一种松散地层注浆钻孔内的无塞快速阻浆装置及阻浆方法

摘要

本发明涉及一种松散地层注浆钻孔内的无塞快速阻浆装置及阻浆方法。该松散地层注浆钻孔内的无塞快速阻浆装置包括第一注浆地层，还包括第一阻浆装置，第一阻浆装置包括第一地层注浆管、第一速凝阻浆浆液注浆管、第一速凝阻浆浆液固结体、第一沙土垫层和第一编织物隔层；第一地层注浆管设置于钻孔内，第一地层注浆管上设有第一注浆花管段，第一注浆花管段的侧壁上均设有花眼且第一注浆花管段置于第一注浆地层处的钻孔内；第一注浆地层上方沿第一地层注浆管的外侧依次从下至上设有第一编织物隔层、第一沙土垫层、第一速凝阻浆浆液固结体。通过地层注浆管的花眼出浆，编织物隔层、沙土垫层和速凝阻浆浆液固结体对浆液进行阻浆，实现钻孔内阻浆。

说明书

技术领域

本发明涉及一种松散地层注浆钻孔内的无塞快速阻浆装置及阻浆方法。

背景技术

目前，在松散的不规则钻孔内，尤其是在不规则的钻孔超径部位，使用常规的阻浆塞，比如钢丝橡胶阻浆塞、充水充气的橡胶膨胀塞及膨胀膜袋等均以它们有限的膨胀体积或直径，难以完全封闭不规则的超大孔径处，造成漏浆、串浆等阻浆失败的弊端。原因是橡胶式阻浆塞内部有钢丝，其膨胀后呈规则状态，其膨胀率较小；充水充气式橡胶膨胀阻浆塞，尽管膨胀体积较大，但大到一定体积会涨破，而且在钻孔内移动式，极易被岩块割破产生漏气现象，而且受钻孔孔径影响，限制了其膨胀体积。但当不规则钻孔孔径超出上述阻浆塞最大膨胀限度时，没有被膨胀后阻浆塞封闭的空间就会出现串浆现象；另外尽管是在规则的孔径处阻浆，但是孔壁壁后岩石内存在隐蔽性上下贯通裂隙时，即使是足够大的膨胀式阻浆塞也难以封闭隐蔽式的通道；另外钻孔施工中，裸孔段遇到多条裂隙或溶洞，若采用传统方式，采用前进式自上而下逐个裂隙或溶洞注浆的话，耗时耗料，施工效率较低，复钻工程量较大。在钻孔内若采用传统的膜袋在被注溶洞或裂隙上部阻浆，每个溶洞裂隙都需要阻浆，也会耗费较大的经济投入或时间。

发明内容

本发明的目的在于有效解决了松散土层钻孔内传统阻浆塞在阻浆位置处因钻孔孔壁不规则、钻孔超径或阻浆处孔壁内有纵向贯通裂隙等时，阻浆塞难以完全封闭钻孔的问题。提供一种松散地层注浆钻孔内的无塞快速阻浆装置及阻浆方法，利用无塞阻浆装置既可以在钻孔内单独阻浆，还可以在不同地层深度实行双重分段阻浆。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种松散地层注浆钻孔内的无塞快速阻浆装置，采用的技术方案为：

一种松散地层注浆钻孔内的无塞快速阻浆装置，包括第一注浆地层，还包括第一阻浆装置，所述第一阻浆装置包括第一地层注浆管、第一速凝阻浆浆液注浆管、第一速凝阻浆浆液固结体、第一沙土垫层和第一编织物隔层；

所述第一地层注浆管设置于所述钻孔内，所述第一地层注浆管上设有第一注浆花管段，所述第一注浆花管段的侧壁上均设有花眼且所述第一注浆花管段置于所述第一注浆地层段钻孔处；在所述第一注浆地层上方，沿所述第一地层注浆管的外侧从下至上依次设有所述第一编织物隔层、所述第一沙土垫层、所述第一速凝阻浆浆液固结体；所述第一速凝阻浆浆液注浆管置于所述钻孔内且所述第一速凝阻浆浆液注浆管置于所述第一沙土垫层的上方。

