本实用新型专利技术公开了一种多级分散型微生物注浆装置，包括转盘、套筒、转轴，在套筒上段外壁上固定有同轴的进液腔体，沿套筒的轴向在其外圆周壁上间隔设置有多个注浆盘，沿每一个注浆盘的周向在其外圆周壁上开有环形槽，在沿注浆盘的周向在环形槽的槽底间隔设置有多个储液腔，在套筒内壁设有多个注浆管，沿随动环的轴向在其外圆周壁上设有交错分布的两组喷淋孔。本实用新型专利技术利用多个注浆盘在岩体内形成多个分层固化区域，并且在注浆盘上设有两组喷淋孔，能预先对桩孔内壁进行冲刷清理，同时多个注浆盘同时进行注浆工序，以确保岩体内涵盖在桩孔周围的裂隙内均喷射有浆液，以此来实现对岩体进行多级分散注浆固化的目的。岩体进行多级分散注浆固化的目的。岩体进行多级分散注浆固化的目的。
【技术实现步骤摘要】
一种多级分散型微生物注浆装置
[0001]本技术涉及土体工程固化防渗
，尤其涉及一种多级分散型微生物注浆装置。
技术介绍
[0002]地下工程建设过程中常遇裂隙发育岩层，地下水长期沿围岩内连通裂隙网络持续不断的渗漏无疑将严重威胁隧道结构的可靠性和运营的安全性；粘土、泥炭等软弱成分大量赋存的裂隙带若存渗漏隐患，长期发展会有触发涌水突泥事故的风险。传统地下工程防渗注浆材料如水泥砂浆、化学浆液，因颗粒大，流动性差，对微裂隙普遍发育的渗漏岩体而言，防渗效果并不显著，且传统浆液中的有毒有害物质会随渗漏水的扩散而破坏周边生态环境。
[0003]随着微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）技术在地下工程中的广泛应用，微生物注浆技术也逐步被引入裂隙岩体防渗领域。即通过微生物成岩作用生成溶解度较低的有机或无机化合物填塞岩体内部渗透性较强的空隙，从而降低介质渗透性、提升岩体强度。然而，现有微生物注浆技术多局限于不良地质条件下的岩土体改性处理，存在改性深度有限，改良效果不均等固有缺陷。另外，微生物浆液多以溶液的形式注入裂隙，前期固化产物如尺寸较大的絮凝物易在注浆口附近沉淀，严重阻碍后续浆液向裂隙深处的运移、扩散，致使微生物固化范围与防渗效果大打折扣。
技术实现思路
[0004]本技术目的在于提供一种多级分散型微生物注浆装置，以解决上述问题。
[0005]本技术通过下述技术方案实现：
[0006]一种多级分散型微生物注浆装置，包括转盘、套筒以及置于套筒内部的转轴，在所述套筒上段外壁上固定有同轴的进液腔体，转轴上端与转盘连接，在转轴下端设有钻头，沿套筒的轴向在其外圆周壁上间隔设置有多个注浆盘，沿每一个注浆盘的周向在其外圆周壁上开有环形槽，在沿注浆盘的周向在环形槽的槽底间隔设置有多个呈弧形的储液腔，在套筒内壁设有多个与储液腔连通的注浆管，在所述环形槽上套设有随动环，沿随动环的轴向在其外圆周壁上设有两组喷淋孔，且两组喷淋孔组交错分布。现有技术中，在利用MICP方式固化方式的固结效果不理想，此外高浓度菌液的活性较高，能快速水解尿素形成矿化结晶导致碳酸钙晶体在出浆口形成堵塞导致岩体裂隙固化效果差，并且在钻进注浆桩孔时，钻头会对岩体裂隙进行一定程度的破坏，即钻进产生的细小颗粒会将裂隙的局部堵塞，影响浆液的流通；对此，申请人研发设计出一种多级分散注浆固化装置，首先利用钻头进行桩孔钻进，同步下放套筒，在达到岩体深度后，利用多个注浆盘对岩体进行水平注浆，即对固化液与菌液形成的混合液进行分层水平喷射，在岩体内形成多个分层固化区域，并且在注浆盘上设有两组喷淋孔，能预先对桩孔内壁进行冲刷清理，以降低浆液水平推进的阻力，同时多个注浆盘同时进行注浆工序，以确保岩体内涵盖在桩孔周围的裂隙内均喷射有浆液，以
此来实现对岩体进行多级分散注浆固化的目的。
[0007]具体操作过程如下：首先确定岩体，再确定岩体深度，在岩体中心区域开钻进桩孔，同步在钻头的转轴外壁下放套筒，且保证桩孔的孔径大于套筒上注浆盘的外径，当桩孔成型后，开始向多个注浆管内依次注入浆液，浆液快速在储液腔中聚集后再分别有两组喷淋孔中喷射中，两组喷淋孔能从不同的岩体深度对桩孔内壁进行喷淋，且喷淋的浆液首先会对桩孔中被岩体颗粒堵塞的裂隙进行冲刷，以确保在固化初期时浆液的流通路径通畅，同时由于两组喷淋孔持续地向岩体内注浆，靠近喷淋孔区域的浆液无法顺利进行固化反应，且即使有完成固化反应而产生的碳酸钙晶体也会被持续注入的浆液所冲刷走；其中，注浆时会对浆液进行加压处理，每一个注浆盘所对应的岩体区域内持续注入的浆液由喷淋孔中喷射后能对已经进入至裂隙中的浆液产生推动作用，直至桩孔上端有浆液溢出，可能确定岩体的注浆量已经达到饱和。
