用于监测泥岩地层勘探孔封孔质量的多级伸缩式操作方法技术

一种用于监测泥岩地层勘探孔封孔质量的多级伸缩式操作方法，包括以下步骤：(1)装置部署，开挖勘探孔；确定装置下放深度；根据勘探孔的直径，确定下放注浆复用管的长度、外壁直径、复用管内壁直径，监测装置外壳的直径和高度；准备下放；下放、扫描孔壁；注浆；下放监测装置；展开监测装置；继续注浆；封顶；(2)监测预警，某一时刻，由于封孔质量不佳，地表水沿勘探孔渗流而下，勘探孔内湿度升高；顶部湿度计与侧湿度计监测到湿度变化，触发湿度预警，预警信息通过超声收发声呐传递至地面监测站。本发明专利技术不但可以用于勘探孔封孔质量的长期监测，而且具有智能预警、地下定位、数据传输功能，能够保障盾构在含有泥岩地层中施工的安全性。盾构在含有泥岩地层中施工的安全性。盾构在含有泥岩地层中施工的安全性。

【技术实现步骤摘要】
用于监测泥岩地层勘探孔封孔质量的多级伸缩式操作方法


[0001]本专利技术属于盾构施工
，尤其是涉及一种用于监测泥岩地层勘探孔封孔质量的多级伸缩式操作方法。

技术介绍

[0002]地下空间是一个城市的宝贵资源，近年来，随着人们对出行的需求日益增长，地面的公路交通已经不能满足人们的需要，许多城市开始探索地下的轨道交通即地铁。地铁建设离不开盾构隧道施工，由于盾构施工需要穿越诸多地层，在施工前必须进行详细的工程地质勘察。
[0003]钻探是工程地质勘察的常用手段，在钻探完成后，我们应对勘探孔进行封孔处理，否则地面的雨水等会沿着勘探孔渗入地层，影响盾构施工的质量。泥岩是一种遇水易松散崩解的沉积岩，在我国有广泛的分布。若盾构勘探孔封孔不严，地面水沿孔洞进入泥岩层，使得泥岩崩解，则盾构施工至勘探孔处易发生塌孔、渗水等灾害，甚至会导致严重的生产事故。因此，在含有泥岩的地层中进行盾构施工时，需要对勘探孔的封孔质量进行严密的监测。现阶段对勘探孔的研究主要集中在勘探孔的成孔、封孔手段，而勘探孔封孔质量的后期监测较少，也没有专门用于泥岩软化崩解监测的手段，无法实现长期的监测和预警。

