一種注漿孔口的阻塞裝置及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種注漿孔口的阻塞裝置，其能夠解決注漿管道和注漿孔壁之間的空隙密封不嚴(yán)的問題，防止注漿液從注漿管道和注漿孔壁之間的空隙滲漏至地表而造成的注漿材料浪費(fèi)，避免注漿壓力陡降、待加固地層填充不足，保證工程質(zhì)量和施工進(jìn)度。這種注漿孔口的阻塞裝置，注漿管道插入注漿孔壁內(nèi)并且二者之間具有空隙，該裝置包括脹阻器模袋、第一緊固元件、第二緊固元件，脹阻器模袋套在注漿管道上，并且脹阻器模袋的前、后端分別通過第一、第二緊固元件固定到注漿管道上，填充物注入脹阻器模袋，填充物充滿脹阻器模袋后與注漿孔壁膠結(jié)而與巖體嚙合形成結(jié)石體。還提供了該裝置的使用方法。
【專利說明】一種注漿孔口的阻塞裝置及其使用方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地涉及一種注漿孔口的阻塞裝置，以及該裝置的使用方法，主要用于水利水電工程、地基處理、或隧道防滲堵漏的注漿技術(shù)中。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，堤壩、地下洞窟防滲帷幕注漿、地基加固、防滲堵漏注漿過程中，常見的橡膠塞、改進(jìn)式橡膠圈孔口封閉法，在封閉注漿管道和注漿孔壁之間的環(huán)形空隙時(shí)密封不嚴(yán)。這些裝置的工作原理是依靠橡膠材料塞入注漿孔口中，橡膠材料產(chǎn)生彈性變形，進(jìn)而作用在注漿孔壁上的壓力來產(chǎn)生摩擦力，用該摩擦力抵抗注漿壓力。通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，注漿壓力很高時(shí)，橡膠阻塞裝置的摩擦力無法抵抗注漿壓力，從而導(dǎo)致橡膠阻塞裝置失效，進(jìn)而造成注漿液從注漿管道和注漿孔壁之間的空隙滲漏至地表，注漿材料浪費(fèi)，且注漿壓力陡降、待加固地層填充不足，影響工程質(zhì)量以及施工進(jìn)度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種注漿孔口的阻塞裝置，其能夠解決注漿管道和注漿孔壁之間的空隙密封不嚴(yán)的問題，防止注漿液從注漿管道和注漿孔壁之間的空隙滲漏至地表而造成的注漿材料浪費(fèi)，避免注漿壓力陡降、待加固地層填充不足，保證工程質(zhì)量和施工進(jìn)度。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:這種注漿孔口的阻塞裝置，注漿管道插入注漿孔壁內(nèi)并且二者之間具有空隙，該裝置包括脹阻器模袋、第一緊固元件、第二緊固元件，脹阻器模袋套在注漿管道上，并且脹阻器模袋的前、后端分別通過第一、第二緊固元件固定到注漿管道上，填充物注入脹阻器模袋，填充物充滿脹阻器模袋后與注漿孔壁膠結(jié)而與巖體嚙合形成結(jié)石體。
[0005]由于本發(fā)明采用了套在注漿管道上的脹阻器模袋，填充物充滿脹阻器模袋后與注漿孔壁膠結(jié)而與巖體嚙合形成結(jié)石體，所以本發(fā)明通過該結(jié)石體的抗剪強(qiáng)度抵抗注漿壓力的作用，而一般來說結(jié)石體的抗剪強(qiáng)度較高，就使得這種注漿孔口的阻塞裝置能夠抵御很高的注漿壓力，進(jìn)而能夠解決注漿管道和注漿孔壁之間的空隙密封不嚴(yán)的問題，防止注漿液從注漿管道和注漿孔壁之間的空隙滲漏至地表而造成的注漿材料浪費(fèi)，避免注漿壓力陡降、待加固地層填充不足，保證工程質(zhì)量和施工進(jìn)度。
[0006]還提供了這種注漿孔口的阻塞裝置的使用方法，包括以下步驟:
[0007](I)測(cè)量外水壓力，獲得預(yù)期注漿壓力，并確定脹阻器模袋的長(zhǎng)度；
