钻孔内埋式任意球径向灌浆抬动变形观测方法技术

本发明专利技术公开了钻孔内埋式任意球径向灌浆抬动变形观测方法，包括如下步骤：根据观测需要沿任意方向钻设抬动观测孔；加工空心测杆和阻浆塞，将所述测杆和阻浆塞整体放置于抬动观测孔中，从所述测杆的管内向抬动观测孔孔底注入水泥浆液并形成锚固段；在抬动观测孔孔外的外露端渐次安装钢板、磁性表座、连接杆架和千分表；进行任意向工程灌浆时，基岩受灌浆压力的作用产生相对于测杆的抬动位移，所述位移差值可通过千分表观测。本发明专利技术实现了沿任意球径向抬动变形的观测，与常规观测方法相比具有稳定可靠、数据精度高、可在狭窄有限的空间内埋设、与周边施工项目干扰小且易回收利用等诸多优势。

【技术实现步骤摘要】
钻孔内埋式任意球径向灌浆抬动变形观测方法
本专利技术涉及水利水电工程灌浆安全监测
，具体地指一种钻孔内埋式任意球径向灌浆抬动变形观测方法。
技术介绍
随着我国水利水电工程建设的高速推进，用于基础处理和结构补强的灌浆技术得到广泛应用。但是，与之配套的抬动变形观测方法的发展与改进却很小。以往的抬动变形观测方法主要有两种：第一种为钻孔内埋、垂直向下观测法，应用较为广泛；第二种为表面连杆观测法，应用相对较少。在陡倾、直立岩面近水平向灌浆或任意上仰方向灌浆时(即任意球径向)，采用上述两种方法进行抬动变形观测存在如下问题：1.钻孔内埋、垂直向下观测法无法进行水平或上仰方向观测。钻孔内埋、垂直向下观测法一般只适用于垂直或下倾钻孔灌浆(如帷幕灌浆、常规坝基固结灌浆等工程灌浆)时采用，而对陡倾、直立岩面近水平向灌浆和任意向上仰孔灌浆(如高拱坝斜坡坝基灌浆、地下厂房洞室围岩固结灌浆、坝体接缝灌浆、地下洞室顶拱回填灌浆等工程灌浆)时，此方法中的孔内装置将不能有效安装，无法进行水平或上仰方向的抬动观测，主要是因为：①当埋设方向为近似水平或任意向上仰时，孔底锚固砂浆(或水泥浆)难以通过抛投(或自流)的方式在自重作用下进入孔底凝固形成锚固段；②起孔底隔浆作用的粘土或黄油等不能在自重作用下充满相应孔段并形成隔浆段，且易在灌浆时被击穿失效；③外套管和岩壁之间的缝隙不能采用注水下砂的方式进行有效填充，难以有效阻隔通过钻孔裂隙渗入孔内的浆液。上述任何一种安装缺陷均会导致该观测方法失效。2.表面连杆观测法观测精度低、施工干扰大。表面连杆观测法一般适用于监测两个相邻块体或两个区域之间(例如混凝土板块开裂)的表面相对变形值，是一种简易观测方法，实际工程中应用极少。对任意向、在任意位置灌浆的情况，其适应能力差，存在精度低、施工干扰大的问题：①此方法中的观测点和锚固点(相对不动点)通常同属一个平面，在灌浆时若相邻两个块体或区域同时受力，同步变位，那么观测出来的抬动变形值可能会比本块体实际发生的真正位移偏小(两块体同向位移)或偏大(两块体反向位移)。这种简易的相对变形观测方法若应用于基岩灌浆抬动变形观测时其精度明显偏低。②此方法中的连杆式装置均直接布置于地面，其布置和观测与其他施工项目干扰较大。为了达到一定精度，该方法中连杆长度一般较长、较粗(增加刚度)，在空间上(特别是在空间狭窄的地下洞室)侵占其他施工项目的作业面，形成施工干扰；同时，现场施工产生的机械、人为碰撞不可避免，均会干扰表面连杆式装置的有效观测。综上所述，以往通常采用的钻孔内埋、垂直向下观测法和表面连杆观测法均不适用于陡倾、直立岩面近水平向灌浆或任意上仰方向灌浆抬动变形观测，亟待研究出一种适用于任意球径向抬动变形观测的方法。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种钻孔内埋式任意球径向灌浆抬动变形观测方法，该方法可实现任意球径向抬动变形的观测，具有观测过程可靠稳定、测量数据精度高等特点；同时应用此方法可在狭窄有限的空间内完成观测装置的埋设，且安装过程便捷、高效。