适用于预制空心桩的方向可控注浆装置及方法
适用于预制空心桩的方向可控注浆装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及建筑工程中预制空心粧后注浆技术领域，特别是一种适用于预制空心 粧的方向可控注浆装置及方法。
【背景技术】
[0002] 预制空心粧具有粧身质量可靠、施工速度快、单位承载力造价低、施工场地文明等 优点，普遍受到建设、设计单位的欢迎，但在预制空心粧蓬勃发展的同时也遇到了一些问 题。一部分预制空心粧由于粧身表面光滑，导致粧侧摩阻力不能有效发挥；一部分预制空心 粧由于粧端处于软质土中，导致粧端阻力达不到设计值；一部分预制空心粧由于施工方法 的不当，导致粧身出现裂纹、倾斜或断粧等质量隐患。针对预制空心粧出现的上述问题，通 过粧侧后注浆能够增大粧侧摩阻力，通过粧底后注浆能够提高粧端承载力，通过粧底和粧 侧联合后注浆能够提高管粧承载力，充分发挥管粧结构设计承载力，或加固由于施工方法 不当而产生的事故粧，因此预制空心粧后注浆技术快速的发展起来。预制空心粧后注浆技 术的发展依托于后注浆装置的进步，目前，相关后注浆装置的研宄现状如下：（1)申请号为 201110303958. 4的中国专利公开了一种管粧基础的后注浆装置及其施工方法，包括预应力 混凝土管粧和布置在该管粧粧芯内的充气囊、高压注浆管和高压充气管，在管粧施工到位 后，利用该装置在管粧粧底、管粧外壁与周围岩土层的空隙中灌注水泥浆。该装置充气囊 制作难度大，结构较脆弱，没有设置逆止阀，高压注浆管内容易造成返浆而导致无法回收利 用。（2)申请号为201210201572. 7的中国专利公开了一种后注浆混凝土空心圆角三角形 粧，该粧纵轴方向设有贯穿整个空心圆角三角形粧的中心通孔，压粧完成后可以实现后注 浆。该粧型仅能实现粧底注浆，无法进行粧侧注浆。（3)申请号为201110382106. 9的中国专 利公开了一种注浆式微型钢管粧，包括钢管，所述钢管侧壁上沿轴向设有若干组有间隔的 出浆孔组，每一组出浆孔组的外部均套有橡胶封闭圈。该注浆钢管粧一次性定制加工成型， 无法应用于其他粧型，且不能根据注浆压力控制出浆方向。（4)申请号为201120192395. 1 的中国专利公开了一种预制空心粧扩大头后注浆器，它包括连接在一起的顶板和底板，其 特征是顶板和底板的连接通过二者之间垂直设置的内外两层侧板来实现，侧板把顶板与底 板之间的空隙分割成内外同心的两个独立封闭注浆腔即内注浆腔和外注浆腔，每个注浆腔 均单独与一根注浆管连通。该注浆器为纯钢结构，焊接易变形，布管复杂。（5)申请号为 201210174577. 5的中国专利公开了一种管粧注浆粧头及其使用方法，该管粧注浆粧头包括 一具有上开口的倒圆台和位于其上的喷浆口。该管粧注浆粧头只能对粧底进行注浆，无法 实现粧侧注浆。（6)申请号为201210362313. 2的中国专利公开了一种预应力管粧粧底粧侧 联合注浆方法，通过预埋管道在预应力管粧粧底与粧侧，通过地面的注浆器对土中的管粧 进行粧底及粧侧实施压力联合注浆。该方法需要在粧侧端头钢板布置注浆孔，接粧工艺复 杂，施工难度，不能根据注浆压力控制出浆方向。（7)申请号为201310082736. 3的中国专 利公开了一种可调插入式注浆器，属变态混凝土注浆施工领域中的一种注浆装置。它包括 注浆管、锥头和接头，注浆管进浆口连接接头，注浆管出浆口连接锥头，注浆管下部布置注 浆孔。该装置仅适用于浅层注浆，无法对深基础进行注浆，且无法根据注浆压力控制出浆方 向。（8)申请号为201220082652. 0的中国专利公开了一种后注浆混凝土预应力空心方粧， 在后注浆混凝土预应力空心方粧预制过程中预埋注浆管，在粧基沉粧施工完毕后进行后注 浆。该后注浆混凝土预应力空心方粧无法应用于其他粧型，需施工前由工厂加工定制。（9) 申请号为201220495536. 1的中国专利公开了一种粧底粧侧联合后注浆预应力管粧，包括 若干段通过环形端头钢板连接的粧段，通入粧段内的粧底注浆导管和多根粧侧注浆导管。 该后注浆预应力管粧制作工艺复杂，制作成本高，无逆止阀，无法实现方向可控注浆。（10) 申请号为201310396557. 7的中国专利公开了一种PHC管粧预制接头后注浆施工工艺，通过 该施工工艺可使管粧连接处在接头及浆液共同作用下形成"支盘"状整体。该施工工艺仅 能加固管粧接头，无法实现粧底侧联合注浆。（11)申请号为201320628879. 5的中国专利公 开了一种PHC管粧后注浆专用粧尖，通过在锥形钢粧尖上部设置有径向通孔的钢筒，水泥 浆从钢筒侧壁上设置的径向通孔向外压出至脱空区域，填充粧尖与持力层之间的间隙。该 注浆装置无逆止阀，无法实现方向可控注浆。（12)申请号为201410490010. 8的中国专利公 开了一种预制粧后注浆装置及其工艺，该装置能够对各种粧径、各种粧型、各种粧长的预制 粧实现后注浆。该装置仅能实现粧端注浆，无法进行粧底侧联合注浆。
[0003] 综合分析以上后注浆装置及方法，主要存在以下不足：1.后注浆装置或后注浆 预制空心粧无逆止阀，无法根据注浆压力控制出浆方向，即无法实现方向可控注浆；2.后 注浆装置管路设置复杂或凸出于预制空心粧外侧，施工难度大，难以保证施工质量；3.大 部分后注浆装置仅能单独实现粧侧后注浆或粧底后注浆，改善粧基承载性能的效果有限； 4.后注浆装置仅适用于特定粧型，功能单一，不能根据需要进行粧底、粧侧或粧底和粧侧联 合注浆的灵活选用；5.部分注浆装置制作难度大，结构较脆弱，施工后结构可靠性降低，难 以保证注浆效果；6.后注浆预制空心粧需要工厂定制加工，制作成本较高。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种用于建筑工程中预制空心 粧的后注浆装置，具体提供一种易于制作、安装快捷、造价便宜、安全可靠、多种用途，能够 实现方向可控的适用于预制空心粧的注浆装置。本发明的另外一个目的是提供一种适用于 预制空心粧的方向可控注浆方法。
[0005] 为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种适用于预制空心粧的方向可 控注浆装置，它包括钢筋混凝土浇筑成型的底座，底座的上部是圆柱状的台基，在台基顶面 设置有向上延伸的圆柱状的导向凸台、底座的下部是倒圆台；在底座的内部设置有主注浆 通道、第一支路、第二支路，主注浆通道的下部同时连通第一支路和第二支路；第二支路位 于主注浆通道正下方且与主注浆通道等径直通，在第二支路下部设置有直径小于第二支路 的变径管； 在底座上还设置有粧侧出浆口和粧底出浆口，以及与粧底出浆口连通的粧底注浆通 道，与粧侧出浆口连通的粧侧注浆通道；第一支路与粧底注浆通道连通、第二支路与粧侧注 浆通道连通，或者第一支路与粧侧注浆通道连通、第二支路与粧底注浆通道连通。