本发明根据注浆设计要求需要在距孔底一定高度处阻浆，通过在钻孔内设置第一地层注浆管，第一地层注浆管上设有花眼，花眼连通第一地层注浆管内外侧，同时，在非注浆地层段钻孔内设置第一编织物隔层、第一沙土垫层、第一速凝阻浆浆液固结体，实现钻孔内阻浆，解决了松散土层钻孔内传统阻浆塞在阻浆位置处因钻孔孔壁不规则、钻孔超径或阻浆处孔壁内有纵向贯通裂隙等时，阻浆塞难以完全封闭钻孔的问题。

优选的，所述第一编织物隔层厚度为30cm～50 cm，所述第一沙土垫层厚度为30cm～50 cm，所述第一速凝阻浆浆液注浆管底端与所述第一沙土垫层的上表面距离为10cm～30 cm，所述第一地层注浆管的顶端高于所述钻孔的上端口。

优选的，该松散地层注浆钻孔内的无塞快速阻浆装置包括第二注浆地层，第二注浆地层段钻孔内还包括第二阻浆装置，所述第二阻浆装置包括第二地层注浆管、第二速凝阻浆浆液注浆管、第二速凝阻浆浆液固结体、第二沙土垫层和第二编织物隔层，所述第二注浆地层设置在所述第一速凝阻浆浆液固结体的上方；在所述第二注浆地层段钻孔内上方，沿所述第一地层注浆管和第二地层注浆管的外侧从下至上依次设有所述第二编织物隔层、所述第二沙土垫层、所述第二速凝阻浆浆液固结体；所述第二速凝阻浆浆液注浆管置于所述第二注浆地层段钻孔内且所述第二速凝阻浆浆液注浆管置于所述第二沙土垫层的上方，所述第二地层注浆管的底端设有第二注浆花管段，所述第二注浆花管段的侧壁上均设有花眼且所述第二注浆花管段置于所述第二注浆地层段钻孔内，所述第二编织物隔层、所述第二沙土垫层和所述第二速凝阻浆浆液固结体从下至上依次充填在第二地层注浆管和第一地层注浆管与钻孔壁之间的空隙内。

优选的，所述第二地层注浆管的上端高于所述第二注浆地层段钻孔的上端口。

另一方面，一种松散地层注浆钻孔内的无塞快速阻浆装置的阻浆方法，包括以下步骤：

S1：在所述钻孔内下入所述第一地层注浆管；

S2：把编织物送入所述钻孔内，到达阻浆位置处，并捣实使其缠绕在所述第一地层注浆管上，形成所述第一编织物隔层；

S3：所述第一编织物隔层上方送入沙土，形成所述第一沙土垫层；

S4：所述经第一速凝阻浆浆液注浆管向所述钻孔内注入第一速凝阻浆浆液，形成所述第一速凝阻浆浆液固结体；

S5：阻浆质量的检验；

S6：通过所述第一地层注浆管向所述第一注浆地层内注浆形成第一注浆段。

优选的，所述阻浆质量的检验具体步骤为，通过所述第一地层注浆管向所述第一注浆地层段钻孔内注入检漏泥浆若注浆压力不断升高到设计值且钻孔孔口没有所述检漏泥浆溢出，说明阻浆合格。

优选的，一种松散地层注浆钻孔内的无塞快速阻浆装置的阻浆方法，还包括如下步骤：

S7：明确所述第一注浆地层和所述第二注浆地层高度及两者之间的间隔距离；

S8：计算所述第一注浆地层顶部钻孔内注入的所述第一速凝阻浆浆液的体积，所述第一速凝阻浆浆液固结后形成的所述第一速凝阻浆浆液固结体的高度、所述第一编织物隔层厚度和所述第一沙土垫层的厚度之和等于所述第一注浆地层和所述第二注浆地层的间隔距离；

