[發明專利]一種高壓泥漿護壁施工方法

有效

• 申請號: 202210172235.3
• 申請日: 2022-02-24
• 公開（公告）號: CN114508095B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 曹平;劉智振;樊至;韓東亞;鄧林;劉濤影;謝渭平;趙慶雄;鄧慧娟;羅新飏
• 申請（專利權）人: 中南大學;中國水利水電第八工程局有限公司
• 主分類號: E02D5/18
• 分類號: E02D5/18
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所(普通合伙) 43001
• 代理人: 周詠;林毓俊

本發明公開了一種高壓泥漿護壁施工方法，包括以下步驟：1)計算確定鉆孔所處地層中的軟弱地層的厚度以及其他地層厚度；2)對靠近鉆孔孔底的穩定地層進行常規泥漿護壁；3)安裝高壓泥漿護壁設備；4)進行高壓泥漿護壁；5)回收裝置；6)對鉆孔上部的穩定地層進行常規泥漿護壁。本發明提出一種高壓泥漿護壁方法，能夠針對軟弱地層的鉆孔壁易塌孔的問題，進行高壓泥漿護壁，彌補現有泥漿護壁技術難以在軟弱地層鉆孔壁形成穩定護壁泥層的不足，高壓泥漿護壁方法易于實現，適用范圍廣。

技術領域

本發明屬于土木工程基礎加固領域，具體涉及一種高壓泥漿護壁施工方法。

背景技術

隨著城鎮化進程的不斷推進，對交通和高層建筑等的需求越來越多。在地鐵、橋梁和建筑等領域，旋挖鉆機成孔技術已得到廣泛應用。然而，由于地層的隱蔽性，導致鉆孔設計方案很難避免鉆孔位置設計在軟弱層等難成孔或易塌孔的地層。因而在實際工程中，很多鉆孔成孔于軟弱地層中，尤其是在黃土地區以及沿海地區，由于地層的強透水性和低粘聚性，在成孔過程中，孔壁坍塌現象非常頻繁，導致施工進度滯后，施工難度增大，施工成本提高。

發明內容

針對軟弱地層鉆孔孔壁坍塌問題，本發明的目的是提供一種高壓泥漿護壁施工方法，可有效提高泥漿護壁質量，減少孔壁坍塌事故的發生。

本發明這種高壓泥漿護壁施工方法，包括以下步驟：

1)根據鉆機成孔過程中取出的土或巖樣的質量和體積，計算確定鉆孔所處地層中的軟弱地層的厚度以及其他地層厚度；

2)根據步驟1)中確定的各地層的厚度，對靠近鉆孔孔底的穩定地層進行常規泥漿護壁；

3)待步驟2)中的護壁工藝完成后，安裝高壓泥漿護壁設備：高壓護壁設備包括有空氣壓縮機、下封堵囊、上封堵囊、泥漿泵和泥漿導管，空氣壓縮機與下封堵囊和上封堵囊分別通過導管連接；泥漿泵與泥漿導管連通；將下封堵囊裝設至軟弱地層的下方，上封堵囊裝設至軟弱地層的上方，將泥漿導管裝設至軟弱地層或易塌孔地層的位置；

4)啟動空氣壓縮機通過導管向下封堵囊和上封堵囊中充入高壓空氣，使軟弱地層處于密閉的空間，然后通過泥漿泵將預制泥漿通過泥漿導管輸送至軟弱地層鉆孔段，并保持壓力穩定，確保泥漿形成穩定護壁層；

5)步驟4)中的護壁層施工完成后，通過空氣壓縮機抽出下封堵囊和上封堵囊中的高壓空氣，并且回收封堵囊；

6)對鉆孔上部的穩定地層進行常規泥漿護壁。

所述步驟1)中，根據取出的土或巖樣的質量除以其密度再除以鉆孔的橫截面積，即可得到不同土/巖層對應的鉆孔長度。

所述步驟3)中，所述的高壓護壁設備還包括有空氣壓力計、空氣流量計、泥漿流量計和泥漿壓力計，空氣壓力計和空氣流量計安裝于空氣壓縮機與導管連接的位置，泥漿流量計和泥漿壓力計安裝于泥漿泵與泥漿導管連接的位置。

所述步驟3)中，下封堵囊和上封堵囊為高韌性材料制成的膠囊型結構的封堵囊，充入高壓氣體后易膨脹，且膨脹后的外形為圓柱或圓餅狀，其直徑大于鉆孔直徑，封堵囊與鉆孔壁接觸的部位附有柔性密封墊層，能夠確保高壓泥漿保持穩定。

所述步驟4)中，在空氣壓縮機向向下封堵囊和上封堵囊中充入高壓空氣后，需要計算出下封堵囊和上封堵囊與鉆孔壁之間的摩擦力F；高壓泥漿護壁時，摩擦力F_a需要大于泥漿作用在封堵囊上的力F_s。

優選的，所述的摩擦力F_a的計算過程為：首先利用空氣壓力計和空氣流量計讀取下封堵囊和上封堵囊中的空氣壓力P_a，假設鉆孔直徑為D，封堵囊高度為h，封堵囊與孔壁之間的摩擦系數為k，則通過式F_a＝πDhP_ak計算摩擦力F_a。