[發明專利]一種鉆灌一體、自上而下、高壓沖擠灌漿系統

有效

• 申請號: 201210348149.X
• 申請日: 2012-09-19
• 公開（公告）號: CN102839650A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 陳安重;劉良平;舒王強;周運東;楊松林;彭春雷;張貴金
• 申請（專利權）人: 中國水電顧問集團中南勘測設計研究院
• 主分類號: E02D3/12
• 分類號: E02D3/12;E02D15/04
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 盧宏;李發軍

技術領域

本發明涉及地基基礎加固與防滲處理灌漿領域，具體為一種鉆灌一體、自上而下、高壓沖擠灌漿系統，主要是適用于對結構松散、軟弱等不良地質體進行基礎加固與防滲灌漿處理，可廣泛用于水電、市政、鐵道與公路橋梁、港口、機場等領域對松散、軟弱等不良地質體進行基礎加固與防滲灌漿處理。

背景技術

我國在建的托口水電站河灣地塊白堊系紅層底部分布有巨厚層鈣質礫巖（K^1-1），大多呈全～強風化狀，碎塊、砂礫復合結構，軟硬疏密不均，透水率10-50Lu中等透水，屬Ⅳ～Ⅴ類巖體。中國專利申請CN102535472A公開了一種孔管封填、高壓沖擠灌漿的方法，該灌漿方法分為兩步，先采用鉆機鉆孔、然后由孔底采用自下而上的灌漿方法進行灌漿；在鉆孔時，采用濃泥漿進行排渣與鉆孔護壁。

托口水電站河灣地塊灌漿研究表明，受白堊系紅層特別是底部風化礫巖層結構性狀制約，采用常規的灌漿系統普遍存在如下問題：

1、成孔鉆進極易（崩）分解成沙礫，鉆孔孔壁很不穩定；

2、孔口封閉灌漿局部容易產生劈裂難以起壓；

3、灌漿易出現“水平夾餅”無效灌注問題突出；

4、常規的帷幕布孔結構難以建造合格的帷幕。

為解決上述一系列問題，前期由業主牽頭，設計、院校、施工聯合參入專門進行了《高壓脈動劈裂擠密灌漿及其在托口河灣地塊應用研究》工作，并推出本發明的“自下而上、漿體封閉、高壓脈動”新型灌漿系統。

發明內容

針對我國在建的托口水電站河灣地塊白堊系紅層防滲灌漿地層特性，本發明旨在提供一種鉆灌一體、自上而下、高壓沖擊灌漿系統，該灌漿系統將鉆孔、灌漿、護壁有合為一體，鉆灌時采用灌漿液作為沖洗液，鉆頭上部安裝單向接頭和螺旋接頭組成螺旋密封高壓沖擠灌漿頭，通過螺旋密封高壓沖擠灌漿頭螺旋密封作用與單缸單作用往復式柱塞灌漿泵脈沖效應，實現全孔段鉆灌一體，自上而下連續高壓沖擠灌漿，灌漿液同時兼顧孔內排渣與孔壁保護。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種鉆灌一體、自上而下、高壓沖擠灌漿系統，其特點是，包括鉆機，通過鉆桿連接在鉆機立軸上的用于自上而下鉆孔與灌漿的高壓沖擠灌漿頭；所述鉆機立軸鉆桿上部的水龍頭通過鉆灌進漿管與一灌漿泵相連；在鉆孔的孔口位置設置有孔口回漿收集、沉降裝置，該孔口回漿收集、沉降裝置內沉淀處理后的回漿由泥漿泵通過鉆灌回漿管送入灌漿儲漿桶。

將回漿送入灌漿儲漿桶后，對回漿進行攪拌與漿液性能調整后再循環使用。

以下為本發明的進一步改進的技術方案：

為了提高灌漿液的利用率，在鉆灌孔口安裝有孔口回漿收集、沉淀裝置，所述灌漿儲漿桶與所述灌漿泵相連，沉淀處理后回漿采用泥漿泵轉抽至灌漿儲漿桶攪拌與漿液性能調整后進行循環使用。

根據本發明的實施例，所述螺旋密封高壓沖擠灌漿頭的結構為，包括螺旋接頭，連接在螺旋接頭下端的單向接頭，連接在單向接頭底端的全斷面鉆頭；所述單向接頭為一種單向下進上出結構，該單向接頭內設有自動控制高壓沖擠漿體單向沖擠灌入地層的單向閥球；所述螺旋接頭表面開有螺旋槽。

當然，本發明還可以采用另一種結構形式，所述螺旋密封高壓沖擠灌漿頭的結構為，包括螺旋接頭，連接在螺旋接頭上端的單向接頭，連接在螺旋接頭底端的全斷面鉆頭；所述單向接頭為一種單向下進上出結構，該單向接頭內設有自動控制高壓沖擠漿體單向沖擠灌入地層的單向閥球；所述螺旋接頭表面開有螺旋槽。

根據地層送軟情況，所述螺旋接頭的螺旋外徑優選比所述全斷面鉆頭的外徑大2-8mm，以確保螺旋密封效果與灌漿起壓。

上述螺旋槽優選為左旋螺旋槽，當鉆桿旋轉時，螺旋槽可以起到類似于螺桿泵的作用，增強灌漿沖擠壓力。

所述螺旋接頭優選采用65Mn彈簧鋼或40Cr合金結構鋼，表面淬火，HRC=45-55。

所述灌漿泵優選為單杠單作用往復式柱塞灌漿泵。

本發明公開的一種鉆灌一體、自上而下、高壓沖擠灌漿系統，是繼孔管封填，高壓沖擠灌漿工藝配套的系統之后再一次提出的一種全新灌漿工法對應的系統。本系統把鉆孔、灌漿、護壁合為一體，鉆孔時采用灌漿液作為沖洗液，鉆頭上部安裝螺旋密封接頭與單向接頭組成螺旋密封高壓沖擠灌漿頭，配合單缸單作用往復式柱塞灌漿泵脈沖擁擠效應產生灌漿沖擠壓力，實現鉆灌一體，自上而下對地層進行高壓沖擠灌漿，灌漿液同時兼顧排渣與鉆孔護壁，鉆灌與護孔結合，工藝操作較孔管封填，高壓沖擠灌漿工藝更為簡便，特別是對于灌漿鉆孔成孔困難的情況下，功效更高，質量有保證。