一種孔內(nèi)注漿并有效止?jié){的方法及裝置

《一種孔內(nèi)注漿并有效止?jié){的方法及裝置》涉及一種止?jié){技術(shù)，特別涉及一種應(yīng)用于隧道、地下工程裂隙及破碎巖體超前注漿加固和堵水的孔內(nèi)注漿并有效止?jié){的方法；《一種孔內(nèi)注漿并有效止?jié){的方法及裝置》還涉及一種實現(xiàn)孔內(nèi)注漿并有效止?jié){的裝置。

在裂隙及破碎圍巖內(nèi)進(jìn)行隧道及地下工程施工時，為了保證施工安全和減少隧道建成后的滲漏水量，中國國內(nèi)外經(jīng)常采用注漿法實現(xiàn)堵水和加固。截至2009年12月29日，應(yīng)用于巖體注漿的注漿工藝有全孔一次性注漿，分段前進(jìn)式注漿、分段后退式注漿等。

全孔一次性注漿是按設(shè)計一次性完成鉆孔，在鉆孔內(nèi)安設(shè)孔口管，然后直接將注漿管路和孔口管連接進(jìn)行注漿，但該方法對鉆孔底部的加固效果不佳，僅適合于裂隙不發(fā)育的地層；前進(jìn)式分段注漿法，該方法是在鉆孔孔口使用止?jié){塞或孔口管法蘭盤止?jié){，通過鉆一段、注一段，再鉆一段、再注一段的鉆注交替方式鉆孔注漿方法，該方法需要反復(fù)加固和處理注漿孔前段部分，作業(yè)繁瑣，漿液浪費較多。

后退式分段注漿是一次性將孔鉆至設(shè)計深度，然后從鉆孔底部按預(yù)定的長度后退至孔口的注漿方式，該注漿方式主要有鉆桿后退式注漿和止?jié){塞孔內(nèi)注漿等；鉆桿后退式注漿主要通過漿液和孔口卡盤止?jié){，但不能實現(xiàn)孔內(nèi)止?jié){，注漿時須占用鉆機，且容易出現(xiàn)抱鉆而拔不出鉆桿的現(xiàn)象；而目前常用的氣脹式或水壓式止?jié){塞注漿方式，可實現(xiàn)孔內(nèi)止?jié){，注漿時通過壓氣或壓水使得止?jié){塞膨脹并止?jié){，注完一段后，將止?jié){塞氣壓或水壓泄掉，再注下一段，該方法的缺點是，由于不是單向膨脹，止?jié){塞泄壓后，會恢復(fù)原狀，從而導(dǎo)致孔內(nèi)漿液會返流至孔口，不能保壓，且造成漿液浪費。

綜上所述，截至2009年12月29日的注漿工藝均不能有效的實現(xiàn)對孔內(nèi)任意部位進(jìn)行注漿，并且可靠止?jié){的效果，因此有必要采用新的注漿及止?jié){技術(shù)。

圖1是《一種孔內(nèi)注漿并有效止?jié){的方法及裝置》裝配結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是《一種孔內(nèi)注漿并有效止?jié){的方法及裝置》注漿工作狀態(tài)示意圖；

圖3是《一種孔內(nèi)注漿并有效止?jié){的方法及裝置》注漿完成后拆卸部件、滯留部件分離狀態(tài)示意圖；

圖中：1、進(jìn)漿管，2、I型輸漿鋼管，3、I型接頭，4、II型輸漿鋼管，5、II型接頭，6、抱箍，7、溢漿孔，8、密封橡膠套，9、膨脹橡膠塞，10、鋼花管，11、膨脹止?jié){塞，12、單向閥，13、壓力熔片，14、單向壓力閥，15、出漿孔。

2018年12月20日，《一種孔內(nèi)注漿并有效止?jié){的方法及裝置》獲得第二十屆中國專利獎優(yōu)秀獎。

結(jié)合附圖對《一種孔內(nèi)注漿并有效止?jié){的方法及裝置》進(jìn)一步解釋，需說明的是，公開《一種孔內(nèi)注漿并有效止?jié){的方法及裝置》的目的旨在保護(hù)《一種孔內(nèi)注漿并有效止?jié){的方法及裝置》構(gòu)思內(nèi)的一切結(jié)構(gòu)變化及改進(jìn)，只要止?jié){裝置應(yīng)用時具有拆卸部件、滯留部件兩大功能部件，均在《一種孔內(nèi)注漿并有效止?jié){的方法及裝置》的保護(hù)范圍之內(nèi)。

