一種鉆灌一體、自上而下、高壓沖擠灌漿的方法技術

本發明專利技術公開了一種鉆灌一體、自上而下、高壓沖擠灌漿的方法，主要適用于對結構松散、軟弱等不良地質體進行基礎加固與防滲灌漿處理。本發明專利技術根據鉆灌孔徑規格配置螺旋密封高壓沖擠灌漿頭，鉆灌采用灌漿液作為沖洗液，通過灌漿泵向孔底進行脈沖式壓漿，在螺旋密封高壓沖擠灌漿頭作用下，進行鉆灌一體，自上而下對地層進行高壓沖擠灌漿，灌漿液同時兼顧排渣與鉆孔護壁。該灌漿方法灌漿全孔連續均勻，工藝操作簡便，經濟環保。可根據不同的工程要求，采用不同的孔排距布孔方式，達到理想的灌漿質量效果。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及地基基礎加固與防滲處理灌漿領域，具體為，主要是適用于對結構松散、軟弱等不良地質體進行基礎加固與防滲灌漿處理，可廣泛用于水電、市政、鐵道與公路橋梁、港口、機場等領域對松散、軟弱等不良地質體進行基礎加固與防滲灌漿處理。
技術介紹
我國在建的托口水電站河灣地塊白堊系紅層底部分布有巨厚層鈣質礫巖(K1—1)，大多呈全 強風化狀，碎塊、砂礫復合結構，軟硬 疏密不均，透水率10-50LU中等透水，屬IV V類巖體。中國專利申請CN102535472A公開了一種孔管封填、高壓沖擠灌漿的方法，該灌漿方法分為三步，先采用鉆機鉆孔、再進行灌漿段孔管封填、然后由孔底采用自下而上的灌漿方法進行灌漿；在鉆孔時，采用濃泥漿進行排渣與鉆孔護壁。托口水電站河灣地塊灌漿研究表明，受白堊系紅層特別是底部風化礫巖層結構性狀制約，采用常規的灌漿工藝普遍存在如下問題 1、成孔鉆進極易(崩)分解成沙礫，鉆孔孔壁很不穩定； 2、孔口封閉灌漿局部容易產生劈裂難以起壓； 3、灌漿易出現“水平夾餅”無效灌注問題突出； 4、常規的帷幕布孔結構難以建造合格的帷幕。
技術實現思路
針對我國在建的托口水電站河灣地塊白堊系紅層防滲灌漿地層特性，本專利技術旨在提供一種鉆灌一體、自上而下、高壓沖擊灌漿的方法，該方法將鉆孔、灌漿、護壁合為一體，鉆灌時采用灌漿液作為沖洗液，鉆頭上部安裝單向接頭和螺旋接頭組成螺旋密封高壓沖擠灌漿頭，通過螺旋密封高壓沖擠灌漿頭螺旋密封作用與單缸單作用往復式柱塞灌漿泵脈沖效應，實現全孔段鉆灌一體，自上而下連續高壓沖擠灌漿，灌漿液同時兼顧孔內排渣與孔壁保護。為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案是 ，其特點是，包括如下步驟 1)根據鉆灌孔徑規格配置螺旋密封高壓沖擠灌漿頭，鉆灌采用灌漿液作為沖洗液，通過灌漿泵向孔底進行脈沖式壓漿，在螺旋密封高壓沖擠灌漿頭作用下，進行鉆灌一體，自上而下對地層進行高壓沖擠灌漿，灌漿液同時兼顧排渣與鉆孔護壁； 2)鉆灌速度為10-20cm/min，灌漿有效壓力控制在3.OMPa以上；單孔灌漿結束后，進行孔內充填封孔灌漿，遇孔內承壓水時，采用孔口屏漿和閉漿處理。以下為本專利技術的進一步改進的技術方案 當遇松散或架空地層鉆灌難以起壓時，原位采用濃漿或膏漿進行充填與低壓擠密灌注，起壓后再按照上述步驟I)和2)進行鉆灌一體、自上而下、高壓沖擠灌漿。為了提高灌漿液的利用率，在鉆灌孔口安裝有孔口回漿收集、沉淀裝置，沉淀處理后回漿采用泥漿泵轉抽至灌漿儲漿桶進行循環使用。根據本專利技術的實施例，所述螺旋密封高壓沖擠灌漿頭的結構為，包括螺旋接頭，連接在螺旋接頭下端的單向接頭，連接在單向接頭底端的全斷面鉆頭；所述單向接頭為一種單向下進上出結構，該單向接頭內設有自動控制高壓沖擠漿體單向沖擠灌入地層的單向閥球；所述螺旋接頭表面開有螺旋槽。