[0006] 本方案的具体特点还有，所述主注浆通道、粧底注浆通道、粧侧注浆通道由普通焊 接钢管或塑料管材等制作而成，预制在底座内部，采用普通焊接钢管制作时可以代替部分 主筋。
[0007] 所述第一支路和第二支路由普通焊接钢管制作而成，第一支路和第二支路的内壁 加工有用以连接逆止阀的内螺纹。
[0008] 第一支路与主注浆通道交点上部的夹角为85~87度；角度的设置可以防止钢珠滑 入第一支路。
[0009] 在底座的台基顶部设置有端头钢板，端头钢板上均布与粧侧出浆口对应的粧侧出 浆孔，端头钢板的中心位置设置有导向凸台孔，端头钢板的外径与台基直径相同。
[0010] 在端头钢板上设置有覆盖在粧侧出浆孔上的出浆孔挡片，防止压粧时粧侧土体堵 塞粧侧出浆口。
[0011] 所述粧侧出浆口位于台基顶面上，数量为6~8个，距底座中心轴线距离大于预制 空心粧半径或半边长，可以实现对预制空心粧侧壁与土体之间空隙的注浆。
[0012] 所述粧底出浆口位于底座的倒圆台上，数量为4~6个，沿倒圆台同一横断面均匀 布置，可以实现粧底注浆。
[0013] 还包括一钢珠，钢珠与变径管配合封闭第二支路；所述钢珠直径小于主注浆通道 直径，大于变径管最小直径，粧侧或粧底注浆完成后将其放入注浆管内，在自重作用下钢珠 进入变径管，堵住第二支路。
[0014] 所述粧底逆止阀、粧侧逆止阀内部结构的基本形式一致，均包括中空管状的阀体、 阀体两端分别设置有进浆孔和出浆孔，在阀体中设置有与进浆孔配合的阀片，在阀片和出 浆孔之间设置有弹簧，在阀体外壁设置有外螺纹；粧底逆止阀和粧侧逆止阀开启推力 =k?x，其中k为弹簧劲度系数，x为弹簧压缩量。粧底逆止阀和粧侧逆止阀通过调整弹簧 劲度系数k可以设置不同开启推力!^±_，粧底逆止阀布置在第一支路内、粧侧逆止阀布置 在第二支路内，或粧底逆止阀布置在第二支路内、粧侧逆止阀布置在第一 支路内。粧底逆止 阀和粧侧逆止阀工作原理为：水泥浆顺流，冲 $±_时，浆液注入预定部位；水泥浆反向 流动时，由水泥浆的反向压力将逆止阀的进浆孔关闭。
[0015] 在粧底出浆口上设置有防堵塞子，防堵塞子呈"T"字形且与粧底出浆口适配，可由 橡胶制成，也可由模具浇筑水泥砂浆制成。
[0016] 一种适用于预制空心粧的方向可控注浆方法，其特征是它包括以下步骤：将底座 的导向凸台插入预制空心粧内腔，采用单管法注浆，通过调整第一支路、第二支路与粧底注 浆通道、粧侧注浆通道的连接关系，结合粧侧逆止阀和粧底逆止阀内弹簧的劲度系数k不 同来实现先粧侧后粧底注浆、先粧底后粧侧注浆、单独粧侧注浆或单独粧底注浆。
[0017] 本方案的具体特点还有，通过端头钢板将注浆装置与预制空心粧底部焊接在一 起，或通过在端头钢板和导向凸台侧表面涂抹快干强力胶将注浆装置与预制空心粧粘接在 一起。
[0018] 根据注浆装置的构成，该方向可控注浆方法还具有如下特征： X先粧侧后粧底注浆：第一支路与粧底注浆通道连通、第二支路与粧侧注浆通道连通， 弹簧劲度系数，逆止阀开启推力。当压力较小时，粧侧逆止阀、出浆孔 挡片开启，浆液注入粧侧，浆液量达到要求后，在注浆管内放入钢珠，钢珠在自重作用下由 主注浆通道进入变径管，粧侧注浆通道堵塞，浆液停止。继续加大注浆压力，粧底逆止阀、防 堵塞子开启，浆液注入预制空心粧底部。
[0019] ?先粧底后粧侧注浆：第二支路与粧底注浆通道连通、第一支路与粧侧注浆通道 连通，弹簧劲度系数，逆止阀开启推力。当压力较小时，粧底逆止阀、防 堵塞子开启，浆液注入预制空心粧底部，浆液量达到要求后，在注浆管内放入钢珠，钢珠在 自重作用下由主注浆通道进入变径管，粧底注浆通道堵塞，浆液停止。继续加大注浆压力， 粧侧逆止阀、出浆孔挡片开启，浆液注入预制空心粧侧壁与土体之间空隙。
[0020] t单独粧侧注浆或单独粧底注浆 当方案S注完粧侧旋即停止注浆，则可单独完成粧侧注浆，也可在方案I：注浆开始之 前在注浆管内放入钢珠，堵住粧底注浆通道进行粧侧注浆；当方案?注完粧底旋即停止注 浆，则可单独完成粧底注浆，也可在方案??注浆开始之前在注浆管内放入钢珠，堵住粧侧注 浆通道进行粧底注浆。
[0021] 借由上述技术方案，本发明具有如下显著的技术效果：（1)注浆后管粧单粧承载 力比未注浆时提高30%以上，成本节省20%以上，单位质量水泥提高承载力幅度约4. 2kN/ kg~6. 3kN/kg。（2)钢筋混凝土结构造价便宜，结构强度高，可以就地取材，加工制作方便， 可以在施工现场加工制作，也可以在工厂加工制作；（3)针对坚硬地层，该注浆装置的底座 构造利于压粧，可以克服地层阻力，使压粧到位；（4)逆止阀和变径的设置使该装置可以根 据注浆压力的不同控制浆液的注入方向，即实现方向可控注浆，防止浆液回流，确保粧底、 粧侧的注浆量，有针对性的着重加固粧底或粧侧，实现不同地层不同的加固方案；（5)该注 浆装置灵活多变，能够应用于不同粧型，适用面广。
【附图说明】
[0022] 图1是本发明逆止阀的结构示意图；图2是第一支路与逆止阀的连接示意图；图3 是第二支路与逆止阀的连接示意图；图4是本发明底座的结构示意图；图5是本发明实施 例2中（a)方案的结构示意图；图6是本发明实施例2中（b)方案的结构示意图；图7是图 5的俯视图；图8是图5的仰视图；图9是本发明实施例2中（a)方案的工作原理图，图中显 示先粧侧注浆；图10是本发明实施例2中（a)方案的工作原理图，图中显示粧侧注浆完成， 放入钢珠；图11是本发明实施例2中（a)方案的工作原理图，图中显示防堵塞子打开，粧底 注浆；图12是本发明实施例2中（b)方案的工作原理图，图中显示先粧底注浆；图13是本 发明实施例2中（b)方案的工作原理图，图中显示粧底注浆完成，放入钢珠；图14是本发明 实施例2中（b)方案的工作原理图，图中显示出浆孔挡片打开，粧侧注浆；图15是本发明实 施例2与预制空心粧连接示意图，图中显示先粧侧再粧底注浆；图16是本发明实施例2与 预制空心粧连接示意图，图中显示先粧底再粧侧注浆；图17是本发明实施例3的结构示意 图；图18是本发明实施例4的结构示意图；图19是本发明应用于预制空心方粧时结构示意 图；图20是本发明应用于预制空心圆角三角形粧时结构示意图图。