如圖1所示，《一種孔內(nèi)注漿并有效止?jié){的方法及裝置》注漿裝置包括順序連接的進(jìn)漿管1、輸漿管道、膨脹止?jié){塞11、單向壓力閥14；進(jìn)漿管1一端外部正螺紋絲扣旋合于I型輸漿鋼管2內(nèi)腔一端的正螺紋絲扣；I型輸漿鋼管2內(nèi)腔另一端通過I型接頭3連接II型輸漿鋼管4內(nèi)腔一端，兩連接處均為正螺紋絲旋合；II型輸漿鋼管4內(nèi)腔另一端通過II型接頭5連接膨脹止?jié){塞11，其中II型接頭5與II型輸漿鋼管4連接端為反螺紋絲旋合，II型接頭5與膨脹止?jié){塞11連接端為正螺紋絲旋合；膨脹止?jié){塞11與單向壓力閥14通過I型接頭3連接，兩連接處均為正螺紋絲旋合。

膨脹止?jié){塞11由包裹在鋼花管10外部的膨脹橡膠塞9、及鋼花管10開溢漿孔7處套設(shè)的密封橡膠套8組成，膨脹橡膠塞9兩端通過卡箍緊固在鋼花管10上；且膨脹橡膠塞9采用優(yōu)質(zhì)鋼絲網(wǎng)橡膠制成，密封橡膠套8采用優(yōu)質(zhì)彈性橡膠制成。密封橡膠套8作用時緊密貼在鋼花管10外壁出漿孔7對應(yīng)位置上，阻止?jié){液回流，使其只能單向注漿，保證了膨脹橡膠塞9的單向膨脹。

采用鉆機鉆設(shè)注漿孔至設(shè)計孔深，退出鉆桿，開始注漿時，如圖2所示，注漿泵輸送出的漿液通過進(jìn)漿管1、I型輸漿鋼管2、I型接頭3、II型輸漿鋼管4、II型接頭5到達(dá)膨脹止?jié){塞11、單向壓力閥14，在未達(dá)到單向閥12的開啟壓力時，漿液通過溢漿孔7撐起密封橡膠套8進(jìn)入膨脹橡膠塞9，由于密封橡膠套8阻止了漿液回流，在壓力作用下，膨脹橡膠塞9膨脹，直至膨脹直徑大于孔內(nèi)徑，從而將孔壁封住，達(dá)到止?jié){目的。由于注漿泵持續(xù)輸送漿液，漿液壓力增加，達(dá)到封孔壓力后，漿液沖開單向閥12，沖擊壓力熔片13，使壓力熔片13開啟，漿液通過出漿孔15進(jìn)入鉆孔中，達(dá)到注漿要求后，停止注漿，單向閥12的彈簧復(fù)位后使鋼球頂住I型接頭3的內(nèi)徑，孔內(nèi)漿液在地壓作用下回流至單向閥12的鋼球處停止流動，從而實現(xiàn)止?jié){的目的。即可對圍巖進(jìn)行加固和堵水的目的。

如圖3所示，注漿完成后，順著I型輸漿鋼管2正絲扣方向旋轉(zhuǎn)，將輸漿管道沿II型輸漿鋼管4和II型接頭5反絲扣接頭處拆卸開后，取出輸漿管道，即該裝置實施孔內(nèi)止?jié){工程的拆卸部件；膨脹止?jié){塞11和單向壓力閥14留在孔內(nèi)起到止?jié){的作用，即該裝置實施孔內(nèi)止?jié){工程的滯留部件保證了當(dāng)次注漿的止?jié){效果。

取下的拆卸部件接上另外的膨脹止?jié){塞11和單向壓力閥14即可進(jìn)行下一段或下一孔的注漿作業(yè)，即拆卸部件可重復(fù)利用。

一種孔內(nèi)注漿并有效止?jié){的方法及裝置專利背景

《一種孔內(nèi)注漿并有效止?jié){的方法及裝置》的目的是提供一種可對鉆孔內(nèi)任意部位進(jìn)行注漿，并且止?jié){可靠的方法，《一種孔內(nèi)注漿并有效止?jié){的方法及裝置》的另一目的是提供一種實施該方法的裝置。