S9：阻浆质量的检验；

S10：在所述第一速凝阻浆浆液固结体的上方钻孔内设置第二注浆地层段钻孔，在所述第二注浆地层上方的所述第二注浆地层段钻孔内依次安装所述第二地层注浆管、设置所述第二编织物隔层、所述第二沙土垫层，在所述第二沙土垫层上方通过所述第二速凝阻浆浆液注浆管注入所述第二速凝阻浆浆液，固结后形成所述第二速凝阻浆浆液固结体；

S11：阻浆质量的检验；

S12：通过所述第二地层注浆管向所述第二注浆地层注浆形成第二注浆段。

优选的，所述第二地层注浆管底端与所述第一速凝阻浆浆液固结体上界面的距离为10cm～30 cm。

优选的，S9阻浆质量的检验具体步骤为，通过所述第一地层注浆管向所述第一注浆地层段钻孔内注入检漏泥浆，若注浆压力不断升高到设计值且钻孔孔口没有所述检漏泥浆溢出，说明阻浆合格。S11阻浆质量的检验具体步骤为，通过所述第二地层注浆管向所述第二注浆地层段钻孔内注入所述检漏泥浆,若注浆压力不断升高到设计值且钻孔孔口没有所述检漏泥浆溢出，说明阻浆合格。

优选的，对所述第一速凝阻浆浆液固结体高度超限的处理方法为：

S801:把所述第一地层注浆管的上端内眼用堵头堵住；

S802:把扫孔装置下入所述第二注浆地层段钻孔内；所述扫孔装置由嵌套式特型扫孔钻头、连接管和钻杆经丝扣连接形成；所述扫孔装置下入所述第二注浆地层段钻孔的过程中，把所述第一地层注浆管收入所述嵌套式特型扫孔钻头和所述连接管内；

S803:钻机卡盘卡住所述钻杆，把所述嵌套式特型扫孔钻头送到超高的所述第一速凝阻浆浆液固结体的上表面处；

S804:开动泥浆泵，通过所述钻杆和所述嵌套式特型扫孔钻头向所述第二注浆地层钻孔内注入冲洗液；

S805:开动钻机；所述钻机卡盘带动所述钻杆回转，所述钻杆把扭矩和压力传导给所述嵌套式特型扫孔钻头，所述嵌套式特型扫孔钻头回转，所述嵌套式特型扫孔钻头切削刃切割破碎并扫除超高的所述第一速凝阻浆浆液固结体，直到使所述第一速凝阻浆浆液固结体的高度满足设计为止；

S806:把所述扫孔装置提离所述第二注浆地层段钻孔内。

本方法可根据需要在钻孔内单独阻浆，通过第一地层注浆管的花眼出浆，第一编织物隔层、第一沙土垫层和第一速凝浆液固结体对浆液进行阻浆，可以实现在钻孔内单独阻浆，当需要在钻孔内不同位置实施双重分段注浆时的阻浆时，控制第一编织物隔层、第一沙土垫层及第一速凝浆液固结体的总高度与第一注浆地层和第二注浆地层之间的高度相符，当第一速凝浆液固结体的高度超过需要时，在第二注浆地层钻孔内下入扫孔装置，扫除超高的第一速凝阻浆浆液固结体，从而实现在不同地层深度的双重分段阻浆。

综上所述，本发明具备以下有益技术效果：

1.本发明在钻孔内设置地层注浆管，非注浆地层设置编织物隔层、沙土垫层、速凝阻浆浆液固结体，实现钻孔内阻浆，有效解决了松散土层钻孔内传统阻浆塞在阻浆位置处因钻孔孔壁不规则、钻孔超径或阻浆处孔壁内有纵向贯通裂隙等时，阻浆塞难以完全封闭钻孔的技术难题。

2.本发明通过在第一阻浆装置上方设置第二阻浆装置可以实现在钻孔内不同位置实施双重分段注浆时的阻浆，解决裸孔段遇到多条裂隙或溶洞时的注浆，省时省料，提高阻浆效率。

3. 本发明除垂直钻孔外，还可以应用在俯角倾斜钻孔内。

附图说明

为了更清楚的说明本发明的具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显然，下面描述中的附图是本发明的一些具体实施方式，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是钻孔内的无塞快速阻浆的单独阻浆装置结构示意图；