[0023] 图中：1一管箍丝扣，2-快插接头，3-粧底逆止阀，4一底座，5-端头钢板，6-主 注浆通道，7-第一支路，8-第二支路，9一出浆孔挡片，10-粧侧出浆口，11一粧底注浆通 道，12-粧侧注浆通道，13-粧底出浆口，14-钢珠，15-变径管，16-粧侧逆止阀，17-防 堵塞子，18-注衆管，19一预制空心方粧，20-预制空心圆角二角形粧，21-导向凸台，22- 台基，23-倒圆台，24-外螺纹，25 -阀体，26 -阀片，27-弹費，28-进衆孔，29 -出衆孔， 30-粧侧出浆孔，31-内螺纹。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明： 实施例1 :如图4~5所示，一种适用于预制空心粧的方向可控注浆装置，它包括钢筋混 凝土一次浇筑成型的底座4,底座4的上部是圆柱状的台基22,在台基22顶面设置有向上 延伸的圆柱状的导向凸台21、底座4的下部是倒圆台23 ;在底座4的内部设置有主注浆通 道6、第一支路7、第二支路8,主注浆通道6的下部同时连通第一支路7和第二支路8 ;第二 支路8位于主注浆通道6正下方且与主注浆通道6等径直通，在第二支路8下部设置有直 径小于第二支路8的变径管15。在底座4上还设置有粧侧出浆口 10和粧底出浆口 13,以 及与粧底出浆口 13连通的粧底注浆通道11，与粧侧出浆口 10连通的粧侧注浆通道12。第 一支路7与粧底注浆通道11连通、第二支路8与粧侧注浆通道12连通，或者如图6所示， 第一支路7与粧侧注浆通道12连通、第二支路8与粧底注浆通道11连通。
[0025] 所述主注浆通道6、粧底注浆通道11、粧侧注浆通道12由普通焊接钢管或塑料管 材等制作而成，预制在底座4内部，采用普通焊接钢管制作时可以代替部分主筋。所述第一 支路7和第二支路8由普通焊接钢管制作而成，第一支路7和第二支路8的内壁加工有用 以连接粧底逆止阀3、粧侧逆止阀16的内螺纹31。还包括一钢珠14,钢珠与变径管配合封 闭第二支路8 ;所述钢珠14直径小于主注浆通道6直径，大于变径管15最小直径，粧侧或 粧底注浆完成后将其放入注浆管18内，在自重作用下钢珠14进入变径管15,堵住第二支路 8。第一支路7与主注浆通道6交点上部的夹角为85-87度；角度的设置可以防止钢珠14 滑入第一支路7。
[0026] 如图7所示，在底座4的台基顶部设置有端头钢板5,端头钢板5上均布与粧侧出 浆口 10对应的粧侧出浆孔30,端头钢板5的中心位置设置有导向凸台孔，端头钢板5的外 径与台基22直径相同。在端头钢板5上设置有覆盖在粧侧出浆孔30上的出浆孔挡片9,防 止压粧时粧侧土体堵塞粧侧出浆孔30。
[0027] 所述粧侧出浆口 10位于台基顶面上，数量为6~8个，距底座4中心轴线距离大 于预制空心粧半径或半边长，可以实现对预制空心粧侧壁与土体之间空隙的注浆。
[0028] 如图8所示，所述粧底出浆□ 13位于底座4的倒圆台23上，数量为4~6个，沿 倒圆台23同一横断面均匀布置，可以实现粧底注浆。
[0029] 如图1-3所示，所述粧底逆止阀3、粧侧逆止阀16内部结构的基本形式一致，均包 括中空管状的阀体25、阀体25两端分别设置有进浆孔28和出浆孔29,在阀体25中设置有 与进浆孔28配合的阀片26,在阀片26和出浆孔29之间设置有弹簧27,在阀体25外壁设 置有外螺纹24;如图5-6所示，粧底逆止阀3和粧侧逆止阀16开启推力F=k?X，其中k为 弹簧劲度系数，x为弹簧压缩量。粧底逆止阀3和粧侧逆止阀16通过调整弹簧劲度系数k 可以设置不同开启推力F，粧底逆止阀3布置在第一支路7内、粧侧逆止阀16布置在第二支 路8内，或粧侧逆止阀16布置在第一支路7内、粧底逆止阀3布置在第二支路8内。粧底 逆止阀3和粧侧逆止阀16工作原理为：水泥浆顺流，冲 $±|_时，浆液注入预定部位；水 泥浆反向流动时，由水泥浆的反向压力将逆止阀的进浆孔28关闭。
[0030] 在粧底出浆口 13上设置有防堵塞子17,防堵塞子呈"T"字形且与粧底出浆口 13 适配，可由橡胶制成，也可由模具浇筑水泥砂浆制成。
[0031] 导向凸台21尺寸略小于预制空心粧空心尺寸，与预制空心粧连接时起导向作 用。当粧底和粧侧联合 注浆或粧侧注浆时，台基22直径比预制空心粧外径或边长大 100mm~150mm;当粧底注衆时，台基22直径与预制空心粧外径或边长相同。
[0032] 管箍丝扣1、快插接头2为市场成熟产品，可直接购买应用。所述管箍丝扣1 一端 与注浆管18连接，另一端与快插接头2连接，注浆完成后通过反向旋转注浆管18可将注浆 管18与管箍丝扣1分离，进而将其回收。所述快插接头2可以实现与主注浆通道6的快速 插接，位于底座4上部。
[0033] 实施例2 :本实施例与实施例1相同之处不再赘述，不同之处是一种适用于预制空 心粧的方向可控注浆方法，它使用适用于预制空心粧的方向可控注浆装置，具体包括以下 步骤：将底座的导向凸台插入预制空心粧内腔，采用单管法注浆，通过调整第一支路、第二 支路与粧底注浆通道、粧侧注浆通道的连接关系，结合粧侧逆止阀和粧底逆止阀内弹簧的 劲度系数k不同来实现先粧侧后粧底注浆、先粧底后粧侧注浆、单独粧侧注浆或单独粧底 注浆。
[0034] 通过端头钢板将注浆装置与预制空心粧底部焊接在一起，或通过在端头钢板和导 向凸台侧表面涂抹快干强力胶将预制空心粧与注浆装置粘接在一起。
[0035] 根据注浆装置的构成，该方向可控注浆方法具有如下特征： (a)先粧侧注浆一后粧底注浆：如图5、7、8、9、10、11、15所示，第一支路7与粧底注浆通 道11连通、第二支路8与粧侧注浆通道12连通，弹簧劲度系数ktt(B ，逆止阀开启推力 F桩侧〈F桩底。当注浆压力F_〈F菜液〈F桩底时，粧侧逆止阀16开启，随即出浆孔挡片9打开，浆 液注入粧侧，浆液量达到要求后，在注浆管18内放入钢珠14,钢珠14在自重作用下由主注 浆通道6进入变径管15,粧侧注浆通道12堵塞，浆液停止。当注浆压力继续加大，〈F菜 ?时，粧底逆止阀3开启，防堵塞子17在压力的作用下打开，浆液注入预制空心粧底部。
