一种在孔口预埋管内开孔破壁灌浆的灌浆方法与流程

1.本技术涉及灌浆技术领域，尤其涉及一种在孔口预埋管内开孔破壁灌浆的灌浆方法。


背景技术：

2.在水利水电工程中，临时拦水的土石围堰、永久拦水的堆石坝体，包括一些水工设施的覆盖层(砂卵砾石土层)基础，都属于“软基”范畴。对于土石围堰、堆石坝体或覆盖层基础常需要进行防渗处理，灌浆施工是常用的防渗处理施工方法。
3.现有的软基(覆盖层、土层等)灌浆方法目前较常用“套阀管法(旧称“预埋花管法”)”，其是在覆盖层中进行钻孔后，在孔内下设套阀管，套阀管是在下设前按照预定的位置提前进行钻孔形成花眼，并在花眼对应的管壁外侧安装橡胶套，形成逆止阀，以防止套阀管下设时或某一段灌浆过程中孔外液体(地下水或灌浆浆液)流入管内。现有技术中的套阀管法存在灌浆不灵活、灌浆位置需提前固定(提前制作套阀管并固定套阀位置)的问题，且与下部基岩层同孔灌浆时，因套阀管不能承受较高的灌浆压力(灌浆压力过高会破坏套阀结构)，无法对基岩层采用孔口封闭灌浆法(孔口封闭灌浆时全孔承受浆液压力)。为此，本技术提出一种在孔口预埋管内开孔破壁灌浆的灌浆方法。


技术实现要素：

4.本技术的目的是针对以上问题，提供一种在孔口预埋管内开孔破壁灌浆的灌浆方法。
5.第一方面，本技术提供一种在孔口预埋管内开孔破壁灌浆的灌浆方法，用于对软基结构进行灌浆，所述软基结构至少包括软基层；所述灌浆方法包括如下步骤：
6.s11、在所述软基层的顶部钻取钻孔；
7.s12、向所述钻孔内下设孔口预埋管，所述孔口预埋管延伸至所述钻孔的底部；
8.s13、采用管内开孔装置在所述孔口预埋管内预灌浆部位的管壁上由内向外开孔破壁，形成破孔区；
9.s14、在所述孔口预埋管内的所述破孔区的上端卡塞、或者上下两端分别卡塞；
10.s15、对所述破孔区进行软基灌浆。
11.第二方面，本技术提供另外一种在孔口预埋管内开孔破壁灌浆的灌浆方法，用于对复合地基结构进行灌浆，所述复合地基结构包括软基层以及位于所述软基层下部的基岩层；所述灌浆方法包括如下步骤：
12.s21、在所述软基层的顶部钻取钻孔；所述钻孔延伸至所述基岩层；
13.s22、对所述钻孔内的所述基岩层的表层段进行基岩灌浆；
14.s23、向所述钻孔内下设孔口预埋管至所述钻孔底部，并在所述基岩层的表层段用水泥浆将所述孔口预埋管镶铸牢固；
15.s24、采用孔口封闭灌浆法，对所述孔口预埋管下部所述基岩层部分进行较高压力
灌浆；
16.s25、采用管内开孔装置在所述孔口预埋管内预灌浆部位的管壁上由内向外开孔破壁，形成破孔区；
17.s26、在所述孔口预埋管内的所述破孔区的上端卡塞、或者上下两端分别卡塞；
18.s27、对所述破孔区进行软基灌浆。
19.根据本技术某些实施例提供的技术方案，采用管内开孔装置在所述孔口预埋管内预灌浆部位的管壁上由内向外开孔破壁，形成破孔区，具体包括：
20.将所述管内开孔装置下设到所述孔口预埋管内与所述软基层相对应的任意高度位置；绕第一轴线方向转动所述管内开孔装置，同时控制所述管内开孔装置沿圆周方向依次在所述孔口预埋管的管壁上由内向外打孔。
21.根据本技术某些实施例提供的技术方案，所述管内开孔装置包括缸体、液压管和液压动力站；所述缸体内设有沿第一方向分布的若干液压腔；所述液压管连接在所述液压腔和所述液压动力站之间；所述液压腔内设有柱塞；所述柱塞可沿第二方向伸缩；所述第二方向垂直于所述第一方向；所述柱塞的一端与破孔件相连。