技术实现思路

[0004]为了克服现有的盾构施工监测装置及其操作方法无法对泥岩地层勘探孔封孔质量进行长期监测，无法对孔内湿度变化进行监测，无法全面了解孔内情况，无法用于泥岩地层的勘探孔封孔质量监测的问题，实现对泥岩地层勘探孔封孔质量的长期监测和预警，有效地提高盾构施工的安全和质量，本专利技术提供了一种用于监测泥岩地层勘探孔封孔质量的多级伸缩式操作方法，不但可以用于勘探孔封孔质量的长期监测，而且具有智能预警、地下定位、数据传输功能，能够保障盾构在含有泥岩地层中施工的安全性。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种用于监测泥岩地层勘探孔封孔质量的多级伸缩式操作方法，所述方法包括以下步骤：
[0007](1)装置部署，过程如下：
[0008]1.1开挖勘探孔，根据勘探工作的需要以及设计，确定勘探孔深度和直径；
[0009]1.2确定装置下放深度；
[0010]1.3根据勘探孔的直径，确定下放注浆复用管的长度、外壁直径、复用管内壁直径，监测装置外壳的直径和高度；
[0011]1.4准备下放：将监测装置放入复用管内壁中，使橡胶塞与复用管内壁充分接触，并将地面监测站的电缆连入数据接口，将钢索与吊装孔连接；
[0012]1.5下放、扫描孔壁：将下放注浆复用管匀速下放至勘探孔的底部，在下放过程中，开启装置底部的摄像头与照明灯，获取勘探孔孔壁的土层详细信息，寻找薄弱位置，确定最
佳装置下放深度；
[0013]1.6注浆：将水泥浆注入下放注浆复用管的注浆层，使水泥浆沿着注浆层注入勘探孔的底部，同时提升下放注浆复用管与装置主体；
[0014]1.7下放监测装置，当提升下放注浆复用管至预定深度时，停止注浆，缓慢提升下放注浆复用管，同时将电缆和钢索慢慢向下放层中送入，使得合金底座紧贴水泥浆液，提升预定高度后，停止提升；
[0015]1.8展开监测装置，启动步进电机，驱动转轴，放出钢丝绳，使得内臂、中臂、外臂有序伸出，直至侧湿度计嵌入勘探孔的孔壁，铝合金板紧贴孔壁，关闭步进电机；
[0016]1.9继续注浆：断开吊装孔、数据接口的连接，使装置与地面的物理连接脱离，开启超声收发声呐，检查无线超声连接的可用性；继续向注浆层内注浆并提升下放注浆复用管，直至勘探孔的孔顶；
[0017]1.10封顶：停止注浆，移除下放注浆复用管，盖上勘探孔孔顶盖39，封孔完毕；
[0018](2)监测预警，过程如下：
[0019]2.1封顶完毕后，开启侧湿度计、顶部湿度计，并解锁步进电机，使得钢丝绳可以带动步进电机的转动，监测步进电机感应电流变化；
[0020]2.2某一时刻，由于封孔质量不佳，地表水沿勘探孔渗流而下，勘探孔内湿度升高；顶部湿度计与侧湿度计监测到湿度变化，触发湿度预警，预警信息通过超声收发声呐传递至地面监测站。
[0021]进一步，所述步骤(2)中，监测预警的过程还包括如下：
[0022]2.3接下来的某一时刻，如果装置监测深度处泥岩地层遇水发生崩解，由于内弹簧、中弹簧、外弹簧的作用，铝合金板始终紧贴孔壁，泥岩孔壁的崩解塌陷使得伸缩探测机构伸出，带动钢丝绳，使步进电机转动，产生较大的感应电流，触发崩解预警，预警信息通过超声收发声呐传递至地面监测站。
[0023]再进一步，实现所述操作方法的多级伸缩式智能装置包括吊装孔、数据接口、合金外壳、合金底座、超声收发声呐、橡胶塞、多级伸缩探测机构、摄像头、照明灯、步进电机、转轴、齿轮组、定滑轮组、钢丝绳、侧湿度计和顶部湿度计；
[0024]其中，吊装孔和数据接口与合金外壳固定连接；合金底座与合金外壳通过卡扣连接；超声收发声呐与合金外壳固定连接；橡胶塞与合金外壳固定连接位于合金外壳的底部外侧；多级伸缩探测机构与合金外壳固定连接；摄像头与合金底座固定连接；照明灯与合金底座固定连接；步进电机与合金底座固定连接，转轴穿过合金底座上的圆孔，并可自由转动；步进电机的输出轴通过齿轮组与转轴联动；定滑轮组与金属外壳固定连接；钢丝绳一头与多级伸缩探测机构固定连接，钢丝绳另一头与绕线盘固定连接，并穿过定滑轮组，多级伸缩探测机构安装侧湿度计，顶部湿度计与合金外壳固定连接；绕线盘安装在转轴上。