图2为钻孔内的超径孔隙的单独阻浆的原理示意图；

图3为钻孔内的隐蔽性贯通裂痕处的单独阻浆的原理示意图；

图4为钻孔内双重分段阻浆安装原理示意图；

图5为钻孔内双重分段阻浆安装完成后分段注浆原理示意图；

图6为第一速凝阻浆浆液固结体超高时的结构原理示意图；

图7为嵌套式特型扫孔装置扫除第一速凝阻浆浆液固结体超高部分的操作原理示意图；

图8为扫除第一段阻浆浆液固结体超高部分后的结果示意图；

图9为在钻孔内超径部位常规阻浆塞阻浆失败原理示意图；

图10为在钻孔内隐蔽性贯通裂隙处常规阻浆塞阻浆失败原理示意图。

附图标记说明：1、钻孔；2、地层注浆管；3、常规阻浆器；4、第一注浆花管段；5、检漏泥浆；6、常规阻浆器注浆（注气、注水）管；7、钻孔超径空隙；8、第一注浆地层段钻孔；9、第一速凝阻浆浆液注浆管；10、第一沙土垫层； 11、第一编织物隔层；12、第一注浆浆液；13、第一速凝阻浆浆液固结体；14、第二速凝阻浆浆液注浆管；15、第二编织物隔层；16、第二沙土垫层；17、第二速凝阻浆浆液固结体；18、第二地层注浆管；19、第二注浆浆液；20、嵌套式特型扫孔钻头；21、连接管；22、堵头；23、钻杆；24、钻机卡盘；25、第二注浆地层；26、第二注浆地层段钻孔；27、第一注浆地层。

具体实施方式

下面将结合和附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者原件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”“第二”，仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

实施例1

参照图1，本实施例提供一种松散地层注浆钻孔内的无塞快速阻浆的单独阻浆装置，包括第一注浆地层27，还包括第一阻浆装置，第一阻浆装置包括第一地层注浆管2、第一速凝阻浆浆液注浆管9、第一速凝阻浆浆液固结体13、第一沙土垫层10和第一编织物隔层11；第一地层注浆管2设置于钻孔1 8内，第一地层注浆管2上设有第一注浆花管段4，第一注浆花管段4的侧壁上均设有花眼且第一注浆花管段4置于第一注浆地层段钻孔8处；在第一注浆地层27上方，沿第一地层注浆管2的外侧从下至上依次设有第一编织物隔层11、第一沙土垫层10、第一速凝阻浆浆液固结体13；第一速凝阻浆浆液注浆管9置于钻孔1内且第一速凝阻浆浆液注浆管9置于第一沙土垫层10的上方。

本实施例中第一编织物隔层11厚度为30cm～50 cm，第一沙土垫层10厚度为30cm～50 cm，第一速凝阻浆浆液注浆管9底端与第一沙土垫层10的上表面距离为10cm～30 cm，第一地层注浆管2的顶端高于钻孔1的上端口。

实施例2

参照图1，本实施例与实施例1不同的是本实施例中第一编织物隔层11厚度为50cm，第一沙土垫层10厚度为50cm，第一速凝阻浆浆液注浆管9底端与第一沙土垫层10的上表面距离为30cm，第一地层注浆管2的顶端高于钻孔1的上端口，可以根据地层实际需要灵活调整第一编织物隔层和第一沙土垫层的厚度。