22.根据本技术某些实施例提供的技术方案，所述破孔件包括与所述柱塞可拆卸连接的连接部、以及设置在所述连接部相对远离所述柱塞一端的顶破部；所述顶破部为圆锥形结构。
23.根据本技术某些实施例提供的技术方案，所述缸体的顶部连接有吊接件；所述吊接件沿所述第一方向延伸；所述吊接件远离所述缸体的一端延伸至所述钻孔的顶部。
24.根据本技术某些实施例提供的技术方案，所述吊接件为吊接杆。
25.根据本技术某些实施例提供的技术方案，所述吊接件远离所述缸体的一端与固定组件相连；所述固定组件包括固定板以及设置在所述固定板上的安装架；所述安装架上可转动连接有驱动杆；所述驱动杆的一端与所述吊接件相连，另一端固定设有转轮。
26.根据本技术某些实施例提供的技术方案，所述安装架上还设有刻度盘；所述刻度盘上开设有可供所述驱动杆穿过的第一通孔；所述驱动杆靠近所述第一通孔的侧壁上设有指示件。
27.根据本技术某些实施例提供的技术方案，所述孔口预埋管的管壁厚度一般为1.5～3mm。
28.与现有技术相比，本技术的有益效果：本技术提供的灌浆方法，适用于对软基，如覆盖层、土层和堆石坝体等软基地层进行防渗灌浆，在对软基地层进行防渗灌浆时，可以先在钻孔内直接下设孔口预埋管，然后根据工程需要，在孔口预埋管内选择任意位置由内向外打孔破壁形成灌浆通道并进行灌浆，即灌浆孔的位置不是提前固定好的，而是可以根据实际需要随时调整的，其与现有技术中的“套阀管法”相比，克服了必须提前设计制作套阀孔的问题。
29.此外，采用“套阀管法”进行软基灌浆时，其灌浆压力相对于基岩层灌浆要小。一方面，套阀管内的灌浆压力过高会破坏套阀结构；另一方面，套阀管与下部基岩层同孔灌浆时，不能全孔承受浆液压力，所以不能采用孔口封闭灌浆法，此时对于基岩层灌浆要采用卡塞灌浆方式(功效较低)。本技术提供的灌浆方法，采用在软基层中预设孔口预埋管，可先进行基岩层较高灌浆压力的孔口封闭法灌浆，利于提高基岩层灌浆质量，后根据工况在孔口
预埋管内的需要位置打孔破壁进行软基层灌浆，提高整体灌浆功效。
30.本技术提供的灌浆方法，可以对上部为软基层、下部为基岩层的复合地基结构实现同孔位灌浆，且在基岩层灌浆时采用孔口封闭灌浆法逐段施工，利于提高基岩层灌浆质量并对软基层的预埋管无影响。待下部基岩层灌浆结束后，再根据需要确定预埋管内的打孔破壁位置，进行管内开孔壁和软基层灌浆，节约套阀管制作成本。
附图说明
31.图1为本技术实施例1提供的在孔口预埋管内开孔破壁灌浆的灌浆方法的流程图；
32.图2为本技术实施例1提供的在孔口预埋管内开孔破壁灌浆的灌浆方法应用场景的结构示意图；
33.图3为本技术实施例1提供的在孔口预埋管内开孔破壁灌浆的灌浆方法中所用到的管内开孔装置的结构示意图(柱塞处于未伸出状态)；
34.图4为本技术实施例1提供的在孔口预埋管内开孔破壁灌浆的灌浆方法中所用到的管内开孔装置的结构示意图(柱塞处于伸出状态)；
35.图5为图2中局部a放大的结构示意图；
36.图6为本技术实施例2提供的在孔口预埋管内开孔破壁灌浆的灌浆方法的流程图；
37.图7为本技术实施例2提供的在孔口预埋管内开孔破壁灌浆的灌浆方法应用场景的结构示意图。
38.图中所述文字标注表示为：
39.101、基岩层；102、软基层；
40.2、孔口预埋管；
41.3、管内开孔装置；301、缸体；302、进液管；303、出液管；304、液压腔；305、柱塞；306、破孔件；307、吊接件；308、液压动力站；
