变径搭接组合式孔口管灌浆法

摘要

本发明公开了一种变径搭接组合式孔口管灌浆法，包括步骤有从地面钻孔至土岩接触面，并下入外套管；然后采用孔口封闭法或管内阻塞法对土岩接触面和基岩接触段进行低压力灌浆，至达设计要求；然后，将基岩接触段的钻孔内的水泥浆置换成浓水泥浆，并投入短内管沉底，使所述短内管与外套管的牢固连接，从而获得变径搭接组合孔口管；利用变径搭接组合孔口管自上而下、分段进行孔口封闭高压灌浆。本发明方法具有灌浆质量可靠、施工简单、管材耗量小等特点，已在南水北调中线一期陶岔渠首工程帷幕灌浆中全面使用，效果良好。

权利要求

1.一种变径搭接组合式孔口管灌浆法，包括如下步骤：

(1)从地面钻孔至土岩接触面，并下入外套管；

(2)从外套管的下端口再向下对基岩接触段进行钻孔，然后采用孔口封闭法或管内阻塞法利用所述外套管对土岩接触面和基岩接触段进行低压力灌浆，灌浆压力为0.3～

0.5MPa，至达设计要求；

(3)灌浆完毕后，将基岩接触段的钻孔内的水泥浆置换成浓水泥浆，并投入一段口径小两号的短内管沉底，所述短内管与外套管搭接部分的长度为0.9～1.2m，凝固72h，使所述短内管与外套管的牢固连接，从而获得变径搭接组合孔口管；

(4)从短内管的下端口对下部基岩进行小口径钻孔，在变径搭接组合孔口管内，自上而下、分段利用孔口封闭高压灌浆法灌浆，灌浆压力为3～6MPa。

2.根据权利要求1所述的变径搭接组合式孔口管灌浆法，其特征在于：步骤(1)中从地面钻孔至土岩接触面为一次钻孔成孔，并采用泥浆固壁。

3.根据权利要求1所述的变径搭接组合式孔口管灌浆法，其特征在于：步骤(3)中浓水泥浆为水灰比0.5:1的水泥浆。

说明书

变径搭接组合式孔口管灌浆法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种工程建设中的基岩灌浆方法，具体地指一种变径搭接组合式孔口管灌浆法。

背景技术

[0002] 水利水电工程建设中，基岩灌浆通常采用施工快捷、可高压的孔口封闭灌浆法，即利用孔口管高压灌浆，高压力灌浆可确保灌浆效果。传统的阻塞灌浆法因工效低、压力低、效果差，仅适合浅孔灌浆，深孔灌浆极少采用。

[0003] 但是，孔口封闭灌浆法运用在深厚覆盖层下或混凝土防渗墙下的基岩灌浆时，存在如下问题：

[0004] 1、深厚覆盖层下基岩灌浆

[0005] 将孔口管下至土岩接触面（基岩中无法跟进，只能一次下至土岩接触面），先对土岩接触面与基岩接触段进行灌注，再对下部基岩进行灌注。由于土岩接触面与基岩接触段地质条件差，可承受的灌浆压力较低，在下部基岩分段升压灌浆过程中（每段基岩灌浆时，与以上各段一起承压），容易存在土岩接触面重复击穿与基岩接触段重复劈裂问题，导致各段基岩灌浆时均难以升压至设计压力灌注，因而在灌浆作业时需多次重复灌浆和待凝，不仅增加了灌浆作业次数，降低了灌浆作业效率，而且浪费水泥浆材、影响灌浆质量。如针对基岩灌浆另重新设置一孔口管，虽然可确保基岩灌浆效果，但管材耗量大（两套管）、工序复杂、事故率高（由于孔深、弯曲，内管易卡管），严重影响灌浆进度与成本。

[0006] 2、混凝土防渗墙下基岩灌浆

[0007] 混凝土防渗墙下基岩灌浆时，常采用墙内钻孔或墙内预埋导管。由于墙底常存在由泥皮与碎碴构成的弱面，下部为待灌基岩，其灌浆条件与深厚覆盖层下基岩灌浆条件相似，存在与深厚覆盖层下基岩灌浆时同样的问题。

[0008] （1）采用墙内钻孔时，一般先利用钻孔对墙底弱面单独灌浆，再进行基岩接触段钻孔、灌浆，或对墙底弱面与基岩接触段一起灌浆，然后自墙顶下入孔口管深入至基岩接触段（第1段）底，灌浆镶铸后利用该孔口管对以下基岩进行分段钻孔、高压灌浆。这时存在的问题是：①墙体存在灌浆压裂风险。因钻孔难以保证竖直，当其倾斜时，钻孔偏离墙体中心，使一侧孔壁距墙外壁过近，甚至从墙侧壁穿透，导致灌浆时存在压裂墙体的风险。②灌浆可靠性较差。由于钻孔倾斜，容易引起灌浆时外漏或不能达正常压力灌注，灌浆可靠性较差，灌浆质量难以保证。

[0009] （2）采用墙内预埋导管（下部基岩灌浆时钻孔的导向钢管）时，导管也只能下至防渗墙底，如利用其进行灌浆同样会出防渗墙底重复击穿与基岩接触段重复劈裂的问题。

发明内容

[0010] 本发明的目的在于克服现有技术中深厚覆盖层与防渗墙下基岩灌浆时，需多次重复灌浆和待凝，费时费工费料的缺陷，提供一种快速方便、高效经济的变径搭接组合式孔口管灌浆法。

[0011] 为实现上述目的，本发明所设计的变径搭接组合式孔口管灌浆法，包括如下步骤：

[0012] （1）从地面钻孔至土岩接触面，并下入外套管；

[0013] （2）从外套管的下端口再向下对基岩接触段进行钻孔，然后采用孔口封闭法或管内阻塞法利用所述外套管对土岩接触面和基岩接触段进行低压力灌浆，至达设计要求；

