高压旋喷桩模拟装置、土层塑性区域边界模拟测量装置及测量土层孔隙水压力的装置的制作方法

本实用新型涉及地基处理模拟试验装置技术领域，特别是涉及一种高压旋喷桩模拟装置、土层塑性区域边界模拟测量装置及测量土层孔隙水压力的装置。

背景技术：

高速铁路在沿海地区常处于地质条件复杂的软土地带。在这种情况下，单侧堆载、基坑开挖或后期养护维修不对称施工等工程活动均可能导致高速运营铁路路基或桥梁横向变形超限，破坏轨道结构的平顺性，严重时将导致列车倾覆。近几年出现了一种运用高压旋喷桩进行纠偏的新型方法。

运用高压旋喷桩进行纠偏方法的主要思路为：根据实时监测系统的数据指导，在桥墩或路基偏移方向的一侧，沿线路纵向间隔施作旋喷桩，利用施工旋喷桩产生的瞬间喷射压力，以及对土体的侧向持续挤压力，推动位于高速铁路桥墩底部的桩基加固区向纠偏方向位移，桩基加固区带动位于桩基加固区上方的地基加固垫层及高速铁路路基或桥墩同步移动，以实现纠偏。但是，由于对高压旋喷桩纠偏的机理认识尚欠，目前主要靠经验，一边施工，一边根据监测结果调整施工方案，这样就大大降低了施工的效率，并且存在过度纠偏的可能。因此，在室内进行模型试验对该纠偏方法的机理进行进一步的研究是很有必要的。

现有技术的缺陷和不足主要有：1.软土中高压旋喷桩施工所引起的力学传播机理及孔隙水压力目前没有准确的计算方法，该模型可以在室内进行模拟高压旋喷桩的挤土效应，从而为现场施工提供所需要的参数；2.软土中高压旋喷桩施工所形成的塑性区域半径没有明确的计算方法。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述问题，本实用新型提供了一种高压旋喷桩模拟装置、土层塑性区域边界模拟测量装置及测量土层孔隙水压力的装置，解决了现有技术中对高压旋喷桩纠偏的机理认识欠缺导致的施工效率低的问题。

为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案如下：

提供一种高压旋喷桩模拟装置，其包括内部中空的注浆管，注浆管的底端固定有注浆喷嘴，注浆管的顶端通过密封偏心轴承连接有供浆装置，注浆管的顶端偏心连接有转动电机，转动电机安装于提升机上。

进一步地，供浆装置包括密封铁桶，密封铁桶的上端通过耐高压直管连接于气压泵上，密封铁桶的下端通过耐高压弯折管与注浆管的内孔连通，弯折管上设置有耐高压阀门。

进一步地，直管上设置有防止浆液回流的单向阀。单向阀能够防止浆液回流堵塞气压泵。

进一步地，密封铁桶包括桶体和可拆卸连接于桶体上的密封盖。通过打开密封盖能够向桶体内灌入水泥浆，盖上密封盖能够密封桶体保持内部的高压环境。

进一步地，密封铁桶上设置监测内部压强的压力表。通过压力表能够监测密封铁桶内部的压强，提高运行的有效性和安全性。

进一步地，注浆管的顶端连接有具有贯穿的轴孔的偏心轮，轴孔的一侧固定有与转动电机连接的转轴，偏心轴承安装于轴孔中，弯折管密封固定于偏心轴承内圈的内孔中。

进一步地，提升机为电动推拉杆。

进一步地，注浆喷嘴的底端设置有第一喷孔且侧壁上圆周均匀分布有多个第二喷孔。

一种土层塑性区域边界模拟测量，利用上述的高压旋喷桩模拟装置模拟测量灌浆过程中土层塑性区域边界，其还包括内部中空的土体箱和置于土体箱中的多个位移传感器。将所模拟现场的土体采样放入土体箱中，通过该装置能够模拟土体中高压旋喷桩施工所形成的弹塑性区域半径。

一种测量土层孔隙水压力的装置，利用上述的高压旋喷桩模拟装置测量土层孔隙水压力，其还包括内部中空的土体箱和置于土体箱中的多个压力计。将所模拟现场的土体采样放入土体箱中，通过该装置能够模拟土体中高压旋喷桩施工所引起的力学传播机理及孔隙水压力，进而能够模拟高压旋喷桩的挤土效应，从而为现场施工提供所需要的参数。

本实用新型的有益效果为：

1、高压旋喷桩在施工过程中需要确定灌浆压力、提杆速度、喷嘴转速等参数，不同的参数下所引起的土体力学传播机理以及孔隙水压力也不同，通过高压旋喷桩模拟装置能够模拟高压旋喷桩灌浆过程中不同的参数下所引起的土体力学传播机理以及孔隙水压力情况，从而为现场施工提供合理的施工参数；