[0008]每组喷淋孔由多个等间距分布在随动环上的出浆孔构成，且每一个出浆孔的轴线与套筒的轴线不相交。进一步地，随动环套设在环形槽内，同时多个等距间隔分布的出浆孔的轴线与套筒轴线不相交，即在同一个平面内，注浆孔的轴向与套筒的径向不重合，因此，由储液腔中溢出的浆液在进入至出浆孔后会带动随动环沿环形槽的周向进行转动，即实现浆液的自动环喷，与出浆孔的水平喷射相比，多个随动环的同步转动不仅能带动桩孔内浆液的搅动，加速浆液朝岩体裂隙中推进移动，还能避免在注浆过程中桩孔内壁、套筒外壁、注浆盘以及随动环上局部产生碳酸钙结晶，更进一步地降低整个装置中出浆区域的堵塞几率。
[0009]在同一个随动环上，位于上方的出浆孔内径小于位于下方的出浆孔内径。作为优选，在同一个随动环内，上排的出浆孔内径小于下排的出浆孔内径，使得在随动环上出现两个不同流速的环射流，利用不同流速的环射流之间的差值，能够将注浆盘周边的浆液进行不同程度的搅动，还能避免浆液对桩孔内壁形成的冲击力度过大，同时还能减缓随动环的转动速度，防止随动环与环形槽之间出现过度磨损。
[0010]在所述注浆管与储液腔的连通处设置有电磁阀。进一步地，在每一个注浆管与储液腔的连通处均设有电磁阀，电磁阀能有效控制浆液的流量，同时多个注浆管中能同时注入不同的液体，如当注浆管的个数为两个时，可在一个注浆管中注入用于桩孔内壁清堵的清理液，另一个注浆管中注入浆液，使用时首先将有清理液的注浆管上的电磁阀打开，完成清堵工作后再将该注浆管上的电磁阀关闭，再由另一个注浆管进行浆液的喷射；当注浆管的个数为四个时，其中互为对称的两个注浆管用于注入清堵用的清理液，另外两个互为对称的注浆管分别注入高浓度菌液、固化液，而电磁阀则分别控制各注浆管中液体的注入顺序，使得浆液最后再桩孔内混合成型，进而避免在注浆完成后注浆管内形成大量的碳酸钙结晶。
[0011]所述随动环包括两个端部相互铰接且呈半圆形的卡环，在一个卡环的自由端端面开设有卡槽，在另一个卡环的自由端端面上设有与卡槽卡接的卡块。作为优选，随动环采用活动可拆卸的方式套设在环形槽上，使得使用者能够定期对其进行更换，或是定期对出浆孔进行清理，避免二次使用时出浆孔堵塞而导致注浆效率低下。
[0012]在所述套筒的上端端部设有进液腔体，且多个注浆管的上端与进液腔体内部连通，在进液腔体的外壁上设有两个进液孔。进一步地，设置的进液腔体能多个注浆管进行整
合，两个进液孔可分别注入清理液和浆液，然后通过多个注浆管进行分流。
[0013]在所述套筒外圆周壁上设有呈柱状的底座，且沿底座的周向在其外圆周壁上等距间隔设置有多个卡爪。进一步地，通过设置底座、以及沿底座的周向在其外圆周壁上等距间隔设置有多个卡爪，能在不同地表地貌下对底座、注浆盘进行稳定支撑。
[0014]本技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0015]1、本技术利用多个注浆盘对岩体进行水平注浆，即对固化液与菌液形成的混合液进行分层水平喷射，在岩体内形成多个分层固化区域，并且在注浆盘上设有两组喷淋孔，能预先对桩孔内壁进行冲刷清理，以降低浆液水平推进的阻力，同时多个注浆盘同时进行注浆工序，以确保岩体内涵盖在桩孔周围的裂隙内均喷射有浆液，以此来实现对岩体进行多级分散注浆固化的目的；
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多级分散型微生物注浆装置，包括转盘（1）、套筒（7）以及置于套筒（7）内部的转轴（4），其特征在于：在所述套筒（7）上段外壁上固定有同轴的进液腔体（2），转轴（4）上端与转盘（1）连接，在转轴（4）下端设有钻头（9），沿套筒（7）的轴向在其外圆周壁上间隔设置有多个注浆盘（5），沿每一个注浆盘（5）的周向在其外圆周壁上开有环形槽，在沿注浆盘（5）的周向在环形槽的槽底间隔设置有多个呈弧形的储液腔（12），在套筒（7）内壁设有多个与储液腔（12）连通的注浆管（13），在所述环形槽上套设有随动环（10），沿随动环（10）的轴向在其外圆周壁上设有两组喷淋孔（8），且两组喷淋孔（8）组交错分布。2.根据权利要求1所述的一种多级分散型微生物注浆装置，其特征在于：每组喷淋孔（8）由多个等间距分布在随动环（10）上的出浆孔（11）构成，且每一个出浆孔（11）的轴线与套筒（7）的轴线不相交。3.根据权利要求2所述的一种多级分散型微生物注浆装置，...
【专利技术属性】
技术研发人员：何妮，姜宇宏，薛杜琛，梁鑫宇，林星竹，郭亮，李昂，罗伦峰，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：新型
国别省市：
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