一种土体加固的脉冲注浆装置及方法

本发明涉及岩土工程，具体涉及一种土体加固的脉冲注浆装置及方法。

背景技术：

1、这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

2、在土体注浆施工过程中，同等大小体积的土壤中，浆脉密度的增加能使浆液与土壤的接触面积得到大幅提高，进而使注浆的加固效果与土体的破碎程度均得到大幅提升。因此在实际工程运用中，出于土体加固等目的，提升浆脉密度能够有效提高工程中的施工效果，在如软弱土体加固、提升土体抗液化能力等方面实现显著提升。在隧道基坑施工、沉降建筑物抬升、滑坡加固等领域有着显著需求。

3、据了解，目前的工程应用中的静压注浆设备普遍由三轴压力机和压力供给控制装置组成，发展比较完善，但是静压注浆存在扩展裂纹少，起裂压力大的缺点。

4、脉冲式注浆装置能够一定程度的增加扩展裂纹，增加致裂效果，但是传统的脉冲注浆时，高压部分与零压部分交替进行，即一个周期中包含设定压力注浆阶段与无浆液注入阶段。相较于静压式注浆，脉冲式注浆能够有效提升压裂效果，提升裂纹发育质量与数量，但相较于静压式注浆，脉冲式注浆的注浆效率有所降低，所需施工时间较长。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种土体加固的脉冲注浆装置及方法，相对于现有的脉冲注浆加固技术，提高了注浆的工作效率。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

3、第一方面，本发明的实施例提供了一种土体加固的脉冲注浆装置，包括浆液桶，浆液桶顶部设有桶盖，桶盖底面设有隔板以将浆液桶内部分隔成第一腔室和第二腔室，第一腔室和第二腔室底部相互连通，第一腔室顶部通过气管和第一进气阀门与第一气泵连接，第二腔室顶部通过气管和第二进气阀门与第二气泵连接，第一气泵和第二气泵的输出气体压力不同，第一腔室和第二腔室内均设有压板，压板与限位柱的底端连接，限位柱与桶盖滑动连接且其顶端伸出至浆液桶上方，浆液桶的底端与注浆管连接，注浆管设有注浆阀门以实现注浆管的关闭和导通。

4、可选的，所述桶盖的顶面设有搅拌驱动件，搅拌驱动件与搅拌轴连接，搅拌轴穿过隔板后伸出至隔板下方，搅拌轴位于隔板下方的轴段设有多个搅拌叶片。

5、可选的，所述搅拌驱动件采用固定在桶盖顶面中心位置的搅拌电机，搅拌电机的输出轴与搅拌轴连接。

6、可选的，压板与隔板和浆液桶的内桶面之间设有密封件以实现密封。

7、可选的，所述浆液桶的底部设有补浆口，补浆口通过补浆管路与浆液泵连接。

8、可选的，所述注浆阀门采用电动球阀。

9、可选的，所述注浆管上还连接有手动阀门，手动阀门与电动球阀并联设置。

10、可选的，所述限位柱与桶盖之间设有密封件。

11、可选的，所述桶盖的顶面还固定有缸体，缸体内设有活塞，活塞将缸体内空间分隔为第一空间和第二空间，第一空间与第一气泵连接，第二空间与第二气泵连接，活塞一侧设有穿过第一空间并伸出至缸体外部的第一锁紧杆，第一锁紧杆与第一腔室配合的限位柱相对应，活塞另一侧设有穿过第二空间并伸出至缸体外部的第二锁紧杆，第二锁紧杆与第二腔室配合的限位柱相对应。

12、第二方面，本发明的实施例提供了一种土体加固的注浆装置的方法：第一气泵和第二气泵交替向浆液桶内注入气体，注浆管上的阀门打开；

13、第一气泵注气期间内，第一气泵向第一腔室内注入气体，并通过压板将浆液送入注浆管进行注浆，形成第一设定压力的注浆；

14、第二气泵注气期间内，第二气泵向第二腔室内注入气体，并通过压板将浆液送入注浆管进行注浆，形成第二设定压力的脉冲注浆，第二设定压力小于第一设定压力，进而形成第一设定压力和第二设定压力交替进行的脉冲注浆。

15、本发明的有益效果如下：

16、1.本发明的土体加固的脉冲注浆装置，浆液桶被隔板分隔成第一腔室和第二腔室，第一腔室和第二腔室内均设有压板，压板与限位柱连接，限位柱与桶盖滑动连接，且第一腔室与第一气泵连接，第二腔室与第二气泵连接，第一气泵和第二气泵能够交替工作，从而通过压板和限位柱交替进行不同压力的注浆，从而实现了高低压交替式脉冲注浆方式，在维持稳定高低压差的情况下达到脉冲式注浆效果，同时使浆液持续注入，裂纹持续发育生长，相较于普通脉冲式注浆能有效提升注浆效率，减少施工时间。

