内锚式孔口封闭装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种内锚式孔口封闭装置，涉及岩土工程领域，解决的技术问题是提供一种用于固结灌浆，能有效灌注孔口段的无盖重灌浆的孔口封闭装置，采用的技术方案是：内锚式孔口封闭装置，包括进回浆组件、孔口封闭组件和孔内锚固组件，进回浆组件包括射浆管和回浆罩，射浆管分为孔外段和孔内段，孔外段顶部为进浆嘴，孔内段设置出浆孔并连接孔内锚固组件，回浆罩紧固于孔外段和孔内段之间的位置，回浆罩内设置回浆通道；孔口封闭组件包括压紧件、压板和密封垫板，回浆罩与压紧件螺纹配合并形成螺母‑螺栓型结构，压板和密封垫板套于回浆罩外。向下旋扭压紧件，压板压紧密封垫板，可封闭孔口；旋扭松开压紧件，密封垫板脱开，可卸除灌浆压力。

【技术实现步骤摘要】
内锚式孔口封闭装置
本技术涉及岩土工程
，尤其是一种围岩或地基固结灌浆时封闭孔口的装置。
技术介绍
通过固结灌浆提高围岩的承载能力和抗渗性能，以实现压力管道钢衬-回填混凝土-围岩联合受力，从而达到减小钢衬厚度的目的，是地下埋藏式钢衬压力管道的重要设计思路和惯常设计方法。但是，围岩承载能力和抗渗性能的提高必须依靠其预期的固结灌浆效果来保障。为了确保围岩固结灌浆的质量，达到提高围岩弹性抗力和抗渗性能的预期效果，当前成熟且惯常采用的围岩固结灌浆工艺就是：在钢衬安装和周边回填混凝土浇筑后，在压力管道内钻孔，钻孔穿过钢衬和回填混凝土，以实施围岩盖重固结灌浆。对于采用普通强度(如Q235或Q345等)且厚度不大(不超过30mm)的钢衬压力管道而言，在钢衬安装后直接在钢衬上钻灌浆孔，或者在钢衬制作时预留孔洞作为灌浆钻孔的导孔都是可行的。但是，对于采用高强度(强度600MPa或更高强度)或大厚度(36mm或更厚)的钢板衬砌的高压管道，尤其是径厚比(内径/壁厚之比)较小的高压管道，在制作钢衬的卷板、组圆、焊接过程中会产生较大的环向拉应力，在制作成型的钢衬管节上开孔将会产生巨大的应力集中，从而在孔口附近发生钢板开裂的风险，即使制作钢衬时在孔口部位的外壁增设补强钢板也难以降低开孔所引起的应力集中。同时，钢衬上灌浆孔封堵的二次焊接还会引起进一步的应力集中，如果地下水压力较大，可能造成灌浆孔封堵困难，使灌浆孔形成渗水通道。在这种情况下，惯常采用的在钢衬安装和周边回填混凝土浇筑后，再钻孔实施围岩固结灌浆的施工程序就无法实施了。因此，只有倒换施工作业顺序，即先实施围岩固结灌浆、再安装钢衬和浇筑周边回填混凝土，才能避免在高强度或大厚度钢板上钻灌浆孔所引起的钢板开裂的风险。无盖重固结灌浆已经成功应用于如二滩、构皮滩、溪洛渡等大坝的基础加固，并在雅砻江锦屏二级水电站的引水隧洞围岩固结灌浆中得到使用。这些大坝坝基或隧洞围岩均为中硬岩～坚硬岩，岩体较完整，节理裂隙不发育或轻微发育，采用传统的孔口阻塞法灌浆工艺。由于岩体质量良好，孔口部位岩体较完整，栓塞能在孔口固定，孔口周边的岩体不会因栓塞膨胀的径向压力或灌注浆液的轴向推力产生破坏。但是，由于栓塞密封了其固定部位的孔壁裂隙，致使与栓塞等长的孔口段(约30～50cm)无法直接灌注。然而，恰恰是围岩最表层受到爆破扰动和开挖剥露，卸荷作用最为明显，孔口段产生的卸荷裂隙更需要灌浆来填充，所以这是孔口阻塞法灌浆工艺的重大缺陷。但是，如果钢衬压力管道位于节理裂隙较发育～强烈发育的非坚硬、较破碎～破碎岩体中，孔口部位的表层围岩能否承受栓塞膨胀的径向压力以及浆液灌注的轴向推力而不产生破坏，即栓塞能否稳定地“卡在孔口”是必须给予高度关注的问题。