CN1085981A - 胶囊密封灌浆法及其密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种胶囊密封灌浆法及其密封装置， 它的主要特征是将一胶囊穿置在灌浆装置的管子上， 然后将其插入所钻的孔内，通过对胶囊加压，使胶囊 紧贴灌浆装置的管子和钻孔壁，胶囊在钻孔中起密封 塞作用，从而可以保证灌浆时所需要的灌浆压力，有 效地防止冒浆。这种方法操作简单、适用经济、施工 效率高、周期短，而且能保证灌浆的质量，提高灌浆的 效果，这种密封装置具有密封效果好、操作方便、成本 低，强度高、使用寿命长的特点。

Description

本发明涉及到一种胶囊密封灌浆法及其密封装置，它主要用于在软弱地基处理中的钻孔灌浆过程中以及隔水、止水帷幕的施工过程中。

现有的灌浆方法有许多种，如打花管灌浆法、套管护壁法、边钻边灌法、泥浆护壁法和袖阀管法等，其中以袖阀管法最为先进。袖阀管法是法国的Soletanche公司首创，在这种方法中，钻孔采用泥浆护壁;然后将带有射浆孔的钢管或塑料管-袖阀管插入孔中，为了避免泥浆进入袖阀管，应将射浆孔用橡皮套套住;在钻孔和袖阀管外壁之间浇注套壳料;待套壳料具有一定的强度后，在袖阀管中放入带双塞的灌浆管进行灌浆。该方法具有灌浆压力大，冒浆的可能性小、成孔容易等特点，但袖阀管被具有一定强度的套壳料胶结，难于拔出重复使用，耗费管材较多;灌浆长度不能随地层情况调整;套壳料凝聚需要较长的时间，影响施工进度。

本发明的目的就是为了克服现有技术的不足，提出一种能有效地提高灌浆效果、节约经费、缩短工期的胶囊密封灌浆法及其密封装置。

采用上述胶囊密封灌浆法的主要原理是，当胶囊（如橡胶囊）加压时，胶囊膨胀，同时由于在胶囊的上下两端设置了刚性端板，从而限制了胶囊的纵向膨胀，胶囊的膨胀主要发生在侧向，胶囊的侧向膨胀使胶囊壁紧贴灌浆装置的管子和钻孔壁，在钻孔内形成密封圈，从而在灌浆时可以有效地防止冒浆现象的发生。胶囊外侧壁与钻孔壁的摩擦力和胶囊内的压力成正比，增加胶囊内压力时，灌浆压力可以相应地增加，因而灌浆时可以采用很高的灌浆压力;减少胶囊内压力时，胶囊与钻孔壁的摩擦减小，从而可以通过灌浆压力使胶囊向上移动，使灌浆作业可以连续进行。

用穿过胶囊的灌浆管和进水管配合作业，一方面可以清除孔底的泥浆与沉渣，另一方面，通过进水管高压射水，灌浆管排出泥砂，可以在孔底形成扩大头，从而提高灌浆桩的承载力。

胶囊密封装置的基本特点是：胶囊为一空心的圆柱形状，圆柱的外直径比钻孔径略大，圆柱的内直径根据穿越胶囊的管子直径和数量而定。圆柱的长度根据钻孔直径、灌浆压力来选择;为了使胶囊只发生侧向膨胀，在胶囊上、下两端设置刚性端板;穿越胶囊的灌浆设备中的管子可以是1-4根，但至少有一根灌浆管，根据需要还可以设置进水管和排气管;胶囊连接有一加压装置，用于给该胶囊内加压。对胶囊加压可以采用注水加压或充气加压办法。为了保证穿越的管子与胶囊之间的密封性能，在穿越管子时，在管子的穿越部分粘贴上柔软、密封性能好的材料（如橡胶海棉等）;胶囊的材料采用高强、柔性好、密封性能好、耐磨的橡胶或其它非金属材料。将灌浆设备的管子下端穿越在胶囊的内孔，并用连接件将胶囊的上下端板与灌浆设备的管子固定牢靠，再将其插入所钻的孔中，对胶囊内加压（充气或充水），胶囊的内、外侧壁分别和管子、钻孔壁紧贴在一起，胶囊在钻孔内形成密封圈。

这种胶囊密封灌浆法的具体步聚如下：

（1）根据地层情况选用钻机钻孔，当孔壁易塌落时，采用泥浆护壁;

（2）根据设计要求选用灌浆设备和胶囊，胶囊直径略大于桩孔直径，将胶囊穿置在灌浆设备的管子上，并将该胶囊与一加压装置连接，然后将其插入所钻孔的孔底;

（3）通过加压装置对胶囊加压，使胶囊外侧壁紧贴孔壁，胶囊内侧壁密封层紧贴灌浆设备的管子，从而使胶囊在孔中起密封圈作用;

（4）用灌浆管进行压力灌浆，灌浆时压力由小到大逐渐增加，并仔细观察胶囊的稳定情况，当胶囊出现向上移动时，加大胶囊压力使之稳定，达到规定的灌浆压力后，保持灌浆压力直至稳定;

（5）当灌浆达到设计要求后，减小灌浆压力，随后缓慢减小胶囊压力，直到胶囊出现缓慢的向上移动为止;

（6）胶囊移动至预定的位置后，增加胶囊压力，使之形成密封圈;

（7）重复（4）以后的步聚，直至完成整个钻孔的灌浆作业。

当孔底有泥浆或沉渣需要清理时，在上述步聚（3）以后，利用穿过胶囊中部的进水管和灌浆管，用进水管压入清水，用灌浆管抽出泥浆和沉渣。当需在桩底形成扩大头时，在上述步聚（3）后用进水管喷射高压水流切割孔底，用灌浆管抽出泥砂，在孔底形成扩大头。