一種孔內(nèi)注漿并有效止?jié){的方法及裝置技術(shù)方案

所述的孔內(nèi)注漿并有效止?jié){的方法，分為注漿、止?jié){兩大作用過程，漿液通過實施該方法的裝置的輸漿管道進(jìn)入，注漿完畢后，該裝置的滯留部件起到止?jié){作用，且該裝置的拆卸部件可以連接另外的滯留部件進(jìn)行下一次注漿。

所述的一種孔內(nèi)注漿并有效止?jié){的方法，具體步驟如下：

1）、采用鉆機鉆設(shè)注漿孔至設(shè)計孔深，退出鉆桿；

2）、注漿泵輸送出的漿液通過進(jìn)漿管、依次流過輸漿管道、膨脹止?jié){塞、到達(dá)單向壓力閥；

3）、漿液流動壓力未達(dá)到單向壓力閥的單向閥的開啟壓力時，漿液通過膨脹止?jié){塞上溢漿孔撐起密封橡膠套進(jìn)入膨脹橡膠塞，膨脹橡膠塞膨脹，直至膨脹直徑大于孔內(nèi)徑，從而將孔壁封??；

4）、漿液壓力增加到大于單向閥的開啟壓力時，漿液沖開單向閥，沖擊壓力熔片開啟，漿液通過出漿孔進(jìn)入鉆孔中，進(jìn)行注漿；

5）、注漿完畢，單向閥回彈封閉阻止?jié){液回流；旋轉(zhuǎn)輸漿管道，拆卸取出；膨脹止?jié){塞、單向壓力閥滯留孔內(nèi)止?jié){。

實施上述方法的一種孔內(nèi)注漿并有效止?jié){的裝置，包括順序連接的進(jìn)漿管、輸漿管道、膨脹止?jié){塞、單向壓力閥；所述輸漿管道與膨脹止?jié){塞、所述膨脹止?jié){塞與單向壓力閥均通過接頭連接。

所述的孔內(nèi)注漿并有效止?jié){的裝置，所述輸漿管道由接頭聯(lián)接至少兩段輸漿鋼管組成，接頭兩端外螺紋旋合兩段輸漿鋼管端部內(nèi)螺紋連接而成。

所述的孔內(nèi)注漿并有效止?jié){的裝置，所述膨脹止?jié){塞包括鋼花管和膨脹橡膠塞、密封橡膠套，膨脹橡膠塞包裹在鋼花管外，鋼花管上開有溢漿孔，鋼花管上溢漿孔對應(yīng)位置處外套有密封橡膠套。

所述的孔內(nèi)注漿并有效止?jié){的裝置，所述單向壓力閥內(nèi)依次設(shè)有單向閥、壓力熔片，單向閥的復(fù)位彈簧設(shè)置在壓力熔片上，壓力熔片端設(shè)有出漿孔。

所述的孔內(nèi)注漿并有效止?jié){的裝置，所述輸漿管道及設(shè)置在輸漿管道一端的進(jìn)漿管組成該裝置實施孔內(nèi)注漿并止?jié){方法的拆卸部件。

所述的孔內(nèi)注漿并有效止?jié){的裝置，所述膨脹止?jié){塞、單向壓力閥及連接兩者的接頭組成該裝置實施孔內(nèi)注漿并止?jié){方法的滯留部件。

一種孔內(nèi)注漿并有效止?jié){的方法及裝置改善效果

1、通過增加或減少輸漿鋼管長度和數(shù)量，可以實現(xiàn)對注漿孔內(nèi)任意段的止?jié){。

2、單向壓力閥的壓力熔片的最小破壞壓力為3Mpa，膨脹橡膠塞的最小膨脹壓力為1Mpa、最大膨脹保壓不小于1h，在最大注漿壓力5Mpa下，各部不泄露，止?jié){效果好。

3、由于膨脹橡膠塞采用優(yōu)質(zhì)鋼絲網(wǎng)橡膠制成，密封橡膠套采用優(yōu)質(zhì)彈性橡膠制成，使單向膨脹止?jié){塞具有加壓后橫向膨脹大，強度高，硬度大。

