CN105180787A - 一种高压灌浆抬动变形监测装置及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压灌浆抬动变形监测装置及其安装方法。所述监测装置包括基准管和保护管；所述基准管底端内锚管和内锚头上部设置有滑动内轴，所述保护管底端连接有滑动外套，该滑动外套套装在滑动内轴上且之间设有密封元件；所述基准管下部滑动内轴与保护管下部滑动外套之间套装嵌压有弹性胶塞；所述基准管顶端安装有地面抬动观测千分表；所述基准管、滑动内轴、内锚管和内锚头均具有中空通道，且各中空通道串联形成灌浆通道。本发明有效的防止了高压灌浆过程中产生保护管与基准管之间串浆固结问题，保证了抬动变形观测装置保护管与基准管之间密封及变形位移自由滑动性能，从而确保了抬动变形观测装置的观测精度。

Description

一种高压灌浆抬动变形监测装置及其安装方法

技术领域

本发明涉及一种高压灌浆抬动变形监测装置及其安装方法，属于地基基础处理固结与防渗灌浆工程领域，主要用于地基基础处理固结与防渗灌浆过程中实时进行灌浆抬动变形监测，以避免因灌浆强度过大而产生较大的灌浆抬动变形，造成上部建筑物破坏。

背景技术

在进行地基基础加固与防渗灌浆时，灌入地层孔隙或裂隙的浆液，随着灌入量与灌浆压力强度加大，即有可能产生灌浆抬动变形破坏。现有灌浆抬动变形观测装置保护管与基准管之间多采用粘土、海带、黄油、石膏或单一的橡胶垫进行密封隔离而容易产生高压串浆固结，影响抬动变形观测装置观测精度，甚至造成抬动变形观测装置失灵而危及上部建筑物安全。

发明内容

针对现有灌浆抬动变形观测装置保护管与基准管之间容易产生高压串浆固结，影响抬动变形观测装置观测精度问题，提出一种高压灌浆抬动变形监测装置及其安装方法，该监测装置具有在保护管与基准管之间采用弹性胶塞，以及滑动外套与滑动内轴之间采用密封元件的多重密封结构，可有效的防止高压灌浆过程中产生保护管与基准管之间串浆固结问题，保证抬动变形观测装置保护管与基准管之间密封及变形位移自由滑动性能，从而确保抬动变形观测装置的观测精度。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种高压灌浆抬动变形监测装置，包括基准管和套装在基准管外的保护管；其结构特点是，所述基准管底端连接有滑动内轴，所述保护管底端连接有滑动外套，该滑动外套套装在滑动内轴上，且所述滑动外套与滑动内轴之间设有密封元件；所述滑动内轴底端连接有内锚管，该内锚管上装有内锚头；所述滑动内轴下部套装有弹性胶塞；所述基准管顶端通过架座安装有位移检测装置；

所述基准管、滑动内轴、内锚管和内锚头均具有中空通道，该基准管的中空通道、滑动内轴的中空通道、内锚管的中空通道和内锚头的中空通道串联形成灌浆通道。

所述密封元件优选为多组O型密封圈。

以下为本发明的进一步改进的技术方案：

所述基准管、保护管、滑动外套、滑动内轴、内锚管和内锚头均置于安装孔内。

所述滑动外套底端嵌压在弹性胶塞上；当保护管连同滑动外套下压时，该弹性胶塞可产生压胀对安装孔下部的锚固段上部孔壁进行局部封闭。

所述弹性胶塞采用耐候性与耐久性较好地弹性橡胶塞，该弹性橡胶塞的长度根据安装孔锚固段地层条件灌浆需要确定，优选所述弹性胶塞沿着滑动内轴的轴线方向的长度不小于30cm。所述弹性橡胶塞套装在滑动内轴上并嵌压在轴肩盘内。