[0036] (b)先粧底注浆一后粧侧注浆：如图6、12、13、14、16所示，第一支路7与粧侧注浆 通道12连通、第二支路8与粧底注浆通道11连通，弹簧劲度系数，逆止阀开启推 力F桩底<F_。当注浆压力F桩底〈F菜液<F_时，粧底逆止阀3开启，进而防堵塞子17打开， 浆液注入预制空心粧底部，浆液量达到要求后，在注浆管18内放入钢珠14,钢珠14在自重 作用下由主注浆通道6进入变径管15,粧底注浆通道11堵塞，浆液停止。当注浆压力继续 加大，F桩侧〈F菜液时，粧侧逆止阀16开启、出浆孔挡片9打开，浆液注入预制空心粧侧壁与土 体之间空隙。
[0037] 实施例3:本实施例与实施例2相同之处不再赘述，不同之处是如图17所示，所有 粧底注浆通道11均连接在一个第一支路7上，仅需要一个粧底逆止阀3,降低了注浆装置的 造价。该结构可以先粧侧注浆一再粧底注浆方法施工。
[0038] 实施例4:本实施例与实施例2相同之处不再赘述，不同之处是如图18所示，所有 粧侧注浆通道12均连接在一个第一支路7上，仅需要一个粧侧逆止阀16,降低了注浆装置 的造价。该结构可以先粧底注浆一再粧侧注浆。
[0039] 实施例5:如图19-20所示，注浆装置应用于预制空心方粧19、预制空心圆角三角 形粧20时，仅需改变注浆装置的直径，使预制空心方粧19、预制空心圆角三角形粧20不遮 挡粧侧出浆孔30,即可将其应用于预制空心方粧19和预制空心圆角三角形粧20。任何其 他空心粧型，只需遵循改变该注浆装置的直径或底座4上导向凸台21的形状或二者同时改 变的原则，就能应用该注浆装置进行后注浆。
[0040] 实施例6 :本实施例与实施例2相同之处不再赘述，不同之处是如图5所示，当弹 簧27的劲度系数k桩侧<k桩底，注浆压力F_〈F菜液〈F桩底时，注完粧侧旋即停止注衆，则可单 独完成粧侧注浆；如图6所示，当弹簧27的劲度系数，注浆压力<F? 时，注完粧底旋即停止注浆，则可单独完成粧底注浆。
[0041] 当注浆压力较大时，可直接在如图15所示装置注浆管18内放入钢珠14,钢珠14 在自重作用下由主注浆通道6进入变径管15,粧侧注浆通道12堵塞，则可单独完成粧底注 浆；如图16所示，采用同样方法堵塞粧底注浆通道11堵塞，则可单独完成粧侧注浆。可根 据注浆压力的不同选用不同劲度系数k的弹簧27,也可将注浆装置加工成仅包含粧底注浆 通道11或粧侧注浆通道12的粧底或粧侧注浆装置。
【主权项】
1. 一种适用于预制空心粧的方向可控注浆装置，它包括钢筋混凝土浇筑成型的底座， 底座的上部是圆柱状的台基，在台基顶面设置有向上延伸的圆柱状的导向凸台、底座的下 部是倒圆台；在底座的内部设置有主注浆通道、第一支路、第二支路，主注浆通道的下部同 时连通第一支路和第二支路；第二支路位于主注浆通道正下方且与主注浆通道等径直通， 在第二支路下部设置有直径小于第二支路的变径管；在底座上还设置有粧侧出浆口和粧底 出浆口，以及与粧底出浆口连通的粧底注浆通道，与粧侧出浆口连通的粧侧注浆通道；第一 支路与粧底注浆通道连通、第二支路与粧侧注浆通道连通，或者第一支路与粧侧注浆通道 连通、第二支路与粧底注浆通道连通。2. 根据权利要求1所述的适用于预制空心粧的方向可控注浆装置，其特征是所述主注 浆通道、粧底注浆通道、粧侧注浆通道由普通焊接钢管或塑料管材等制作而成，预制在底座 内部。3. 根据权利要求1所述的适用于预制空心粧的方向可控注浆装置，其特征是所述第一 支路和第二支路由普通焊接钢管制作而成，第一支路和第二支路的内壁加工有用以连接逆 止阀的内螺纹。4. 根据权利要求1所述的适用于预制空心粧的方向可控注浆装置，其特征是第一支路 与主注浆通道交点上部的夹角为85~87度。5. 根据权利要求1所述的适用于预制空心粧的方向可控注浆装置，其特征是在底座的 台基顶部设置有端头钢板，端头钢板上均布与粧侧出浆口对应的粧侧出浆孔，端头钢板的 中心位置设置有导向凸台孔，端头钢板的外径与台基直径相同。6. 根据权利要求5所述的适用于预制空心粧的方向可控注浆装置，其特征是在端头钢 板上设置有覆盖在粧侧出浆孔上的出浆孔挡片。7. 根据权利要求1所述的适用于预制空心粧的方向可控注浆装置，其特征是所述粧侧 出浆口位于台基顶面上，数量为6~8个，距底座中心轴线距离大于预制空心粧半径或半边 长；所述粧底出浆口位于底座的倒圆台上，数量为4~6个，沿倒圆台同一横断面均匀布置。8. 根据权利要求1所述的适用于预制空心粧的方向可控注浆装置，其特征是在粧底注 浆通道上设置有粧底逆止阀，在粧侧注浆通道上设置有粧侧逆止阀；所述粧底逆止阀和粧 侧逆止阀内部结构一致，均包括中空管状的阀体、阀体两端分别设置有进浆孔和出浆孔，在 阀体中设置有与进浆孔配合的阀片，在阀片和出浆孔之间设置有弹簧，在阀体外壁设置有 外螺纹。9. 一种适用于预制空心粧的方向可控注浆方法，其特征是它包括以下步骤：将底座的 导向凸台插入预制空心粧内腔，采用单管法注浆，通过调整第一支路、第二支路与粧底注浆 通道、粧侧注浆通道的连接关系，结合粧侧逆止阀和粧底逆止阀内弹簧的劲度系数k不同 来实现先粧侧后粧底注浆、先粧底后粧侧注浆、单独粧侧注浆或单独粧底注浆。10. 根据权利要求9所述的适用于预制空心粧的方向可控注浆方法，其特征是通过端 头钢板将注浆装置与预制空心粧底部焊接在一起，或通过在端头钢板和导向凸台侧表面涂 抹快干强力胶将注浆装置与预制空心粧粘接在一起。
【专利摘要】一种适用于预制空心桩的方向可控注浆装置及方法，它包括钢筋混凝土浇筑成型的底座，底座的上部是圆柱状的台基，在台基顶面设置有向上延伸的圆柱状的导向凸台、底座的下部是倒圆台；在底座的内部设置有主注浆通道、第一支路、第二支路，主注浆通道的下部同时连通第一支路和第二支路；第二支路位于主注浆通道正下方且与主注浆通道等径直通，在第二支路下部设置有直径小于第二支路的变径管；在底座上还设置有桩侧出浆口和桩底出浆口，以及与桩底出浆口连通的桩底注浆通道，与桩侧出浆口连通的桩侧注浆通道；第一支路与桩底注浆通道连通、第二支路与桩侧注浆通道连通，或者第一支路与桩侧注浆通道连通、第二支路与桩底注浆通道连通。
【IPC分类】E02D5/72, E02D15/04, E02D5/62
【公开号】CN104895071
【申请号】CN201510364633
【发明人】卜发东, 宋义仲, 程海涛, 朱锋, 李文洲, 米春荣, 薛庆峰, 周洋, 房启林, 李建明, 孟炎, 付强, 王志, 韩国梁, 张化峰, 陈钰
【申请人】山东省建筑科学研究院
