一種深厚砂礫石層灌漿裝置的製作方法

2023-06-01 23:03:51 2

本實用新型涉及鑽探灌漿領域，尤其是一種用於深厚砂礫石覆蓋層地基防滲處理工程的灌漿裝置及其灌漿方法。

背景技術：

隨著水利水電事業的發展，水利水電工程的開發逐步向西部高原和峽谷流域展開，建壩條件越來越複雜，尤其是在西部大開發機遇下的重點建設工程，山高谷深、覆蓋層深厚、地質條件複雜。

目前，國內在砂礫石地基灌漿工程中孔深超過100米的僅有個別灌漿工程，且多數工程採用的是孔口封閉法施工，存在易發生卡鑽及鑄管等孔內事故、施工工效低、成本高的問題。隨著我國水利水電工程砂礫石地基防滲處理深度的不斷加深（最大設計孔深已近200米），如何做好百米級深厚覆蓋層條件下的大壩基礎防滲體系是當今解決我國西部地區水利水電開發的關鍵技術問題之一，而在深厚砂卵礫石層中進行帷幕灌漿，國內設計與施工經驗很少，需要進一步研究相關的灌漿方法、鑽灌工藝等。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種深厚砂礫石層灌漿裝置，將套閥管灌漿法與孔口封閉灌漿法進行有效結合，可以解決在深厚砂卵礫石層中進行帷幕灌漿施工孔內事故率高、工效低的技術難題。

為解決上述技術問題，本實用新型所採用的技術方案是：一種深厚砂礫石層灌漿裝置，包括多段鋼花管螺紋連接形成的灌漿管，各段鋼花管上每隔一段間距開設有由多個出漿孔組成的出漿孔環，每個出漿孔環外套設有橡皮箍圈，橡皮箍圈兩端通過限位固定組件緊固於鋼花管上，灌漿管底端安裝有封底板，灌漿管頂端設置有法蘭盤。

多段鋼花管之間通過螺紋連接頭螺紋連接形成灌漿管。

限位固定組件中，橡皮箍圈兩端各設置有限位環箍，橡皮箍圈兩端通過透明膠帶與限位環箍固定。

每段鋼花管上兩個出漿孔環之間的距離為30-40釐米，優選為34釐米。

一種利用上述裝置進行砂礫石層綜合灌漿的方法，該方法包括以下步驟：

步驟1：採用跟管鑽機跟進套管鑽進到60米～80米以上後，向鑽孔內灌注填料形成填料層，再將底端安裝有封底板的鋼花管段放入鑽孔內；

步驟2：將多段鋼花管以螺紋連接的方式逐節連接，並將其放入鑽孔內與底端安裝有封底板的鋼花管段拼接形成一個整體，在頂部的鋼花管上安裝法蘭盤，完成所述厚砂礫石層灌漿裝置的安裝；

步驟3：套閥管灌漿：以灌漿裝置作為套閥管進行灌漿：

步驟3-1：第一段灌漿：填料層待凝3天以上後，以灌漿管上2～4個出漿孔環的長度作為一個灌漿段長，採用單個灌漿塞阻塞、純壓方式進行自下而上分段開環、灌漿，進行第一段灌漿；

步驟3-2：第二段灌漿：第一段灌漿結束後將單個灌漿塞向上拔起一段長度，用清水衝洗灌漿管道至孔口返清水，再通過加壓將單個灌漿塞阻塞密實後，進行第二段開環、灌漿，完成第二段灌漿；

步驟3-3：重複步驟3-2，直至最後一段灌漿完成；

步驟4：復灌：採用迴轉式鑽機配金剛石鑽頭掃孔至孔底，採用孔口封閉灌漿法進行水泥漿液全孔段灌漿，灌漿時採用灌漿管頂端焊接的法蘭盤進行孔口封閉，並連接進漿、回漿管口；

步驟5：循環鑽灌：再次採用迴轉式鑽機配金剛石鑽頭掃孔至孔底後，將灌漿管下端的封底板鑽穿，使用金剛石鑽頭採用孔口封閉灌漿法進行循環鑽灌至終孔；

步驟6：終孔段灌漿結束後，掃孔到底後採用水泥漿液進行機械壓漿封孔，即完成砂礫石層綜合灌漿。

步驟1中，填料採用水泥、膨潤土和水配製而成，水泥、膨潤土和水的質量比為1:2-2.5:4-5。

步驟3中，採用長1.5米的單灌漿塞阻塞、純壓方式進行自下而上分段開環、灌漿，採用水固比為5:1的稀膨潤土泥漿進行開環。

步驟5中，灌漿時採用直徑為2.5～3.8釐米的塑料軟管作為射漿管下入孔內進行灌漿，塑料軟管外塗覆有膠漿防粘劑層。

本實用新型提供的一種深厚砂礫石層灌漿裝置，有益效果如下：

1、將深厚砂礫石層分為上層（60米～80米以上）和下層、分別採用套閥管灌漿法和孔口封閉灌漿法進行灌漿處理，對於灌漿裝置，在上層灌漿時被作為套閥管使用；在下層灌漿時被作為孔口管使用，操作簡單、快捷、高效、方便，施工人員勞動強度大幅降低。

2、通過在套閥管上橡皮箍圈的兩側分別焊接限位環箍並採用透明膠帶將橡皮箍圈固定在出漿孔上的方式，有效地防止了橡皮箍圈在灌漿裝置下設過程中發生位移，確保了套閥管開環、灌漿的效果。

3、套閥管法灌漿施工時以2～4個出漿孔環作為一個灌漿段長，採用長1.5米的單灌漿塞阻塞、純壓方式進行自下而上分段開環、灌漿，操作簡單、工效高、施工安全，不易出現埋塞孔內事故。