42.401、固定板；402、安装架；403、驱动杆；404、转轮；405、刻度盘；406、指示件；407、旋钮锁销。
具体实施方式
43.为了使本领域技术人员更好地理解本技术的技术方案，下面结合附图对本技术进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本技术的保护范围有任何的限制作用。
44.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
45.实施例1
46.本实施例提供一种在孔口预埋管内开孔破壁灌浆的灌浆方法，该灌浆方法用于对软基结构进行灌浆，所述软基结构至少包括软基层102，所述软基层102例如可以为覆盖层、土层和堆石坝体等软基地层；本实施例提供的所述灌浆方法的流程图如图1所示，该灌浆方法为单独软基灌浆方法；所述灌浆方法包括如下步骤：
47.s11、在所述软基层102的顶部钻取钻孔。
48.首先，在所述软基层102的顶部标定钻孔的位置，然后在钻孔位置标定位置处开始
钻孔，所述钻孔深入预灌浆处理的软基层102中。
49.s12、向所述钻孔内下设孔口预埋管2；所述孔口预埋管2延伸至所述钻孔的底部。
50.所述孔口预埋管2为铁管；所述孔口预埋管2的外径等于或略小于所述钻孔的内径(孔口管外径小于钻孔内径时，宜在环状间隙内填充特制材料，防止灌浆浆液沿孔壁上窜)；在本实施例中，优选所述孔口预埋管2的管壁厚度一般为1.5～3mm。
51.s13、采用管内开孔装置3在所述孔口预埋管2内预灌浆部位的管壁上由内向外开孔破壁，形成破孔区。
52.具体地，将管内开孔装置3下设到所述孔口预埋管2内与所述软基层102相对应的任意高度位置；绕第一轴线方向转动所述管内开孔装置3，同时控制所述管内开孔装置3沿圆周方向，根据需要的破孔间距，依次在所述孔口预埋管2的管壁上由内向外沿垂直于管壁的方向打孔。在本实施例中，管内开孔装置3一次可以打三个孔，在作业时，可以在某一高度位置先打三个孔，三个孔上下排布，然后将管内开孔装置3转动一定角度(如90
°
)，再打三个孔，以此类推，比如可以在该高度位置一共打十二个孔，如果需要，还可以再调控管内开孔装置的高度位置，继续重复上述操作，即在两个不同的高度位置分别打一组孔。
53.在本实施例中，所述第一轴线方向为竖直方向，所述管内开孔装置3是可以绕竖直方向转动的，这样设计的目的是确保所述管内开孔装置3可以对所述孔口预埋管2内不同方向进行打孔，所述管内开孔装置3在所述孔口预埋管2的侧壁上的打孔方向为水平方向，即垂直于孔口管管壁。
54.在对所述孔口预埋管2进行破孔之前，需要将管内开孔装置3下设到孔口预埋管2内需要破孔的位置，并将其相对固定在该高度位置，这里相对固定是指，管内开孔装置3的高度位置不变，但是其可以在该高度位置转动，以调整破孔的方向。
55.s14、在所述孔口预埋管2内的所述破孔区的上端卡塞、或者上下两端分别卡塞。
56.管内破孔完成之后，在破孔区的上部卡单塞灌浆、或者在破孔区的上部和下部卡双塞灌浆；具体是指可以只在所述孔口预埋管内破孔区的上方，例如采用自下而上分段灌浆时，灌浆塞卡在破孔区(灌浆段)顶部(上方)，然后对所述破孔区(灌浆段)进行灌浆；还可以根据实际需要在所述孔口预埋管内破孔区(灌浆段)的上方和下方分别卡塞，然后对所述破孔区(灌浆段)进行灌浆。
57.s15、对所述破孔区进行软基灌浆。