优选地，所述安装孔的孔径大于保护管外径，且不小于75mm。

所述基准管与保护管之间具有地层抬动变形相对自由滑移间隙。

优选地，所述内锚管连同内锚头采用水泥浓浆或水泥砂浆进行灌浆锚固。

优选地，所述安装孔与保护管之间采用水泥浓浆或水泥砂浆充填灌浆，或采用细沙充填止浆。

基于同一发明构思，本发明还提供了一种如上述高压灌浆抬动变形监测装置的安装方法，包括如下步骤：

S1、安装孔钻孔与灌浆，安装孔灌浆工艺技术要求根据地层条件按设计要求进行，钻孔深度进入灌浆所要求进行抬动观测地层深度以下较完整岩体，安装孔的直径须大于保护管的外径；安装孔钻孔与灌浆完成后，现场进行验收，合格后转入步骤S2；

S2、依次连接滑动内轴、弹性胶塞、滑动外套、内锚管与内锚头并吊装下入安装孔内卡固于安装孔孔口；

S3、连接上部第一根基准管与保护管并吊装下入安装孔内卡固于安装孔孔口；之后，依次连接并吊装下入上部其余的基准管与保护管，直至内锚管与内锚头下入安装孔锚固段；

S4、向上提保护管5-10cm，并通过所述灌浆通道向安装孔下部的锚固端灌注水泥浓浆或水泥砂浆，同时对内锚管与内锚头进行锚固灌浆，以及对保护管与安装孔之间进行充填灌浆；

S5、下放保护管并继续下压保护管5-10cm至弹性胶塞压胀贴紧封闭安装孔孔壁后，对锚固段进行闭浆待凝；对含有承压水的锚固端屏浆60min以上，而后继续闭浆待凝，待凝时间不小于72h；

S6、浇筑安装孔孔口地面抬动变形观测表磁性支架坐墩，基准管顶端通过架座安装有所述位移检测装置。

由此，完成整个抬动观测装置安装后，即可观测灌浆过程中地面相对于抬动变形观测装置基准管顶端抬动变形位移值。

本发明所述的位移检测装置优选为地面抬动观测千分表或带位移传感器的监测装置。

进一步地，本发明的钻孔可采用地质回转取芯钻进工艺进行。

本发明的基准管与保护管均为多根单管串接而成。

所述基准管顶端高出保护管的顶端不超过5cm。

由此，所述基准管1下端依次连接于滑动内轴5、内锚管7、内锚头8，其中内锚管7与内锚头8均锚固于安装孔内规定锚固段；保护管2下端连接于滑动外套3，所述滑动外套下部嵌压有弹性胶塞；所述内锚管与内锚头采用水泥浓浆或水泥砂浆进行灌浆锚固；所述基准管1外设有防止灌浆串浆固结的保护管2。

由此，本发明的高压灌浆抬动变形观测装置是根据类似于向家坝水电站高水头运行条件下，进行泄水坝段挠曲核部破碎带“高压冲挤”补强灌浆施工零抬动要求，研究推出的一种保护管与基准管之间采用弹性橡胶塞及滑动外套与滑动内轴之间O型密封圈多重密封结构，可有效的避免高压灌浆过程中对抬动观测装置保护管与基准管之间产生串浆固结，确保抬动变形观测装置的可靠性与变形观测精度，确保向家坝水电站泄水坝段挠曲核部破碎带“高压冲挤”补强灌浆过程中零抬动有效监测与控制，确保向家坝水电站大坝高水头安全运行。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明的保护管与基准管之间采用压嵌弹性胶塞，滑动外套与滑动内轴之间采用O型密封圈，从而形成多重密封结构，有效的防止了高压灌浆过程中产生保护管与基准管之间串浆固结问题，从而确保抬动变形观测装置的抬动变形监测的可靠性与变形观测精度。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构原理图。

在图中

1-基准管；2-保护管；3-滑动外套；4-O型密封圈；5-滑动内轴；6-弹性橡胶塞；7-内锚管；8-内锚头；9-安装孔；10-千分表；11-锚固灌浆体；12-表架座；13-玻璃板或钢板。