为了能够提供足够的摩阻力以可靠地固定栓塞，通过加大栓塞长度来减小栓塞膨胀应力是技术可行且操作简单的方法，但这将导致更长的孔口段无法得到直接灌注，导致围岩最表层的卸荷裂隙不能填充密实，固结灌浆无法达到预期效果。在成功采用无盖重固结灌浆的工程实例中，无论是大坝基础固结灌浆还是隧洞围岩固结灌浆，岩体均为中硬岩或坚硬岩，节理裂隙不发育或轻微发育，结构较完整～完整，栓塞能够在孔口固定并在灌浆作业过程中保持稳定。为了阻止灌浆浆液从表面张开的裂隙中串漏逸出，保持灌浆压力并达到结束标准，隧洞围岩一般采取挂网喷射混凝土封闭岩石表面的处理方法，大坝基础则采取先用填缝材料全面封堵建基面张开裂隙，在灌浆过程中采取限压限流控制浆液的扩散范围或速度、间歇灌注逐步填充并配合速凝嵌缝材料封堵少数发生串漏逸出的表面张开裂隙的措施。尽管栓塞部位的孔口段不能得到直接灌注，但是，通过采取上述措施后，都能在不发生或发生可接受的少量表面漏浆的情况下，逐步提高至设计灌浆压力、达到结束标准而顺利完成灌浆。针对表层局部因未得到直接灌注而检查发现的质量不合格的部位，通过增补少量灌浆孔实施盖重固结灌浆来弥补，均能达到预期的灌浆效果。但是，对于非坚硬、较破碎～破碎岩体中的压力管道围岩无盖重固结灌浆，如果仍然采用传统的孔口阻塞法灌浆工艺，由于岩体节理裂隙发育，岩性较软弱且完整性较差，将会面临两方面难以克服的难题：一方面，由于岩石承载能力低，为了提供抵抗灌注浆液的轴向推力所需要的摩阻力并防止孔口段孔壁岩石挤压破坏，不能通过加大栓塞的膨胀使之与孔壁之间产生适宜的径向接触应力，只能增加栓塞长度，通过加大接触面积来增加径向正压力。这将会导致更长的、最需要将裂隙填充密实的孔口段无法得到直接灌注，造成围岩固结灌浆难以达到预期效果，表层质量检查不合格的状况高频率发生。若是通过增补孔加密灌浆处理，不仅增加费用、延长工期，而且未必能达到预期效果。另一方面，由于岩石抗剪强度低，随着浆液压力的逐步升高，浆液对栓塞的轴向推力持续加大，孔口周边岩石由于受到栓塞轴向推力的剪切作用，可能会发生剪切(上抬)破坏，导致栓塞失去固定的基础，灌浆作业无法正常实施。基于上述两方面难以克服的难题，采用传统的柱塞式栓塞阻塞孔口实施围岩无盖重固结灌浆的施工工艺，难以甚至无法达到预期效果。为了确保全孔特别是表层孔口段能够得到有效灌注，以使裂隙充填密实，最好的方法是从表面封闭孔口实施灌浆。传统的孔口封闭法灌浆工艺适用于大坝坝基及其两岸山体的高压深孔帷幕灌浆，在灌浆过程中，浆液从伸入孔底的射浆管进入孔内，在孔内上升过程中一部分透过孔壁进入裂隙，另一部分则从孔口返回。孔口封闭法灌浆工艺需要使用孔口封闭器，孔口封闭器包括带有活动密封的连接件，连接件与钢制孔口管连接，将压力浆液作用在孔口封闭器上的轴向推力传递给钢制孔口管。钢制孔口管一般镶铸在盖重混凝土内，当盖重混凝土较薄时则穿过盖重混凝土深入第一个灌浆孔段。但是，对于钢衬压力管道围岩的无盖重固结灌浆而言，由于没有孔口管固定孔口封闭器并承受灌注浆液的轴向推力，因此传统的孔口封闭器无法使用。如果要保证整个孔段，特别是表层孔段，都能得到直接灌注并完全填充裂隙，最有效的措施是从围岩表面“罩住”孔口实施灌注。为此，需要设计并制作一种类似“密封罩”的器具密贴于孔口周边将孔口“罩住”。这种“密封罩”应能够像栓塞一样快速安装就位及拆移，既能够方便地固定在孔口部位的岩石表面，在灌浆浆液的顶推力作用下仍能保持与岩石表面的“密贴”状态且浆液不会外漏。