本发明涉及一种用于富水砂层的脉冲注浆装置及注浆方法，属于注浆。
背景技术：
1、在地下建筑工程施工中，砂层在开挖过程中受到扰动和水的影响，会变成流沙，严重危及施工人员和工程的安全。因此，在施工过程中一般会采用注浆技术来增加砂层强度，注浆技术是用适当的方法将某些能固化的浆液注入岩土地基的裂缝或孔隙中，使其扩散、胶凝或固化，以达到加固地层或防渗堵漏的目的。
2、在注浆技术中，一般是利用注浆管作为输送载体将浆液注入到地下。但是，现有的注浆管在送入地下过程中，其注浆孔容易被周围砂涌入，而注浆孔处的浆液压力小，易造成注浆孔堵塞，导致注浆工作提前结束，浆液扩散幅度小，达不到预期的注浆效果。
技术实现思路
1、本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种用于富水砂层的脉冲注浆装置及注浆方法，防止在注浆管送入地下过程中被周围砂堵塞注浆孔，同时提高注浆孔处浆液压力，改善注浆加固效果。
2、本发明的技术方案如下：
3、本发明的第一个目的是：提供一种用于富水砂层的脉冲注浆装置，包括内芯管、外套管、锁紧盖、调节压板、输浆管等。本发明的注浆管采用内外管布置，上部为非注浆段、下部为注浆段，注浆段的内、外注浆孔交错分布，通过调节内、外注浆孔重合与否，达到注浆孔启闭目的，具体的：
4、内芯管呈空心筒状结构，其侧壁下部沿圆周方向设有若干呈矩阵分布的内注浆孔，其外侧壁上部沿圆周方向至少设有两组间隔且均匀分布的调节台阶；每组调节台阶由上、下分布的两个调节台阶组成，分别用于与锁紧台阶配合，使对应的内、外注浆孔部分或全部重合。
5、外套管呈空心筒状结构并套置于内芯管外，内芯管的底部通过压缩弹簧安装于外套管的内腔底部。外套管的底部设有锥形堵头，其侧壁下部沿圆周方向设有若干呈矩阵分布的外注浆孔，且内、外注浆孔交错分布；外套管的顶部设有大径端，大径端的内侧壁沿圆周方向至少设有两个间隔且均匀分布的锁紧台阶，且调节台阶、锁紧台阶交错分布。
6、调节压板固定于内芯管的顶端，由上而下分别包括小圆盘、中间圆柱、大圆盘，小圆盘的顶部设有两种不同的标记或刻度，以便观察调节台阶的周向旋转角度；中间圆柱的外侧壁设有上下分布的两道标记线，两道标记线的间隙与两个调节台阶的间隙一致。
7、锁紧盖的顶部中心设有圆通孔，圆通孔的内径大于小圆盘的外径，并小于大圆盘的外径；锁紧盖紧压调节压板并与外套管的大径端外壁螺纹旋接。
8、输浆管一端连接外部注浆泵，另一端贯穿调节压板后伸入至内芯管内腔上部。
9、采用上述方案，通过先下压调节压板，克服弹簧力，使调节台阶在周向上略低于锁紧台阶，再旋转调节压板，使调节台阶位于锁紧台阶正下方，此时，锁紧台阶对调节台阶限位，且对应的内、外注浆孔部分或全部重合，形成注浆孔。上述方案采用内、外管设计，将注浆管送入地下时，注浆孔设置为闭合状态，可以避免周围砂堵塞注浆孔，使得浆液与周围土体结合更充分；注浆时，可以根据需要选择将锁紧台阶对上方或下方的调节台阶限位，使注浆孔呈全开或半开状态。
10、进一步的，所述内芯管的内腔设有脉冲射流组件，所述脉冲射流组件位于内注浆孔上方，并位于输浆管下方。所述脉冲射流组件包括：