當然，本專利技術還可以采用另一種結構形式，所述螺旋密封高壓沖擠灌漿頭的結構為，包括螺旋接頭，連接在螺旋接頭上端的單向接頭，連接在螺旋接頭下端的全斷面鉆頭；所述單向接頭為一種單向下進上出結構，該單向接頭內設有自動控制高壓沖擠漿體單向沖擠灌入地層的單向閥球；所述螺旋接頭表面開有螺旋槽。其中單向接頭的上端直接與鉆機的立軸鉆桿下端固定相連。 所述螺旋接頭的螺旋外徑，根據地層送軟情況，要求比所述全斷面鉆頭的外徑大2-8_，以確保螺旋密封效果與灌漿起壓。所述螺旋槽優選為左旋螺旋槽。所述螺旋接頭優選采用65Mn彈簧鋼或40Cr合金結構鋼，表面淬火，HRC=45_55。所述灌漿泵優選為單杠單作用往復式柱塞灌漿泵。本專利技術所述的灌漿液為普通水泥漿液或水泥粘土穩定漿液；所述穩定漿液是指水固質量比為O. 7:1— 1: 1，且漿液析水率小于5%的普通水泥漿液或水泥粘土漿液。進一步地，所述濃漿為水固質量比小于O. 5:1的普通水泥漿液或水泥粘土漿液；所述膏漿為普通水泥漿液或水泥粘土漿液摻加復合材料，形成的一種膏狀樣漿體。所述復合材料為增塑劑、速凝劑等。以下對本專利技術作進一步的描述 ，包括如下步驟 1)根據地層條件確定鉆灌孔徑規格，配置鉆頭、單向接頭、螺旋接頭等組成螺旋密封高壓沖擠灌衆頭； 2)鉆灌采用灌漿液作為沖洗液，通過單缸單作用往復式柱塞灌漿泵向孔底進行脈沖壓漿，在I)所述螺旋密封高壓沖擠灌漿頭組合功能作用下，實現鉆灌一體，自上而下對地層進行高壓沖擠灌漿，灌漿液同時兼顧排渣與鉆孔護壁。3)孔口安裝孔口回漿收集、沉淀裝置，沉淀處理后回漿采用泥漿泵轉抽至灌漿儲漿桶進行循環使用； 4)鉆灌速度結合地層條件控制在10-20cm/min，灌漿有效壓力控制在3. OMPa以上。遇松散或架空地層鉆灌難以起壓時，采用濃漿或膏漿進行灌注，起壓后再進行鉆灌一體、自上而下、高壓沖擠灌漿。遇特別松軟地層，可采用加大螺旋接頭外徑和加長螺旋接頭長度，確保螺旋密封效果與沖擠高壓的實施。5 )單孔鉆灌可一次完成。單孔灌漿結束后，進行孔內充填封孔灌漿，遇孔內承壓水時，可采用孔口屏漿和閉漿處理。本專利技術的所述全斷面鉆頭、單向接頭和螺旋接頭組成螺旋密封高壓沖擠灌漿頭，鉆灌時采用灌漿液作為沖洗液，通過螺旋密封高壓沖擠灌漿頭螺旋密封作用與單缸單作用往復式柱塞灌漿泵脈沖效應，實現全孔段鉆灌一體，自上而下連續高壓沖擠灌漿，灌漿液同時兼顧孔內排渣與孔壁保護。所述灌漿液為普通水泥或水泥粘土穩定漿液，所述螺旋密封高壓沖擠灌漿頭結構為，包括全斷面鉆頭、單向接頭，螺旋接頭。所述全斷面鉆頭可采用地質鉆孔常用的合金、復合片或金剛石全斷面鉆頭；所述單向接頭，為一種單向下進上出結構，內置鋼球重錘作用，自動控制高壓沖擠漿體單向沖擠灌入地層，防止因脈沖負壓而產生的孔內鉆屑倒灌堵塞螺旋密封高壓沖擠灌漿頭；所述螺旋接頭，接頭表面加工出左旋螺旋槽，當鉆灌正轉回轉時，可對鉆灌漿液產生推進力，形成一種螺桿泵壓入效應，為實現鉆灌沖擠壓力創造條件。所述螺旋接頭，螺旋外徑一般要比全斷面鉆頭外徑大2-8mm ;所述螺旋密封接頭，采用65Mn彈簧鋼或40Cr合金結構鋼，表面淬火，HRC=45-55。本專利技術公開的，是繼孔管封填、高壓沖擠灌漿工藝之后再一次提出的一種全新灌漿工法。