CN110056326A - 用于具有串珠型溶洞钻孔的封孔结构及实施方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种用于具有串珠型溶洞钻孔的封孔结构，所述封孔结构包括由下至上分层布置的溶洞封堵结构，所述溶洞封堵结构包括用于封堵所述溶洞的封堵器和用于填充所述封堵器上层空间的填充层；利用溶洞封堵结构，通过封堵器封堵溶洞，避免流体进入溶洞，再通过填充层封堵住封堵器上层空间，避免钻孔成为地下水流通通道，将上述溶洞封堵结构由下至上分层布置，即一层封堵器一层填充层，再一层封堵器一层填充层，直至封孔完成，此种结构解决具有串珠型溶洞钻孔难以封孔的问题；本申请还提供一种用于具有串珠型溶洞钻孔的封孔结构的实施方法，上述实施方法操作简单，易于实现。

Description

用于具有串珠型溶洞钻孔的封孔结构及实施方法

技术领域

本申请涉及工程地质勘察钻孔的封孔技术领域，尤其涉及一种用于具有串珠型溶洞钻孔的封孔结构及实施方法。

背景技术

钻探是工程地质勘察的一种重要手段，钻探活动留下的钻孔易成为地下水流通通道，在地下水位变动下，土层的土体通过钻孔流向溶洞，从而形成土洞，容易造成地面塌陷，因此，对钻孔进行封堵，减少外部因素对岩溶的影响很有必要；可溶岩地区地质条件复杂，由于地表水和地下水的溶蚀作用，发育着串珠型溶洞，钻孔容易经过串珠型溶洞，若直接以“以土还土，以砂还砂”的原则进行回填，回填岩芯措施不能隔断岩溶水与上部土层之间的联系，若以流体例如混凝土回填，混凝土易进入溶洞，以上措施均难以达到封孔要求。

发明内容

有鉴于此，本申请期望提供一种用于具有串珠型溶洞钻孔的封孔结构及实施方法，解决具有串珠型溶洞钻孔难以封孔的问题，为解决上述技术问题，本申请实施例的技术方案是这样实现的：

本申请一方面提供一种用于具有串珠型溶洞钻孔的封孔结构，所述封孔结构包括由下至上分层布置的溶洞封堵结构，所述溶洞封堵结构包括：用于封堵所述溶洞的封堵器和用于填充所述封堵器上层空间的填充层。

优选地，所述封堵器高度为A1，被所述封堵器封堵的所述溶洞的孔壁高度为A2，其中，100mm≤(A1-A2)≤500mm。

优选地，所述封堵器为圆柱形；或，所述封堵器包括圆柱形的桩身和圆锥形的桩头。

优选地，所述圆柱形的直径为B1，容纳所述圆柱形的所述钻孔直径为B2，其中，0mm≤(B2-B1)≤8mm。

优选地，所述桩头高度为C，其中，100mm≤C≤300mm。

进一步地，所述溶洞封堵结构还包括填充所述封堵器周边缝隙的黏质层。

进一步地，所述溶洞封堵结构还包括位于所述黏质层和所述填充层之间的推进器，所述推进器直径为D1，容纳所述推进器的所述钻孔直径为D2，其中，0mm≤(D2-D1)≤10mm。

进一步地，所述黏质层由粉质黏土球压制而成，所述粉质黏土球的直径为E1，容纳所述粉质黏土球的所述钻孔直径为E2，其中，0mm≤(E2-E1)≤10mm。

本申请另一方面还提供一种用于具有串珠型溶洞钻孔的封孔结构的实施方法，所述封孔结构包括由下至上分层布置的溶洞封堵结构，其中，布置所述溶洞封堵结构的实施方法包括：

封堵所述溶洞：根据所述钻孔直径和获取的所述溶洞的孔壁高度制作封堵器，利用钻杆将所述封堵器推进至所述钻孔，所述封堵器将所述溶洞封堵；

形成填充层：利用所述钻杆灌注流体进入所述封堵器上层空间，形成所述填充层。

进一步地，所述形成填充层步骤之前，所述实施方法还包括形成黏质层：

根据所述钻孔直径，将粉质黏土制作成粉质黏土球，将所述粉质黏土球投入所述钻孔内；根据所述钻孔直径对应制作推进器，利用所述钻杆将所述推进器推进至所述钻孔，所述推进器将所述粉质黏土球挤压进入所述封堵器周边缝隙。

