專利名稱：用于地基加固的多孔管的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種地下建筑施工的地基加固裝置，尤其是一種用于MJS工法施工工藝的地基加固的多孔管。
背景技術(shù)：
隨著上海市政建設和高層建筑的迅速發(fā)展，包括地鐵車站，隧道和高層建筑物地下室等地下構(gòu)筑物工程迅速增加，由于上海土質(zhì)軟弱和具有透水性，因此在地下工程中采用地基加固方法已保證地下工程的安全、迅速施工就成了必不可少的措施。而以往的方法在施工過程中會產(chǎn)生較大的擠土效應，施工過程中會產(chǎn)生地面隆起，地表開裂，影響周圍建筑物、構(gòu)筑物、市政管線的正常使用。MJS工法施工工藝，是一種微擾動、可控性的地基加固方案。隨著MJS的廣泛應用，使得其工法中所用地基加固的多孔管，顯得尤為重要，其質(zhì)量的好壞直接影響到了工程效率和設備維護的成本。然而，現(xiàn)用的進口多孔管成本高，直接影響到MJS工法施工工藝的推廣應用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了滿足MJS工法需求，而提供一種用于地基加固的多孔管，該多孔管是MJS工法中重要組成部分，其作用是輸送高壓水泥漿進入地底進行地基加工，同時導出強制排除的誰和泥，在其工法中，同時還要檢測地基內(nèi)泥水壓力并根據(jù)不同環(huán)境而調(diào)節(jié)壓力。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種用于地基加固的多孔管，包括多孔管主管、長接頭組件、短接頭組件、長油管組件、短油管組件，其特點是:孔管主管中間裝有長油管組件，孔管主管兩端分別密封固定連接長接頭組件和短接頭組件，長接頭組件另一端密封固定連接短油管組件，多孔管設有十五個孔:其中四個是用于連接各組件用的螺紋孔；三個用于通氣孔；二個用于通油作用于排泥開閉器開關的孔；二個用于通水削孔的孔；一個用于插入傳感器線的孔；一個用于通漿的孔；一個為通泥水的孔。長油管組件由十一根長油管組成；短油管組件由九根短油管組成?？坠苤鞴?、長接頭組件和短接頭組件之間通過八條強度12.9級M18的螺栓連接，連接處分別用O型圈密封。本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明的多孔管在10KN*M的扭矩作用下，不出現(xiàn)斷裂或者裂紋等現(xiàn)象；能達到工作所需的相對惡劣環(huán)境中使用；多空管密封性能達到設計要求:即多根連接后，多孔管也不損失液壓能。本發(fā)明的多孔管無論是在固體力學上，還是在流體力學上，多孔管都能滿足MJS工法的實用性。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖視圖；圖2是圖1的左視圖。
具體實施例方式如圖1至圖2所示，本發(fā)明的用于地基加固的多孔管，包括多孔管主管1、長接頭組件2、短接頭組件3、長油管組件4、短油管組件5和兩個兩套快速接頭6等。孔管主管I中間裝有長油管組件4，孔管主管I兩端分別密封固定連接長接頭組件2和短接頭組件3，長接頭組件2另一端密封固定連接短油管組件(5)。如圖2所示，多孔管設有十五個孔:其中四個是用于連接各組件用的螺紋孔；三個用于通氣孔；二個用于通油作用于排泥開閉器開關的孔；二個用于通水削孔的孔；一個用于插入傳感器線的孔；一個用于通漿的孔；一個為通泥水的孔。長油管組件4由十一根長油管組成；短油管組件由九根短油管組成?？坠苤鞴?、長接頭組件2和短接頭組件3之間通過八條強度12.9級M18的螺栓連接，連接處分別用O型圈密封。多孔管的力學計算:
一根多孔管全長1.5m，而實際工作中，我們要加固地底二三十米，甚至是五十米以上，這樣就需要我們把一根根一個多孔管插入地底50m以下。而在地底這個復雜惡劣的環(huán)境下，對多孔管密封性能，抗拉性能和抗扭性能就有很大的挑戰(zhàn)了。如要注漿50m地底，所需多孔管共計35根，每根的重量為83Kg，總重量約為3000Kg。而在地底所受泥沙阻力等，多孔管在垂直方向上鎖受力最大可達到50000-80000KN。而要保證多孔 管不出現(xiàn)斷裂等現(xiàn)象，對材料本身的強度和加工工藝有很高的要求。對多孔管選材我們是歐諾個合金材料27SiMn，其抗拉強度(ob/MPa): 3 980，屈服強度(σ s/MPa): ^ 835。所選螺栓為M18強度12.9級。(I)對孔管主管組件焊接強度計算: ο =F/L δ I < [ σ ’ t]