本专利技术的技术方案是通过如下措施来达到：本专利技术钻孔内埋式任意球径向灌浆抬动变形观测方法，其特征之处包括如下步骤：步骤1：根据观测需要沿任意方向钻设抬动观测孔；步骤2：加工空心测杆和阻浆塞，其中所述阻浆塞由中心含有通孔的圆形钢板和所述圆形钢板周圈缠绕的防渗土工膜组成；随后将所述测杆穿过阻浆塞的通孔，并将所述阻浆塞焊接在所述测杆下部的杆壁上，所述阻浆塞以下测杆杆壁上开凿有数个泄浆孔；步骤3：将所述测杆和阻浆塞整体放置于抬动观测孔中，所述阻浆塞和抬动观测孔孔壁边界形成密闭空间；步骤4：从所述测杆的管内向抬动观测孔孔底注入水泥浆液，待所述水泥浆液最终凝固形成测杆的孔底锚固段；步骤5：在所述测杆位于抬动观测孔孔外的外露端渐次安装钢板、磁性表座以及连接杆架，然后将千分表通通过连接杆架固定后放置在孔口边缘浇筑的混凝土墩上；步骤6：进行任意向工程灌浆时，基岩受灌浆压力的作用产生相对于测杆的抬动位移，所述位移差值可通过孔口安装的千分表观测。优选地，所述步骤2还包括：加工隔浆用套管，在所述测杆位于阻浆塞朝抬动观测孔孔口方向以上部分沿通长嵌套设置套管。当孔内发生串浆时，套管作为岩壁和测杆之间隔浆体，可有效避免岩壁与测杆通长被浆液焊接为整体，从而确保抬动值观测结果不受到影响。优选地，将所述套管设置在测杆外围后，使所述套管底端与阻浆塞之间留有空腔；通过在空腔部位缠绕防渗土工膜形成沿阻浆塞径向朝向测杆的防渗土工膜凸起，所述套管通过防渗土工膜凸起与阻浆塞隔开。常规观测方法中一般在该部位使用粘土或者黄油用于隔浆，由于其强度一般较低，易被串浆后高压浆液击穿破坏，当浆液进入套管内部并将其与测杆焊为整体后，将最终导致抬动观测失败；而此处通过使用结构强度较高的防渗土工膜，可有效提高抬动观测的有效性，同时实现了在不依靠自重的作用下，沿任意向对套管底部一段进行填充并形成孔底隔浆段的目的。优选地，将所述套管放入抬动观测孔之前，先在所述套管外壁缠绕防渗土工膜。常规方法采用粉细砂作为孔内发生串浆时套管外的第二层隔浆体，但因自身结构松散存在隔浆失效的可能性，可靠性较差；而套管外所缠绕的防渗土工膜力学强度高，防止抬动观测失效，同时也实现了在不依靠自重的作用下，沿任意向对孔壁缝隙进行填充并形成孔壁隔浆体的目的。优选地，将步骤3中所述测杆分成若干子段，并在两端加工正反丝扣；进而，在步骤3的测杆下插过程中进行分段插入并用丝扣完成后续各段测杆的连接。即先插入第n段测杆，再将第n段测杆的末端与第n+1段测杆的首端通过测杆丝扣连接，然后插入第n+1段测杆。此举一方面适应于在有限空间进行观测装置安装，同时也便于观测装置的后期再利用。优选地，将所述套管分成若干子段，并在两端加工有正反丝扣；进而，在所述套管与阻浆塞连接及整体下插过程中进行分段插入并用丝扣完成后续各段套管的连接。即先插入第n段套管，再将第n段套管的末端与第n+1段套管的首端通过套管丝扣连接，然后插入第n+1段套管。此举一方面适应于在有限空间进行观测装置安装，同时也便于观测装置的后期再利用。优选地，所述套管外壁的防渗土工膜也分段缠绕。即先缠绕第n段套管，再缠绕第n+1段套管，第n段套管和第n+1段套管外壁的防渗土工膜之间留有重叠搭接部分，最后利用铁丝或生胶带对相邻段搭接处绑扎固定，以利于安装和套管下插。优选地，将所述测杆在抬动观测孔的孔口处通过膨胀螺栓固定。当抬动观测孔为垂直向上方向时，使用膨胀螺栓在孔口固定的方法防止套管从孔中滑落。优选地，所述步骤4中通过所述测杆的内孔向抬动观测孔的孔底注入水泥浆液的具体步骤为：向所述测杆位于抬动观测孔孔口的外露端接一空心塑料软管，同时将空心塑料软管另一端与泵机相连，随后将所述水泥浆液依次送入空心塑料软管、测杆，最终所述水泥浆液通过测杆底部侧壁的泄浆孔和底端的孔口注入抬动观测孔的孔底。