[0008](2)依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，選擇權(quán)利要求2或3的注漿孔口的阻塞裝置，組裝后放入注漿孔壁中；
[0009](3)開啟填充物注入泵，通過注漿流量壓力記錄儀獲得注入壓力曲線和流量；當(dāng)注入壓力持續(xù)增加時(shí)，脹阻器模袋開始濾水，需控制壓力增幅不宜過大；當(dāng)注入壓力持續(xù)增大后壓力曲線接近水平直線時(shí)，脹阻器模袋濾水完畢，開始擠壓孔壁，需保持注入壓力一定時(shí)間后再增大壓力，直至達(dá)到預(yù)期注漿壓力；當(dāng)注入壓力達(dá)到預(yù)期注漿壓力后，需維持該壓力3-5分鐘；最后，關(guān)閉填充物注入泵，完成脹阻器模袋的填充；
[0010](4)通過注漿管道進(jìn)行注漿。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的注漿孔口的阻塞裝置的受力示意圖；
[0012]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的注漿孔口的阻塞裝置的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3示出了填充物注入圖2的注漿孔口的阻塞裝置的示意圖；
[0014]圖4示出了填充物充滿圖2的注漿孔口的阻塞裝置并擠壓注漿孔壁的示意圖；
[0015]圖5示出了圖2的注漿孔口的阻塞裝置完成阻塞后注漿的示意圖；
[0016]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的注漿孔口的阻塞裝置的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖7示出了填充物注入圖6的注漿孔口的阻塞裝置的示意圖；
[0018]圖8示出了填充物充滿圖6的注漿孔口的阻塞裝置并擠壓注漿孔壁的示意圖；
[0019]圖9示出了圖6的注漿孔口的阻塞裝置完成阻塞后注漿的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖2-9所示，這種注漿孔口的阻塞裝置，注漿管道2插入注漿孔壁I內(nèi)并且二者之間具有空隙，該裝置包括脹阻器模袋3、第一緊固元件、第二緊固元件，脹阻器模袋3套在注漿管道2上，并且脹阻器模袋3的前、后端分別通過第一、第二緊固元件固定到注漿管道2上，填充物注入脹阻器模袋，填充物充滿脹阻器模袋后與注漿孔壁膠結(jié)而與巖體嚙合形成結(jié)石體。
[0021]由于本發(fā)明采用了套在注漿管道上的脹阻器模袋，填充物充滿脹阻器模袋后與注漿孔壁膠結(jié)而與巖體嚙合形成結(jié)石體，所以本發(fā)明通過該結(jié)石體的抗剪強(qiáng)度抵抗注漿壓力的作用，而一般來說結(jié)石體的抗剪強(qiáng)度較高，就使得這種注漿孔口的阻塞裝置能夠抵御很高的注漿壓力，進(jìn)而能夠解決注漿管道和注漿孔壁之間的空隙密封不嚴(yán)的問題，防止注漿液從注漿管道和注漿孔壁之間的空隙滲漏至地表而造成的注漿材料浪費(fèi)，避免注漿壓力陡降、待加固地層填充不足，保證工程質(zhì)量和施工進(jìn)度。
[0022]另外，如圖2-5所示，在第一、第二緊固元件之間的注漿管道的管壁上開有若干注漿管道表面出漿孔4，第一緊固元件是常規(guī)緊固件5，第二緊固元件是孔內(nèi)定壓封管裝置6，填充物經(jīng)過注漿管道后通過注漿管道表面出漿孔注入脹阻器模袋3。
