一种浆液可控旋转注浆头及注浆方法
阅读说明：本技术 一种浆液可控旋转注浆头及注浆方法 (Controllable rotary grouting head for grout and grouting method ) 是由 卢士涛 张健 张战胜 李旺 高强 李亮亮 于文铭 张利生 李景涛 孟毅 曲萍 于 2021-08-18 设计创作，主要内容包括：本公开涉及土木工程中桩基加固技术领域,具体的涉及一种浆液可控旋转注浆头及注浆方法。本发明公开了一种浆液可控旋转注浆头,包括注浆管,注浆管包括第一注浆管和第二注浆管,第一注浆管的一端与第二注浆管的一端通过螺纹卡扣连接；分别在第一注浆管、第二注浆管相连接的端部的内壁上开设环形卡槽；注浆头插接于第一注浆管内；注浆头的一端通过卡环与环形卡槽滑动连接；注浆头安装有水驱动涡轮；本发明的旋转注浆头,通过注浆头旋转切削土体,使桩身土体出现可控空腔,与传统注浆相比,有效克服了传统注浆,浆液流动不易控制,浆液利用率低等缺点。(The disclosure relates to the technical field of pile foundation reinforcement in civil engineering, in particular to a slurry controllable rotary grouting head and a grouting method. The invention discloses a controllable rotary grouting head for slurry, which comprises a grouting pipe, wherein the grouting pipe comprises a first grouting pipe and a second grouting pipe, and one end of the first grouting pipe is connected with one end of the second grouting pipe through a threaded buckle; annular clamping grooves are formed in the inner walls of the ends, connected with the first grouting pipe and the second grouting pipe, of the first grouting pipe and the second grouting pipe respectively; the grouting joint is inserted in the first grouting pipe; one end of the grouting head is connected with the annular clamping groove in a sliding mode through a clamping ring; the grouting head is provided with a water-driven turbine; the rotary grouting head provided by the invention can cut soil body through rotation of the grouting head, so that the soil body of the pile body has a controllable cavity.)
技术领域
本公开涉及土木工程中桩基加固技术领域，具体的涉及一种浆液可控旋转注浆头及注浆方法。
背景技术
中砂地基、粘土地基及若有适宜的排水条件的黏土地基中皆可采用压密注浆，来增加土的密度，改善了土体的强度和防渗性能，同时也改变了土体物理力学性质，提高了软土地基的承载力；在渗水地点进行混凝土工程施工后，如若采取的措施不当、质量把控不严，则所浇筑的混凝土常会出现渗水现象，进而影响工程使用，渗水严重者甚至会导致工程事故。一般情况下在渗水地点浇筑混凝土时，均会采用防水混凝土及其他防渗措施，但采取措施后再出现渗水情况时，就必须采取注浆堵水措施了。常规的注浆堵水方式有破壁注浆和不破壁注浆两种，按照所采用的浆液材料不同又各可细分为普通注浆和化学注浆。