4、下部地層孔口封閉法灌漿採用外壁塗刷膠漿防粘劑的塑料軟管，有效地防止了灌漿過程中漿液粘附在軟管管壁上、造成孔內灌漿管固管事故的發生。

5、很好的解決了深厚砂礫石地層鑽灌施工易出現孔內事故的問題，達到了提高鑽灌施工安全的有益效果。

6、機械設備使用率高，灌漿裝置安裝、拆卸方便，可以重複使用，費用較低，施工工效高，達到了大幅降低灌漿施工成本、加快灌漿施工進度和確保灌漿施工質量的有益效果。

7、復灌步驟的設計確保了套閥管法灌漿步驟後不會再出現漏漿的情況，保證了施工質量。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明：

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為用本實用新型利進行綜合灌漿的示意圖。

具體實施方式

實施例一

如圖1所示，一種深厚砂礫石層灌漿裝置，包括多段鋼花管1螺紋連接形成的灌漿管，各段鋼花管1上每隔一段間距開設有由多個出漿孔組成的出漿孔環2，每個出漿孔環2外套設有橡皮箍圈4，橡皮箍圈4兩端通過限位固定組件緊固於鋼花管1上，灌漿管底端安裝有封底板6，灌漿管頂端設置有法蘭盤7。

多段鋼花管1之間通過螺紋連接頭3螺紋連接形成灌漿管。

限位固定組件中，橡皮箍圈4兩端各設置有限位環箍5，橡皮箍圈4兩端通過透明膠帶8與限位環箍5固定，防止橡皮箍圈4在整個灌漿裝置下設過程中發生位移。

每段鋼花管1上兩個出漿孔環2之間的距離為30-40釐米，優選為34釐米。

螺紋連接頭3為採用長10釐米、壁厚4毫米、直徑為89毫米地質管加工成的螺紋連接頭；鋼花管為長6米、壁厚3.5毫米的直徑為89毫米焊縫管。

每個出漿孔環2由四個孔徑為10.5毫米的出漿孔組成，橡皮箍圈4寬8釐米、厚3毫米，彈性良好；透明膠帶8的寬度為5釐米。

法蘭盤7外徑155毫米、內徑89毫米，厚8毫米。

實施例二

如圖2所示，一種利用上述裝置進行砂礫石層綜合灌漿的方法，該方法包括以下步驟：

步驟1：採用跟管鑽機跟進直徑為146毫米的套管鑽進到60米～80米以上後，向鑽孔內灌注填料形成填料層9，再將底端安裝有封底板6的鋼花管段放入鑽孔內；

填料應通過導管從孔底連續注入，不應中途停頓，壓注填料的時間不宜超過1小時，當孔口返出填料的密度與壓注前填料密度差不超過0.02克/立方釐米並確定灌滿後，方可結束填料灌注。

步驟2：將多段鋼花管1以螺紋連接的方式逐節連接，並將其放入鑽孔內與底端安裝有封底板6的鋼花管段拼接形成一個整體，在頂部的鋼花管1上安裝法蘭盤7，完成所述厚砂礫石層灌漿裝置的安裝；

灌漿裝置安裝應平穩，不應強力下壓或擰動，如果灌漿裝置自重不足以保證下沉，可在管內填砂或注水加重。

步驟3：套閥管灌漿：以灌漿裝置作為套閥管對上層灌漿段10進行灌漿：

步驟3-1：第一段灌漿：填料層9待凝3天以上後，以灌漿管上2～4個出漿孔環2的長度作為一個灌漿段長，採用單個灌漿塞阻塞、純壓方式進行自下而上分段開環、灌漿，進行第一段灌漿；

步驟:3-2：第二段灌漿：第一段灌漿結束後將單個灌漿塞向上拔起一段長度，用清水衝洗灌漿管道至孔口返清水，再通過加壓將單個灌漿塞阻塞密實後，進行第二段開環、灌漿，完成第二段灌漿；

步驟3-3：重複步驟3-2，直至最後一段灌漿完成；

步驟3的採用水固比為5:1的稀膨潤土泥漿進行開環。

步驟4：復灌：採用迴轉式鑽機配直徑73毫米的金剛石鑽頭掃孔至孔底，採用孔口封閉灌漿法進行水泥漿液全孔段灌漿，進一步封閉灌漿裝置上的全部出漿孔，以便作為下層孔口封閉灌漿時的孔口管使用，灌漿時採用灌漿管頂端焊接的法蘭盤7進行孔口封閉，並連接進漿、回漿管口。

步驟5：對下層灌漿段11循環鑽灌：再次採用迴轉式鑽機配直徑73毫米的金剛石鑽頭掃孔至孔底後，將灌漿管下端的封底板6鑽穿，使用直徑73毫米的金剛石鑽頭採用孔口封閉灌漿法進行循環鑽灌至終孔；

步驟6：終孔段灌漿結束後，掃孔到底後採用質量比為0.5:1的水泥漿液進行機械壓漿封孔，即完成砂礫石層綜合灌漿。

步驟1中，填料採用水泥、膨潤土和水配製而成，水泥、膨潤土和水的質量比為1:2-2.5:4-5，優選為1:2.2:4.5。

步驟3中，採用長1.5米的單灌漿塞阻塞、純壓方式進行自下而上分段開環、灌漿，採用水固比為5:1的稀膨潤土泥漿進行開環。

步驟5中，灌漿時採用直徑為2.5～3.8釐米的塑料軟管作為射漿管下入孔內進行灌漿，塑料軟管外塗覆有膠漿防粘劑層，防止灌漿過程中漿液粘附在軟管管壁上，造成孔內射漿管固管事故。