2、带动注浆管转动为转动电机，带动注浆管上移的提升机为电动推拉杆，电动机构启停快速，便于调节速度，且控制方便，能够提高参数调节的精度，进而提高模拟试验的准确度。

3、通过偏心轴承使供浆装置不会随着注浆管转动，通过偏心轴承和注浆管顶端的偏心轮实现了转动电机与注浆管的偏心转动连接，简化了结构，提高了操作的方便性。

4、通过密封铁桶储存水泥浆，气压泵给密封铁桶内施加压力，将水泥浆高压推入注浆喷嘴中并喷出，结构简单，易于操作，可靠性高。

附图说明

图1为高压旋喷桩模拟装置的连接示意图。

图2为图1中偏心轮的结构图。

其中，1、注浆管；11、偏心轮；111、轴孔；112、转轴；11、偏心轮；2、注浆喷嘴；3、偏心轴承；4、供浆装置；41、密封铁桶；411、桶体；412、密封盖；413、压力表；42、直管；43、气压泵；44、弯折管；45、阀门；46、单向阀；5、转动电机；6、提升机。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。

如图1所示，该高压旋喷桩模拟装置包括内部中空的注浆管1，注浆管1的底端固定有注浆喷嘴2，注浆管1的顶端通过密封偏心轴承3连接有供浆装置4，注浆管1的顶端连接有转动电机5，转动电机5安装于提升机6上。提升机6优选为电动推拉杆。

供浆装置4包括密封铁桶41，密封铁桶41的上端通过耐高压直管42连接于气压泵43上，密封铁桶41的下端通过耐高压弯折管44与注浆管1的内孔连通，弯折管44上设置有耐高压阀门45。直管42上设置有防止浆液回流的单向阀46。密封铁桶41包括桶体411和可拆卸连接于桶体411上的密封盖412。密封铁桶41上设置监测内部压强的压力表413。

注浆管1的顶端连接有具有贯穿的轴孔111的偏心轮11，偏心轮11的结构如图2所示，轴孔111的一侧固定有与转动电机5连接的转轴112，转轴112与转动电机5的输出轴通过连轴器同轴连接。偏心轴承3安装于轴孔111中，偏心轴承3的外圈与轴孔111的内壁挤压连接。弯折管44与偏心轴承3连接处成为一个空心轴结构，与偏心轴承3的内圈的内孔密封固定。注浆喷嘴2的底端设置有第一喷孔且侧壁上圆周均匀分布有多个第二喷孔。第一喷孔能够填充注浆管下方的区域。

上述高压旋喷桩模拟装置的使用过程为：关闭阀门45，向密封铁桶41内灌入足够的水泥浆，然后拧紧密封盖412，依次打开气压泵43、单向阀46，气压泵43将对密封铁桶41内部加压，待压力表413压力显示达到所需要的压力时，打开阀门45，此时水泥浆将沿着弯折管44通过偏心轴承3进入注浆管1中并通过注浆喷嘴2喷出。

在水泥浆喷出时，打开转动电机5与提升机6，转动电机5带动注浆管1转动进而带动注浆喷嘴2转动，从而实现旋喷灌浆；提升机6带动转动电机5上升，从而达到边上升边旋喷灌浆的效果。在灌浆结束后，依次将转动电机5与提升机6关闭，然后依次关闭单向阀46和阀门45，最后关闭气压泵43，以防止水泥浆回流。在灌浆过程结束后要及时对进行清洗以避免造成堵塞。

一种土层塑性区域边界模拟测量，利用上述的高压旋喷桩模拟装置模拟测量灌浆过程中土层塑性区域边界，其还包括内部中空的土体箱和置于土体箱中的多个位移传感器。试验之前，对所模拟现场的土体进行采样后放入土体箱中，并按照现场的比例布置土层，然后将土体压实，其次将位移传感器放入到预定位置，位移传感器在安放时，需要考虑注浆的直径，按照注浆直径的1、2、3、4、5倍距离安放位移传感器。然后将注浆管1安放到土体预留的孔中，按照上述操作过程进行注浆。

在注浆时由于高压作用下土体将产生膨胀，在注浆结束后由于压力的消散，一部份土体的位移将会产生回弹，此时可以根据位移传感器所获得的数据绘制位移与注浆距离之间的曲线图，根据曲线波峰位置可以判断塑性区域半径。

一种测量土层孔隙水压力的装置，利用上述的高压旋喷桩模拟装置测量土层孔隙水压力，其还包括内部中空的土体箱和置于土体箱中的多个压力计。开始实验前先在安放注浆管1的周边预定位置钻孔，将压力计的应变片安放到钻孔中，应变片安放完成后再进行注浆，注浆过程同上，待注浆结束后可根据压力计采集的数据进行分析，从而可以利用模型试验对旋喷桩施工引起的力学与孔隙水压力传播机制进行研究。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除