具体实施方式

一种高压灌浆抬动变形监测装置，如图1所示，包括安装孔9、基准管1、保护管2，以及地面抬动观测千分表10。所述安装孔9为埋设基准管1、保护管2而专门进行的钻孔；所述基准管1下端依次连接于滑动内轴5、内锚管7、内锚头8；所述基准管1外设有防止灌浆串浆固结的保护管2；所述保护管2下端连接于滑动外套3；所述滑动外套3下部嵌压有弹性橡胶塞6；所述弹性橡胶塞6套装在基准管1下部滑动内轴5并嵌压在轴肩盘内；所述保护管与基准管之间设置有弹性橡胶塞6以及滑动外套与滑动内轴5之间O型密封圈4多重密封结构。

所述安装孔采用地质回转钻进工艺钻孔，钻孔深度进入灌浆过程中要求进行抬动观测地层深度以下较完整岩体；安装孔直径须大于保护管外径，且孔径不小于75mm为宜。

所述的基准管1可采用内径为25mm，壁厚3-5mm无缝钢管；所述保护管2可采用内径为50mm，壁厚3-5mm无缝钢管；所述基准管与保护管上部连接管单根长度相等，且安装组装时基准管高出保护管10cm至20cm，便于安装提升吊装方便。

所述弹性橡胶塞6采用专门定制的耐候性与耐久性较好地弹性橡胶塞，弹性橡胶塞长度根据安装孔锚固段地层条件灌浆需要确定，且不小于30cm为宜。

所述内锚管7与内锚头8均锚固于安装孔内规定锚固段；所述内锚管与内锚头采用水泥砂浆或水泥浓浆进行灌浆锚固。所述保护管与孔壁之间采用水泥浓浆或水泥砂浆进行充填灌浆，也可采用细沙充填。

所述地面抬动观测千分表10采用市售高精度千分表。

如图1所示，本实施例所述的高压灌浆抬动变形观测装置安装使用流程如下：

1、根据设计要求布置并进行安装孔9钻孔与灌浆，钻孔可采用地质回转取芯钻进工艺进行；安装孔灌浆工艺技术要求根据地层条件按设计要求进行；钻孔深度进入灌浆所要求进行抬动观测地层深度以下较完整岩体；安装孔9直径须大于保护管外径，且孔径不小于75mm为宜。安装孔钻孔与灌浆完成后，现场进行验收合格。

2、按照抬动变形观测装置结构组装基准管滑动内轴5、弹性胶塞6、保护管滑动外套3；连接基准管内锚管7与内锚头8并吊装下入安装孔9内卡固于孔口。

3、连接上部第一根基准管与保护管并吊装下入安装孔9内卡固于孔口；之后，依次连接并吊装下入上部所有基准管与保护管直至内锚管与内锚头下入安装孔9锚固段。

4、上提外保护管5-10cm，通过所述灌浆通道，向安装孔底锚固端灌注水泥浓浆或水泥砂浆，同时对基准管内锚管与内锚头进行锚固灌浆，以及对保护管与安装孔之间进行充填灌浆。

5、下放并继续下压保护管8-15cm至弹性胶塞6压胀贴紧封闭安装孔孔壁后；对锚固段进行闭浆待凝；对含有承压水的锚固端可屏浆60min以上，而后闭浆待凝，待凝时间不小于72h。

6、浇筑安装孔口地面抬动变形观测表磁性支架坐墩，基准管1顶端通过架座12安装所述地面抬动观测千分表10，完成整个抬动观测装置安装后，即可观测灌浆过程中地面相对于抬动变形观测装置基准管顶端抬动变形位移值。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种高压灌浆抬动变形监测装置，包括基准管（1）和套装在基准管（1）外的保护管（2）；其特征在于，所述基准管（1）底端连接有滑动内轴（5），所述保护管（2）底端连接有滑动外套（3），该滑动外套（3）套装在滑动内轴（5）上，且所述滑动外套（3）与滑动内轴（5）之间设有密封元件；所述滑动内轴（5）底端连接有内锚管（7），该内锚管（7）上装有内锚头（8）；所述滑动内轴（5）下部套装有弹性胶塞（6）；所述基准管（1）顶端通过架座（12）安装有位移检测装置；