“密封罩”还应能快速拆除并转移到其它灌浆孔再次方便地安装就位。基于能够快速安装和拆移这一前提条件，任何需要依赖钻孔周边的构筑物或附加设施来实现孔口封闭的其它措施均无法达到孔口封闭器的快速安装和拆移。如果依赖钻孔周边的构筑物，对于大断面洞室，其连接件长且重量较大，人工安装和拆移非常困难，依靠设备在压力管道内操作也非常不方便；对于小断面洞室，连接件将不可避免地占用本身就很狭窄的压力管道内部空间，甚至阻断压力管道，不仅造成通行艰难，还可能引起灌浆作业的各项操作无法正常、方便地进行。同时，对于不同位置的钻孔，其连接的尺寸各不相同，并且连接件的安装和拆除都需要耗费较长的时间。如果采用附加设施，则每个钻孔均需设置，不仅工作量大增加费用多，而且施工和拆除所耗费的时间可能比正常的灌浆操作时间还要长。因此，依靠钻孔和器具自身实现孔口封闭就成为了最为合理的选择。要实现孔口封闭，就必须将孔口封闭器稳定地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.内锚式孔口封闭装置，其特征在于：包括进回浆组件、孔口封闭组件和孔内锚固组件(3)，进回浆组件包括射浆管(1)和回浆罩(6)，射浆管(1)包括用于露于灌浆孔外的孔外段和用于插入灌浆孔的孔内段，孔外段顶部为用于连接进浆管的进浆嘴(10)，回浆罩(6)紧固于孔外段和孔内段之间的位置，回浆罩(6)外侧设置用于连接回浆管的回浆嘴(7)，回浆罩(6)的外壁设置外螺纹，孔内段的管壁设置至少一个出浆孔(11)，孔内段的端头连接孔内锚固组件(3)；孔口封闭组件包括压紧件(2)、压板(4)和密封垫板(5)，压紧件(2)内侧设置与回浆罩(6)的外螺纹适配的内螺纹，压紧件(2)螺纹连接于与回浆罩(6)外并形成螺母‑螺栓型结构；压紧件(2)靠近孔内锚固组件(3)的一侧设置压板(4)和密封垫板(5)，压板(4)和密封垫板(5)均套于回浆罩(6)外。

【技术特征摘要】
1.内锚式孔口封闭装置，其特征在于：包括进回浆组件、孔口封闭组件和孔内锚固组件(3)，进回浆组件包括射浆管(1)和回浆罩(6)，射浆管(1)包括用于露于灌浆孔外的孔外段和用于插入灌浆孔的孔内段，孔外段顶部为用于连接进浆管的进浆嘴(10)，回浆罩(6)紧固于孔外段和孔内段之间的位置，回浆罩(6)外侧设置用于连接回浆管的回浆嘴(7)，回浆罩(6)的外壁设置外螺纹，孔内段的管壁设置至少一个出浆孔(11)，孔内段的端头连接孔内锚固组件(3)；孔口封闭组件包括压紧件(2)、压板(4)和密封垫板(5)，压紧件(2)内侧设置与回浆罩(6)的外螺纹适配的内螺纹，压紧件(2)螺纹连接于与回浆罩(6)外并形成螺母-螺栓型结构；压紧件(2)靠近孔内锚固组件(3)的一侧设置压板(4)和密封垫板(5)，压板(4)和密封垫板(5)均套于回浆罩(6)外。2.如权利要求1所述的内锚式孔口封闭装置，其特征在于：所述压紧件(2)和压板(4)之间还设置密封件。3.如权利要求2所述的内锚式孔口封闭装置，其特征在于：所述密封件为：设置于压紧件(2)和压板(4)之间的弹性垫圈和/或带密封圈的刚性垫圈。4.如权利要求1所述的内锚式孔口封闭装置，其特征在于：所述压...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓念元，蒋跃光，刘永刚，肖红艳，陈亚琴，
申请(专利权)人：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51