[0025]优选的，所述多级伸缩探测机构包括内弹簧、内臂、内挡板、中弹簧、中臂、中挡板、外弹簧、外臂、外挡板、球支座和铝合金板，内弹簧的内端与合金外壳固定连接；内臂穿过合金外壳上的圆孔；内挡板与内臂固定连接，内弹簧的外端顶触在所述内挡板上；中弹簧位于内臂内且中弹簧的内端与内壁固定连接，中臂穿过内臂上的圆孔；中挡板与中臂固定连接，中弹簧的外端顶触在中挡板上；外弹簧位于中臂内且外弹簧的内端与中臂固定连接；外臂穿过中臂上的圆孔；外挡板与外臂固定连接，外弹簧的外端顶触在外挡板上；球支座与铝合
金板固定连接，并嵌入外臂上的孔位；侧湿度计与铝合金板固定连接。
[0026]本专利技术的有益效果主要表现在：(1)下放位置精确可控。本装置具有摄像头和照明灯，配合下放注浆复用管，并且采用下放前扫描孔壁、下放时选择位置、下放后注浆密实的“三步下放法”，能够判断勘探孔内泥岩地层薄弱位置，实现下放位置的自由选择，使监测工作更为合理和有效。(2)监测数据多维化。本装置通过顶部湿度计、侧湿度计能够监测孔壁湿度、孔内湿度，通过多级伸缩探测机构连接的钢丝绳以及步进电机能够监测孔壁位移，可实现孔内
‑
孔壁
‑
岩体多维监测和预警，避免了单一监测点而导致的监测误差，提高了预警的可用性和可靠性。(3)地层内的定位与数据传递。本装置配备有超声收发声呐，借助超声波在地下较强的传播能力，可实现多个装置间的定位以及数据传输，当盾构接近时还可借助超声波接收设备实时获取盾构掌子面前方的勘探孔情况，实现超本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于监测泥岩地层勘探孔封孔质量的多级伸缩式操作方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)装置部署，过程如下：1.1开挖勘探孔,根据勘探工作的需要以及设计，确定勘探孔深度和直径；1.2确定装置下放深度；1.3根据勘探孔的直径，确定下放注浆复用管的长度、外壁直径、复用管内壁直径，监测装置外壳的直径和高度；1.4准备下放：将监测装置放入复用管内壁中，使橡胶塞与复用管内壁充分接触，并将地面监测站的电缆连入数据接口，将钢索与吊装孔连接；1.5下放、扫描孔壁：将下放注浆复用管匀速下放至勘探孔的底部，在下放过程中，开启装置底部的摄像头与照明灯，获取勘探孔孔壁的土层详细信息，寻找薄弱位置，确定最佳装置下放深度；1.6注浆：将水泥浆注入下放注浆复用管的注浆层，使水泥浆沿着注浆层入勘探孔的底部，同时提升下放注浆复用管与装置主体；1.7下放监测装置，当提升下放注浆复用管至预定深度时，停止注浆，缓慢提升下放注浆复用管，同时将电缆和钢索慢慢向下放层中送入，使得合金底座紧贴水泥浆液，提升预定高度后，停止提升；1.8展开监测装置，启动步进电机，驱动转轴，放出钢丝绳，使得内臂、中臂、外臂有序伸出，直至侧湿度计嵌入勘探孔的孔壁，铝合金板紧贴孔壁，关闭步进电机；1.9继续注浆：断开吊装孔、数据接口的连接，使装置与地面的物理连接脱离，开启超声收发声呐，检查无线超声连接的可用性；继续向注浆层内注浆并提升下放注浆复用管，直至勘探孔的孔顶；1.10封顶：停止注浆，移除下放注浆复用管，盖上勘探孔孔顶盖，封孔完毕；(2)监测预警，过程如下：2.1封顶完毕后，开启侧湿度计、顶部湿度计，并解锁步进电机，使得钢丝绳可以带动步进电机的转动，监测步进电机感应电流变化；2.2某一时刻，由于封孔质量不佳，地表水沿勘探孔渗流而下，勘探孔内湿度升高；顶部湿度计与侧湿度计监测到湿度变化，触发湿度预警，预警信息通过超声收发声呐传递至地面监测站。2.如权利要求1所述的用于监测泥岩地层勘探孔封孔质量的多级伸缩式操作方法，其特征在于，所述步骤(2)中，监测预警的过程还包括如...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾茁，刘永，韩业华，陈亮，荣浩然，林永星，刘文强，李超，莫林飞，张佳文，
申请(专利权)人：杭州浙科大科技有限公司，
类型：发明
国别省市：