用于对建筑物基础进行加固和纠偏的联合注浆装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于对建筑物基础进行加固和纠偏的联合注浆装置，该联合注浆装置包括聚氨酯压浆设备、聚氨酯注浆管组、水泥压浆设备以及水泥注浆管组，所述聚氨酯注浆管组位于所述建筑物基础中的聚氨酯注浆钻孔中并与所述聚氨酯压浆设备连接，所述水泥注浆管组位于所述建筑物基础中的水泥注浆钻孔中并与所述水泥压浆设备连接，其中所述水泥注浆管组与所述聚氨酯注浆管组之间的间距为0.5m～10m。本实用新型的优点是，该联合注浆装置结构简单，操作便捷，通过将聚氨酯注浆管组和水泥注浆管组有机结合，可对待加固纠偏建构筑物基础进行聚氨酯和水泥的联合注浆，建构筑物基础被抬升精准快速且加固效果显著，大大降低了工程造价。
【专利说明】用于对建筑物基础进行加固和纠偏的联合注浆装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及注浆装置，具体涉及一种用于对建筑物基础进行加固和纠偏的联合注浆装置。
【背景技术】
[0002]对于建设在软弱地基的建构筑物，若在设计或施工阶段未考虑或采取有效的地基处理措施，建成后容易出现大面积的地面沉降，如若地基土软弱不均，会出现过大的差异沉降，在建构筑物内产生裂缝，危害结构安全。
[0003]目前对已建建筑物的加固处理的方法有许多种，但常用的有以下几种:
[0004]注浆加固是一项针对软弱地基，地基穴洞缺陷，地基沉降，纠正建筑物和建筑物偏斜的地基加固技术。地基存在某些缺陷而造成地基下均匀沉降，对上部结构的结构安全性构成了严重危险。为了防止地基继续不均匀沉降，可通过专业机械设备注浆到天然地基中进行加固。注浆加固地基的实质是通过一定的压力将可固化的化学浆液或水泥浆液注入地基土的裂缝或孔隙，以改善地基的物理力学性能。
[0005]水泥注浆方法按常规可以分为高压旋喷注浆法和静压注浆法两大类，这两种注浆方法都可以应用在地基加固工程中。在软弱土层中进行水泥注浆，由于压力浆液在疲累、延伸和扩散过程中对周围土体具有挤密和充填作用，从而改变地基土的物理力学性质和承受荷载的反应机制，提高了地基承载力和降低沉降变形，达到加固软弱地基和基础加固的目的。使用压力注浆对建筑物基础进行软弱土体进行处理，由于水泥浆液凝固时间较长，土体劈裂后，裂缝像地基周围迅速扩散，浆液由缝隙不断往外扩散，造成浆液的大量浪费，甚至对周边环境造成影响；此外，由于水泥浆液的粘度较低，凝固时间较长，注浆产生的上抬力有限，对已发生不均匀沉降的建筑物只能进行不可控的抬升和纠偏，在很多情况下，无法进行精准的抬升，达不到理想的处理效果。此外，处理过程造成的大量水泥浆液的浪费，影响环境。
[0006]聚氨酯注浆是一种进行地基基础加固和建构筑物纠偏的新型工艺，该工艺已经成功运用于欧美等发达国家众多建构筑物加固和纠偏工程中。聚氨酯注浆法是通过地基中所成好的小孔注射聚氨酯泡沫反应原料进需要加固的地基中或者需要抬升的建构筑物基础底部，通过聚氨酯泡沫反应产生的巨大膨胀压力和胶结作用对加固土体进行充填、渗透、挤密、置换和加固作用，并同时对已发生不均匀沉降的建构筑物进行纠偏。由于聚氨酯反应速度固化较快，且浆液粘度较高，产生的向上抬升力巨大，且可以通过实时的注浆量大小进行抬升量的控制，做到对建构筑物纠偏的精准控制。虽然聚氨酯注浆方法与传统的水泥注浆方法相比，聚氨酯注浆从加固抬升效果上拥有众多优势，但是仍然拥有一些缺点:
