申请/专利权人：中国建筑第六工程局有限公司

申请日：2024-02-23

公开（公告）日：2024-05-17

公开（公告）号：CN117779742B

主分类号：E02D3/12

分类号：E02D3/12;E02D3/115;E02D3/10;E02D15/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.17#授权;2024.04.16#实质审查的生效;2024.03.29#公开

摘要：本发明是富水地区冻结‑降水结合的分区定向注浆系统及注浆方法，注浆系统包括冻结系统、注浆系统、降水系统、智能控制系统以及降水注浆多功能套管组件；冻结系统、注浆系统、降水系统均与智能控制系统连接，注浆系统、降水系统与降水注浆多功能套管组件配合使用。本发明通过冻结与降水相结合，形成冻结壁限制外部水进入的同时限定浆液扩散流动区域，降水注浆同步实现对浆液扩散方向的诱导，解决了传统高水位地区注浆方法存在的不足，且还具有施工效率高、环境效益好等优点。

主权项：1.富水地区冻结-降水结合的分区定向注浆方法，利用富水地区冻结-降水结合的分区定向注浆系统进行，其特征在于，富水地区冻结-降水结合的分区定向注浆系统包括冻结系统（1）、注浆系统（2）、降水系统（3）、智能控制系统（4）以及降水注浆多功能套管组件（5）；冻结系统（1）、注浆系统（2）、降水系统（3）均与智能控制系统（4）连接，注浆系统（2）、降水系统（3）与降水注浆多功能套管组件（5）配合使用；冻结系统（1）包括液氮储存罐（11），液氮储存罐（11）通过液氮泵（12）连接有供液管（13），供液管（13）连接有冻结管主管（14），冻结管主管（14）连通有若干冻结管分支管（15），冻结管分支管（15）外设有冻结管外套管（16），若干冻结管外套管（16）上端连接有汇总管（18），汇总管（18）连接有回流管（17），回流管（17）与液氮储存罐（11）相连，冻结管分支管（15）与冻结管外套管（16）下端设置在注浆区域钻取的冻结孔（19）内；注浆系统（2）包括储浆池（21），储浆池（21）通过吸浆管（22）、注浆泵（23）连接有注浆管（24），注浆管（24）与降水注浆多功能套管组件（5）连接；降水系统（3）包括排水管（31）、真空管（35）、密封垫（36），密封垫（36）安装在降水注浆多功能套管组件（5）的端口处，排水管（31）、真空管（35）穿过密封垫（36）伸入降水注浆多功能套管组件（5）内部，排水管（31）底部连有潜水泵（32），潜水泵（32）外设有过滤套管（33），真空管（35）外端连接有真空泵（34）；智能控制系统（4）包括室内控制中心（41）、流速传感器（42）、压力传感器（43）、温度传感器（44）、声学传感器（45），流速传感器（42）、压力传感器（43）、温度传感器（44）、声学传感器（45）均与室内控制中心（41）连接，流速传感器（42）、压力传感器（43）布置在降水注浆多功能套管组件（5）内，温度传感器（44）布置在冻结管外套管（16）内底部，声学传感器（45）布置在降水注浆多功能套管组件（5）内底部；降水注浆多功能套管组件（5）包括降水注浆外套管（51），降水注浆外套管（51）设置在注浆区域钻取的降水注浆两用孔（6）内，降水注浆外套管（51）内设有降水注浆内管（52），降水注浆外套管（51）、降水注浆内管（52）内之间设有填砂层（53），降水注浆内管（52）外侧壁下端均匀开设有若干通孔（54），流速传感器（42）、压力传感器（43）设置在通孔（54）内；富水地区冻结-降水结合的分区定向注浆方法包括以下步骤：S1、进行现场勘察及试验，了解土壤特性、地下水条件和需要注浆的特定区域，确定灌浆段长度、灌浆孔距、灌浆压力；S2、在待加固地层（8）的注浆区域周边按照设计要求，钻取冻结孔（19），并布置冻结系统（1），同时在注浆区域内部按设计规划钻取降水注浆两用孔（6）；S3、从液氮储存罐（11）中抽取液氮，通过液氮泵（12）、供液管（13）、冻结管主管（14）输送到冻结管分支管（15）底部，从冻结管分支管（15）底部的孔口喷出，与土壤接触并迅速蒸发成气态，气态氮从冻结管外套管（16）回流到汇总管（18）、回流管（17）中，最终输送到液氮储存罐（11），形成一个闭合的循环系统，在这个过程中，液氮不断地吸收土壤中的热量，使土壤温度降低，并将水分冻结成冰，重复步骤S3中的操作，直到形成具有足够厚度和强度的冻结壁（7）；S4、按照设计布置注浆系统（2）和降水系统（3），在降水注浆两用孔（6）内置入降水注浆外套管（51）、降水注浆内管（52），在降水注浆外套管（51）、降水注浆内管（52）之间的间隙用砂填充，形成填砂层（53）；S5、拔出降水注浆外套管（51），将其中一个降水注浆两用孔（6）处的降水注浆内管（52）与注浆管（24）连接，同时沿设计方向在相邻的一个降水注浆两用孔（6）处的降水注浆内管（52）中置入潜水泵（32）、排水管（31）、真空管（35）并用密封垫（36）进行密封；S6、从注浆管（24）向第一个降水注浆两用孔（6）处的降水注浆内管（52）中注入浆液，确保稳定的流速和压力，注浆的同时逐渐向外拔出降水注浆内管（52），同时利用真空泵（34）、真空管（35）将相邻一个降水注浆两用孔（6）处的降水注浆内管（52）中的水与空气抽出，产生水力梯度及负压，降水注浆内管（52）保持原位，促使浆液流向相邻的降水注浆两用孔（6）处，潜水泵（32）工作，潜水泵（32）在底部与降水注浆内管（52）侧壁的通孔（54）齐平；S7、当排水管（31）中出现浆液时，停止第一个降水注浆两用孔（6）处注浆作业，将降水系统（3）移动到下一个降水注浆两用孔（6），将注浆系统（2）置入步骤S6中相邻一个降水注浆两用孔（6）处；S8、重复步骤S4-步骤S7，过程中智能控制系统（4）接收各个传感器的信息，持续监测灌浆流量、压力、脱水速率和声学信号，确保施工效果和安全，根据需要调整降水速率，以控制浆液流动的方向和蔓延；S9、注浆达到所需的覆盖范围和密度后，停止灌浆和降水操作，根据需要移除设备并恢复现场。

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