通过加压装置，可以采用注水加压或充气加压的办法对所述胶囊进行加压。

下面通过实施例对本发明作进一步的描述。

图1为本发明的原理和设备示意图;

图2为图1中的Ⅰ-Ⅰ剖面图。

在图1和图2中，1为排污池，2为浆池，3为水池，4为浆池阀门，5为水池阀门，6为排污泵，7为灌浆压力表，8为灌浆泵，9为空气泵，10为气压表，11为排污阀门，12为灌浆阀门，13为进水管阀门，14为排气阀门，15为充气阀门，16为排污管，17为灌浆管，18为排水阀门，19为进水管，20为充气管，21为钻孔壁，22为护壁泥浆，23为上端板撑杆，24为上端板，25为橡胶囊外侧壁，26为橡胶囊的内侧壁与穿过它的管子之间的密封层，27为橡胶囊内侧壁，28为下端板，29为下端板撑杆，30为已灌注的浆液。

从上述图中可看出，在钻好孔21以后，采用泥浆护壁22。所说的灌浆设备包括排污装置1，6，11，16，灌浆装置2，4，7，8，12，17和给水装置3，5，13，19。密封装置包括一空心的圆柱形胶囊25，27，位于该胶囊的上下两端的刚性端板24，28，该上下端板的撑杆23，29和一加压装置。所说胶囊的外径25比钻孔直径略大，内径27取决于穿置于其中的灌浆设备中的灌浆管17和进水管19，其长度与所需灌浆压力成正比，可采用高强、柔性和密封性能均较好，且耐磨的橡胶或其它材料制成。所说的加压装置包括空气泵9，气压表10，排气阀门14，充气阀门15和与胶囊连通的充气管20，通过这种加压装置给胶囊内注入空气而使其内达到所需压力，从而使该胶囊产生侧向膨胀，将钻孔密封住。除这种办法外，也可给胶囊内注水来产生所需压力。

这种方法使钻孔和灌浆分开作业，这样一方面可以根据地层情况选用钻机，另一方面可以使钻孔设备和灌浆设备得到充分的利用;钻孔采用泥浆护壁，避免了下套管，提高了施工工效;利用气囊做密封塞，灌浆时可以使用很高的灌浆压力而不会出现冒浆现象;利用气囊的升压或降压，气囊可以在钻孔中可随意滑动或固定，这样可以根据地层的情况，采用合理的灌浆段长度和灌浆压力;清孔时，由于孔底和孔身被气囊分隔开，既减少了清孔工作量，减少了排污量，又不会因传统的清孔方法使泥浆变稀而致使孔身的孔壁塌落;同时还可以在不影响孔身的条件下在孔底形成扩大头;灌浆时，泥浆和浆液始终被气囊分开，浆液中不会混杂泥浆，保证了灌浆桩体的质量;钻孔和灌浆可以连续作业，缩短了施工工期。

应该明白，在不脱离本发明基本构思的基础上，还会有许多不同的具体的实施例，但它们都应该包括在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1、一种胶囊密封灌浆法，该方法包括以下步骤：

(1)根据地层情况选用钻机钻孔，对孔壁易塌落的地方，钻孔采用泥浆护壁；

(2)根据设计要求选用灌浆设备和密封装置，将灌浆设备中的管子穿置在密封装置中的胶囊上，再将其插入所钻孔的孔底；

(3)用加压装置对胶囊加压，使胶囊内外壁紧贴灌浆设备中的管子及钻孔壁，胶囊在钻孔中起密封塞作用；

(4)用灌浆管进行压力灌浆，灌浆时灌浆压力由小到大逐渐增加，并仔细观察胶囊的稳定情况，当胶囊出现向上移动时，加大胶囊压力使之稳定，达到规定的灌浆压力后，保持灌浆压力直至稳定；

(5)当灌浆达到设计要求后，减小灌浆压力，随后缓慢减小胶囊压力，直到胶囊出现缓慢的向上移动为止；

(6)胶囊移动至预定的位置后，增加胶囊压力，使之固定于孔中；

(7)重复(4)以后的步骤，直至完成整个孔的灌浆作业。

2、如权利要求1所述的胶囊密封灌浆法，其特征在于，在上述步聚（3）以后，利用穿过胶囊中部的灌浆管和进水管，用进水管压入清水，用灌浆管抽出孔底的泥浆和沉渣。

3、如权利要求1所述的胶囊密封灌浆法，其特征在于：在上述步聚（3）以后，用进水管喷射高压水流切割孔底，用灌浆管抽出泥砂，在孔底形成扩大头。

4、在权利要求1所述方法中所使用的密封装置，其特征是，该装置包括一空心的圆柱形胶囊（25，27），位于该胶囊上下两端的刚性端板（24，28）及其撑杆（23，29），和一加压装置，所说胶囊的外径（25）比钻孔直径略大，其内径（27）取决于穿置于其中的灌浆设备中的管子（17，19）的大小，其长度与所需灌浆压力成正比。

5、如权利要求4所述的密封装置，其特征是，所述胶囊（25，27）采用高强，柔性和密封性均较好，且耐磨的橡胶制成。

6、如权利要求4或5所述密封装置，其特征是，所述加压装置包括空气泵（9）、气压表（10）、排气阀门（14），充气阀门（15）和与胶囊（25，27）连通的充气管（20）。

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