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月29日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及建筑工程中预制空心粧后注浆技术领域，特别是一种适用于预制空心 粧的方向可控注浆装置及方法。
【背景技术】
[0002] 预制空心粧具有粧身质量可靠、施工速度快、单位承载力造价低、施工场地文明等 优点，普遍受到建设、设计单位的欢迎，但在预制空心粧蓬勃发展的同时也遇到了一些问 题。一部分预制空心粧由于粧身表面光滑，导致粧侧摩阻力不能有效发挥；一部分预制空心 粧由于粧端处于软质土中，导致粧端阻力达不到设计值；一部分预制空心粧由于施工方法 的不当，导致粧身出现裂纹、倾斜或断粧等质量隐患。针对预制空心粧出现的上述问题，通 过粧侧后注浆能够增大粧侧摩阻力，通过粧底后注浆能够提高粧端承载力，通过粧底和粧 侧联合后注浆能够提高管粧承载力，充分发挥管粧结构设计承载力，或加固由于施工方法 不当而产生的事故粧，因此预制空心粧后注浆技术快速的发展起来。预制空心粧后注浆技 术的发展依托于后注浆装置的进步，目前，相关后注浆装置的研宄现状如下：（1)申请号为 201110303958. 4的中国专利公开了一种管粧基础的后注浆装置及其施工方法，包括预应力 混凝土管粧和布置在该管粧粧芯内的充气囊、高压注浆管和高压充气管，在管粧施工到位 后，利用该装置在管粧粧底、管粧外壁与周围岩土层的空隙中灌注水泥浆。该装置充气囊 制作难度大，结构较脆弱，没有设置逆止阀，高压注浆管内容易造成返浆而导致无法回收利 用。（2)申请号为201210201572. 7的中国专利公开了一种后注浆混凝土空心圆角三角形 粧，该粧纵轴方向设有贯穿整个空心圆角三角形粧的中心通孔，压粧完成后可以实现后注 浆。该粧型仅能实现粧底注浆，无法进行粧侧注浆。（3)申请号为201110382106. 9的中国专 利公开了一种注浆式微型钢管粧，包括钢管，所述钢管侧壁上沿轴向设有若干组有间隔的 出浆孔组，每一组出浆孔组的外部均套有橡胶封闭圈。该注浆钢管粧一次性定制加工成型， 无法应用于其他粧型，且不能根据注浆压力控制出浆方向。（4)申请号为201120192395. 1 的中国专利公开了一种预制空心粧扩大头后注浆器，它包括连接在一起的顶板和底板，其 特征是顶板和底板的连接通过二者之间垂直设置的内外两层侧板来实现，侧板把顶板与底 板之间的空隙分割成内外同心的两个独立封闭注浆腔即内注浆腔和外注浆腔，每个注浆腔 均单独与一根注浆管连通。该注浆器为纯钢结构，焊接易变形，布管复杂。（5)申请号为 201210174577. 5的中国专利公开了一种管粧注浆粧头及其使用方法，该管粧注浆粧头包括 一具有上开口的倒圆台和位于其上的喷浆口。该管粧注浆粧头只能对粧底进行注浆，无法 实现粧侧注浆。（6)申请号为201210362313. 2的中国专利公开了一种预应力管粧粧底粧侧 联合注浆方法，通过预埋管道在预应力管粧粧底与粧侧，通过地面的注浆器对土中的管粧 进行粧底及粧侧实施压力联合注浆。该方法需要在粧侧端头钢板布置注浆孔，接粧工艺复 杂，施工难度，不能根据注浆压力控制出浆方向。（7)申请号为201310082736. 3的中国专 利公开了一种可调插入式注浆器，属变态混凝土注浆施工领域中的一种注浆装置。它包括 注浆管、锥头和接头，注浆管进浆口连接接头，注浆管出浆口连接锥头，注浆管下部布置注 浆孔。该装置仅适用于浅层注浆，无法对深基础进行注浆，且无法根据注浆压力控制出浆方 向。（8)申请号为201220082652. 0的中国专利公开了一种后注浆混凝土预应力空心方粧， 在后注浆混凝土预应力空心方粧预制过程中预埋注浆管，在粧基沉粧施工完毕后进行后注 浆。该后注浆混凝土预应力空心方粧无法应用于其他粧型，需施工前由工厂加工定制。（9) 申请号为201220495536. 1的中国专利公开了一种粧底粧侧联合后注浆预应力管粧，包括 若干段通过环形端头钢板连接的粧段，通入粧段内的粧底注浆导管和多根粧侧注浆导管。 该后注浆预应力管粧制作工艺复杂，制作成本高，无逆止阀，无法实现方向可控注浆。（10) 申请号为201310396557. 7的中国专利公开了一种PHC管粧预制接头后注浆施工工艺，通过 该施工工艺可使管粧连接处在接头及浆液共同作用下形成"支盘"状整体。该施工工艺仅 能加固管粧接头，无法实现粧底侧联合注浆。（11)申请号为201320628879. 5的中国专利公 开了一种PHC管粧后注浆专用粧尖，通过在锥形钢粧尖上部设置有径向通孔的钢筒，水泥 浆从钢筒侧壁上设置的径向通孔向外压出至脱空区域，填充粧尖与持力层之间的间隙。该 注浆装置无逆止阀，无法实现方向可控注浆。（12)申请号为201410490010. 8的中国专利公 开了一种预制粧后注浆装置及其工艺，该装置能够对各种粧径、各种粧型、各种粧长的预制 粧实现后注浆。该装置仅能实现粧端注浆，无法进行粧底侧联合注浆。
[0003] 综合分析以上后注浆装置及方法，主要存在以下不足：1.后注浆装置或后注浆 预制空心粧无逆止阀，无法根据注浆压力控制出浆方向，即无法实现方向可控注浆；2.后 注浆装置管路设置复杂或凸出于预制空心粧外侧，施工难度大，难以保证施工质量；3.大 部分后注浆装置仅能单独实现粧侧后注浆或粧底后注浆，改善粧基承载性能的效果有限； 4.后注浆装置仅适用于特定粧型，功能单一，不能根据需要进行粧底、粧侧或粧底和粧侧联 合注浆的灵活选用；5.部分注浆装置制作难度大，结构较脆弱，施工后结构可靠性降低，难 以保证注浆效果；6.后注浆预制空心粧需要工厂定制加工，制作成本较高。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种用于建筑工程中预制空心 粧的后注浆装置，具体提供一种易于制作、安装快捷、造价便宜、安全可靠、多种用途，能够 实现方向可控的适用于预制空心粧的注浆装置。本发明的另外一个目的是提供一种适用于 预制空心粧的方向可控注浆方法。
[0005] 为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种适用于预制空心粧的方向可 控注浆装置，它包括钢筋混凝土浇筑成型的底座，底座的上部是圆柱状的台基，在台基顶面 设置有向上延伸的圆柱状的导向凸台、底座的下部是倒圆台；在底座的内部设置有主注浆 通道、第一支路、第二支路，主注浆通道的下部同时连通第一支路和第二支路；第二支路位 于主注浆通道正下方且与主注浆通道等径直通，在第二支路下部设置有直径小于第二支路 的变径管； 在底座上还设置有粧侧出浆口和粧底出浆口，以及与粧底出浆口连通的粧底注浆通 道，与粧侧出浆口连通的粧侧注浆通道；第一支路与粧底注浆通道连通、第二支路与粧侧注 浆通道连通，或者第一支路与粧侧注浆通道连通、第二支路与粧底注浆通道连通。