实施例3

参照图2，本实施例提供在钻孔内超径部位单独阻浆方法，包括以下步骤：

在钻孔1施工到设计深度后，在钻孔1内下入第一地层注浆管2，把编织物送入钻孔1内，到达阻浆位置处，并捣实使其缠绕在第一地层注浆管2上，完全充满钻孔1与第一地层注浆管2之间的空隙，形成第一编织物隔层11；第一编织物隔层11上方送入沙土，形成第一沙土垫层10；在钻孔1内下入第一速凝阻浆浆液注浆管9，第一速凝阻浆浆液注浆管9向钻孔1内注入水泥-水玻璃浆液，水泥水玻璃浆液液面到达孔口位置时止，应计算水泥水玻璃浆液的初凝时间为从注浆开始到溢出钻孔时的时间，形成第一速凝阻浆浆液固结体13；通过第一地层注浆管2的注浆花管段4向第一注浆地层段钻孔8内注入检漏泥浆5，若注浆压力不断升高且第一注浆地层段钻孔8的孔口没有检漏泥浆5溢出，说明阻浆合格。通过第一地层注浆管2向第一注浆地层段钻孔8内注入第一注浆浆液12形成第一注浆段；注浆浆液进入第一注浆地层，达到对周围地层注浆加固的目的，从而实现在钻孔内超径部位阻浆。

实施例4

参照图3，本实施例提供在钻孔内隐蔽性贯通裂隙单独阻浆方法，包括以下步骤：

在钻孔1施工到设计深度后，在钻孔1内下入第一地层注浆管2，注浆高度范围处为注浆地层，其他段地层为非注浆地层；把编织物送入钻孔1内，到达阻浆位置处，并捣实使其缠绕在第一地层注浆管2上，完全充满钻孔1与第一地层注浆管2之间的空隙，形成第一编织物隔层11；第一编织物隔层11上方送入沙土，形成第一沙土垫层10；在钻孔1内下入第一速凝阻浆浆液注浆管9，第一速凝阻浆浆液注浆管9向钻孔1内注入水泥-水玻璃浆液，水泥-水玻璃浆液流入隐蔽贯通处裂隙，水泥水玻璃浆液液面到达孔口位置时止，应计算水泥水玻璃浆液的初凝时间为从注浆开始到溢出钻孔时的时间，形成第一速凝阻浆浆液固结体13；通过第一地层注浆管2的注浆花管段4向第一注浆地层段钻孔8内注入检漏泥浆5，若注浆压力不断升高且第一注浆地层段钻孔8的孔口没有检漏泥浆5溢出，说明阻浆合格。通过第一地层注浆管2向第一注浆地层段钻孔8内注入第一注浆浆液12形成第一注浆段；注浆浆液进入第一注浆地层，达到对周围地层注浆加固的目的，从而实现在钻孔内隐蔽性贯通裂隙阻浆。

实施例5

参照图4，本实施例为在松散岩层钻孔内无塞式双重分段阻浆的阻浆装置，包括第二注浆地层25，第二注浆地层段钻孔26内还包括第二阻浆装置，第二阻浆装置包括第二地层注浆管18、第二速凝阻浆浆液注浆管14、第二速凝阻浆浆液固结体17、第二沙土垫层16和第二编织物隔层15，第二注浆地层25设置在第一速凝阻浆浆液固结体13的上方；在第二注浆地层25上方，沿第一地层注浆管2和第二地层注浆管18的外侧从下至上依次设有第二编织物隔层15、第二沙土垫层16、第二速凝阻浆浆液固结体17；第二速凝阻浆浆液注浆管14置于第二注浆地层段钻孔26内且第二速凝阻浆浆液注浆管14置于第二沙土垫层16的上方，第二地层注浆管18的底端设有第二注浆花管段，第二注浆花管段的侧壁上均设有花眼且第二注浆花管段置于第二注浆地层段钻孔26内，第二编织物隔层15、第二沙土垫层16和第二速凝阻浆浆液固结体17从下至上依次充填在第二地层注浆管18和钻孔壁之间的空隙内，第二地层注浆管18的上端高于第二注浆地层钻孔26的上端口。

实施例6

参照图4-8，本实施例为在松散岩层钻孔内无塞式双重分段阻浆的阻浆方法，包括如下步骤：

在钻孔1内下入第一地层注浆管2；把编织物送入钻孔1内，到达阻浆位置处，并捣实使其缠绕在第一地层注浆管2上，形成第一编织物隔层11；第一编织物隔层11上方送入沙土，形成第一沙土垫层10；第一速凝阻浆浆液注浆管9向钻孔1内注入第一速凝阻浆浆液，形成第一速凝阻浆浆液固结体13；通过第一地层注浆管2向第一注浆地层段钻孔8内注入检漏泥浆5，若注浆压力不断升高到设计值且第一注浆地层段钻孔8孔口没有检漏泥浆5溢出，说明阻浆合格。