[0007]①聚氨酯反应原料的粘度高，液体加固半径有限，容易造成充填的不均匀性，注浆点较为密集于均匀，注浆点之间出现加固空白区，地基土空隙较大；
[0008]②根据以往的工程实践经验，在注浆点附近由于聚氨酯较为密集，产生的聚氨酯密度较大，强度和刚度也较大，与周围的土体产生较大的高度差，在上部荷载的作用下，导致注浆点附近建构筑基础出现二次开裂；
[0009]③聚氨酯注浆成本高昂。采用水泥注浆法，每方水泥浆成本约为100-300元，而采用聚氨酯泡沫(反应结束后)每方成本约为1500-3000元。由于基础纠偏抬升后,仍然需要大量的高聚物进行抬升后基础空隙的填充，即使考虑高聚物注浆较低的综合成本，高聚物注浆法在建构筑基础的加固纠偏中仍然较水泥注浆高出数倍。
【发明内容】
[0010]本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种用于对建筑物基础进行加固和纠偏的联合注浆装置，该联合注浆装置通过将间隔设置于建筑物基础中的聚氨酯注浆管组和水泥注浆管组结合在一起，以构成可以对建筑物基础进行加固和纠偏的联合注浆装置。
[0011]本实用新型目的实现由以下技术方案完成:
[0012]一种用于对建筑物基础进行加固和纠偏的联合注浆装置，其特征在于所述联合注浆装置包括聚氨酯压浆设备、聚氨酯注浆管组、水泥压浆设备以及水泥注浆管组，所述聚氨酯注浆管组位于所述建筑物基础中的聚氨酯注浆钻孔中并与所述聚氨酯压浆设备连接，所述水泥注浆管组位于所述建筑物基础中的水泥注浆钻孔中并与所述水泥压浆设备连接，其中所述水泥注浆管组与所述聚氨酯注浆管组之间的间距为0.5m?10m。
[0013]所述聚氨酯注浆管组由深入所述聚氨酯钻孔中不同深度的至少两根注浆管构成。
[0014]所述水泥注浆管组由深入所述水泥注浆钻孔中不同深度的至少两根注浆管构成。
[0015]所述聚氨酯注浆管组上套设有柔性桩袋，所述柔性桩袋的袋口与所述聚氨酯注浆管组出浆口外壁密封连接。
[0016]本实用新型的优点是，该联合注浆装置结构简单，操作便捷，通过将聚氨酯注浆管组和水泥注浆管组有机结合，可对待加固纠偏建构筑物基础进行聚氨酯和水泥的联合注浆，建构筑物基础被抬升精准快速且加固效果显著，大大降低了工程造价。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型中联合注浆装置示意图；
[0018]图2为本实用新型中发生沉降的建筑物基础示意图；
[0019]图3为本实用新型中在聚氨酯注浆钻孔中设置聚氨酯注浆管组的示意图；
[0020]图4为本实用新型中通过聚氨酯注浆管组进行注浆的示意图；
[0021]图5为本实用新型中聚氨酯反应原料浆液反应生成聚氨酯泡沫体加固并抬升建筑物基础的不意图；
[0022]图6为本实用新型中在聚氨酯注浆钻孔两侧设置水泥注浆管组的示意图；
[0023]图7为本实用新型中通过水泥注浆管组进行注浆的示意图；
[0024]图8为本实用新型中水泥注浆浆液充填基础中的空隙的示意图。
【具体实施方式】