注浆头与注浆管之间多为螺纹连接，因长期使用，螺纹会出现滑丝现象，对注浆头拆卸造成不便，影响工作时间，加大工作量，同时，现有技术中的注浆头的外径大于注浆管的外径，会在使用过程中，使注浆液堆积在注浆头上，不便于清洗，也会对拆卸造成不便。
目前在桩基注浆加固施工的过程中，一般采用钢制注浆管预埋入灌注桩内，然后通过钢管顶端的注浆头进行注浆，其主要缺点如下：1、浆液流动不易控制；2、浆液利用率低；3、桩基注浆加固质量无法保证。
发明内容
针对现有的技术方案的不足，本发明旨在提供一种浆液可控旋转注浆头及注浆方法，达到浆液可控，提高浆液的利用率，提高桩基加固效果。
为实现上述发明目的，本发明的一个或多个实施例提供了下述技术方案：
本发明公开了一种浆液可控旋转注浆头，包括注浆管，注浆管包括第一注浆管和第二注浆管，第一注浆管的一端与第二注浆管的一端通过螺纹卡扣连接；分别在第一注浆管、第二注浆管相连接的端部的内壁上开设环形卡槽；注浆头插接于第一注浆管内；注浆头的一端通过卡环与环形卡槽滑动连接；注浆头安装有水驱动涡轮；
进一步的，第一注浆管、第二注浆管和注浆头的主体呈中空的圆柱状结构；第一注浆管和第二注浆管的内径、外径相同；
进一步的，注浆头的另一端设置有破碎头；破碎头呈圆锥体结构；第一注浆管未与第二注浆管连接的一端端部呈圆锥体结构；
更进一步的，破碎头的锥面与第一注浆管的锥面形成共同锥面；
进一步的，注浆头外圆周面上开设有喷液孔；喷液孔沿着外圆周面呈对称布置；
进一步的，环形卡槽围绕注浆管的内圆周面一周设置；环形卡槽沿注浆管轴向尺寸大于环形卡槽沿注浆管周向槽深尺寸；
进一步的，卡环位于注浆头的端部，垂直于注浆头的长度方向，卡环嵌入于环形卡槽内，卡环形状与环形卡槽形状相配合；卡环在环形卡槽内沿着注浆管的轴线方向平移；
进一步的，分别在第一注浆管、第二注浆管相连接的外圆周面处设置外螺纹；
进一步的，螺纹卡扣呈中空圆柱型结构，内圆周面上设置内螺纹；螺纹卡扣的内径与注浆管外径尺寸相配合；
进一步的，环形卡槽一端设置有密封垫；
另外，本发明公开了一种浆液可控旋转注浆头的注浆方法，具体步骤如下：
将注浆管和注浆头预先埋设到灌注桩内；
通过向注浆管中注入高压水，在水的压力作用下使得注浆管中的注浆头伸出注浆管外侧；注浆头的破碎头将桩身混凝土破碎；
在水压的作用下驱动注浆头中的水驱动涡轮驱动注浆头的旋转；
注浆头外壁的喷液孔在旋转作用下向土体增加水压压力，加上注浆头的旋转以及破碎头切削桩身周边的土体，在桩身周边土体内形成可控的空腔；
向注浆管中注入浆液，浆液通过注浆管的注浆头并通过注浆头上的喷液孔使浆液充满空腔。
以上一个或多个技术方案的有益效果是：
本发明的旋转注浆头，通过注浆头旋转切削土体，使桩身土体出现可控空腔，与传统注浆相比，有效克服了传统注浆，浆液流动不易控制，浆液利用率低等缺点；同时，该旋转注浆头在注浆的过程中，使用安全，方便操作，注浆效果好，为注浆加固带来了新的思路和工艺。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明注浆头未弹出时剖视图；
图2为本发明注浆头弹出时剖视图；
图3为本发明工作时注浆前的示意图；
图4是本发明工作时形成空腔的示意图；
图5是本发明工作时空腔注浆后的示意图。
图中，1、破碎头，2、注浆头，3、喷液孔，4、卡环，5、螺纹卡扣，6、水驱动涡轮，7、密封垫，8、第一注浆管，9、第二注浆管轮，10、环形卡槽，11、土体，12、灌注桩，13、空腔，14、注浆固结体。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
正如背景技术部分所描述的，现有技术中目前在桩基注浆加固施工的过程中，一般采用钢制注浆管预埋入灌注桩内，然后通过钢管顶端的注浆头进行注浆，其主要缺点如下：1、浆液流动不易控制；2、浆液利用率低；3、桩基注浆加固质量无法保证。
实施例1