所述基准管（1）、滑动内轴（5）、内锚管（7）和内锚头（8）均具有中空通道，该基准管（1）的中空通道、滑动内轴（5）的中空通道、内锚管（7）的中空通道和内锚头（8）的中空通道串联形成灌浆通道。

2.根据权利要求1所述的高压灌浆抬动变形监测装置，其特征在于，所述基准管（1）、保护管（2）、滑动外套（3）、滑动内轴（5）、内锚管（7）和内锚头（8）均置于安装孔（9）内。

3.根据权利要求1所述的高压灌浆抬动变形监测装置，其特征在于，所述滑动外套（3）底端嵌压在弹性胶塞（6）上；当保护管（2）连同滑动外套（3）下压时，该弹性胶塞（6）可产生压胀对安装孔（9）下部的锚固段上部孔壁进行局部封闭。

4.根据权利要求1所述的高压灌浆抬动变形监测装置，其特征在于，所述弹性胶塞（6）沿着滑动内轴（5）的轴线方向的长度不小于30cm。

5.根据权利要求2所述的高压灌浆抬动变形监测装置，其特征在于，所述安装孔（9）的孔径大于保护管（2）外径，且不小于75mm。

6.根据权利要求1-5之一所述的高压灌浆抬动变形监测装置，其特征在于，所述基准管（1）与保护管（2）之间具有地层抬动变形自由滑移间隙。

7.根据权利要求1-5之一所述的高压灌浆抬动变形监测装置，其特征在于，所述内锚管（7）连同内锚头（8）采用水泥浓浆或水泥砂浆进行灌浆锚固。

8.根据权利要求1-5之一所述的高压灌浆抬动变形监测装置，其特征在于，所述安装孔（9）与保护管（2）之间采用水泥浓浆或水泥砂浆充填灌浆，或采用细沙充填止浆。

9.一种如权利要求1-8之一所述高压灌浆抬动变形监测装置的安装方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、安装孔（9）钻孔与灌浆，安装孔灌浆工艺技术要求根据地层条件按设计要求进行，钻孔深度进入灌浆所要求进行抬动观测地层深度以下较完整岩体，安装孔（9）的直径须大于保护管（2）的外径；安装孔（9）钻孔与灌浆完成后，现场进行验收，合格后转入步骤S2；

S2、依次连接滑动内轴（5）、弹性胶塞（6）、滑动外套（3）、内锚管（7）与内锚头（8）并吊装下入安装孔（9）内卡固于安装孔（9）孔口；

S3、连接上部第一根基准管与保护管并吊装下入安装孔（9）内卡固于安装孔（9）孔口；之后，依次连接并吊装下入上部其余的基准管与保护管（2），直至内锚管（7）与内锚头（8）下入安装孔（9）锚固段；

S4、向上提保护管（2）5-10cm，并通过所述灌浆通道向安装孔（9）下部的锚固端灌注水泥浓浆或水泥砂浆，同时对内锚管（7）与内锚头（8）进行锚固灌浆，以及对保护管（2）与安装孔（9）之间进行充填灌浆；

S5、下放保护管（2）并继续下压保护管（2）5-10cm至弹性胶塞（6）压胀贴紧封闭安装孔（9）孔壁后，对锚固段进行闭浆待凝；对含有承压水的锚固端屏浆60min以上，而后继续闭浆待凝，待凝时间不小于72h；

S6、浇筑安装孔（9）孔口地面抬动变形观测表磁性支架坐墩，基准管（1）顶端通过架座（12）安装有所述位移检测装置。

10.根据权利要求8或9所述高压灌浆抬动变形监测装置的安装方法，其特征在于，所述基准管（1）顶端高出保护管（2）的顶端不超过5cm。