11、固定圆盘，与内芯管的内侧壁固接，并设有若干通孔，通孔为竖直孔，或者，所述固定圆盘的通孔为朝内芯管侧壁发散的斜直孔；
12、旋转圆盘，位于固定圆盘的顶部并设有若干过流孔，且内芯管的内侧壁设有与旋转圆盘匹配的安装槽，旋转圆盘与安装槽间隙配合；所述过流孔由径向分成若干组，每组过流孔沿圆周方向均匀分布，且每组过流孔同向倾斜分布。
13、采用上述方案，高压高速的浆液冲击在旋转圆盘上，浆液流经过倾斜布置的过流孔，使得旋转圆盘与固定圆盘产生相对转动，过流孔与通孔的重合区域不断变化，高速开合，形成脉冲射流，提高注浆段、注浆孔处浆液压力和流速，通过脉冲高压压迫浆液进入砂层，增强浆液的渗透效果。
14、进一步的，所述旋转圆盘的过流孔，其横截面呈弧形；所述安装槽的槽壁顶部设有限位凸起，所述旋转圆盘的顶部边缘设有与之匹配的限位凹槽，限位凹槽和限位凸块间隙配合，可以达到旋转圆盘的限位效果。
15、进一步的，所述脉冲射流组件还包括：
16、离心圆盘，其顶部表面设有多个均匀分布的条形凸棱，每个条形凸棱沿径向布置；且离心圆盘还设有若干出液孔；出液孔可以便于浆液流过，防止因积液过多而影响脉冲射流组件的运行；
17、连接杆，依次穿过旋转圆盘、固定圆盘，其一端与旋转圆盘固接、并通过轴承与固定圆盘相连，另一端连接离心圆盘；连接杆的外壁设有螺旋向下的引流槽，便于浆液流至离心圆盘。
18、本发明的第二个目的是提供一种用于富水砂层的脉冲注浆装置的注浆方法，其特征是，包括以下步骤：
19、（1）调节注浆孔
20、①注浆孔闭合
21、外套管的大径端外壁设有外螺纹、以及初始状态刻度线；
22、锁紧盖紧压调节压板的大圆盘，克服弹簧力，使内芯管装于外套管内腔，并与外套管大径端螺纹旋接至初始状态刻度线；此时，调节压板中间圆柱的两道标记线均位于锁紧盖上方，调节台阶与锁紧台阶交错分布，且内、外注浆孔交错分布，注浆孔闭合；
23、在此状态下，将整个注浆装置送入所需的注浆深度；
24、②注浆孔半开
25、先下压调节压板，克服弹簧力，使调节压板中间圆柱上位于下方的标记线与锁紧盖顶部齐平，此时，位于下方的调节台阶在周向上略低于锁紧台阶；再旋转调节压板，观察小圆盘顶部的标记或刻度，使下方的调节台阶位于锁紧台阶正下方，此时，锁紧台阶对下方的调节台阶限位，且对应的内、外注浆孔部分重合，注浆孔半开；最后旋紧锁紧盖，使锁紧盖紧压调节压板的大圆盘；
26、③注浆孔全开
27、先下压调节压板，克服弹簧力，使调节压板中间圆柱上位于上方的标记线与锁紧盖顶部齐平，此时，位于上方的调节台阶在周向上略低于锁紧台阶；再旋转调节压板，观察小圆盘顶部的标记或刻度，使上方的调节台阶位于锁紧台阶正下方，此时，锁紧台阶对上方的调节台阶限位，且对应的内、外注浆孔全部重合，注浆孔全开；最后旋紧锁紧盖，使锁紧盖紧压大圆盘；
28、（2）注浆
29、①脉冲射流
30、启动外部高压注浆泵，通过输浆管将高压浆液输送至脉冲射流组件上方，浆液高压冲击在旋转圆盘上，当浆液流过旋转圆盘上倾斜布置的过流孔时，产生的冲击力使旋转圆盘做旋转运动；