本功法把鉆孔、灌漿、護壁合為一體，鉆孔時采用灌漿液作為沖洗液，鉆頭上部安裝螺旋密封接頭與單向接頭組成螺旋密封高壓沖擠灌漿頭，配合單缸單作用往復式柱塞灌漿泵脈沖擁擠效應產生灌漿沖擠壓力，實現鉆灌一體，自上而下對地層進行高壓沖擠灌漿，灌漿液同時兼顧排渣與鉆孔護壁，鉆灌與護孔結合，工藝操作較孔管封填、高壓沖擠灌漿工藝更為簡便，功效更高，質量有保證。 與現有技術相比，本專利技術的有益效果是本專利技術將鉆孔、灌漿、護壁合為一體，鉆灌時采用灌漿液作為沖洗液，通過螺旋密封高壓沖擠灌漿頭螺旋密封作用與單缸單作用往復式柱塞灌漿泵脈沖效應，實現全孔段鉆灌一體，自上而下連續高壓沖擠灌漿，灌漿液同時兼顧孔內排渣與孔壁保護。工藝操作簡便，經濟環保。可根據不同的工程要求，采用不同的孔排距布孔方式，達到理想的灌漿質量效果。可廣泛用于水電、市政、鐵道與公路橋梁、港口、機場等領域對松散、軟弱等不良地質體進行基礎加固與防滲灌漿處理。附圖說明圖I是本專利技術的鉆灌一體、自上而下、高壓沖擠灌漿工藝示意圖。圖2是本專利技術的一種螺旋密封高壓沖擠灌漿頭結構圖。在圖中 I-螺旋密封本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鉆灌一體、自上而下、高壓沖擠灌漿的方法，其特征在于，包括如下步驟：1）根據鉆灌孔徑規格配置螺旋密封高壓沖擠灌漿頭（1），鉆灌采用灌漿液作為沖洗液，通過灌漿泵（3）向孔底進行脈沖式壓漿，在螺旋密封高壓沖擠灌漿頭作用下，進行鉆灌一體，自上而下對地層進行高壓沖擠灌漿，灌漿液同時兼顧排渣與鉆孔護壁；2）鉆灌速度為10？20cm/min，灌漿有效壓力控制在3.0MPa以上；單孔灌漿結束后，進行孔內充填封孔灌漿，遇孔內承壓水時，采用孔口屏漿和閉漿處理。

【技術特征摘要】
1.一種鉆灌一體、自上而下、高壓沖擠灌漿的方法，其特征在于，包括如下步驟 1)根據鉆灌孔徑規格配置螺旋密封高壓沖擠灌漿頭(I)，鉆灌采用灌漿液作為沖洗液，通過灌漿泵(3)向孔底進行脈沖式壓漿，在螺旋密封高壓沖擠灌漿頭作用下，進行鉆灌一體，自上而下對地層進行高壓沖擠灌漿，灌漿液同時兼顧排渣與鉆孔護壁； 2)鉆灌速度為10-20cm/min，灌漿有效壓力控制在3.OMPa以上；單孔灌漿結束后，進行孔內充填封孔灌漿，遇孔內承壓水時，采用孔口屏漿和閉漿處理。2.根據權利要求I所述鉆灌一體、自上而下、高壓沖擠灌漿的方法，其特征在于，遇松散或架空地層鉆灌難以起壓時，原位采用濃漿或膏漿進 行充填與低壓擠密灌注，起壓后再按照權利要求I步驟I)和2)進行鉆灌一體、自上而下、高壓沖擠灌漿。3.根據權利要求I所述鉆灌一體、自上而下、高壓沖擠灌漿的方法，其特征在于，在鉆灌孔口安裝有孔口回漿收集、沉淀裝置(6)，沉淀處理后回漿采用泥漿泵(5)轉抽至灌漿儲漿桶(4)進行循環使用。4.根據權利要求I所述鉆灌一體、自上而下、高壓沖擠灌漿的方法，其特征在于，所述螺旋密封高壓沖擠灌漿頭的結構為，包括螺旋接頭(9)，連接在螺旋接頭(9)下端的單向接頭(10)，連接在單向接頭(10)底端的全斷面鉆頭(11);所述單向接頭(10)為一種單向下進上出結構，該單向接頭(10)內設有自動控制高壓沖擠漿體單向沖擠灌入地層的單向閥球；所述螺旋接頭表面開有螺旋槽。5.根據...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳安重，劉良平，舒王強，周運東，楊松林，彭春雷，張貴金，
申請(專利權)人：中國水電顧問集團中南勘測設計研究院，
類型：發明
國別省市：