[0006] 本方案的具体特点还有，所述主注浆通道、粧底注浆通道、粧侧注浆通道由普通焊 接钢管或塑料管材等制作而成，预制在底座内部，采用普通焊接钢管制作时可以代替部分 主筋。
[0007] 所述第一支路和第二支路由普通焊接钢管制作而成，第一支路和第二支路的内壁 加工有用以连接逆止阀的内螺纹。
[0008] 第一支路与主注浆通道交点上部的夹角为85~87度；角度的设置可以防止钢珠滑 入第一支路。
[0009] 在底座的台基顶部设置有端头钢板，端头钢板上均布与粧侧出浆口对应的粧侧出 浆孔，端头钢板的中心位置设置有导向凸台孔，端头钢板的外径与台基直径相同。
[0010] 在端头钢板上设置有覆盖在粧侧出浆孔上的出浆孔挡片，防止压粧时粧侧土体堵 塞粧侧出浆口。
[0011] 所述粧侧出浆口位于台基顶面上，数量为6~8个，距底座中心轴线距离大于预制 空心粧半径或半边长，可以实现对预制空心粧侧壁与土体之间空隙的注浆。
[0012] 所述粧底出浆口位于底座的倒圆台上，数量为4~6个，沿倒圆台同一横断面均匀 布置，可以实现粧底注浆。
[0013] 还包括一钢珠，钢珠与变径管配合封闭第二支路；所述钢珠直径小于主注浆通道 直径，大于变径管最小直径，粧侧或粧底注浆完成后将其放入注浆管内，在自重作用下钢珠 进入变径管，堵住第二支路。
[0014] 所述粧底逆止阀、粧侧逆止阀内部结构的基本形式一致，均包括中空管状的阀体、 阀体两端分别设置有进浆孔和出浆孔，在阀体中设置有与进浆孔配合的阀片，在阀片和出 浆孔之间设置有弹簧，在阀体外壁设置有外螺纹；粧底逆止阀和粧侧逆止阀开启推力 =k?x，其中k为弹簧劲度系数，x为弹簧压缩量。粧底逆止阀和粧侧逆止阀通过调整弹簧 劲度系数k可以设置不同开启推力!^±_，粧底逆止阀布置在第一支路内、粧侧逆止阀布置 在第二支路内，或粧底逆止阀布置在第二支路内、粧侧逆止阀布置在第一 支路内。粧底逆止 阀和粧侧逆止阀工作原理为：水泥浆顺流，冲 $±_时，浆液注入预定部位；水泥浆反向 流动时，由水泥浆的反向压力将逆止阀的进浆孔关闭。
[0015] 在粧底出浆口上设置有防堵塞子，防堵塞子呈"T"字形且与粧底出浆口适配，可由 橡胶制成，也可由模具浇筑水泥砂浆制成。
[0016] 一种适用于预制空心粧的方向可控注浆方法，其特征是它包括以下步骤：将底座 的导向凸台插入预制空心粧内腔，采用单管法注浆，通过调整第一支路、第二支路与粧底注 浆通道、粧侧注浆通道的连接关系，结合粧侧逆止阀和粧底逆止阀内弹簧的劲度系数k不 同来实现先粧侧后粧底注浆、先粧底后粧侧注浆、单独粧侧注浆或单独粧底注浆。
[0017] 本方案的具体特点还有，通过端头钢板将注浆装置与预制空心粧底部焊接在一 起，或通过在端头钢板和导向凸台侧表面涂抹快干强力胶将注浆装置与预制空心粧粘接在 一起。
[0018] 根据注浆装置的构成，该方向可控注浆方法还具有如下特征： X先粧侧后粧底注浆：第一支路与粧底注浆通道连通、第二支路与粧侧注浆通道连通， 弹簧劲度系数，逆止阀开启推力。当压力较小时，粧侧逆止阀、出浆孔 挡片开启，浆液注入粧侧，浆液量达到要求后，在注浆管内放入钢珠，钢珠在自重作用下由 主注浆通道进入变径管，粧侧注浆通道堵塞，浆液停止。继续加大注浆压力，粧底逆止阀、防 堵塞子开启，浆液注入预制空心粧底部。
[0019] ?先粧底后粧侧注浆：第二支路与粧底注浆通道连通、第一支路与粧侧注浆通道 连通，弹簧劲度系数，逆止阀开启推力。当压力较小时，粧底逆止阀、防 堵塞子开启，浆液注入预制空心粧底部，浆液量达到要求后，在注浆管内放入钢珠，钢珠在 自重作用下由主注浆通道进入变径管，粧底注浆通道堵塞，浆液停止。继续加大注浆压力， 粧侧逆止阀、出浆孔挡片开启，浆液注入预制空心粧侧壁与土体之间空隙。
[0020] t单独粧侧注浆或单独粧底注浆 当方案S注完粧侧旋即停止注浆，则可单独完成粧侧注浆，也可在方案I：注浆开始之 前在注浆管内放入钢珠，堵住粧底注浆通道进行粧侧注浆；当方案?注完粧底旋即停止注 浆，则可单独完成粧底注浆，也可在方案??注浆开始之前在注浆管内放入钢珠，堵住粧侧注 浆通道进行粧底注浆。
[0021] 借由上述技术方案，本发明具有如下显著的技术效果：（1)注浆后管粧单粧承载 力比未注浆时提高30%以上，成本节省20%以上，单位质量水泥提高承载力幅度约4. 2kN/ kg~6. 3kN/kg。（2)钢筋混凝土结构造价便宜，结构强度高，可以就地取材，加工制作方便， 可以在施工现场加工制作，也可以在工厂加工制作；（3)针对坚硬地层，该注浆装置的底座 构造利于压粧，可以克服地层阻力，使压粧到位；（4)逆止阀和变径的设置使该装置可以根 据注浆压力的不同控制浆液的注入方向，即实现方向可控注浆，防止浆液回流，确保粧底、 粧侧的注浆量，有针对性的着重加固粧底或粧侧，实现不同地层不同的加固方案；（5)该注 浆装置灵活多变，能够应用于不同粧型，适用面广。
【附图说明】
[0022] 图1是本发明逆止阀的结构示意图；图2是第一支路与逆止阀的连接示意图；图3 是第二支路与逆止阀的连接示意图；图4是本发明底座的结构示意图；图5是本发明实施 例2中（a)方案的结构示意图；图6是本发明实施例2中（b)方案的结构示意图；图7是图 5的俯视图；图8是图5的仰视图；图9是本发明实施例2中（a)方案的工作原理图，图中显 示先粧侧注浆；图10是本发明实施例2中（a)方案的工作原理图，图中显示粧侧注浆完成， 放入钢珠；图11是本发明实施例2中（a)方案的工作原理图，图中显示防堵塞子打开，粧底 注浆；图12是本发明实施例2中（b)方案的工作原理图，图中显示先粧底注浆；图13是本 发明实施例2中（b)方案的工作原理图，图中显示粧底注浆完成，放入钢珠；图14是本发明 实施例2中（b)方案的工作原理图，图中显示出浆孔挡片打开，粧侧注浆；图15是本发明实 施例2与预制空心粧连接示意图，图中显示先粧侧再粧底注浆；图16是本发明实施例2与 预制空心粧连接示意图，图中显示先粧底再粧侧注浆；图17是本发明实施例3的结构示意 图；图18是本发明实施例4的结构示意图；图19是本发明应用于预制空心方粧时结构示意 图；图20是本发明应用于预制空心圆角三角形粧时结构示意图图。
