本發(fā)明涉及隧道、地鐵、礦山、水利水電等地下工程的水害防治技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，是涉及一種松軟富水圍巖內(nèi)注漿孔口管封閉固結(jié)裝置及方法。

背景技術(shù)：

近年來，我國對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資力度不斷加大，交通隧道、城市地鐵、引水隧洞等地下工程的建設(shè)規(guī)模及難度日益提升。地下工程建設(shè)經(jīng)常遭遇含、導(dǎo)水構(gòu)造發(fā)育的松軟富水圍巖，施工中極易誘發(fā)突水突泥等重大地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)工程安全構(gòu)成極大威脅。

注漿法是治理地下工程突水突泥災(zāi)害的最有效手段之一。

該方法需在注漿工作面(通常為止?jié){墻)上鉆設(shè)一定數(shù)量和分布的鉆孔，并由鉆孔向治理地層內(nèi)注入漿液，以達(dá)到封堵涌水和加固圍巖的效果。在止?jié){墻上開設(shè)鉆孔，通常要在孔口端埋設(shè)一段具有鉆孔導(dǎo)向和注漿隔壓作用的鋼制孔口管。

在注漿施工中，孔口管的封閉固結(jié)是影響鉆孔質(zhì)量和注漿安全的重要因素?？卓诠芊忾]固結(jié)不佳將導(dǎo)致鉆孔偏斜、淺部地層變形嚴(yán)重等問題，輕則影響注漿治理效果，重則誘發(fā)安全事故。

目前，孔口管封閉固結(jié)大多采用管內(nèi)漿液全充填后返漿固結(jié)的常規(guī)工藝，具體為：孔口管外端連接注漿接頭，向孔口管內(nèi)注入速凝類漿液(如水泥—水玻璃雙液漿)，漿液完全充填孔口管內(nèi)部空間后，將沿孔口管外壁與鉆孔內(nèi)壁間的空隙向外返漿，待漿液固結(jié)后實(shí)現(xiàn)孔口管的封閉固結(jié)。

該常規(guī)工藝對(duì)于注漿壓力的控制要求極高，當(dāng)向孔口管內(nèi)注漿的壓力較小時(shí)，漿液在松散破碎圍巖內(nèi)擴(kuò)散范圍小，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)孔口管外與圍巖間隙的全封閉，導(dǎo)致孔口管封閉固結(jié)質(zhì)量差；當(dāng)注漿壓力較大時(shí)，漿液將在淺部地層內(nèi)運(yùn)移，導(dǎo)致淺部圍巖及施工平臺(tái)變形嚴(yán)重，威脅施工安全。

同時(shí)，該常規(guī)工藝需對(duì)孔口管內(nèi)全部空間進(jìn)行注漿充填，鉆孔延伸時(shí)需先對(duì)管內(nèi)漿液結(jié)石體進(jìn)行掃孔，增大了復(fù)鉆工作量，降低了施工效率。

此外，管內(nèi)全充填的孔口管封閉固結(jié)工藝還會(huì)造成一定程度的漿液浪費(fèi)。

綜上所述，有必要設(shè)計(jì)一種新的注漿裝置，來解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種松軟富水圍巖內(nèi)注漿孔口管封閉固結(jié)裝置。本裝置通過設(shè)計(jì)全新的結(jié)構(gòu)，依靠注漿內(nèi)管與孔口外管的協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)了在低注漿壓力下漿液的快速擴(kuò)散，提高了孔口管與鉆孔內(nèi)壁的封閉固結(jié)效果，確保了注漿施工安全，同時(shí)克服了以往孔口管全充填式注漿封閉固結(jié)工藝帶來的掃孔復(fù)鉆難題，還避免了漿液浪費(fèi)。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種松軟富水圍巖內(nèi)注漿孔口管封閉固結(jié)裝置，包括：