[0023]圖3示出了填充物注入圖2的注漿孔口的阻塞裝置的示意圖；圖4示出了填充物充滿圖2的注漿孔口的阻塞裝置并擠壓注漿孔壁的示意圖；圖5示出了圖2的注漿孔口的阻塞裝置完成阻塞后注漿的示意圖。圖中的箭頭表示填充物的流向。填充物進(jìn)入注漿管道后，受到孔內(nèi)定壓封管裝置6的阻隔，將從注漿管道表面出漿孔4流出進(jìn)入脹阻器模袋3，隨著注入量增大，脹阻器模袋3被持續(xù)填充，如圖3所示。隨著脹阻器模袋3持續(xù)填充，脹阻器模袋過濾并保留水泥漿液中的水泥顆粒(當(dāng)填充物是含水泥漿液的漿液時(shí))。當(dāng)脹阻器模袋內(nèi)被水泥顆粒填充完畢時(shí)，脹阻器模袋擠壓注漿孔壁，注漿孔壁受壓產(chǎn)生變形，隨后脹阻器模袋與變形后的注漿孔壁嚙合形成高強(qiáng)度結(jié)石體，如圖4所示。當(dāng)注入壓力持續(xù)增大，超過孔內(nèi)定壓封管裝置6的承壓臨界值后，孔內(nèi)定壓封管裝置6失效，注漿液通過注漿管道進(jìn)入深層地層，如圖5所示。
[0024]另外，如圖6-9所示，該裝置還包括填充管7，填充管7穿過第一緊固元件而插入脹阻器模袋，第一、第二緊固元件均是常規(guī)緊固件5，填充物經(jīng)過填充管注入脹阻器模袋3。
[0025]圖7示出了填充物注入圖6的注漿孔口的阻塞裝置的示意圖；圖8示出了填充物充滿圖6的注漿孔口的阻塞裝置并擠壓注漿孔壁的示意圖；圖9示出了圖6的注漿孔口的阻塞裝置完成阻塞后注漿的示意圖。圖中的箭頭表示填充物的流向。填充物進(jìn)入填充管7后，直接進(jìn)入脹阻器模袋3，隨著注入量增大，脹阻器模袋3被持續(xù)填充，如圖7所示。隨著脹阻器模袋3持續(xù)填充，脹阻器模袋過濾并保留水泥漿液中的水泥顆粒(當(dāng)填充物是含水泥漿液的漿液時(shí))。當(dāng)脹阻器模袋內(nèi)被水泥顆粒填充完畢時(shí)，脹阻器模袋3擠壓孔壁，孔壁受壓產(chǎn)生變形，隨后脹阻器模袋3與變形后的注漿孔壁嚙合形成高強(qiáng)度結(jié)石體，如圖8所示。當(dāng)脹阻器模袋3注入壓力達(dá)到預(yù)期注漿壓力后，即可通過注漿管道對(duì)深層地層進(jìn)行注衆(zhòng)，如圖9所示。
[0026]另外，第一緊固元件向后距離注漿孔口 30-50cm。這樣的距離對(duì)于阻塞效果比較好，而且施工比較方便。
[0027]另外，脹阻器模袋3是土工布。這種材料填充物的透過率比較高，而且成本低廉。
[0028]另外，所述填充物是含90% -100%水泥漿液的漿液。實(shí)驗(yàn)證明采用這種水泥漿液比例的填充物阻塞效果和施工成本都比較好。
[0029]還提供了這種注漿孔口的阻塞裝置的使用方法，包括以下步驟:
[0030](I)測(cè)量外水壓力，獲得預(yù)期注漿壓力，并確定脹阻器模袋的長(zhǎng)度；
[0031](2)依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，選擇權(quán)利要求2 (直接通過注漿管道注入填充物)或3(通過填充管注入填充物)的注漿孔口的阻塞裝置，組裝后放入注漿孔壁中；
[0032](3)開啟填充物注入泵，通過注漿流量壓力記錄儀獲得注入壓力曲線和流量；當(dāng)注入壓力持續(xù)增加時(shí)，脹阻器模袋開始濾水，需控制壓力增幅不宜過大；當(dāng)注入壓力持續(xù)增大后壓力曲線接近水平直線時(shí)，脹阻器模袋濾水完畢，開始擠壓孔壁，需保持注入壓力一定時(shí)間后再增大壓力，直至達(dá)到預(yù)期注漿壓力；當(dāng)注入壓力達(dá)到預(yù)期注漿壓力后，需維持該壓力3-5分鐘；最后，關(guān)閉填充物注入泵，完成脹阻器模袋的填充；
[0033](4)通過注漿管道進(jìn)行注漿(可無需待凝即可進(jìn)行地層注漿)。
[0034]其中步驟(I)中通過公式(I)獲得脹阻器模袋與注漿孔壁的嚙合長(zhǎng)度:
[0035]στχ?-χπD = Pl x—(D2 -d2)(I)

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[0036]如圖1所示，結(jié)石體抗剪強(qiáng)度為σ τ，Pl為注漿壓力，D為注漿孔壁直徑，d為注漿管道直徑，L為脹阻器模袋與注漿孔壁的嚙合長(zhǎng)度。
