本發(fā)明涉及鉆探灌漿領(lǐng)域，尤其是一種用于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(shù)：

隨著水利水電事業(yè)的發(fā)展，水利水電工程的開發(fā)逐步向西部高原和峽谷流域展開，建壩條件越來越復(fù)雜，尤其是在西部大開發(fā)機遇下的重點建設(shè)工程，山高谷深、覆蓋層深厚、地質(zhì)條件復(fù)雜。

目前，國內(nèi)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(shù)工程采用的是孔口封閉法施工，存在易發(fā)生卡鉆及鑄管等孔內(nèi)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(shè)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(chǔ)防滲體系是當今解決我國西部地區(qū)水利水電開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)問題之一，而在深厚砂卵礫石層中進行帷幕灌漿，國內(nèi)設(shè)計與施工經(jīng)驗很少，需要進一步研究相關(guān)的灌漿方法、鉆灌工藝等。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種深厚砂礫石層灌漿裝置以及利用該裝置進行綜合灌漿的方法，將套閥管灌漿法與孔口封閉灌漿法進行有效結(jié)合，可以解決在深厚砂卵礫石層中進行帷幕灌漿施工孔內(nèi)事故率高、工效低的技術(shù)難題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)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(shè)有由多個出漿孔組成的出漿孔環(huán)，每個出漿孔環(huán)外套設(shè)有橡皮箍圈，橡皮箍圈兩端通過限位固定組件緊固于鋼花管上，灌漿管底端安裝有封底板，灌漿管頂端設(shè)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(shè)置有限位環(huán)箍，橡皮箍圈兩端通過透明膠帶與限位環(huán)箍固定。

每段鋼花管上兩個出漿孔環(huán)之間的距離為30-40厘米，優(yōu)選為34厘米。

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：采用跟管鉆機跟進套管鉆進到60米～80米以上后，向鉆孔內(nèi)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鉆孔內(nèi)；

步驟2：將多段鋼花管以螺紋連接的方式逐節(jié)連接，并將其放入鉆孔內(nèi)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天以上后，以灌漿管上2～4個出漿孔環(huán)的長度作為一個灌漿段長，采用單個灌漿塞阻塞、純壓方式進行自下而上分段開環(huán)、灌漿，進行第一段灌漿；

步驟3-2：第二段灌漿：第一段灌漿結(jié)束后將單個灌漿塞向上拔起一段長度，用清水沖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后，進行第二段開環(huán)、灌漿，完成第二段灌漿；

步驟3-3：重復(fù)步驟3-2，直至最后一段灌漿完成；

步驟4：復(fù)灌：采用回轉(zhuǎn)式鉆機配金剛石鉆頭掃孔至孔底，采用孔口封閉灌漿法進行水泥漿液全孔段灌漿，灌漿時采用灌漿管頂端焊接的法蘭盤進行孔口封閉，并連接進漿、回漿管口；

步驟5：循環(huán)鉆灌：再次采用回轉(zhuǎn)式鉆機配金剛石鉆頭掃孔至孔底后，將灌漿管下端的封底板鉆穿，使用金剛石鉆頭采用孔口封閉灌漿法進行循環(huán)鉆灌至終孔；

步驟6：終孔段灌漿結(jié)束后，掃孔到底后采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，填料采用水泥、膨潤土和水配制而成，水泥、膨潤土和水的質(zhì)量比為1:2-2.5:4-5。

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

步驟5中，灌漿時采用直徑為2.5～3.8厘米的塑料軟管作為射漿管下入孔內(nèi)進行灌漿，塑料軟管外涂覆有膠漿防粘劑層。

本發(fā)明提供的一種深厚砂礫石層灌漿裝置以及利用該裝置進行綜合灌漿的方法，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、分別采用套閥管灌漿法和孔口封閉灌漿法進行灌漿處理，對于灌漿裝置，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(cè)分別焊接限位環(huán)箍并采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(shè)過程中發(fā)生位移，確保了套閥管開環(huán)、灌漿的效果。

