[發明專利]一種超高壓循環劈裂注漿結構及施工方法

在審

• 申請號: 202110709700.8
• 申請日: 2021-06-25
• 公開（公告）號: CN113431043A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 溫道春;王鵬;黎維楨;岳中文;王省陽;王濟翔;董紀濤;劉培培;薛小龍;蒯鴻飛;崔小亞;張洪威
• 申請（專利權）人: 中交路橋建設有限公司;泛華建設集團有限公司;中國礦業大學（北京）
• 主分類號: E02D15/00
• 分類號: E02D15/00;E02D5/74;E02D17/04
• 代理公司: 北京中建聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11004
• 代理人: 劉培君;王靈靈

1.一種超高壓循環劈裂注漿結構，其特征在于：包括循環注漿管（1）、循環回水管（2）、鋼絞線（7）和封孔器，所述循環注漿管（1）和循環回水管（2）平行設置并通過固定支架（6）放置在錨孔（15）內部，二者末端通過180°二通彎頭（5）連接成一條連通的U型回路，二者處于錨孔（15）錨固段（17）部分的管體上間隔開設有若干注漿孔（4）且注漿孔（4）處覆蓋有臨時封堵材料，二者管口延伸至支擋結構（18）外側，且循環注漿管（1）管口與注漿泵管相連，循環回水管（2）管口通過單向閥（3）與清水泵管相連；

所述固定支架（6）沿錨孔（15）軸線方向間隔卡設于循環注漿管（1）和循環回水管（2）之間的空隙中，其中部開設有供一次性注漿管（8）穿過的通孔，且其外側按環形陣列設置有若干組安裝循環注漿管（1）、循環回水管（2）和鋼絞線（7）的卡固槽，所述鋼絞線（7）設有多根，且多根鋼絞線（7）均沿錨孔（15）軸線方向通長鋪設并與固定支架（6）綁扎固定；

所述封孔器套設在循環注漿管（1）、循環回水管（2）和鋼絞線（7）組成的管束上，并設置于錨孔（15）自由段（16）靠近錨固段（17）的一側端部，一次注漿前，封孔器處于干癟狀態，一次注漿后，封孔器處于膨脹狀態并將循環注漿管（1）、循環回水管（2）和鋼絞線（7）組成的管束內部空隙及管束與錨孔（15）孔壁之間的空隙封堵密實。

2.根據權利要求1所述的一種超高壓循環劈裂注漿結構，其特征在于：所述封孔器包括封孔囊袋（9）、封孔注漿管（11）和排氣管（12），所述封孔囊袋（9）為中部留有管狀空腔（10）的環形袋體，其外端兩側分別密封安裝有封孔注漿管（11）和排氣管（12），所述封孔注漿管（11）和排氣管（12）末端均延伸至封孔囊袋（9）中并與封孔囊袋（9）相互連通，二者管口延伸至支擋結構（18）外側，且封孔注漿管（11）管口處通過控壓閥（13）與注漿泵管相連，排氣管（12）管口處通過排氣閥（14）與大氣連通。

3.根據權利要求1所述的一種超高壓循環劈裂注漿結構，其特征在于：所述循環注漿管（1）和循環回水管（2）末端延伸至錨孔（15）錨固段（17）2/3長度位置。

4.根據權利要求2所述的一種超高壓循環劈裂注漿結構，其特征在于：所述封孔注漿管（11）延伸至封孔囊袋（9）中的管體上間隔開設有若干圈充注孔（19）。

5.根據權利要求2所述的一種超高壓循環劈裂注漿結構，其特征在于：所述封孔囊袋（9）膨脹狀態時沿錨孔（15）軸線方向的延伸長度不小于500mm。

6.根據權利要求1所述的一種超高壓循環劈裂注漿結構，其特征在于：所述固定支架（6）沿錨孔（15）軸線方向的設置間距介于1.5-2.0m之間，其外包絡的直徑比錨孔（15）孔徑小2-3cm，所述循環注漿管（1）和循環回水管（2）分別設置于固定支架（6）左右兩側，二者外側開設的注漿孔（4）呈直線型或螺旋狀布設，相鄰注漿孔（4）于錨孔（15）軸線方向的投影間距介于400-600mm之間，且注漿孔（4）孔徑設置為4-6mm。

7.根據權利要求1所述的一種超高壓循環劈裂注漿結構，其特征在于：所述注漿孔（4）外側纏繞1-2圈膠帶作為臨時封堵材料。

8.根據權利要求1所述的一種超高壓循環劈裂注漿結構，其特征在于：所述循環注漿管（1）和循環回水管（2）均采用內徑20mm的鋼管制作，所述鋼管管壁厚度不小于2.75mm，且鋼管兩端均刻有連接螺紋。

9.一種施工方法，用于權利要求2-8任意一項所述的一種超高壓循環劈裂注漿結構的施工過程之中，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一，錨孔（15）施工，按照設計方案依次進行錨孔（15）定位、鉆機就位、孔位復核、錨孔（15）鉆進、孔深校驗及清孔步驟；

步驟二，注漿結構制作安裝，將循環注漿管（1）、循環回水管（2）和鋼絞線（7）綁扎固定在固定支架（6）上組成一個管束結構，在管束結構外側套設封孔器并將其安裝至錨孔（15）內；

步驟三，一次常壓注漿，將一次注漿管（8）從固定支架（6）中部通孔內插入錨孔（15）孔底，然后將其向外拔出10-20cm后開始注漿，漿液沿一次注漿管（8）從錨孔（15）底部注入，待錨孔（15）孔口返漿后暫停注漿，穩壓1-2分鐘后結束一次常壓注漿，緩慢抽出一次注漿管（8）并用軟質材料臨時封堵錨孔（15）孔口；

步驟四，封孔器內注漿封閉，打開排氣閥（14），并通過控壓閥（13）向封孔囊袋（9）中注入膨脹水泥漿液，注漿壓力調整至1-2MPa，待排氣閥（14）處穩定返漿后關閉排氣閥（14），將計算用量的膨脹水泥漿液完全注入封孔囊袋（9）后關閉控壓閥（14）；

步驟五，孔口補漿，封孔器注漿完成后，在錨孔（15）孔口至封孔器段隨漿液凝固收縮及時進行孔口補漿；

步驟六，循環回水管（2）沖管，在一次注漿形成的錨固體強度達到5MPa后，通過單向閥（3）向循環回水管（2）內注入清水沖管，沖管時間3-10分鐘，待循環注漿管（1）管口不再返出漿液和雜質、冒出清水時停止沖管工序；

步驟七，二次高壓劈裂注漿，沖管結束后，關閉單向閥（3），通過注漿泵向循環注漿管（1）內充注高壓水泥漿液，注漿壓力調整至5-10MPa，注漿時間30-60分鐘；

步驟八，重復高壓劈裂注漿，二次高壓劈裂注漿工序完成后等待5-6小時，重復步驟六至步驟七所述操作，進行循環回水沖管和重復高壓劈裂注漿，直至注漿次數達到設計錨固要求，然后拆除錨孔（15）外的壓力注漿系統管路，并用軟質材料填塞封堵錨孔（15）處的管口，完成超高壓循環劈裂注漿。