孔口外管，孔口外管前端的內(nèi)部通過螺紋與封堵盤外部連接，封堵盤內(nèi)部與注漿內(nèi)管通過螺紋密閉連接；

所述封堵盤的外側(cè)與下止?jié){板固定連接，下止?jié){板與上止?jié){板插接連接；

所述上止?jié){板還與拉繩的一端固定連接，拉繩的另一端位于封堵盤的另一側(cè)；

所述孔口外管的后端通過鎖緊機(jī)構(gòu)與注漿內(nèi)管緊固。

優(yōu)選的，所述鎖緊機(jī)構(gòu)包括殼體，殼體的外側(cè)具有外卡頭，內(nèi)側(cè)具有內(nèi)卡頭，外卡頭通過孔口外管固定螺栓與孔口外管緊固，內(nèi)卡頭通過注漿內(nèi)管固定螺栓與注漿內(nèi)管緊固。

優(yōu)選的，所述拉繩的另一端纏繞于注漿內(nèi)管的管體或凸出與鎖緊機(jī)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述孔口外管固定螺栓上設(shè)置有膠墊。

優(yōu)選的，所述注漿內(nèi)管固定螺栓上設(shè)置有膠墊。

優(yōu)選的，所述外卡頭為4個(gè)。

優(yōu)選的，所述內(nèi)卡頭為4個(gè)。

優(yōu)選的，所述拉繩與橡膠球固定連接，橡膠球位于下止?jié){板與封堵盤之間。

優(yōu)選的，所述孔口外管為鋼管。

優(yōu)選的，在提供上述結(jié)構(gòu)方案的同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種利用上述裝置進(jìn)行注漿加固的方法，主要包括如下步驟：

A、在圍巖上進(jìn)行鉆孔，然后將孔口外管置于鉆孔中；

B、將注漿內(nèi)管通過閥門連接注漿泵；

C、開啟注漿泵注漿，直至鉆孔孔口有漿液流出停止；

D、松動(dòng)注漿內(nèi)管固定螺栓，然后轉(zhuǎn)動(dòng)注漿內(nèi)管，再拉動(dòng)拉繩使上下止?jié){板插接防止?jié){液從封堵盤回流，最后拉斷拉繩；

E、破除孔內(nèi)封堵盤并重新鉆進(jìn)，延深鉆孔，直至設(shè)計(jì)深度。

本發(fā)明中，技術(shù)要求如下：

(1)預(yù)先定制不同半徑的封堵盤，并在封堵盤邊緣預(yù)制好螺紋，方便與不同尺寸的孔口外管連接；并在封堵盤中心預(yù)制好螺紋，方便與鋼制注漿管連接。

(2)注漿內(nèi)管內(nèi)徑比孔口外管小很多，盡量與進(jìn)漿口高壓膠管內(nèi)徑一致，避免內(nèi)徑由大變小產(chǎn)生壓力，同時(shí)漿液可以在管內(nèi)快速運(yùn)移。

(3)孔口外管固定螺栓主要對(duì)注漿內(nèi)管起到導(dǎo)向支撐和固定傳力的作用，防止注漿內(nèi)管因變向移動(dòng)或注漿壓力較大時(shí)，造成注漿內(nèi)管與封堵盤連接螺紋處脫絲。

(4)拆卸注漿內(nèi)管與封堵盤時(shí)，對(duì)封堵盤與孔口外管的連接處會(huì)產(chǎn)生向一側(cè)的推力作用，因封堵盤前方已完全充填滿漿液并漿液具有一定的壓力，所以不會(huì)擰松封堵盤與孔口外管的連接螺紋。

(5)相對(duì)于傳統(tǒng)工藝來說，本工藝因無需漿液充填滿孔口外管，漿液在小孔徑的注漿內(nèi)管內(nèi)快速運(yùn)移，封閉固結(jié)所需要的操作時(shí)間縮短，可以適當(dāng)加快漿液的凝固時(shí)間；并且漿液的充填范圍變小，注漿壓力變小。

(6)封堵盤上預(yù)留方便止?jié){板移動(dòng)的導(dǎo)向固定槽和拉繩通過的繩孔，并在繩孔前端設(shè)置一個(gè)橡膠球的球形槽，防止?jié){液阻擋止?jié){板移動(dòng)和回流。