[0025]以下结合附图通过实施例对本实用新型的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解:
[0026]如图1-8，图中标记1-9分别为:基础1、聚氨酯注浆钻孔2、聚氨酯注浆管组3、聚氨酯压浆设备4、聚氨酯泡沫体5、水泥注浆钻孔6、水泥注浆管组7、水泥压浆设备8、水泥加固体9。
[0027]实施例1:建构筑物基础发生不均匀沉降，导致开裂，结构功能不完整或造成安全隐患，需要采取一定的工程措施对基础进行加固或抬升。故本实施例具体提供一种用于对建筑物基础进行加固和纠偏的联合注浆装置，该联合注浆装置兼具水泥注浆和聚氨酯注浆的功能，最大限度减少了两类注浆装置单独使用时的不足，该联合注浆装置加固效果均匀，可对建构筑物基础进行精准纠偏，施工简单快捷，用浆量少，工期短，是一种经济可行的注浆装置。
[0028]如图1所示，本实施例中的联合注浆装置包括聚氨酯压浆设备4、聚氨酯注浆管组
3、水泥压浆设备8以及水泥注浆管组7，聚氨酯注浆管组3位于建筑物基础I中的聚氨酯注浆钻孔2中并与聚氨酯压浆设备4连接，水泥注浆管组7位于建筑物基础I中的水泥注浆钻孔6中并与水泥压浆设备8连接，为了方便移动和运输，水泥压浆设备8和聚氨酯压浆设备4可以集成安装于同一车体上，也可以如图1所示安装在各自的车体上；其中，水泥注浆管组7间隔分布于聚氨酯注浆管组3之间，间隔距离为0.5m?1m之间，聚氨酯注浆管组3由深入聚氨酯钻孔2中不同深度的三根注浆管构成，水泥注浆管组7由深入水泥注浆钻孔6中不同深度的三根注浆管构成，无论是聚氨酯注浆管还是水泥注浆管，通过将其出浆口设置于钻孔的不同深度处，可以防止聚氨酯反应原料浆液或水泥浆液注浆时产生堵塞，确保压浆质量。
[0029]如图1-8所示，采用本实施例中联合注浆装置对建筑物基础进行加固和纠偏的施工步骤如下:
[0030]【步骤一】布置聚氨酯注浆钻孔2
[0031]如图2、3所示，建筑物基础I发生沉降，在建筑物基础I中沉降量最大处布置聚氨酯注浆钻孔2，聚氨酯注浆钻孔2的直径为14cm-30cm，聚氨酯注浆钻孔2的深度可以是基础I以下0.1m-1Om之间，注浆深度具体由场地地质情况和上部荷载情况确定；
[0032]【步骤二】下放聚氨酯注浆管组3
[0033]如图3所示，成孔后，校验孔位、孔深以及垂直度，均满足要求后，按孔深下放聚氨酯注浆管组3 ；
[0034]若聚氨酯注浆钻孔2的深度为基础I以下0.1m?Im之间时，则聚氨酯注浆管组3由单根聚氨酯注浆管构成；
[0035]若聚氨酯注浆钻孔2的深度为基础I以下Im?1m之间时，则聚氨酯注浆管组3至少由两根聚氨酯注浆管构成，本实施例中由三根聚氨酯注浆管构成，各聚氨酯注浆管出浆口之间的垂直间距为Im;
[0036]【步骤三】进行聚氨酯反应原料浆液注浆
[0037]如图3、4、5所示，采用聚氨酯压浆设备4通过地基中所布置的聚氨酯注浆管组3注射聚氨酯反应原料浆液进入需要加固的地基中或需要纠偏的基础I中；先对聚氨酯注浆管组3中埋置于深部的聚氨酯注浆管进行注浆，聚氨酯反应原料浆液发生化学反应形成聚氨酯泡沫体5，待注浆达到要求后，进行埋置于浅部的聚氨酯注浆管的注浆，直至通过埋置在基础I底面的聚氨酯注浆管进行基础I的加固和抬升，待达到设定的基础I的抬升高度或者加固目标后停止注浆；所述的基础表面的抬升高度由设置的实时观测仪器观测确定；