58.请参考图2至图5，本实施例所采用的管内开孔装置3即为液压破孔器，其包括缸体301、液压管和液压动力站308；所述液压管连接在所述缸体301和所述液压动力站308之间；所述缸体301内设有沿第一方向分布的若干液压腔304；所述液压管包括进液管302和出液管303；所述进液管302和所述出液管303分别连接在所述液压腔304和所述液压动力站308之间；所述液压腔304内设有钢制柱塞305；所述柱塞305可沿第二方向伸缩；所述第二方向垂直于所述第一方向；所述柱塞305远离所述进液管302的一端与破孔件306相连。
59.具体地，所述缸体301外观呈圆柱形棒状结构，所述进液管302和所述出液管303分别自所述孔口预埋管2内延伸至钻孔的外部，并与位于外部的所述液压动力站308相连；在本实施例中，所述缸体301内沿第一方向分布有三个液压腔304，所述第一方向为竖直方向；所述液压腔304内设有柱塞305，柱塞305为t形结构，其t形结构的顶部朝向所述液压腔304连接进液管的一侧，底部可自所述液压腔304伸出至缸体301的外部，并且与用于对孔口预
埋管2破孔的破孔件306可拆卸连接，在本实施例中，设置有多个规格不同的破孔件，各破孔件均可以与柱塞305的底部螺纹连接，在使用时，可通过选用不同的破孔件来得到不同孔径大小或顶破深度的孔，开孔的孔径一般控制在8-14mm。
60.在作业时，所述液压动力站308将高压油通过所述进液管302向所述液压腔304内输送，推动所述柱塞305向远离所述进液管302的一侧移动，产生巨大推动力，使得所述破孔件306作用在所述孔口预埋管2的侧壁上以将管壁顶破。
61.需要说明的是，在本技术的其他实施例中，还可以根据实际需要，增减柱塞305的数量，即在所述缸体301内沿第一方向分布其他任意数量的液压腔304，即对应任意数量的柱塞305。
62.优选的，所述破孔件306包括与所述柱塞305可拆卸连接的连接部、以及设置在所述连接部相对远离所述柱塞305一端的顶破部；所述连接部为圆柱形结构，其与柱塞305螺纹连接；所述顶破部为圆锥形结构，其大端与所述连接部相连，尖端指向管壁。
63.优选的，所述缸体301的顶部连接有吊接件307；所述吊接件307沿所述第一方向延伸；所述吊接件307远离所述缸体301的一端延伸至所述钻孔的顶部。
64.具体地，在所述缸体301的顶部固定焊接有连接座，所述连接座与所述吊接件307可拆卸连接，在本实施例中，所述吊接件307为杆状物，比如钻杆等，其与连接座丝扣连接；可选择地，在本技术的其他实施例中，当对管内破孔方向无要求时，所述吊接件307还可以为钢丝绳，可在钢丝绳的端部连接挂钩或卡扣，挂钩或卡扣与连接座连接以实现对缸体的牵引。在安装管内开孔装置时，根据实际需要选定吊接件307的长度。
65.请进一步参考图5，所述吊接件307远离所述缸体301的一端与固定组件相连；所述固定组件包括固定板401以及设置在所述固定板401上的安装架402；所述安装架402上可转动连接有驱动杆403；所述驱动杆403的一端与所述吊接件307相连，另一端固定设有转轮404，可实现吊接件307在360
°
范围转动。
66.所述固定板401为矩形板或圆形板，其可通过螺栓固定在钻孔外的坝体顶部，所述安装架402包括与所述固定板401垂直焊接的竖板、以及焊接在所述竖板远离所述固定板401一端的横板；所述横板上通过轴承可转动连接有驱动杆403；所述驱动杆403的两端分别自所述横板的上下两侧伸出，其延伸至所述横板上部的一端固定设有转轮404，另外一端与吊接件307螺纹连接或卡键连接。
