[19]中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公布说明书
[21]申请号200810049526.3
[51]Int.CI.
E21D 11/00 (2006.01)E21D 11/38 (2006.01)E02D 19/16 (2006.01)E02D 3/12 (2006.01)
[43]公开日2008年8月27日[22]申请日2008.04.14[21]申请号200810049526.3
[71]申请人中铁隧道集团有限公司
地址471009河南省洛阳市西工区陵园路3号[72]发明人李治国 徐海廷 王全胜 孙国庆 牟松
陈飞 葛寨辉 刘坤昊
[11]公开号CN 101251017A
[74]专利代理机构郑州中民专利代理有限公司
代理人郭中民
权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 6 页
[54]发明名称
孔口止浆钻杆分段后退式注浆方法
[57]摘要
本发明提出的孔口止浆钻杆分段后退式注浆方法其操作步骤为：先用钻机在止浆墙上钻出浅孔，退出钻杆(7)，将孔口管(13)一端用钻机顶入钻孔中并用锚固剂(14)固定在孔口壁上，孔口管位于钻孔(16)外的一端联接排水装置(12)、防突水装置(11)；将进浆管(1)和进水管(3)通过注浆三通连接在钻杆(7)尾部，通过防突水装置、排水装置和孔口管钻孔，钻至设计孔深；拆除防突水装置，在钻杆上套置中空压盘(8)和止浆塞(10)，注浆至注浆压力和注浆量达到要求后，使止浆塞放松，后退钻杆一段距离，再次使止浆塞封紧进行下一段注浆，如此注浆一段，后退一段，再注浆一段，实现钻杆分段后退逐段注浆，将地层从孔底至孔口逐段进行加固，至钻杆全部退出。
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权 利 要 求 书
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1、一种孔口止浆钻杆分段后退式注浆方法，其特征是：先用钻机在止浆墙上钻出浅孔，退出钻杆(7)，将孔口管(13)一端用钻机顶入钻孔中并用锚固剂(14)固定在孔口壁上，孔口管(13)位于钻孔(16)外的一端联接排水装置(12)、防突水装置(11)；将进浆管(1)和进水管(3)通过注浆三通连接在钻杆(7)尾部，通过防突水装置(11)、排水装置(12)和孔口管(13)开始钻孔同时开启供水阀门通过钻杆供水将钻孔内泥砂和岩粉排出，钻至设计孔深；将位于孔口管(13)外端的一节钻杆从钻机上拆开，拆除防突水装置(11)，在钻杆(7)上套置中空压盘(8)和止浆塞(10)，并使中空锥台结构的止浆塞(10)其小径端位于排水装置管内，使中空压盘(8)位于止浆塞(10)后端并通过螺栓与排水装置(12)的法兰连接；使锥台形止浆塞(10)向前封紧钻杆与排水装置(12)内壁之间的间隙，开启注浆管路通过钻杆注浆使浆液进入孔底并沿着钻杆与孔壁之间的空隙返至孔口，被止浆塞封堵向地层中扩散，注浆压力和注浆量达到要求后，使止浆塞(10)放松，后退钻杆一段距离，并拆除孔外多余的钻杆，再次使止浆塞封紧进行下一段注浆，如此注浆一段，后退一段，再注浆一段，实现钻杆分段后退逐段注浆，将地层从孔底至孔口逐段进行加固，至钻杆全部退出，完成该孔注浆。
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说 明 书
孔口止浆钻杆分段后退式注浆方法
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技术领域
本发明属于隧道和地下工程软弱围岩的加固和堵水技术，主要提出了一种孔口止浆钻杆分段后退式注浆方法。背景技术
在软弱破碎含水地层中进行隧道和地下工程施工，最容易出现的问题是围岩大变形和坍塌以及开挖面涌水、突泥，危及人员、设备安全，造成伤亡事故，严重时引起地表坍塌，地下水位下降，影响居民正常生活，对地面环境造成破坏。为了保证施工安全，目前国内外常用的地层加固和堵水方法为注浆法，注浆法就是通过一定的压力把一定量的胶凝性材料注入岩层或土体，使其在岩层裂缝或土体空隙中流动、扩散、充填、固结，形成有一定强度和低透水性的胶结体，加固地层，封堵地下水，从而提高围岩的自稳定时间，为支护结构的施工赢得时间、创造条件。一次性钻孔、孔内安装注浆管的后退式注浆为国内外比较常用的注浆方法之一。其方法为一次性钻孔，退出钻杆，孔内下注浆管(注浆管上具有多排沿圆周分布的出浆孔，并对应出浆孔部位套置有橡胶止浆环)；注浆管内安装注浆芯管并接通注浆管路，注浆芯管的出浆段上具有多排沿圆周分布的出浆孔，并在出浆段两端套置有碗形止浆塞；注浆时向后逐段退出注浆芯管，利用注浆压力将注浆管上套置的橡胶止浆环顶开，浆液从注浆管上的出浆孔流出进入孔壁底层。该方法存在的缺陷是操作工艺比较复杂，注浆管留置钻孔内不能重复利用，成本较高，钻孔较深时，注浆芯管(多节连接)后退时易造成卡塞；近孔口段时若土质软弱破碎，注浆管无法顺利装入钻孔内，造成无法注浆，一般适应孔深＜15米的水平注浆。发明内容