[0023] 图中：1一管箍丝扣，2-快插接头，3-粧底逆止阀，4一底座，5-端头钢板，6-主 注浆通道，7-第一支路，8-第二支路，9一出浆孔挡片，10-粧侧出浆口，11一粧底注浆通 道，12-粧侧注浆通道，13-粧底出浆口，14-钢珠，15-变径管，16-粧侧逆止阀，17-防 堵塞子，18-注衆管，19一预制空心方粧，20-预制空心圆角二角形粧，21-导向凸台，22- 台基，23-倒圆台，24-外螺纹，25 -阀体，26 -阀片，27-弹費，28-进衆孔，29 -出衆孔， 30-粧侧出浆孔，31-内螺纹。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明： 实施例1 :如图4~5所示，一种适用于预制空心粧的方向可控注浆装置，它包括钢筋混 凝土一次浇筑成型的底座4,底座4的上部是圆柱状的台基22,在台基22顶面设置有向上 延伸的圆柱状的导向凸台21、底座4的下部是倒圆台23 ;在底座4的内部设置有主注浆通 道6、第一支路7、第二支路8,主注浆通道6的下部同时连通第一支路7和第二支路8 ;第二 支路8位于主注浆通道6正下方且与主注浆通道6等径直通，在第二支路8下部设置有直 径小于第二支路8的变径管15。在底座4上还设置有粧侧出浆口 10和粧底出浆口 13,以 及与粧底出浆口 13连通的粧底注浆通道11，与粧侧出浆口 10连通的粧侧注浆通道12。第 一支路7与粧底注浆通道11连通、第二支路8与粧侧注浆通道12连通，或者如图6所示， 第一支路7与粧侧注浆通道12连通、第二支路8与粧底注浆通道11连通。
[0025] 所述主注浆通道6、粧底注浆通道11、粧侧注浆通道12由普通焊接钢管或塑料管 材等制作而成，预制在底座4内部，采用普通焊接钢管制作时可以代替部分主筋。所述第一 支路7和第二支路8由普通焊接钢管制作而成，第一支路7和第二支路8的内壁加工有用 以连接粧底逆止阀3、粧侧逆止阀16的内螺纹31。还包括一钢珠14,钢珠与变径管配合封 闭第二支路8 ;所述钢珠14直径小于主注浆通道6直径，大于变径管15最小直径，粧侧或 粧底注浆完成后将其放入注浆管18内，在自重作用下钢珠14进入变径管15,堵住第二支路 8。第一支路7与主注浆通道6交点上部的夹角为85-87度；角度的设置可以防止钢珠14 滑入第一支路7。
[0026] 如图7所示，在底座4的台基顶部设置有端头钢板5,端头钢板5上均布与粧侧出 浆口 10对应的粧侧出浆孔30,端头钢板5的中心位置设置有导向凸台孔，端头钢板5的外 径与台基22直径相同。在端头钢板5上设置有覆盖在粧侧出浆孔30上的出浆孔挡片9,防 止压粧时粧侧土体堵塞粧侧出浆孔30。
[0027] 所述粧侧出浆口 10位于台基顶面上，数量为6~8个，距底座4中心轴线距离大 于预制空心粧半径或半边长，可以实现对预制空心粧侧壁与土体之间空隙的注浆。
[0028] 如图8所示，所述粧底出浆□ 13位于底座4的倒圆台23上，数量为4~6个，沿 倒圆台23同一横断面均匀布置，可以实现粧底注浆。
[0029] 如图1-3所示，所述粧底逆止阀3、粧侧逆止阀16内部结构的基本形式一致，均包 括中空管状的阀体25、阀体25两端分别设置有进浆孔28和出浆孔29,在阀体25中设置有 与进浆孔28配合的阀片26,在阀片26和出浆孔29之间设置有弹簧27,在阀体25外壁设 置有外螺纹24;如图5-6所示，粧底逆止阀3和粧侧逆止阀16开启推力F=k?X，其中k为 弹簧劲度系数，x为弹簧压缩量。粧底逆止阀3和粧侧逆止阀16通过调整弹簧劲度系数k 可以设置不同开启推力F，粧底逆止阀3布置在第一支路7内、粧侧逆止阀16布置在第二支 路8内，或粧侧逆止阀16布置在第一支路7内、粧底逆止阀3布置在第二支路8内。粧底 逆止阀3和粧侧逆止阀16工作原理为：水泥浆顺流，冲 $±|_时，浆液注入预定部位；水 泥浆反向流动时，由水泥浆的反向压力将逆止阀的进浆孔28关闭。
[0030] 在粧底出浆口 13上设置有防堵塞子17,防堵塞子呈"T"字形且与粧底出浆口 13 适配，可由橡胶制成，也可由模具浇筑水泥砂浆制成。
[0031] 导向凸台21尺寸略小于预制空心粧空心尺寸，与预制空心粧连接时起导向作 用。当粧底和粧侧联合 注浆或粧侧注浆时，台基22直径比预制空心粧外径或边长大 100mm~150mm;当粧底注衆时，台基22直径与预制空心粧外径或边长相同。
[0032] 管箍丝扣1、快插接头2为市场成熟产品，可直接购买应用。所述管箍丝扣1 一端 与注浆管18连接，另一端与快插接头2连接，注浆完成后通过反向旋转注浆管18可将注浆 管18与管箍丝扣1分离，进而将其回收。所述快插接头2可以实现与主注浆通道6的快速 插接，位于底座4上部。
[0033] 实施例2 :本实施例与实施例1相同之处不再赘述，不同之处是一种适用于预制空 心粧的方向可控注浆方法，它使用适用于预制空心粧的方向可控注浆装置，具体包括以下 步骤：将底座的导向凸台插入预制空心粧内腔，采用单管法注浆，通过调整第一支路、第二 支路与粧底注浆通道、粧侧注浆通道的连接关系，结合粧侧逆止阀和粧底逆止阀内弹簧的 劲度系数k不同来实现先粧侧后粧底注浆、先粧底后粧侧注浆、单独粧侧注浆或单独粧底 注浆。
[0034] 通过端头钢板将注浆装置与预制空心粧底部焊接在一起，或通过在端头钢板和导 向凸台侧表面涂抹快干强力胶将预制空心粧与注浆装置粘接在一起。
[0035] 根据注浆装置的构成，该方向可控注浆方法具有如下特征： (a)先粧侧注浆一后粧底注浆：如图5、7、8、9、10、11、15所示，第一支路7与粧底注浆通 道11连通、第二支路8与粧侧注浆通道12连通，弹簧劲度系数ktt(B ，逆止阀开启推力 F桩侧〈F桩底。当注浆压力F_〈F菜液〈F桩底时，粧侧逆止阀16开启，随即出浆孔挡片9打开，浆 液注入粧侧，浆液量达到要求后，在注浆管18内放入钢珠14,钢珠14在自重作用下由主注 浆通道6进入变径管15,粧侧注浆通道12堵塞，浆液停止。当注浆压力继续加大，〈F菜 ?时，粧底逆止阀3开启，防堵塞子17在压力的作用下打开，浆液注入预制空心粧底部。