F=LSl*[o’t](許用拉力)
L=136.5*3.14=428.6mm=42.8cm (焊縫長度)δ 1=5.5mm=0.55cm (焊接處材料厚度)
MG50-3氣體保護焊絲δ s彡420MPa (屈服強度)
[σ ’ t]= δs/k=420/l.0=420MPa=4200kg/cm2 (許用拉應力)
F=42.8*0.55*4200=98，868kg=99KN
理論計算焊接處可承載軸向拉力達100KN力，遠遠大于實際所承載的力。故焊接工藝可行。(2)對多孔管受力螺栓抗拉強度計算:
螺栓機械性能等級=12.9
螺栓屈服強度σ s = 1080 MPa
安全系數(shù)Ss = 1.4
螺栓許用應力[σ] = 720.00 MPa
應選用的螺栓:螺栓公稱尺寸 =Μ18，螺栓有效直徑d0 = 16.1 mm，其抗拉承載力F=220KN，其單個螺栓抗拉能力遠大于多孔管所收力，故軸向上受力可行。(3)對多孔管受力螺栓抗扭強度計算:
M18的螺栓(等級12.9)能承的保證拉應力600MPa，剪應力按0.7*拉應力，故保證的剪應力，為420MPa，18的螺栓粗牙的小徑為15.3mm,故抗剪力T=420MPa*3.14*15.3'2/4=77179.5 N，4只螺栓的總抗剪力=77179.5*4=308718N,螺栓距離中心57mm，承受扭力=308718*0.057=17596Nm，其徑向承載扭矩17596Nm，遠遠大于設備輸出扭矩7000Km，故徑向上受力可行。故整根多孔管焊接工藝好壞，直接影響了整根多孔管的好壞，進而關系到多孔管的質(zhì)量好壞。經(jīng)多方實際考研和參考大量文獻，最終確認了焊接工藝，其主要工藝和驗收技術(shù)規(guī)范如下:
O焊接方式:采用兩層C02保護焊。2)焊絲材料:HO8M2SiA
3)焊前準備工作:1清理。清理焊接坡口及其兩側(cè)30mm范圍內(nèi)的油污、銹潰。2檢驗。按圖紙對法蘭、鋼管組合后形成的焊接坡口進行檢驗，其中焊接深度5.5按6.0檢驗，重點檢驗焊接根部間隙3mm。4)焊接定位:在焊接部位圓周上對稱兩點進行焊接定位，焊縫長度不大于5mm。如果發(fā)生明顯的扭曲，導致直線度誤差大于0.4mm，則進行校正，保證法蘭和鋼管平行。5)第一層焊接:
(I)將焊機的電流 調(diào)整至7(Γ80Α。(2)在兩個焊接定位點的中間起弧，開始焊接，焊接接頭數(shù)量不大于3個，焊接深度2 3mm,收弧時焊接長度大于10mm。(3)焊后清理焊縫表面，露出金屬光澤。(4)保持層間溫度80°C 110°C，進行第二層焊接。(5)第二層焊接:將焊機的電流調(diào)至9(Γ110Α進行蓋面焊接，焊縫高出零件外表面。(6)焊后檢驗:檢驗焊縫外觀，不允許有咬邊、氣孔、未焊透等焊接缺陷。2著色檢查焊縫表面有無裂縫。(7)焊后抗拉力檢測:
焊接過程中以同樣規(guī)范參數(shù)每批加工試件一件,進行破壞性試驗,最低要求90噸拉力下焊縫不斷裂。多孔管實驗及驗收:
為校驗多孔管強度和液壓密封性，我們做了一下兩大實驗。一、多孔管抗拉、抗扭實驗 實驗名稱:多孔管抗拉實驗
實驗地點:裝配車間
實驗目的:檢測多孔管焊接處是否承受100Τ拉力，而不出現(xiàn)裂紋和斷裂 實驗步驟:
(1)用8條12.9級螺栓把多孔管與上下兩塊厚度IOOmm的Q235鋼板連接；
(2)螺栓擰緊后，把兩個50Τ油缸分別放于多孔管兩側(cè)； (3)用高壓軟管把油缸和泵站連接起來；
(4)啟動泵站，從20MPa開始，同時給兩個油缸加壓，保壓3分鐘，關泵后觀察焊接情
況；
(5)重新打開泵站，調(diào)高5MPa，再重復上述步驟；
(6)直至調(diào)高壓力到70MPa，此時油缸拉力為100T，保壓15分鐘后，泵后觀察焊接處無焊縫或拉斷多孔管等現(xiàn)場