本申请提供的一种用于具有串珠型溶洞钻孔的封孔结构，利用溶洞封堵结构，通过封堵器封堵溶洞，避免流体进入溶洞，再通过填充层封堵住封堵器上层空间，避免钻孔成为地下水流通通道，将上述溶洞封堵结构由下至上分层布置，即一层封堵器一层填充层，再一层封堵器一层填充层，直至封孔完成，此种结构不仅解决具有串珠型溶洞钻孔难以封孔的问题，避免钻孔成为地下水流通通道，还节约材料，避免流体的浪费，也避免土层的土体通过钻孔流向溶洞形成土洞，地面塌陷。本申请还提供一种用于具有串珠型溶洞钻孔封孔结构的实施方法，上述实施方法操作简单，易于实现。

附图说明

图1为本申请实施例中具有串珠型溶洞钻孔的结构示意图；

图2为本申请实施例中一种用于具有串珠型溶洞钻孔的封孔结构的结构示意图；

图3为图2中本申请实施例一种用于具有串珠型溶洞钻孔的封孔结构的另一个结构示意图；

图4为本申请实施例中另一种用于具有串珠型溶洞钻孔的封孔结构的结构示意图；

图5为图4中本申请实施例另一种用于具有串珠型溶洞钻孔的封孔结构的另一个结构示意图；

图6为本申请实施例中再一种用于具有串珠型溶洞钻孔的封孔结构的结构示意图；

图7为本申请实施例中又一种用于具有串珠型溶洞钻孔的封孔结构的结构示意图；

图8为图7中本申请实施例中又一种用于具有串珠型溶洞钻孔的封孔结构的另一个结构示意图；

图9为本申请实施例中一种用于具有串珠型溶洞钻孔的封孔结构的实施方法的流程示意图；

图10为本申请实施例中另一种用于具有串珠型溶洞钻孔的封孔结构的实施方法的流程示意图。

附图标记：溶洞100；第一溶洞110；第二溶洞120；地层200；土层210；第一岩层220；第二岩层230；第三岩层240；钻孔300；溶洞封堵结构1；封堵器11；桩身111；桩头112；填充层12；黏质层13；推进器14；粉质黏土球15。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本申请再作进一步详细的说明。本申请实施例中所涉及的长度单位英文缩写“mm”，表示单位为毫米。

具有串珠型溶洞的地质勘察钻探过程中，钻杆对地层进行钻孔，采用套管对钻孔孔壁进行保护，防止在钻孔过程中钻井液向溶洞内流失，导致钻孔工作无法正常进行，采用的岩芯管直径分别为130mm、110mm、90mm、75mm等，在钻孔过程中，参见图1，土层210中实施直径F1为130mm的岩芯管施工至第一岩层220，遇到第一溶洞110后，钻杆会出现掉钻反应，此时拔出钻杆，在钻孔300中实施直径F1为130mm的套管至第一溶洞110底面，然后采用钻杆继续钻进第二岩层230，遇到第二溶洞120，对第二岩层230和第二溶洞120实施直径F2为110mm的套管至第二溶洞120底面，然后采用钻杆钻进第三岩层240，若在钻进过程中再遇到溶洞，采用直径F3为90mm的套管保护溶洞，在后续钻孔中，继续变径，处理方法与上述方案原理相同。

