆管4向外移动的时候，整个密封注浆机构向上移动，从而挤压密封球体2。由于施压垫3的阻力，使密封球体2膨胀，严密密封了锚杆钢管的内壁，使注浆压力和注浆量达到设计要求。
本发明在现场使用时，按如下操作程序进行：
一、施工前准备
在施工前平整场地，安装设备。用输浆管9依次将水泥浆搅拌机10、注浆泵11和本发明的注浆装置连接。
二、制作水泥浆
注浆材料一般采用水灰比0.45～0.5的纯水泥浆，普通硅酸盐水泥，水泥浆用水必须是清水，禁止用生活污水或雨水等制料。将水泥与水按照比例置于水泥浆搅拌机10中，进行搅拌，直至搅拌均匀为止。
三、第一段压力注浆
注浆前必须先清孔，即将夯击锚杆钢管时挤入钢管内的土清理干净。清孔时将水管深入底部，来回提送，直到溢出清水为止。
注浆时，首先将注浆装置按图2的结构组装起来，也就是将密封球体2中央的小孔穿过注浆管4，使密封球体2牢固地置于止压垫1之上，将两根注浆管4从传压管5的两端穿入并使其在传压管5内连接好，在注浆管4的顶部装入施压螺盘7。止压垫1下方注浆管4的长度可根据实际需要预留，注浆管4的顶端管口与输浆管9连接。将组装好的分段注装置从锚杆钢管的顶端管口处下放，在密封球体2到达锚杆钢管锚固段底部的设计位置时，向下转动施压螺盘7，直到与止压螺盘6接触。继续转动施压螺盘7，此时注浆管4相对传压管5向上运动，密封球体2被挤压膨胀，将锚杆钢管密封，即可开始第一段注浆施工。注浆管4的下端管口应距锚杆钢管底端250-500mm，留出间隙使其向外溢浆。在注浆过程中，密切注意注浆压力及注浆量，待注浆量与注浆压力达到设计值时，停止输浆；保持密封状态，停滞5分钟。防止水泥浆浆体压力较大在卸压时溢出。约5分钟后，向外旋出施压螺盘7，使注浆管4向下移动，此时密封球体2逐渐恢复原状，待施压螺盘7与止压螺盘6完全脱离后，继续旋出少许，密封球体2完全恢复原状，密封状态消除。
四、中间段压力注浆：向外提注浆装置，使密封球体2处于锚杆钢管锚固段中的设计位置，与第一段注浆施工操作相同。
五、未段压力注浆：向外提注浆装置，直到密封球体2位于锚杆钢管自由段与锚固段的交界处，方法同上。
使用本发明的注浆装置可按设计要求和实际需要完成多段注浆施工，在注浆开始或中途停止超过30分钟时，应用水或稀水泥浆润滑注浆泵11和输浆管9。
六、一次性整段压力注浆：将注浆装置的密封球体2下放至位于锚杆钢管自由段与锚固段的交界处，密封、注浆，方法同上。本方法适用于工程设计中长度较短的预应力锚杆支护施工。
七、清洗设备
注浆完毕后，往水泥浆搅拌机10里注入清水，用清水将输浆管9、注浆泵11以及注浆装置冲洗干净，防止水泥浆凝固堵塞设备。