(7)拉繩使用魚絲線，一端綁在在止?jié){板中心底部，另一端拉緊綁在注漿內(nèi)管前端；先均速拉動(dòng)已卸開的孔內(nèi)注漿管到一定距離帶動(dòng)止?jié){板封堵注漿口，然后注漿內(nèi)管向前移動(dòng)，并迅速往后移動(dòng)拉斷拉繩。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)無需漿液全充填孔口外管，大大降低了注漿量，減小了漿液在孔口外管內(nèi)的運(yùn)移空間，實(shí)現(xiàn)了在低注漿壓力下漿液的快速擴(kuò)散，提高了孔口外管與鉆孔內(nèi)壁的封閉固結(jié)效果。

(2)該裝置注漿內(nèi)管及孔口外管固定螺栓可以重復(fù)利用，并且拆除注漿內(nèi)管后，孔口外管內(nèi)無凝固的漿液，無需掃孔鉆進(jìn)，加快了施工進(jìn)度，降低了工程造價(jià)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中止?jié){板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明中鎖緊機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖；

圖4是本發(fā)明中鎖緊機(jī)構(gòu)的正視圖；

圖5是本發(fā)明的應(yīng)用狀態(tài)圖；

圖6是漿液凝固時(shí)的狀態(tài)圖；

其中，1.注漿閥門；2.孔口外管；3.注漿內(nèi)管；4.封堵盤；5.逆時(shí)針螺紋；6.止?jié){板，6-1.下止?jié){板，6-2、上止?jié){板；7.拉繩；8.順時(shí)針螺紋；9.繩孔；10.橡膠球；11.孔口外管固定螺栓；12.注漿內(nèi)管固定螺栓；13.混凝土止?jié){墻；14.圍巖；15.鎖緊機(jī)構(gòu)，15-1.外卡頭，15-2.內(nèi)卡頭，15-3.膠墊，15-4.殼體。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例：一種松軟富水圍巖內(nèi)注漿孔口管封閉固結(jié)裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1-4所示，包括孔口外管2、封堵盤4、注漿內(nèi)管3、鎖緊機(jī)構(gòu)15、防止?jié){液回流的止?jié){板6、緊固止?jié){板6的拉繩7以及與注漿內(nèi)管3外端連接的注漿閥門1等。

封堵盤4與注漿內(nèi)管3通過順時(shí)針螺紋8連接，止?jié){板6包括下止?jié){板6-1和上止?jié){板6-2，下止?jié){板6-1與封堵盤4的外側(cè)面固定連接，上止?jié){板6-2插接于下止?jié){板6-1上，上止?jié){板6-2與拉繩7的右端連接，拉繩7的左端穿過位于封堵盤4上的繩孔9后注漿內(nèi)管3綁扎連接或直接置于孔口外管2內(nèi)部。

所述鎖緊機(jī)構(gòu)15包括殼體15-4，殼體15-4的外側(cè)具有外卡頭15-1，內(nèi)側(cè)具有內(nèi)卡頭15-2，外卡頭15-1通過孔口外管固定螺栓11與孔口外管2緊固，內(nèi)卡頭15-2通過注漿內(nèi)管固定螺栓12與注漿內(nèi)管3緊固。

孔口外管固定螺栓11和注漿內(nèi)管固定螺栓12的非螺帽端均具有膠墊15-3。

參考圖5和圖6所示，利用本裝置的注漿方法如下：

A.孔口管封閉固結(jié)裝置的組裝：

按照設(shè)計(jì)要求的深度和孔徑制作好孔口外管2和注漿內(nèi)管3，孔口外管2前端內(nèi)置逆時(shí)針螺紋5，注漿內(nèi)管3前端外置順時(shí)針螺紋8；

封堵盤4上安裝下止?jié){板6-1，上止?jié){板6-2下端系上拉繩7，拉繩7穿上一個(gè)具有彈性的橡膠球10，然后穿過封堵盤4上的繩孔，橡膠球10固定在封堵盤4上的前端預(yù)留孔內(nèi)；