[0038]聚氨酯反应原料浆自下而上发生化学反应膨胀，不断膨胀固化形成竖向增强体，对建构筑物基础I进行抬升，该聚氨酯反应原料浆由A组分和B组分按照重量比1:0.1?1:10通过双液注浆泵注射混合，其中，
[0039]A组分包括一种或多种氰酸酯a，氰酸酯可由通式R(NC0)n表示，其中R表示含2-18个碳原子的脂肪族烃基、含6-15个碳原子的芳烃基、含8-15个碳原子芳脂族烃基，n=2_4 ；
[0040]B组分包括多元醇b、扩链剂C、发泡剂d和催化剂e，具体的，多元醇b是一种多元醇或多种多元醇的混合物，多元醇的平均分子量为100-10000，官能度为2-10，所述的扩链剂c为一种或多种扩链剂的混合物，是分子量小于800的含活泼氢原子化合物；发泡剂d选用选用水、卤代烃、烃类化合物、气体等，用量为b和c重量的0.3%-15.0%，催化剂e为胺类催化剂、有机金属催化剂、或它们的混合物，用量为b和c的重量0.0OP/o-l0.0%，在-10。C-1OO0 C 下；
[0041]上述的A组分和B组分混合发生化学反应，生成聚氨酯泡沫，是主链上含有重复的一HNCO—O一基团的树脂；
[0042]【步骤四】布置水泥注浆钻孔6，并布置水泥注浆管组7
[0043]如图6所示，待步骤三完成至少15分钟后，在聚氨酯注浆管30两侧0.5m_10m范围内布置水泥注浆钻孔6，钻孔密度依注浆加固抬升范围确定，按3-30平方米布置一个钻孔，钻孔直径为20mm-100mm，深度为基础I下方0.1m-1Om,成孔后,插入水泥注衆管组7,在本实施例中该水泥注浆管组7由三根水泥注浆管构成，各水泥注浆管的出浆口垂直间距不大于 2.0m ;
[0044]【步骤五】进行水泥注浆充填
[0045]如图5、6所示，采用水泥压浆设备8通过地基中布置的水泥注浆管组7灌注水泥注浆浆液进入需要加固的地基中或需要纠偏的基础I中以及之前聚氨酯注浆抬升过程中所产生的孔隙中，灌注的具体步骤为:先对水泥注浆管组7中埋置于深部的水泥注浆管进行注浆，待注浆压力达到设计要求后，对埋置于浅部的水泥注浆管进行注浆，直至通过埋置在基础I底面的水泥注浆管进行基础I下孔隙和空隙填充，待注浆压力达到设计要求后停止注浆，水泥浆固化软弱地基和充填地基中的孔隙和空隙后形成水泥加固体9 ；
[0046]【步骤六】注浆养护期
[0047]待上述步骤完成14天-28天后，建构筑物基础I的加固和纠偏结束，可重新投入使用，施工结束。
[0048]在本实施例中，通过采用联合注浆装置中聚氨酯注浆管组对建构筑物进行抬升，同时采用联合注浆装置中的水泥注浆管组对被加固土体中原先存在的孔隙、空隙和聚氨酯注浆基础抬升后产生的空隙进行填充和加固，其具体工作原理如下:
[0049]如图1-8所示，在建构筑物基础I沉降较大处将聚氨酯注浆管组3送入设计深度的孔内，通过聚氨酯专用注浆设备4注入聚氨酯原料反应浆液A、B组分进入地基中，聚氨酯反应原料A、B组分发生快速的化学反应，膨胀体积为5-30倍原反应原料浆液液体体积，同时产生高达400kPa的膨胀压力，高压膨胀对周围土体产生强大的挤密作用和置换作用，甚至在一定压力下对土体劈裂加固。注浆至下而上，聚氨酯原料不断反应形成竖向增强体，在靠近基础I底面处，不断进行聚氨酯注浆，反应产生的巨大膨胀力将作用在发生不均匀沉降的已有建构筑物基础I上，持续注浆，对基础I进行抬升、纠偏。