67.在使用时，通过转动转轮404，可带动驱动杆403和指示件406转动，从而能够带动所述吊接件307相应的转动；通过设置上述固定组件，可以将所述管内开孔装置相对固定，并且便于其转动。
68.可选择地，还可以将所述驱动杆403设计为与所述横板螺纹连接的，即所述驱动杆403为螺杆；通过转动转轮404使得驱动杆403旋转的同时向上/向下移动，从而可以调节管内开孔装置的在孔口预埋管内的高度位置，便于其在不同高度位置进行开孔破壁。
69.如果采用钻杆作为吊接件307，且钻杆采用地质钻机操控，因地质钻机可控制钻杆提升与旋转，则可将指示件406采用强磁铁制作并临时吸附固定在钻杆上，此时固定板401可只设置对拼式刻度盘405即可，能够满足孔内开孔装置3的提升和旋转定位。
70.优选的，所述安装架402上还设有刻度盘405；所述刻度盘405上开设有可供所述驱动杆403穿过的第一通孔；所述驱动杆403靠近所述第一通孔的侧壁上设有指示件406。
71.所述安装架402上对应所述驱动杆403的位置设有旋钮锁销407，所述旋钮锁销407用于锁定所述驱动杆403的旋转角度。
72.具体地，所述安装架402的竖板上固定有水平刻度盘405，所述刻度盘405的中部开设有第一通孔，所述刻度盘405的上表面沿第一通孔的边缘设有刻度，刻度的范围为0～360
°
，在所述驱动杆403靠近第一通孔的外侧壁上设有指示件406，所述指示件406为细杆状，通过采用上述结构，便于工作人员明确方向，通过其作为参照物来转动转轮以带动管内开孔装置转动相应角度，从而有助于在孔口预埋管2的侧壁相应方向破孔。
73.本实施例提供的灌浆方法，适用于对软基，如覆盖层、土层和堆石坝体等软基地层进行防渗灌浆，在对软基地层进行防渗灌浆时，可以先在钻孔内直接下设孔口预埋管，然后根据工程需要，在孔口预埋管内选择任意位置由内向外打孔破壁形成灌浆孔并进行灌浆，即灌浆孔的位置不是提前固定好的，而是可以根据实际需要随时调整的，其与现有技术中的“套阀管法”相比，克服了其灌浆不灵活、必须提前制作套阀管且固定套阀位置的问题。
74.实施例2
75.本实施例提供另外一种在孔口预埋管内开孔破壁灌浆的灌浆方法，本实施例提供的所述灌浆方法的流程图如图6所示，该灌浆方法用于对复合地基结构进行灌浆，请参考图7，所述复合地基结构包括上部软基层102以及位于所述软基层102下部的基岩层101；该灌浆方法为上部软基与下部基岩同孔灌浆的灌浆方法；所述灌浆方法包括如下步骤：
76.s21、在所述软基层102的顶部钻取钻孔；所述钻孔延伸至所述基岩层101。
77.首先，在所述软基层102的顶部标定钻孔的位置，然后在钻孔位置标定位置处开始钻孔，所述钻孔穿过所述软基层102并深入至所述基岩层101中，具体的深入至所述基岩层101表层段(基岩表层1-2m为宜)的位置。
78.s22、对所述钻孔内的所述基岩层101的表层段进行基岩灌浆。
79.s23、向所述钻孔内下设孔口预埋管2至所述钻孔底部，并在所述基岩层101的表层段用水泥浆将所述孔口预埋管2镶铸牢固。
80.所述孔口预埋管2为铁管；所述孔口预埋管2的外径等于或略小于所述钻孔的内径(孔口管外径小于钻孔内径时，宜在环状间隙内填充特制材料，防止灌浆浆液沿孔壁上窜)；在本实施例中，优选所述孔口预埋管2的管壁厚度为1.5～3mm。
81.s24、采用孔口封闭灌浆法，对所述孔口预埋管2下部所述基岩层101部分进行较高压力灌浆。在本实施例中，较高压力灌浆的压力一般指大于1mpa，优选的为1～8mpa。