(7)重復上述實驗，觀察焊接處無焊縫或拉斷多孔管等現(xiàn)場。實驗結(jié)果:經(jīng)過以上步驟，現(xiàn)在的多孔管焊接工藝已達到設計要求:即在100T的力作用下，焊縫能承受這個作用力而不出現(xiàn)斷裂或者裂紋等現(xiàn)象。實驗名稱:多孔管抗扭實驗 實驗地點:裝配車間
實驗目的:檢測多孔管焊接處是否承受10KN*M扭矩，而不出現(xiàn)裂紋和斷裂。實驗步驟:
(1)用8條12.9級螺栓把多孔管和工裝連接在一起；
(2)螺栓擰緊后，把工裝一頭與液壓扭矩扳手用軸套連接在一起；
(3)接上油管，啟動泵站，將泵站壓力為實驗前設定壓力13MPa，此時扭矩為6.7KN*M開始，保壓3分鐘，關泵后觀察焊接情況；
(4)重新打開泵站，調(diào)壓至20MPa，此時扭矩為10KN*M再重復上述步驟；
(5)重復上述實驗，觀察焊接處無焊縫或拉斷多孔管等現(xiàn)場
實驗結(jié)果:經(jīng)過以上步驟，多孔管焊接工藝已達到設計要求:即在10KN*M的扭矩作用下，焊縫能承受這個作用力而不出現(xiàn)斷裂或者裂紋等現(xiàn)象。二、液壓試驗
實驗名稱:多孔管液壓保壓實驗 實驗地點:裝配車間
實驗目的:檢測多根多孔管螺栓連接下的超高壓密封性能 實驗步驟:
(O每根多孔管用4條M18強度12.9級的螺栓連接；
(2)4根多孔管連接好后，用實驗用接頭連接多孔管兩端；
(3)接上油管，啟動泵站，按照各孔設計最高壓力的1.25倍打壓實驗，每個孔道保壓5分鐘；
(4)重復上述實驗，觀察系統(tǒng)壓力是否降低，多孔管內(nèi)部是否有油滲出。實驗結(jié)果:經(jīng)過以上步驟，多空管密封性能達到設計要求:即多根連接后，多孔管也不損失液壓能。
總結(jié):經(jīng)過以上兩大實驗，多孔管無論是在固體力學上，還是在流體力學上，多孔管都能滿足MJS工法的實用性。
權(quán)利要求
1.一種用于地基加固的多孔管，包括多孔管主管(I)、長接頭組件(2)、短接頭組件(3)、長油管組件(4)、短油管組件(5)，其特征在于:所述孔管主管(I)中間裝有長油管組件(4)，孔管主管(I)兩端分別密封固定連接長接頭組件(2)和短接頭組件(3)，長接頭組件(2)另一端密封固定連接短油管組件(5)，多孔管設有十五個孔:其中四個是用于連接各組件用的螺紋孔；三個用于通氣孔；二個用于通油作用于排泥開閉器開關的孔；二個用于通水削孔的孔；一個用于插入傳感器線的孔；一個用于通漿的孔；一個為通泥水的孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于地基加固的多孔管，其特征在于:所述長油管組件(4)由十一根長油管組成；短油管組件由九根短油管組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于地基加固的多孔管，其特征在于:所述孔管主管(I)、長接頭組件(2)和短接頭組件(3)之間通過八條強度12.9級M18的螺栓連接，連接處分別用O型圈密封。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于地基加固的多孔管，孔管主管中間裝有長油管組件，孔管主管兩端分別密封固定連接長接頭組件和短接頭組件，長接頭組件另一端密封固定連接短油管組件，多孔管設有十五個孔其中四個是用于連接各組件用的螺紋孔；三個用于通氣孔；二個用于通油作用于排泥開閉器開關的孔；二個用于通水削孔的孔；一個用于插入傳感器線的孔；一個用于通漿的孔；一個為通泥水的孔。本發(fā)明的多孔管在10KN*M的扭矩作用下，不出現(xiàn)斷裂或者裂紋等現(xiàn)象；能達到工作所需的相對惡劣環(huán)境中使用；多空管密封性能達到設計要求即多根連接后，多孔管也不損失液壓能。本發(fā)明的多孔管無論是在固體力學上，還是在流體力學上，多孔管都能滿足MJS工法的實用性。
文檔編號E02D15/02GK103174148SQ20131009400
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月22日
發(fā)明者汲亮, 王會鋒, 牛永波, 王威 申請人:上海市基礎工程有限公司