本申请实施例一方面提供一种用于具有串珠型溶洞钻孔的封孔结构，参见图2，封孔结构包括由下至上分层布置的溶洞封堵结构1，溶洞封堵结构1包括：

用于封堵溶洞100的封堵器11；

和用于填充封堵器11上层空间的填充层12。

具体地，封堵器可采用木材、橡胶、塑料等具有一定弹性和抗剪强度的材料制备而成。

具体地，填充层由在一定时间内会自然凝固的流体构成，上述流体可以为水泥、混凝土、水泥砂浆等。

本申请实施例提供的用于具有串珠型溶洞钻孔的封孔结构，用于封堵上述具有串珠型溶洞的地质勘察钻孔，本申请实施例利用溶洞封堵结构，即用封堵器11封堵第二溶洞120，通过封堵器封堵溶洞，避免流体进入溶洞，解决难以封孔的问题，再在封堵器11的上层设置填充层12，用于填充封堵器11上层空间，避免地下水从封堵器周边缝隙渗透进入钻孔；接着再用封堵器11封堵第一溶洞110，再用填充层12，用于填充封堵器11上层空间，包括第一岩层220与土层210之间的空间；若有更多的溶洞和地层，处理方法与上述方案原理相同，因此，溶洞封堵结构1由下至上分层布置，即一层封堵器一层填充层，再一层封堵器一层填充层，直至封孔完成；此种结构不仅解决具有串珠型溶洞钻孔难以封孔的问题，避免钻孔成为地下水流通通道，还节约材料，避免流体的浪费，也避免土层的土体通过钻孔流向溶洞形成土洞，地面塌陷。

可以理解地是，由于在钻孔时，已获取各个地层的高度、溶洞的孔壁高度、钻孔直径，因此，填充层的高度是可控的，需要说明地是，填充层可以完全填充封堵器上层空间，也可以只填充部分封堵器上层空间，均可避免地下水沿封堵器周边缝隙渗透进入钻孔，避免钻孔成为地下水流通通道，避免土层的土体通过钻孔流向溶洞形成土洞，地面塌陷。

优选地，参见图3，封堵器11高度为A1，被封堵器11封堵的溶洞100的孔壁高度为A2，其中，100mm≤(A1-A2)≤500mm。

若(A1-A2)＜100mm，封堵器封堵溶洞，但是随着地质变动，封堵器容易歪斜，甚至掉进溶洞中，使得溶洞不能被完全封堵，若500mm＜(A1-A2)，封堵器过高，填充层高度过小，地下水可能沿封堵器周边缝隙逐渐渗透进入钻孔，若100mm≤(A1-A2)≤500mm，封堵器不易掉进溶洞，填充层足够高，较好的隔绝地下水。

优选地，参见图3，封堵器11为圆柱形。

本申请实施例中另一种用于具有串珠型溶洞钻孔的封孔结构，参见图4，封堵器11包括圆柱形的桩身111和圆锥形的桩头112。

圆锥形桩头便于封堵器在钻孔中行进。在本申请其他实施例中，圆柱形封堵器和具有圆柱形的桩身和圆锥形的桩头的封堵器，两种结构的封堵器可以混合使用，即溶洞封堵结构既可以包括圆柱形封堵器，同时，还可以包括具有圆柱形的桩身和圆锥形的桩头的封堵器。

优选地，参见图3，圆柱形的直径为B1，容纳圆柱形的钻孔直径为B2，其中，0mm≤(B2-B1)≤8mm。

若0mm≤(B2-B1)，便于封堵器进入钻孔到达溶洞所在地层，若(B2-B1)≤8mm，避免封堵器直径过小，封堵器周边缝隙过大，地下水通过封堵器周边缝隙进入钻孔中。