17、2.本发明的土体加固的脉冲注浆装置，设有缸体，活塞、第一锁紧杆和第二锁紧杆，第一气泵工作时，能够利用第二锁紧杆顶紧第二腔室的限位柱，第二气泵工作时，能够利用第一锁紧杆顶紧第一腔室的限位柱，进而实现了限位柱的锁紧，保证了输出浆液压力的稳定性。

18、3.本发明的土体加固的脉冲注浆装置，用于两种压力注浆的浆液均位于一个浆液桶内，无需设置两个浆液桶，减小了设备的体积，方便应用于实验室或者应用于实际工程时的转运。

技术特征：

1.一种土体加固的脉冲注浆装置，其特征在于，包括浆液桶，浆液桶顶部设有桶盖，桶盖底面设有隔板以将浆液桶内部分隔成第一腔室和第二腔室，第一腔室和第二腔室底部相互连通，第一腔室顶部通过气管和第一进气阀门与第一气泵连接，第二腔室顶部通过气管和第二进气阀门与第二气泵连接，第一气泵和第二气泵的输出气体压力不同，第一腔室和第二腔室内均设有压板，压板与限位柱的底端连接，限位柱与桶盖滑动连接且其顶端伸出至浆液桶上方，浆液桶的底端与注浆管连接，注浆管设有注浆阀门以实现注浆管的关闭和导通。

2.如权利要求1所述的一种土体加固的脉冲注浆装置，其特征在于，所述桶盖的顶面设有搅拌驱动件，搅拌驱动件与搅拌轴连接，搅拌轴穿过隔板后伸出至隔板下方，搅拌轴位于隔板下方的轴段设有多个搅拌叶片。

3.如权利要求2所述的一种土体加固的脉冲注浆装置，其特征在于，所述搅拌驱动件采用固定在桶盖顶面中心位置的搅拌电机，搅拌电机的输出轴与搅拌轴连接。

4.如权利要求1所述的一种土体加固的脉冲注浆装置，其特征在于，压板与隔板和浆液桶的内桶面之间设有密封件以实现密封。

5.如权利要求1所述的一种土体加固的脉冲注浆装置，其特征在于，所述浆液桶的底部设有补浆口，补浆口通过补浆管路与浆液泵连接。

6.如权利要求1所述的一种土体加固的脉冲注浆装置，其特征在于，所述注浆阀门采用电动球阀。

7.如权利要求6所述的一种土体加固的脉冲注浆装置，其特征在于，所述注浆管上还连接有手动阀门，手动阀门与电动球阀并联设置。

8.如权利要求1所述的一种土体加固的脉冲注浆装置，其特征在于，所述限位柱与桶盖之间设有密封件。

9.如权利要求1所述的一种土体加固的脉冲注浆装置，其特征在于，所述桶盖的顶面还固定有缸体，缸体内设有活塞，活塞将缸体内空间分隔为第一空间和第二空间，第一空间与第一气泵连接，第二空间与第二气泵连接，活塞一侧设有穿过第一空间并伸出至缸体外部的第一锁紧杆，第一锁紧杆与第一腔室配合的限位柱相对应，活塞另一侧设有穿过第二空间并伸出至缸体外部的第二锁紧杆，第二锁紧杆与第二腔室配合的限位柱相对应。

10.一种权利要求1-9任一项所述的土体加固的脉冲注浆装置的工作方法：其特征在于：

技术总结本发明涉及一种土体加固的脉冲注浆装置及方法，包括浆液桶，浆液桶顶部设有桶盖，桶盖底面设有隔板以将浆液桶内部分隔成第一腔室和第二腔室，第一腔室和第二腔室底部相互连通，第一腔室顶部通过气管和第一进气阀门与第一气泵连接，第二腔室顶部通过气管和第二进气阀门与第二气泵连接，第一气泵和第二气泵的输出气体压力不同，第一腔室和第二腔室内均设有压板，压板与限位柱的底端连接，限位柱与桶盖滑动连接且其顶端伸出至浆液桶上方，浆液桶的底端与注浆管连接，注浆管设有注浆阀门以实现注浆管的关闭和导通，本发明的注浆装置能够实现不同压力切换的脉冲注浆，提高了注浆效率。技术研发人员：张波,朱敏,李宁受保护的技术使用者：山东大学技术研发日：技术公布日：2024/5/27