[0036] (b)先粧底注浆一后粧侧注浆：如图6、12、13、14、16所示，第一支路7与粧侧注浆 通道12连通、第二支路8与粧底注浆通道11连通，弹簧劲度系数，逆止阀开启推 力F桩底<F_。当注浆压力F桩底〈F菜液<F_时，粧底逆止阀3开启，进而防堵塞子17打开， 浆液注入预制空心粧底部，浆液量达到要求后，在注浆管18内放入钢珠14,钢珠14在自重 作用下由主注浆通道6进入变径管15,粧底注浆通道11堵塞，浆液停止。当注浆压力继续 加大，F桩侧〈F菜液时，粧侧逆止阀16开启、出浆孔挡片9打开，浆液注入预制空心粧侧壁与土 体之间空隙。
[0037] 实施例3:本实施例与实施例2相同之处不再赘述，不同之处是如图17所示，所有 粧底注浆通道11均连接在一个第一支路7上，仅需要一个粧底逆止阀3,降低了注浆装置的 造价。该结构可以先粧侧注浆一再粧底注浆方法施工。
[0038] 实施例4:本实施例与实施例2相同之处不再赘述，不同之处是如图18所示，所有 粧侧注浆通道12均连接在一个第一支路7上，仅需要一个粧侧逆止阀16,降低了注浆装置 的造价。该结构可以先粧底注浆一再粧侧注浆。
[0039] 实施例5:如图19-20所示，注浆装置应用于预制空心方粧19、预制空心圆角三角 形粧20时，仅需改变注浆装置的直径，使预制空心方粧19、预制空心圆角三角形粧20不遮 挡粧侧出浆孔30,即可将其应用于预制空心方粧19和预制空心圆角三角形粧20。任何其 他空心粧型，只需遵循改变该注浆装置的直径或底座4上导向凸台21的形状或二者同时改 变的原则，就能应用该注浆装置进行后注浆。
[0040] 实施例6 :本实施例与实施例2相同之处不再赘述，不同之处是如图5所示，当弹 簧27的劲度系数k桩侧<k桩底，注浆压力F_〈F菜液〈F桩底时，注完粧侧旋即停止注衆，则可单 独完成粧侧注浆；如图6所示，当弹簧27的劲度系数，注浆压力<F? 时，注完粧底旋即停止注浆，则可单独完成粧底注浆。
[0041] 当注浆压力较大时，可直接在如图15所示装置注浆管18内放入钢珠14,钢珠14 在自重作用下由主注浆通道6进入变径管15,粧侧注浆通道12堵塞，则可单独完成粧底注 浆；如图16所示，采用同样方法堵塞粧底注浆通道11堵塞，则可单独完成粧侧注浆。可根 据注浆压力的不同选用不同劲度系数k的弹簧27,也可将注浆装置加工成仅包含粧底注浆 通道11或粧侧注浆通道12的粧底或粧侧注浆装置。
【主权项】
1. 一种适用于预制空心粧的方向可控注浆装置，它包括钢筋混凝土浇筑成型的底座， 底座的上部是圆柱状的台基，在台基顶面设置有向上延伸的圆柱状的导向凸台、底座的下 部是倒圆台；在底座的内部设置有主注浆通道、第一支路、第二支路，主注浆通道的下部同 时连通第一支路和第二支路；第二支路位于主注浆通道正下方且与主注浆通道等径直通， 在第二支路下部设置有直径小于第二支路的变径管；在底座上还设置有粧侧出浆口和粧底 出浆口，以及与粧底出浆口连通的粧底注浆通道，与粧侧出浆口连通的粧侧注浆通道；第一 支路与粧底注浆通道连通、第二支路与粧侧注浆通道连通，或者第一支路与粧侧注浆通道 连通、第二支路与粧底注浆通道连通。2. 根据权利要求1所述的适用于预制空心粧的方向可控注浆装置，其特征是所述主注 浆通道、粧底注浆通道、粧侧注浆通道由普通焊接钢管或塑料管材等制作而成，预制在底座 内部。3. 根据权利要求1所述的适用于预制空心粧的方向可控注浆装置，其特征是所述第一 支路和第二支路由普通焊接钢管制作而成，第一支路和第二支路的内壁加工有用以连接逆 止阀的内螺纹。4. 根据权利要求1所述的适用于预制空心粧的方向可控注浆装置，其特征是第一支路 与主注浆通道交点上部的夹角为85~87度。5. 根据权利要求1所述的适用于预制空心粧的方向可控注浆装置，其特征是在底座的 台基顶部设置有端头钢板，端头钢板上均布与粧侧出浆口对应的粧侧出浆孔，端头钢板的 中心位置设置有导向凸台孔，端头钢板的外径与台基直径相同。6. 根据权利要求5所述的适用于预制空心粧的方向可控注浆装置，其特征是在端头钢 板上设置有覆盖在粧侧出浆孔上的出浆孔挡片。7. 根据权利要求1所述的适用于预制空心粧的方向可控注浆装置，其特征是所述粧侧 出浆口位于台基顶面上，数量为6~8个，距底座中心轴线距离大于预制空心粧半径或半边 长；所述粧底出浆口位于底座的倒圆台上，数量为4~6个，沿倒圆台同一横断面均匀布置。8. 根据权利要求1所述的适用于预制空心粧的方向可控注浆装置，其特征是在粧底注 浆通道上设置有粧底逆止阀，在粧侧注浆通道上设置有粧侧逆止阀；所述粧底逆止阀和粧 侧逆止阀内部结构一致，均包括中空管状的阀体、阀体两端分别设置有进浆孔和出浆孔，在 阀体中设置有与进浆孔配合的阀片，在阀片和出浆孔之间设置有弹簧，在阀体外壁设置有 外螺纹。9. 一种适用于预制空心粧的方向可控注浆方法，其特征是它包括以下步骤：将底座的 导向凸台插入预制空心粧内腔，采用单管法注浆，通过调整第一支路、第二支路与粧底注浆 通道、粧侧注浆通道的连接关系，结合粧侧逆止阀和粧底逆止阀内弹簧的劲度系数k不同 来实现先粧侧后粧底注浆、先粧底后粧侧注浆、单独粧侧注浆或单独粧底注浆。10. 根据权利要求9所述的适用于预制空心粧的方向可控注浆方法，其特征是通过端 头钢板将注浆装置与预制空心粧底部焊接在一起，或通过在端头钢板和导向凸台侧表面涂 抹快干强力胶将注浆装置与预制空心粧粘接在一起。
【专利摘要】一种适用于预制空心桩的方向可控注浆装置及方法，它包括钢筋混凝土浇筑成型的底座，底座的上部是圆柱状的台基，在台基顶面设置有向上延伸的圆柱状的导向凸台、底座的下部是倒圆台；在底座的内部设置有主注浆通道、第一支路、第二支路，主注浆通道的下部同时连通第一支路和第二支路；第二支路位于主注浆通道正下方且与主注浆通道等径直通，在第二支路下部设置有直径小于第二支路的变径管；在底座上还设置有桩侧出浆口和桩底出浆口，以及与桩底出浆口连通的桩底注浆通道，与桩侧出浆口连通的桩侧注浆通道；第一支路与桩底注浆通道连通、第二支路与桩侧注浆通道连通，或者第一支路与桩侧注浆通道连通、第二支路与桩底注浆通道连通。
【IPC分类】E02D5/72, E02D15/04, E02D5/62
【公开号】CN104895071
【申请号】CN201510364633
【发明人】卜发东, 宋义仲, 程海涛, 朱锋, 李文洲, 米春荣, 薛庆峰, 周洋, 房启林, 李建明, 孟炎, 付强, 王志, 韩国梁, 张化峰, 陈钰
【申请人】山东省建筑科学研究院
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月29日
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