可以理解地是，若封堵器为圆柱形，上述圆柱形的直径指的是封堵器本身的直径，若封堵器包括圆柱形的桩身和圆锥形的桩头，上述圆柱形的直径指的是圆柱形的桩身的直径。

优选地，参见图5，桩头112高度为C，其中，100mm≤C≤300mm。

若100mm≤C≤300mm，便于封堵器在钻孔中行进，又能避免封堵器与容纳桩头的钻孔之间孔隙过大。

本申请实施例中再一种用于具有串珠型溶洞钻孔的封孔结构，参见图6，本申请实施例中又一种用于具有串珠型溶洞钻孔的封孔结构，参见图7，在上述实施例的基础上，溶洞封堵结构1还包括填充封堵器11周边缝隙的黏质层13。

黏质层本身具备黏性，区别于流体，不需要时间凝固，可以直接封堵封堵器周边缝隙，避免地下水沿封堵器周边缝隙渗透进入钻孔内。

进一步地，参见图6-图8，溶洞封堵结构1还包括位于黏质层13和填充层12之间的推进器14，推进器14直径为D1，容纳推进器14的钻孔直径为D2，其中，0mm≤(D2-D1)≤10mm。

推进器用于推进和压紧黏质层，使黏质层更好地封堵封堵器周边缝隙，可以理解地是，黏质层也能封堵推进器周边缝隙；若0mm≤(D2-D1)，便于推进器在钻孔中行进，若(D2-D1)≤10mm，避免推进器过小，无法压实黏质层，若0mm≤(D2-D1)≤10mm，推进器既能较好在钻孔中行进，另一方面能有效压实黏质层，还能避免推进器周边缝隙过大，使得黏质层过多的进入推进器周边。

具体地，推进器可采用木材、橡胶、塑料等具有一定弹性和抗剪强度的材料制备而成。

进一步地，参见图8，黏质层13由粉质黏土球15压制而成，粉质黏土球15的直径为E1，容纳粉质黏土球15的钻孔直径为E2，其中，0mm≤(E2-E1)≤10mm。

黏质层由粉质黏土球压制而成，具体地，由推进器压制粉质黏土球形成黏质层，若0mm≤(E2-E1)，便于粉质黏土球进入钻孔，落在相应的封堵器上，若(E2-E1)≤10mm，避免粉质黏土球体积过小，需要放入两个或两个以上的粉质黏土球，影响黏质层的形成。

具体地，粉质黏土球可以由粉质黏土直接制成，获取方便，制作简单，还可以在粉质黏土球外部包裹塑料用于避免粉质黏土球在钻孔内行进过程中碎裂。

本申请实施例另一方面还提供一种用于具有串珠型溶洞钻孔的封孔结构的实施方法，参见图9，

封孔结构包括由下至上分层布置的溶洞封堵结构，其中，布置溶洞封堵结构的实施方法包括：

封堵溶洞：根据钻孔直径和获取的溶洞的孔壁高度制作封堵器，利用钻杆将封堵器推进至钻孔，封堵器将溶洞封堵；

形成填充层：利用钻杆灌注流体进入封堵器上层空间，形成填充层。

具有串珠型溶洞的地质勘察钻探过程中，钻机利用钻杆在地层钻孔时，获取到各个溶洞的孔壁高度、各个地层的高度，钻孔直径由岩芯管控制，因此，

封堵溶洞：根据钻孔直径和获取的溶洞的孔壁高度制作封堵器，利用钻杆将封堵器推进至钻孔，封堵器将溶洞封堵；

形成填充层：利用钻杆灌注流体进入封堵器上层空间，形成填充层，各个地层高度已知，因此可以控制填充层的高度。

由下至上分层布置溶洞封堵结构，具体为根据最下层溶洞的孔壁高度和容纳该封堵器的钻孔直径，放入对应的封堵器，利用钻杆将该封堵器推进至最下层的溶洞，利用该封堵器将最下层溶洞封堵，再利用钻杆灌注流体进入该封堵器上层空间，形成最下层填充层，形成最下层溶洞封堵结构；根据最下层溶洞的上一层溶洞的孔壁高度和容纳该封堵器的钻孔直径，放入对应的封堵器，利用钻杆将该封堵器推进至该层的溶洞，利用该封堵器将该溶洞封堵，再利用钻杆灌注流体进入该封堵器上层空间，形成该层填充层，至此，形成最下层溶洞封堵结构的上一层溶洞封堵结构，封堵其他溶洞采用相同的方法和原理，直至钻孔最终封孔。