31、旋转圆盘的高速转动，使旋转圆盘过流孔与固定圆盘通孔的重合区域随之变化，形成高速开合，使浆液流速随之变化，形成高速高压的脉冲射流；
32、②二次增压
33、在旋转圆盘的下方设置有离心圆盘，将连接杆与旋转圆盘固接，并通过轴承与固定圆盘相连，再与离心圆盘固接；经脉冲射流组件流出的浆液，一部分直接经注浆孔向外流出，另一部分落在下方的离心圆盘上；
34、当旋转圆盘高速旋转时，通过连接杆带动下方的离心圆盘转动，离心圆盘由此产生离心力，离心圆盘上相邻条形凸棱之间形成导流通道，多个导流通道高速旋转，使浆液形成离心式飞溅，从而将下落的浆液高速高压甩至内芯管侧壁，经注浆孔排出；
35、③机械振动
36、旋转圆盘与安装槽之间的间隙配合，一方面便于旋转圆盘的转动，另一方面在旋转圆盘转动时可产生机械振动并传递到外套管管壁，对周围砂层形成振动效果；
37、旋转的离心圆盘使浆液产生离心式飞溅，亦可对外套管管壁产生机械振动，同样对周围砂层形成振动效果。
38、本发明的注浆管采用内外管布置，注浆段的内、外注浆孔交错分布，通过调节内、外注浆孔重合与否，达到注浆孔开度调节的目的；通过将高压高速的浆液冲击在旋转圆盘上，使得旋转圆盘转动的同时，过流孔与通孔的重合区域不断变化，高速开合，形成脉冲射流，增强浆液的渗透效果；通过旋转圆盘带动离心圆盘转动，离心圆盘由此产生离心力，使浆液形成离心式飞溅，达到二次增压，进一步增强浆液的渗透效果；通过旋转圆盘的机械振动以及离心圆盘的机械振动，对周围砂层形成振动效果，使浆液和砂层中达到更好的混合效果，提高注浆加固效果。
1.一种用于富水砂层的脉冲注浆装置，其特征是，包括：
2.根据权利要求1所述的一种用于富水砂层的脉冲注浆装置，其特征是，每组调节台阶由上、下分布的两个调节台阶组成，分别用于与锁紧台阶配合，使对应的内、外注浆孔部分或全部重合。
3.根据权利要求2所述的一种用于富水砂层的脉冲注浆装置，其特征是，所述调节压板由上而下分别包括小圆盘、中间圆柱、大圆盘；所述小圆盘的顶部设有两种不同的标记或刻度，以便观察调节台阶的周向旋转角度；
4.根据权利要求3所述的一种用于富水砂层的脉冲注浆装置，其特征是，所述内芯管的内腔设有脉冲射流组件，所述脉冲射流组件位于内注浆孔上方，并位于输浆管下方。
5.根据权利要求4所述的一种用于富水砂层的脉冲注浆装置，其特征是，所述脉冲射流组件包括：
6.根据权利要求5所述的一种用于富水砂层的脉冲注浆装置，其特征是，所述旋转圆盘的过流孔，其横截面呈弧形；所述安装槽的槽壁顶部设有限位凸起，所述旋转圆盘的顶部边缘设有与之匹配的限位凹槽。
7.根据权利要求5或6所述的一种用于富水砂层的脉冲注浆装置，其特征是，所述固定圆盘的通孔为竖直孔，或者，所述固定圆盘的通孔为朝内芯管侧壁发散的斜直孔。
8.根据权利要求5所述的一种用于富水砂层的脉冲注浆装置，其特征是，所述脉冲射流组件还包括：
9.根据权利要求8所述的一种用于富水砂层的脉冲注浆装置，其特征是，所述连接杆的外壁设有螺旋向下的引流槽。
10. 根据权利要求5所述的一种用于富水砂层的脉冲注浆装置的注浆方法，其特征是，包括以下步骤：