[0014] （3）灌浆完毕后，将基岩接触段的钻孔内的水泥浆置换成浓水泥浆，并投入一段口径小两号的短内管沉底，所述短内管与外套管搭接部分的长度为0.9~1.2m，凝固72h，使所述短内管与外套管的牢固连接，从而获得变径搭接组合孔口管。可以在短内管与外套管待凝4h后，冲洗管内浓浆，以缩短工时；

[0015] （4）从短内管的下端口对下部基岩进行小口径钻孔，在变径搭接组合孔口管内，自上而下、分段利用孔口封闭高压灌浆法灌浆。

[0016] 优选地，所述步骤（1）中从地面钻孔至土岩接触面为一次钻孔成孔，并采用泥浆固壁。

[0017] 优选地，所述步骤（2）中低压力灌浆的灌浆压力为0.3~0.5MPa。

[0018] 优选地，所述步骤（3）中浓水泥浆为水灰比0.5:1的水泥浆。

[0019] 优选地，所述步骤（4）中孔口封闭高压灌浆法的灌浆压力为3~6MPa。

[0020] 本发明的有益效果：

[0021] （1）可利用外套管先对土岩接触面及基岩接触段进行灌浆处理，同时具备重复复灌条件，保证了土岩接触面及基岩接触段的灌浆质量达设计要求。

[0022] （2）保证了下部基岩灌浆压力正常提升至设计压力灌浆，确保其灌浆质量。由于对土岩接触面及基岩接触段等耐高压能力差的部位采取下入短内管保护，避免了下部岩体高压灌浆时，上述薄弱部位发生击穿、劈裂而导致其灌浆压力不能正常升高至设计压力灌浆。

[0023] （3）事故率低。由于自孔内下入的隔管很短，仅3～4m，下入过程中外套管存在轻微的S形弯曲现象对其影响较小，可适应弯曲。

[0024] （4）本发明方法利用了外套管作为孔口管的一部分，只需在外套管内再下入一根3～4m的短内管，与传统孔口管相比，仅需增加少量钢管，即可获得较好的灌浆质量，经济性佳。

[0025] （5）短内管可采用人工直接投放，重力自沉至底，操作简便、快捷、高效。

[0026] 变径搭接组合式孔口管灌浆法其原理是采用短内管隔断了较弱的接触面与接触段，故可简称称隔管法。该法已在南水北调中线一期陶岔渠首枢纽工程帷幕灌浆施工中全面应用，效果良好，适于在同类工程中推广应用。

附图说明

[0027] 图1为本发明的变径搭接组合式孔口管灌浆法使用状态下外套管和短内管的剖视结构示意图。

具体实施方式

[0028] 以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

[0029] 如图1所示，变径搭接组合式孔口管灌浆法，以深厚覆盖层下基岩灌浆为例，包括如下步骤：

[0030] （1）在深厚覆盖层A中钻孔时，结合泥浆固壁法，采用鱼尾钻使钻孔一次成孔，钻至土岩接触面D；一次下入外套管1至孔底，即至土岩接触面D。外套管1由多段厚无缝钢管平接头丝扣连接而成。从外套管1管壁内注入浓水泥浆，管外壁翻浆，对厚无缝钢管进行镶铸、固定。

[0031] （2）在外套管1内下入小一号直径钻头，从外套管1下端口再向下对基岩接触段B进行钻孔，根据基岩接触段B岩石条件及其能承受的灌浆压力，该段长可选取2m～3m。然后利用外套管1对土岩接触面D与基岩接触段B分别单独灌浆，或合并灌浆，灌浆可采用孔口封闭法灌浆或孔内（管内）阻塞法（阻塞器安设在钢管底）灌浆。

[0032] 需要说明的是，该步骤灌浆时，按不产生过大的土体击穿与岩体劈裂压力控制灌浆，由于该灌浆压力一般不大，范围在0.3~0.5MPa，一次灌浆效果受限，可视情况进行多次复灌，以确保灌浆质量达到设计要求。

[0033] （3）基岩接触段B灌浆结束后，将基岩接触段B的钻孔内的水泥浆置换成浓水泥浆，并在管内投入一段口径小两号的短内管2沉底，短内管2长度按大于基岩接触段B段长1m左右，待凝72h使短内管2与外套管1粘结牢固，从而获得变径搭接组合孔口管。

[0034] 将基岩接触段B的钻孔内的水泥浆置换成浓水泥浆，有三种可用方法：①利用灌浆管向钻孔底注入浓水泥浆置换稀浆（仅需置换孔底少部分）；②将灌浆设备移除后，下入软管至钻孔底，由软管定量注入少量浓浆，至淹没短内管2即可；③将灌浆设备移除后，在孔内投入一定量湿水泥球。

[0035] （4）从短内管2的下端口对下部基岩进行小口径钻孔，在变径搭接组合孔口管内，自上而下、分段利用孔口封闭高压灌浆法灌浆。

[0036] 对混凝土防渗墙下基岩灌浆时，同样可以采用上述步骤，区别在于如果混凝土防渗墙的墙体浇筑时已预埋无缝钢管，可以省略步骤（1）。

[0037] 在南水北调中线一期陶岔渠首枢纽工程帷幕灌浆施工中应用本发明方法，效果良好，和现有技术中先下入薄壁套管，下入孔口管相比，管材耗量小、节约投资。本方法利用了外套管作为孔口管的一部分，只需在外套管内再下入一根3m～4m的短内管，大幅节省管材，降低了灌浆投资。陶岔渠首枢纽工程中覆盖层平均厚度约45m，孔口管深47m，单孔可节省管材45m，节省管材效率达93.75%。