82.s25、采用管内开孔装置3在所述孔口预埋管2内预灌浆部位的管壁上由内向外开孔破壁，形成破孔区。
83.具体地，将管内开孔装置3下设到所述孔口预埋管2内与所述软基层102相对应的任意高度位置；绕第一轴线方向转动所述管内开孔装置3，同时控制所述管内开孔装置3沿圆周方向，根据需要的破孔间距，依次在所述孔口预埋管2的管壁上由内向外打孔。在本实施例中，管内开孔装置3一次可以打三个孔，在作业时，可以在某一高度位置先打三个孔，三个孔上下排布，然后将管内开孔装置3转动一定角度(如90
°
)，再打三个孔，以此类推，比如可以在该高度位置一共打十二个孔，如果需要，还可以再调控管内开孔装置的高度位置，继续重复上述操作，即在两个不同的高度位置分别打一组孔。当有必要对较破碎的基岩层101表层段(孔口预埋管底部)重新灌浆时，也可在该部位孔口预埋管内进行开孔破壁和灌浆。
84.在本实施例中，所述第一轴线方向为竖直方向，所述管内开孔装置3是可以绕竖直方向转动的，这样设计的目的是确保所述管内开孔装置3可以对所述孔口预埋管2内不同方向进行打孔，所述管内开孔装置3在所述孔口预埋管2的侧壁上的打孔方向为水平方向，即垂直于孔口管管壁。
85.在对所述孔口预埋管2进行破孔之前，需要将管内开孔装置下设到孔口预埋管2内需要破孔的位置，并将其相对固定在该高度位置，这里相对固定是指，管内开孔装置的高度位置不变，但是其可以在该高度位置转动，以调整破孔的方向。
86.s26、在所述孔口预埋管2内的所述破孔区的上端卡塞、或者上下两端分别卡塞。
87.管内破孔完成之后，在破孔区的上部卡单塞灌浆、或者在破孔区的上部和下部卡双塞灌浆；具体是指可以只在所述孔口预埋管内破孔区的上方，例如采用自下而上分段灌浆时，灌浆塞卡在破孔区(灌浆段)顶部(上方)，然后对所述破孔区(灌浆段)进行灌浆；还可以根据实际需要在所述孔口预埋管内破孔区(灌浆段)的上方和下方分别卡塞，然后对所述破孔区(灌浆段)进行灌浆。
88.s27、对所述破孔区进行软基灌浆。
89.这里对所述软基层对应的所述孔口预埋管的破孔区进行软基灌浆的压力为较低压力，其是相对于对所述孔口预埋管下部所述基岩层部分灌浆压力而言的，在本实施例中，较低压力一般为不大于1mpa，优选为0.5mpa左右，也可根据需要确定灌浆压力。
90.需要说明的是，本实施例提供的灌浆方法中所用到的管内开孔装置3与实施例1中所提到的管内开孔装置3的结构以及使用方法均相同，故此处不再赘述，具体参考实施例1。
91.本实施例提供的灌浆方法，可以对上部为软基层、下部为基岩层的地质结构实现同孔灌浆，不需要在额外钻灌浆孔，且对先进行的下部基岩层灌浆可采用孔口封闭灌浆法，利于提高基岩层灌浆质量和功效。在灌浆时，先进行基岩层部分高压灌浆，后进行上部软基层部分孔口管内的开孔破壁和相对低压灌浆。具体地，钻孔至基岩表层段后，先对基岩表层段灌浆，再将孔口预埋管镶铸在基岩表层段，采用孔口封闭灌浆法对孔口管下部基岩层逐段进行较高压力的灌浆，且对上部软基层无影响，待下部基岩层灌浆结束后再对上部软基层进行灌浆施工。
92.本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想。以上所述仅是本技术的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均应视为本技术的保护范围。