[0037]得到脹阻器模袋與注漿孔壁的嚙合長(zhǎng)度后，再加上一個(gè)適當(dāng)值(例如L)就得到脹阻器模袋的長(zhǎng)度。
[0038]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種注漿孔口的阻塞裝置，注漿管道(2)插入注漿孔壁(I)內(nèi)并且二者之間具有空隙，其特征在于:該裝置包括脹阻器模袋(3)、第一緊固元件、第二緊固元件，脹阻器模袋(3)套在注漿管道(2)上，并且脹阻器模袋(3)的前、后端分別通過第一、第二緊固元件固定到注漿管道(2)上，填充物注入脹阻器模袋，填充物充滿脹阻器模袋后與注漿孔壁膠結(jié)而與巖體哨合形成結(jié)石體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注漿孔口的阻塞裝置，其特征在于:在第一、第二緊固元件之間的注漿管道的管壁上開有若干注漿管道表面出漿孔(4)，第一緊固元件是常規(guī)緊固件(5)，第二緊固元件是孔內(nèi)定壓封管裝置￠)，填充物經(jīng)過注漿管道后通過注漿管道表面出漿孔注入脹阻器模袋(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注漿孔口的阻塞裝置，其特征在于:該裝置還包括填充管(7)，填充管(7)穿過第一緊固元件而插入脹阻器模袋，第一、第二緊固元件均是常規(guī)緊固件(5)，填充物經(jīng)過填充管注入脹阻器模袋(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的注漿孔口的阻塞裝置，其特征在于:第一緊固元件向后距離注衆(zhòng)孔口 30-50cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的注漿孔口的阻塞裝置，其特征在于:脹阻器模袋(3)是土工布。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的注漿孔口的阻塞裝置，其特征在于:所述填充物是含90% -100%水泥漿液的漿液。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的注漿孔口的阻塞裝置的使用方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)測(cè)量外水壓力，獲得預(yù)期注漿壓力，并確定脹阻器模袋的長(zhǎng)度； (2)依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，選擇權(quán)利要求2或3的注漿孔口的阻塞裝置，組裝后放入注漿孔壁中； (3)開啟填充物注入泵，通過注漿流量壓力記錄儀獲得注入壓力曲線和流量；當(dāng)注入壓力持續(xù)增加時(shí)，脹阻器模袋開始濾水，需控制壓力增幅不宜過大；當(dāng)注入壓力持續(xù)增大后壓力曲線接近水平直線時(shí)，脹阻器模袋濾水完畢，開始擠壓孔壁，需保持注入壓力一定時(shí)間后再增大壓力，直至達(dá)到預(yù)期注漿壓力；當(dāng)注入壓力達(dá)到預(yù)期注漿壓力后，需維持該壓力3-5分鐘；最后，關(guān)閉填充物注入泵，完成脹阻器模袋的填充； (4)通過注漿管道進(jìn)行注漿。
【文檔編號(hào)】E02D15/04GK104213562SQ201410395178
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月12日
【發(fā)明者】程鵬達(dá), 吳夢(mèng)喜 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所