本发明的目的即是提出一种孔口止浆钻杆分段后退式注浆方法，使其可满足钻孔较深的注浆要求并可保证注浆效果。
本发明方法的工作步骤为：先用钻机在止浆墙上钻出浅孔，退出钻杆，将孔口管一端用钻机顶入钻孔中并用锚固剂固定在孔口壁上，孔口管位于钻孔外
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的一端联接排水装置、防突水装置；将进浆管和进水管通过注浆三通连接在钻杆尾部，通过防突水装置、排水装置和孔口管开始钻孔同时开启供水阀门通过钻杆供水将钻孔内泥砂和岩粉排出，钻至设计孔深；将位于孔口管外端的一节钻杆从钻机上拆开，拆除防突水装置，在钻杆上套置中空压盘和止浆塞，并使中空锥台结构的止浆塞其小径端位于排水装置管内，使中空压盘位于止浆塞后端并通过螺栓与排水装置的法兰连接；使锥台形止浆塞向前封紧钻杆与排水装置内壁之间的间隙，开启注浆管路通过钻杆注浆使浆液进入孔底并沿着钻杆与孔壁之间的空隙返至孔口，被止浆塞封堵向地层中扩散，注浆压力和注浆量达到要求后，使止浆塞放松，后退钻杆一段距离，并拆除孔外多余的钻杆，再次使止浆塞封紧进行下一段注浆，如此注浆一段，后退一段，再注浆一段，实现钻杆分段后退逐段注浆，将地层从孔底至孔口逐段进行加固，至钻杆全部退出，完成该孔注浆。
本发明所提出的孔口止浆钻杆分段后退式注浆方法适用性强，操作简便，可适宜＞15米孔深的分段后退式注浆并使压力可控，达到较好的注浆效果，具有较好的推广应用价值。附图说明
图1-图6为本发明工艺方法操作步骤的示意图。
图中，1、进浆管，2、进浆单向阀，3、进水管，4、进水单向阀，5、泄压阀，6、钻机，7、钻杆，8、中空压盘，9、快速接头，10、止浆塞，11、防突水装置，12、排水装置，13、孔口管，14、锚固剂，15、止浆墙，16、钻孔，17、钻头，18、浆液，19、加固土层，20、水泥砂浆。 具体实施方式
结合附图对本发明实施例加以说明：
如图1所示，步骤(1)钻浅孔。钻机6就位后，按照设计的开孔位置及钻孔参数调整钻机角度满足设计钻孔要求后，钻孔1.8m。
如图2所示，步骤(2)退出钻杆7，安装孔口管13。孔口管13采用无缝钢管加工制作，一端焊接快速接头9，另一端用水泥砂浆20封堵20cm。安装前在孔口管距快速接头端部30cm处开始缠绕麻丝成纺锤形，并将锚固剂14放入孔口内。采用钻机6将孔口管13顶入钻孔中，孔口管13外留20cm；快速接头
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9为现有隧道及地下施工中常用的连接部件。
如图3所示，步骤(3)钻孔。将孔口管13位于孔外的一端通过快速接头9联接排水装置12、防突水装置11；把进浆管1和进水管3通过注浆三通连接在钻杆尾部上，关闭进浆单向阀2，打开进水单向阀4(往钻杆内供水，以冲出留在钻孔内的泥砂和岩粉)，通过防突水装置11、排水装置12和孔口管13开始钻孔，钻至设计注浆孔底。防突水装置11、排水装置12为现有隧道及地下施工中常用的部件。
如图4所示，步骤(4)安装止浆塞10和中空压盘8。把位于孔口管外端的一节钻杆从钻机上拆开，在钻杆上套置中空压盘8和止浆塞10，并使中空锥台结构的止浆塞10其小径端位于排水装置12管内，使中空压盘8位于止浆塞10后端并通过螺栓与排水装置12的法兰连接；上紧法兰盘螺栓使中空压盘8向前推紧止浆塞10，使其膨胀封紧钻杆7与排水装置12内壁之间的间隙。 如图5所示，步骤(5)注浆。关闭钻杆尾部的进水单向阀4，打开进浆单向阀2开始注浆，浆液通过钻杆送至孔底，并沿着钻杆与孔壁之间的空隙返至孔口，被止浆塞封堵，而后浆液开始向地层中扩散。
如图6所示，步骤(6)后退钻杆注浆。当注浆压力和注浆量达到设计要求时，反转法兰盘螺栓使中空压盘8脱离止浆塞10，使止浆塞10放松钻杆，后退钻杆至下一位置，并拆除孔外多余钻杆，继续注浆，如此反复后退，反复注浆，直至所有钻杆都退出钻孔；完成该孔注浆。
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