请参阅如图1-4，本发明公开了一种浆液可控旋转注浆头2，包括注浆管，注浆管包括第一注浆管8和第二注浆管9，第一注浆管8的一端与第二注浆管9的一端通过螺纹卡扣5连接；分别在第一注浆管8、第二注浆管9相连接的端部的内壁上开设环形卡槽10；注浆头2插接于第一注浆管8内；注浆头2的一端通过卡环4与环形卡槽10滑动连接；注浆头2安装有水驱动涡轮6。
如图1所示，在第一注浆管8与第二注浆管9相连接的一端外壁上设置外螺纹，在第二注浆管9与第一注浆管8相连接的一端外壁上设置外螺纹；螺纹卡扣5设置内螺纹，将螺纹卡扣5套设在第一注浆管8和第二注浆管9外，通过螺纹卡扣5的内螺纹与第一注浆管8以及第二注浆管9上的外螺纹相配合实现第一注浆管8与第二注浆管9的连接。
螺纹卡扣5呈中空圆柱型结构，第一注浆管8和第二注浆管9的主体呈中空的圆柱形结构，第一注浆管8的未与第二注浆管9连接的一端端部呈圆锥体结构，圆锥顶部朝外。
第一注浆管8和第二注浆管9沿轴线分布，第一注浆管8与第二注浆管9上均开设有环形卡槽10；第一注浆管8与第二注浆管9连接的一端内壁上开设环形卡槽10，第二注浆管9与第一注浆管8连接的一端内壁上设置环形卡槽10。
如图1和图2所示，第一注浆管8和第二注浆管9上的环形卡槽10是沿着注浆管的周向延伸，环形卡槽10围绕注浆管的内圆周面360°，环形卡槽10横截面是圆环形形状；环形卡槽10长度尺寸大于其高度尺寸，即环形卡槽10沿注浆管轴线方向的尺寸大于其沿着注浆管周向方向的尺寸。
如图1所示，第一注浆管8内设置有注浆头2，注浆头2一端设置破碎头1，破碎头1为圆锥体结构，并且破碎头1圆锥体的锥面与第一注浆管8的锥面可以形成共同锥面；注浆头2插接于第一注浆管8内，可以在第一注浆管8内沿注浆管轴线方向移动；
如图1和图2所示，注浆头2的一端为圆锥体结构，另一端设置有卡环4；卡环4垂直于注浆头2的长度方向，卡环4嵌入于环形卡槽10内与环形卡槽10的形状相匹配，卡环4可以在环形卡槽10内平移滑动，注浆头2通过卡环4实现在环形卡槽10内滑动，从而实现注浆头2在第一注浆管8内平移，环形卡槽10起到对注浆头2的移动限位作用；注浆管在环形卡槽10行程内自由滑动，做往复运动，进而实现注浆头2在注浆管内的自由伸缩，并防止注浆头2脱离注浆管。
注浆头2外壁上设置有喷液孔3，喷液孔3在注浆头2的外圆周面上对称分布；喷液孔3实现将液体，比如水或者浆液从注浆管经过注浆头2的喷液孔3中注入混凝土的土体11中。
如图1和图2所示，环形卡槽10位于第一注浆管8的一端设置有密封垫7，卡环4移动至环形卡槽10的端部时，密封垫7可以确保卡环4与环形卡槽10之间的全密封作用，防止注浆头2在注浆过程中卡环4与环形卡槽10之间存有浆液。
如图1和图2所示，注浆头2的内部设置有水驱动涡轮6，水驱动涡轮6实现注浆头2的旋转，在钻入混凝土中时旋转注浆头2切削桩身土体11。
实施例2
本发明公开了一种浆液可控旋转注浆头2的应用方法，具体步骤如下：
将注浆管和注浆头2预先埋设到灌注桩12内；
通过向注浆管中注入高压水，在水的压力作用下使得注浆管中的注浆头2伸出注浆管外侧；注浆头2的破碎头1将破碎桩身混凝土；
在水压的作用下驱动注浆头2中的水驱动涡轮6驱动注浆头2的旋转；
注浆头2外壁的喷液孔3在旋转作用下向土体11增加水压压力，加上注浆头2的旋转以及破碎头1切削桩身周边的土体11，在桩身周边土体内形成可控的空腔13；
向注浆管中注入浆液，浆液通过注浆管的注浆头2并通过注浆头2上的喷液孔3使浆液充满空腔13。
如图3所示，埋设到灌注桩12内的注浆头2状态，其中注浆头2并未从注浆管中弹出，此时并未注入水到注浆管；当将高压水注入到注浆管中，如图4所示，注浆头2在水驱动涡轮6的驱动下旋转，喷浆孔中水流射出，在桩身周边的土体11中形成空腔13；根据注浆液的需要实际控制空腔13的大小，实现浆液流动量和速度的控制；当到达需要的空腔13大小时，将注浆管中注入浆液，浆液从喷液孔3中流入空腔13中，形成注浆固结体14，从而实现对土体11的加固。
上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
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