4、通過正反絲扣的設(shè)置，可以方便的拆卸輸漿鋼管，保證了止?jié){效果的同時減少了材料浪費。

1.一種孔內(nèi)注漿并有效止?jié){的方法，分為注漿、止?jié){兩大作用過程，其特征在于：所述孔內(nèi)注漿并有效止?jié){的方法包括以下步驟：a）、采用鉆機鉆設(shè)注漿孔至設(shè)計孔深，退出鉆桿；b）、注漿泵輸送出的漿液通過進(jìn)漿管（1）、依次流過輸漿管道、膨脹止?jié){塞（11）、到達(dá)單向壓力閥（14）；c）、漿液流動壓力未達(dá)到單向壓力閥（14）的單向閥（12）的開啟壓力時，漿液通過膨脹止?jié){塞（11）上溢漿孔（7）撐起密封橡膠套（8）進(jìn)入膨脹橡膠塞（9），膨脹橡膠塞（9）膨脹，直至膨脹直徑大于孔內(nèi)徑，從而將孔壁封??；d）、漿液壓力增加到大于單向閥（12）的開啟壓力時，漿液沖開單向閥（12），沖擊壓力熔片（13）開啟，漿液通過出漿孔（15）進(jìn)入鉆孔中，進(jìn)行注漿；e）、注漿完畢，單向閥（12）回彈封閉阻止?jié){液回流；旋轉(zhuǎn)輸漿管道，拆卸取出：順著I型輸漿鋼管（2）正絲扣方向旋轉(zhuǎn)，將輸漿管道沿II型輸漿鋼管（4）和II型接頭（5）反絲扣接頭處拆卸開后，取出輸漿管道；膨脹止?jié){塞（11）、單向壓力閥（14）滯留孔內(nèi)止?jié){；其中，進(jìn)漿管一端外部正螺紋絲扣旋合于I型輸漿鋼管內(nèi)腔一端的正螺紋絲扣；I型輸漿鋼管內(nèi)腔另一端通過I型接頭連接II型輸漿鋼管內(nèi)腔一端，兩連接處均為正螺紋絲旋合；II型輸漿鋼管內(nèi)腔另一端通過II型接頭連接膨脹止?jié){塞，其中II型接頭與II型輸漿鋼管連接端為反螺紋絲旋合，II型接頭與膨脹止?jié){塞連接端為正螺紋絲旋合；膨脹止?jié){塞與單向壓力閥通過I型接頭連接，兩連接處均為正螺紋絲旋合。

2.一種實施權(quán)利要求1所述孔內(nèi)注漿并有效止?jié){的方法的裝置，其特征在于：包括順序連接的進(jìn)漿管（1）、輸漿管道、膨脹止?jié){塞（11）、單向壓力閥（14）；所述輸漿管道與膨脹止?jié){塞（11）、所述膨脹止?jié){塞（11）與單向壓力閥（14）均通過接頭連接；所述輸漿管道由接頭聯(lián)接至少兩段輸漿鋼管組成，接頭兩端外螺紋旋合兩段輸漿鋼管端部內(nèi)螺紋連接而成；所述輸漿管道及設(shè)置在輸漿管道一端的進(jìn)漿管（1）組成該裝置實施孔內(nèi)注漿并止?jié){方法的拆卸部件；所述膨脹止?jié){塞（11）、單向壓力閥（14）及連接兩者的接頭組成該裝置實施孔內(nèi)注漿并止?jié){方法的滯留部件。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的孔內(nèi)注漿并有效止?jié){的裝置，其特征在于：所述膨脹止?jié){塞（11）包括鋼花管（10）和膨脹橡膠塞（9）、密封橡膠套（8），膨脹橡膠塞（9）包裹在鋼花管（10）外，鋼花管（10）上開有溢漿孔（7），鋼花管（10）上溢漿孔（7）對應(yīng)位置處外套有密封橡膠套（8）。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的孔內(nèi)注漿并有效止?jié){的裝置，其特征在于：所述單向壓力閥（14）內(nèi)依次設(shè)有單向閥（12）、壓力熔片（13），單向閥（12）的復(fù)位彈簧設(shè)置在壓力熔片（13）上，壓力熔片（13）端設(shè)有出漿孔（15）。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的孔內(nèi)注漿并有效止?jié){的裝置，其特征在于：所述膨脹橡膠塞（9）采用優(yōu)質(zhì)鋼絲網(wǎng)橡膠制成。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的孔內(nèi)注漿并有效止?jié){的裝置，其特征在于：所述密封橡膠套（8）采用優(yōu)質(zhì)彈性橡膠制成。

用于工作面注漿時封閉含水層。防止反漿和安設(shè)注漿導(dǎo)向管所構(gòu)筑的混凝土結(jié)構(gòu)。有球面型和平底型兩種。墊的厚度取決于注漿壓力、井筒半徑及混凝土材料性能，一般為1.5-3.0m 。