通过第一地层注浆管2向第一注浆地层27内注浆形成第一注浆段。

第二阻浆装置的阻浆方法，还包括如下步骤：

明确第一注浆地层27和第二注浆地层25高度及两者之间的间隔距离；计算第一注浆地层27顶部钻孔1内注入的第一速凝阻浆浆液的体积，第一速凝阻浆浆液固结后形成的第一速凝阻浆浆液固结体13的高度、第一编织物隔层11厚度和第一沙土垫层10的厚度之和等于第一注浆地层27和第二注浆地层25的间隔距离；阻浆质量的检验；S9阻浆质量的检验与S5相同。在第一速凝阻浆浆液固结体13的上方钻孔1内设置第二注浆地层段钻孔26，在第二注浆地层25上方的第二注浆地层钻孔26内依次安装第二地层注浆管18、设置第二编织物隔层15、第二沙土垫层16，在第二沙土垫层16上方通过第二速凝阻浆浆液注浆管14注入第二速凝阻浆浆液，固结后形成第二速凝阻浆浆液固结体17；阻浆质量的检验；通过第二地层注浆管18向第二注浆地层段钻孔26内注入检漏泥浆5,若注浆压力不断升高到设计值且钻孔孔口没有检漏泥浆5溢出，说明阻浆合格。通过第二地层注浆管18向第二注浆地层25注浆形成第二注浆段。第二地层注浆管18底端与第一速凝阻浆浆液固结体13上界面的距离为10cm～30 cm。

若因计算失误或操作不当，使第一速凝阻浆浆液固结体13的高度超高时，要对超高部分进行处理，处理方法为：

把第一地层注浆管2的上端内眼用堵头22堵住；把扫孔装置下入第二注浆地层段钻孔26内；扫孔装置由嵌套式特型扫孔钻头20、连接管21和钻杆23经丝扣连接形成；扫孔装置下入第二注浆地层段钻孔26的过程中，把第一地层注浆管2收入嵌套式特型扫孔钻头20和连接管21内；钻机卡盘24卡住钻杆23，把嵌套式特型扫孔钻头20送到超高的第一速凝阻浆浆液固结体13的上表面处；开动泥浆泵，通过钻杆23和嵌套式特型扫孔钻头20向第二注浆地层钻孔26内注入冲洗液；开动钻机；钻机卡盘24带动钻杆23回转，钻杆23把扭矩和压力传导给嵌套式特型扫孔钻头20，嵌套式特型扫孔钻头20回转，嵌套式特型扫孔钻头20切削刃切割破碎并扫除超高的第一速凝阻浆浆液固结体13，直到使第一速凝阻浆浆液固结体13的高度满足设计为止；把扫孔装置提离第二注浆地层段钻孔26。

对比例1

参照图9-10，本对比例提供钻孔内常规方法阻浆失败的原因分析，在松散地层设有钻孔1，钻孔1内通过设置第一地层注浆管2，且第一注浆花管段4置于第一注浆地层段钻孔8内，第一注浆花管段4均匀设置有花眼，通过花眼向第一注浆地层段钻孔8注浆，当在松散破碎地层的钻孔1内常规阻浆器3阻浆位置存在着孔壁不规则或钻孔超径空隙（或隐蔽贯通裂隙）7时，通过常规阻浆器注浆（注气、注水）管6向常规阻浆器3注气或注水使其膨胀，但因为常规阻浆器3的膨胀体积受限，难以完全封闭住孔径超大空隙，造成检验阻浆效果的检漏泥浆5从钻孔超径空隙（或隐蔽贯通裂隙）7处绕流进入常规阻浆器3的上部钻孔1内，从而出现阻浆或注浆失败的结果。

以上为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。