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

4、下部地層孔口封閉法灌漿采用外壁涂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(nèi)灌漿管固管事故的發(fā)生。

5、很好的解決了深厚砂礫石地層鉆灌施工易出現(xiàn)孔內(nèi)事故的問題，達到了提高鉆灌施工安全的有益效果。

6、機械設(shè)備使用率高，灌漿裝置安裝、拆卸方便，可以重復(fù)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(zhì)量的有益效果。

7、復(fù)灌步驟的設(shè)計確保了套閥管法灌漿步驟后不會再出現(xiàn)漏漿的情況，保證了施工質(zhì)量。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明：

圖1為本發(fā)明灌漿裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明利用灌漿裝置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(shè)有由多個出漿孔組成的出漿孔環(huán)2，每個出漿孔環(huán)2外套設(shè)有橡皮箍圈4，橡皮箍圈4兩端通過限位固定組件緊固于鋼花管1上，灌漿管底端安裝有封底板6，灌漿管頂端設(shè)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(shè)置有限位環(huán)箍5，橡皮箍圈4兩端通過透明膠帶8與限位環(huán)箍5固定，防止橡皮箍圈4在整個灌漿裝置下設(shè)過程中發(fā)生位移。

每段鋼花管1上兩個出漿孔環(huán)2之間的距離為30-40厘米，優(yōu)選為34厘米。

螺紋連接頭3為采用長10厘米、壁厚4毫米、直徑為89毫米地質(zhì)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(huán)2由四個孔徑為10.5毫米的出漿孔組成，橡皮箍圈4寬8厘米、厚3毫米，彈性良好；透明膠帶8的寬度為5厘米。

法蘭盤7外徑155毫米、內(nèi)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：采用跟管鉆機跟進直徑為146毫米的套管鉆進到60米～80米以上后，向鉆孔內(nèi)灌注填料形成填料層9，再將底端安裝有封底板6的鋼花管段放入鉆孔內(nèi)；

填料應(yīng)通過導管從孔底連續(xù)注入，不應(yīng)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/立方厘米并確定灌滿后，方可結(jié)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(jié)連接，并將其放入鉆孔內(nèi)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(yīng)平穩(wěn)，不應(yīng)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(nèi)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天以上后，以灌漿管上2～4個出漿孔環(huán)2的長度作為一個灌漿段長，采用單個灌漿塞阻塞、純壓方式進行自下而上分段開環(huán)、灌漿，進行第一段灌漿；

步驟:3-2：第二段灌漿：第一段灌漿結(jié)束后將單個灌漿塞向上拔起一段長度，用清水沖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后，進行第二段開環(huán)、灌漿，完成第二段灌漿；

步驟3-3：重復(fù)步驟3-2，直至最后一段灌漿完成；

步驟3的采用水固比為5:1的稀膨潤土泥漿進行開環(huán)。

步驟4：復(fù)灌：采用回轉(zhuǎn)式鉆機配直徑73毫米的金剛石鉆頭掃孔至孔底，采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，灌漿時采用灌漿管頂端焊接的法蘭盤7進行孔口封閉，并連接進漿、回漿管口。

步驟5：對下層灌漿段11循環(huán)鉆灌：再次采用回轉(zhuǎn)式鉆機配直徑73毫米的金剛石鉆頭掃孔至孔底后，將灌漿管下端的封底板6鉆穿，使用直徑73毫米的金剛石鉆頭采用孔口封閉灌漿法進行循環(huán)鉆灌至終孔；

步驟6：終孔段灌漿結(jié)束后，掃孔到底后采用質(zhì)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，填料采用水泥、膨潤土和水配制而成，水泥、膨潤土和水的質(zhì)量比為1:2-2.5:4-5，優(yōu)選為1:2.2:4.5。

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

步驟5中，灌漿時采用直徑為2.5～3.8厘米的塑料軟管作為射漿管下入孔內(nèi)進行灌漿，塑料軟管外涂覆有膠漿防粘劑層，防止灌漿過程中漿液粘附在軟管管壁上，造成孔內(nèi)射漿管固管事故。