注漿內(nèi)管3與封堵盤4中心孔通過順時(shí)針螺紋8順時(shí)針旋轉(zhuǎn)擰緊，拉繩7綁在注漿內(nèi)管3上；

孔口外管固定螺栓11緊固在孔口外管2外端口上，將上述構(gòu)件從孔口外管2前端穿過到外端口，利用鎖緊機(jī)構(gòu)15的導(dǎo)向作用，通過順時(shí)針旋轉(zhuǎn)注漿內(nèi)管3緊固好封堵盤4與孔口外管2；孔口外管固定螺栓11緊固好注漿內(nèi)管3，整個(gè)裝置組裝完成。

B.鉆孔。

下放孔口管封閉固結(jié)裝置。按設(shè)計(jì)要求定好鉆孔的位置，調(diào)整鉆機(jī)的角度和鉆桿的孔徑按設(shè)計(jì)要求在混凝土止?jié){墻13與圍巖14上鉆到設(shè)計(jì)深度，人工或機(jī)械推送孔口管封閉固結(jié)裝置到設(shè)計(jì)深度。

C.注漿操作。

孔口外管2外端連接雙液混合器，啟動(dòng)注漿泵，向注漿內(nèi)管3內(nèi)注入按設(shè)計(jì)配比混合的速凝類雙液漿，漿液在較短時(shí)間內(nèi)擴(kuò)散至注漿內(nèi)管3底部后，將沿孔口管外壁與鉆孔內(nèi)壁間的空隙向外運(yùn)移；當(dāng)觀察到孔口有漿液流出時(shí)，停止注漿。

D.孔口外管2封閉固結(jié)裝置的拆卸。

卸開雙液注漿器與注漿閥門1之間的連接，擰松孔口固定件12與注漿內(nèi)管3的固定螺栓，使用管鉗逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)卸開注漿內(nèi)管3與封堵盤4；均速移動(dòng)注漿內(nèi)管3較短的距離，通過拉繩7拉動(dòng)上止?jié){板6-2到注漿口位置(防止?jié){液的回流)，然后注漿內(nèi)管3向前移動(dòng)，并迅速往后移動(dòng)拉斷拉繩7；提出注漿內(nèi)管3，用清水沖洗注漿內(nèi)管3中的漿液；卸開孔口外管固定螺栓11。

E.復(fù)鉆進(jìn)尺。漿液凝固并達(dá)到一定強(qiáng)度后，用鉆頭破除孔內(nèi)封堵盤4并重新鉆進(jìn)，延深鉆孔，直至設(shè)計(jì)深度。整個(gè)松軟富水松軟富水圍巖內(nèi)注漿孔口管封閉固結(jié)裝置及操作工藝操作完成。

應(yīng)用例：

2015年10月-2016年7月，廣西岑溪-水汶高速公路均昌隧道進(jìn)口段遇到松軟富水的地質(zhì)異常帶，并出現(xiàn)突水突泥地質(zhì)災(zāi)害。在進(jìn)行前進(jìn)式帷幕注漿治理時(shí)，在常規(guī)鉆孔套管封堵注漿時(shí)，因?yàn)榭讖捷^大，當(dāng)注漿壓力較小時(shí)，漿液在松散破碎圍巖內(nèi)擴(kuò)散范圍小，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)孔口管外與圍巖間隙的全封閉，造成對(duì)孔口管封閉固結(jié)質(zhì)量差；當(dāng)注漿壓力較大時(shí)，往往會(huì)造成漿液通過地層向施工操作平臺(tái)下運(yùn)移而導(dǎo)致平臺(tái)起鼓開裂。后來改用松軟富水圍巖內(nèi)注漿孔口管封閉固結(jié)裝置及配套工藝，減小了孔徑，加快了漿液的運(yùn)移速度，達(dá)到了封閉固結(jié)套管的目的，并且減少復(fù)鉆量和注漿材料用量。

該裝置及配套工藝在均昌隧道進(jìn)口左右洞帷幕注漿治理的94個(gè)鉆孔孔口管封閉固結(jié)中使用，取得了較好效果。保證了兩線第二循環(huán)及以后循環(huán)的帷幕注漿孔口管封閉固結(jié)的質(zhì)量。

對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。