此时，由于聚氨酯反应原料浆液的粘度较高和反应时间较快，液体加固半径有限，建构筑基础I抬升过程中，除注浆处附近，建构筑物基础I周围将形成较大的空隙，加上原软弱地基土中的空隙和孔隙，造成充填的不均匀性和较差的加固效果，根据以往的工程实践经验，采用聚氨酯注浆后的建构筑物基础I (如高速公路)，在注浆点附近容易产生应力集中，经过一段时间后，由于地基的刚度差，导致建构筑基础I出现开裂。考虑到此点，本实施例通过联合注浆装置创新地将水泥注浆和聚氨酯注浆有机结合，在聚氨酯注浆后，采用水泥注浆对建构筑物基础进行充填，对地基土进行加固和填充，水泥浆固化后将形成较好的治理效果。
[0050]本实施例的优点如下:
[0051](I)本联合注浆装置结构简单，操作便捷，制造成本低；
[0052](2)本联合注浆装置对建构筑物可进行快速精准的抬升，通过采用聚氨酯注浆管组进行加固抬升，聚氨酯反应时间迅速，抬升高度可控；
[0053](3)本联合注浆装置具有良好的加固抬升效果，通过采用聚氨酯注浆管组对建构筑物基础进行精准的加固抬升，并通过水泥注浆管组注入流动性较好的水泥浆液，对建构筑物的基础空隙、加固土体孔隙进行充填，利用水泥浆液的固化效果对软弱地基土进行加固，达到均匀和全面的加固效果；
[0054](4)经济合理，由于聚氨酯反应原料浆液单价较高，本联合注浆装置通过采用水泥注浆管组对孔隙和空隙进行充填加固，大大降低了聚氨酯反应原料浆液的使用量，降低了工程造价可达1/2-1/3。
[0055]实施例2:在本实施例中，聚氨酯注浆管组上套设有柔性桩袋，该柔性桩袋的袋口与聚氨酯注浆管组的一端外壁密封连接，由于外围柔性桩袋的作用，聚氨酯原料反应浆液不会随意扩散，保护了地下环境。本实施例中联合注浆装置的其余结构均与实施例1中的联合注浆装置结构相同，故不再赘述。
【权利要求】
1.一种用于对建筑物基础进行加固和纠偏的联合注浆装置，其特征在于所述联合注浆装置包括聚氨酯压浆设备、聚氨酯注浆管组、水泥压浆设备以及水泥注浆管组，所述聚氨酯注浆管组位于所述建筑物基础中的聚氨酯注浆钻孔中并与所述聚氨酯压浆设备连接，所述水泥注浆管组位于所述建筑物基础中的水泥注浆钻孔中并与所述水泥压浆设备连接，其中所述水泥注浆管组与所述聚氨酯注浆管组之间的间距为0.5m?10m。
2.根据权利要求1所述的一种用于对建筑物基础进行加固和纠偏的联合注浆装置，其特征在于所述聚氨酯注浆管组由深入所述聚氨酯钻孔中不同深度的至少两根注浆管构成。
3.根据权利要求1所述的一种用于对建筑物基础进行加固和纠偏的联合注浆装置，其特征在于所述水泥注浆管组由深入所述水泥注浆钻孔中不同深度的至少两根注浆管构成。
4.根据权利要求1所述的一种用于建筑物基础进行加固和纠偏的联合注浆装置，其特征在于所述聚氨酯注浆管组上套设有柔性桩袋，所述柔性桩袋的袋口与所述聚氨酯注浆管组出浆口外壁密封连接。
【文档编号】E02D35/00GK204000976SQ201420364766
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月3日 优先权日:2014年7月3日
【发明者】梁永辉, 苏志鹏, 梁志荣, 水伟厚, 何立军, 刘坤, 程成, 徐先坤, 刘青, 李睿 申请人:上海申元岩土工程有限公司, 华东建筑设计研究院有限公司