上述实施方法操作简单，易于实现。

本申请实施例还提供另一种用于具有串珠型溶洞钻孔的封孔结构的实施方法，参见图10，

形成填充层步骤之前，实施方法还包括形成黏质层。

根据钻孔直径，将粉质黏土制作成粉质黏土球，将粉质黏土球投入钻孔内；根据钻孔直径对应制作推进器，利用钻杆将推进器推进至钻孔，推进器将粉质黏土球挤压进入封堵器周边缝隙。

具体地，封堵器封堵溶洞后，将粉质黏土球投入钻孔中，通过推进器将粉质黏土球挤压进入封堵器周边缝隙，形成黏质层，可以理解地是，粉质黏土球经过推进器的挤压，也会进入推进器周边缝隙。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不同限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于具有串珠型溶洞钻孔的封孔结构，其特征在于，所述封孔结构包括由下至上分层布置的溶洞封堵结构，所述溶洞封堵结构包括：

用于封堵所述溶洞的封堵器；

和用于填充所述封堵器上层空间的填充层。

2.根据权利要求1所述的封孔结构，其特征在于，所述封堵器高度为A1，被所述封堵器封堵的所述溶洞的孔壁高度为A2，其中，100mm≤(A1-A2)≤500mm。

3.根据权利要求1所述的封孔结构，其特征在于，所述封堵器为圆柱形；或，所述封堵器包括圆柱形的桩身和圆锥形的桩头。

4.根据权利要求3所述的封孔结构，其特征在于，所述圆柱形的直径为B1，容纳所述圆柱形的所述钻孔直径为B2，其中，0mm≤(B2-B1)≤8mm。

5.根据权利要求3所述的封孔结构，其特征在于，所述桩头高度为C，其中，100mm≤C≤300mm。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的封孔结构，其特征在于，所述溶洞封堵结构还包括填充所述封堵器周边缝隙的黏质层。

7.根据权利要求6所述的封孔结构，其特征在于，所述溶洞封堵结构还包括位于所述黏质层和所述填充层之间的推进器，所述推进器直径为D1，容纳所述推进器的所述钻孔直径为D2，其中，0mm≤(D2-D1)≤10mm。

8.根据权利要求7所述的封孔结构，其特征在于，所述黏质层由粉质黏土球压制而成，所述粉质黏土球的直径为E1，容纳所述粉质黏土球的所述钻孔直径为E2，其中，0mm≤(E2-E1)≤10mm。

9.一种用于具有串珠型溶洞钻孔的封孔结构的实施方法，其特征在于，

所述封孔结构包括由下至上分层布置的溶洞封堵结构，其中，布置所述溶洞封堵结构的实施方法包括：

封堵所述溶洞：根据所述钻孔直径和获取的所述溶洞的孔壁高度制作封堵器，利用钻杆将所述封堵器推进至所述钻孔，所述封堵器将所述溶洞封堵；

形成填充层：利用所述钻杆灌注流体进入所述封堵器上层空间，形成所述填充层。

10.根据权利要求9所述的实施方法，其特征在于，所述形成填充层步骤之前，所述实施方法还包括形成黏质层：

根据所述钻孔直径，将粉质黏土制作成粉质黏土球，将所述粉质黏土球投入所述钻孔内；根据所述钻孔直径对应制作推进器，利用所述钻杆将所述推进器推进至所述钻孔，所述推进器将所述粉质黏土球挤压进入所述封堵器周边缝隙。