该专利技术的设计原理为：采用以钻孔内埋方式作为设计基础，沿任意球径向钻设抬动观测孔并内插在杆壁上焊接有阻浆塞的测杆。利用测杆所具备的中空特性，将其作为孔内输送水泥浆液的通道使其直达孔底。同时还利用阻浆塞和孔壁(底)形成的边界，保证在任何角度下(包括上仰)注入孔底的水泥浆液均能凝固形成锚固段，完成绝对不动端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钻孔内埋式任意球径向灌浆抬动变形观测方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：根据观测需要沿任意方向钻设抬动观测孔(1)；步骤2：加工空心测杆(2)和阻浆塞(3)，其中所述阻浆塞(3)由中心含有通孔的圆形钢板和所述圆形钢板周圈缠绕的防渗土工膜(5)组成；随后将所述测杆(2)穿过阻浆塞(3)的通孔，并将所述阻浆塞(3)焊接在所述测杆(2)下部的杆壁上，所述阻浆塞(3)以下测杆(2)杆壁上开凿有数个泄浆孔(6)；步骤3：将所述测杆(2)和阻浆塞(3)整体放置于抬动观测孔(1)中，所述阻浆塞(3)和抬动观测孔(1)孔壁边界形成密闭空间；步骤4：从所述测杆(2)的管内向抬动观测孔(1)孔底注入水泥浆液(7)，待所述水泥浆液(7)最终凝固形成测杆(2)的孔底锚固段(17)；步骤5：在所述测杆(2)位于抬动观测孔(1)孔外的外露端渐次安装钢板(15)、磁性表座(16)以及连接杆架(11)，然后将千分表(14)通过连接杆架(11)固定后放置在孔口边缘浇筑的混凝土墩(12)上；步骤6：进行任意向工程灌浆时，基岩受灌浆压力的作用产生相对于测杆(2)的抬动位移，所述位移差值可通过千分表(14)观测。

【技术特征摘要】
1.一种钻孔内埋式任意球径向灌浆抬动变形观测方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：根据观测需要沿任意方向钻设抬动观测孔(1)；步骤2：加工空心测杆(2)和阻浆塞(3)，其中所述阻浆塞(3)由中心含有通孔的圆形钢板和所述圆形钢板周圈缠绕的防渗土工膜(5)组成；随后将所述测杆(2)穿过阻浆塞(3)的通孔，并将所述阻浆塞(3)焊接在所述测杆(2)下部的杆壁上，所述阻浆塞(3)以下测杆(2)杆壁上开凿有数个泄浆孔(6)；加工隔浆用套管(4)，在所述测杆(2)位于阻浆塞(3)朝抬动观测孔(1)孔口方向以上部分沿通长嵌套设置套管(4)；将所述套管(4)设置在测杆(2)外围后，使所述套管(4)底端与阻浆塞(3)之间留有空腔(18)；通过在空腔(18)部位缠绕防渗土工膜(5)形成沿阻浆塞(3)径向朝向测杆(2)的防渗土工膜凸起(19)，所述套管(4)通过防渗土工膜凸起(19)与阻浆塞(3)隔开；步骤3：将所述测杆(2)和阻浆塞(3)整体放置于抬动观测孔(1)中，所述阻浆塞(3)和抬动观测孔(1)孔壁边界形成密闭空间；步骤4：从所述测杆(2)的管内向抬动观测孔(1)孔底注入水泥浆液(7)，待所述水泥浆液(7)最终凝固形成测杆(2)的孔底锚固段(17)；步骤5：在所述测杆(2)位于抬动观测孔(1)孔外的外露端渐次安装钢板(15)、磁性表座(16)以及连接杆架(11)，然后将千分表(14)通过连接杆架(11)固定后放置在孔口边缘浇筑的混凝土墩(12)上；步骤6：进行任意向工程灌浆时，基岩受灌浆压力的作用产生相对于测杆(2)的抬动位移，所述位移差值可通过千分...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐年丰，施华堂，王汉辉，李洪斌，樊少鹏，邹德兵，丁刚，刘权庆，黄小艳，肖碧，王公彬，卢增木，
申请(专利权)人：长江勘测规划设计研究有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42