CN115305938A - 一种用于高压旋喷锚索的止水胶囊、止水系统及止水方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于高压旋喷锚索的止水胶囊、止水系统及止水方法，设置封闭的第一胶套，沿轴向穿过所述的第一胶套设置第二胶套，第二胶套内形成贯穿通道；贯穿所述的第一胶套还设置多个锚索胶套，所述的锚索胶套为贯穿通道。止水胶囊，结构简单可靠，其可实现锚索高压旋喷注浆时的止水、止砂，可提高高压旋喷注浆效果；可实现锚索张拉后持续地止水，避免基坑因锚固孔的持续出水影响施工效率。

Description

一种用于高压旋喷锚索的止水胶囊、止水系统及止水方法

技术领域

本发明属于基坑支护领域，具体涉及一种用于高压旋喷锚索的止水胶囊、止水系统及止水方法。

背景技术

近年来，深基坑常常采用止水帷幕隔离或减少地下水通过基坑侧壁流入基坑或控制基坑以外地下水位的下降。采用桩锚的基坑支护体系进行基坑支护时，由于锚索钻孔需要穿过止水帷幕，进行高压旋喷预应力锚索施工，在此过程中常易发生涌水、涌砂现象。涌出的水和砂会稀释水泥浆，并将孔内水泥浆带出孔外，造成锚索孔内水泥浆流失，甚至导致锚索达不到设计拉力，会直接影响旋喷锚固的效果。另外，在施工后地下水会从锚索孔内渗出，将导致基坑外地下水位下降，甚至引起周边道路及建筑物沉降等严重后果，影响基坑内的正常施工。因此，需设计一种可以起到止水阻砂的装置，以保证锚索施工时的锚固效果，防止施工后的锚索孔内出水。

发明内容

本发明解决在帷幕注浆止水的基坑进行高压旋喷预应力锚索施工时，由于锚索钻孔需要穿过止水帷幕，进行预应力锚索高压旋喷施工过程中，发生涌水、涌砂以及施工后锚固孔内出水的问题，提供一种用于高压旋喷锚索的止水胶囊、止水系统及止水方法。

为解决上述问题，本发明采取的技术方案包括：

一种用于高压旋喷锚索的止水胶囊，设置封闭的第一胶套，沿轴向穿过所述的第一胶套设置第二胶套，第二胶套形成贯穿通道；贯穿所述的第一胶套还设置多个锚索胶套，所述的锚索胶套形成贯穿通道。

可选的，所述的第一胶套为管式构件，第一胶套的两端分别朝轴向收缩形成边缘台；在形成的边缘台处设置胶囊端板，形成密封结构。

可选的，在所述的第一胶套的端面还设置法兰压盘，所述的法兰压盘通过法兰螺栓安装在胶囊端板上；胶囊端板上与所述的第一胶套连通设置进水口；胶囊端板上与所述的第一胶套连通设置排气口。

可选的，所述的第二胶套为管式的套体；第二胶套两端分别朝轴向收缩形成边缘台，并在边缘台处轴接设置第二胶套安装件；第二胶套与第二胶套安装件形成贯穿的轴向通道。

可选的，所述的锚索胶套为管式的套体；锚索胶套两端分别朝轴向收缩形成边缘台，并在边缘台处轴接设置锚索胶套安装件；锚索胶套与锚索胶套安装件形成贯穿的轴向通道。

可选的，所述的第二胶套于第一胶套的轴心处贯穿设置。

可选的，所述的多个锚索胶套围绕第二胶套设置。

可选的，所述的锚索胶套有三个，均布在第二胶套的周围。

一种止水系统，设置锚索和止水帷幕，在锚索和止水帷幕的交叉处设置止水胶囊，止水胶囊与单向阀和注水通道连通，止水胶囊与排气通道、压力表和泄压阀连通；还设置支撑环，对锚索进行固定支撑，待锚固端下入孔底后，止水胶囊处于止水帷幕处；所述的止水胶囊为本发明任一所述的用于高压旋喷锚索的止水胶囊。

一种止水方法，利用本发明所述的止水系统完成，具体包括：

第一步：成孔，完成锚索钻孔并提出孔内钻具；

第二步：确定止水胶囊的位置，依据止水帷幕在锚索孔内位置，确定止水胶囊安装位置，保证止水胶囊能有效阻止涌水，涌砂；

第三步：制作锚索，并将止水胶囊安装在锚索上，将止水胶囊在锚索上的位置固定；

第四步：锚索安放，推送锚索，将锚索下入孔底，止水胶囊随锚索下入至预定位置；

第五步：胶囊坐封，将单向阀与注水孔连接，泄压阀依次连接压力表、排气口，打开泄压阀，向止水胶囊内注入高压水，待泄压阀处有水流出，关闭泄压阀，观测压力表压力，达到设计坐封压力并稳压一定时间即完成止水胶囊的坐封；

第六步：旋喷注浆，通过高压旋喷注浆管对锚索孔内进行注浆，待注浆完成之后，将注浆管从内胶套内退出；

第七步：胶囊二次坐封，通过单向阀再次向止水胶囊内加压，观察压力表压力，达到二次设计坐封压力，稳压一段时间，待胶囊充分膨胀，堵塞注浆管退出后留下的内通道，阻止水和砂通过锚索孔；

第八步：锚索张拉及封堵，待旋喷注浆侯凝后，按设计值对锚索进行张拉，张拉完成后，完成整个锚索及胶囊止水方法施工。

本发明的有益效果为：

(1)止水胶囊，结构简单可靠，其可实现锚索高压旋喷注浆时的止水、止砂，可提高高压旋喷注浆效果；

(2)止水胶囊可实现锚索张拉后持续地止水，避免基坑因锚固孔的持续出水影响施工效率。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1为本发明的止水工艺示意图；

图2为本发明的止水胶囊结构示意图；

图3为图2的左视图；

图中各标号表示为：

1-止水胶囊、2-止水帷幕、3-锚索、4-锚固端、5-支撑环、6-单向阀、7-压力表、 8-泄压阀；

11-第一胶套、12-第二胶套、121-第二胶套安装件、122-第二胶套锁紧件、13-锚索胶套、131-锚索胶套安装件、132-锚索胶套锁紧件、133-锚索锁紧件、14-胶囊端板、 15-法兰压盘、16-法兰螺栓、17-排气口、18-进水口。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

结合图2和3，本发明的用于高压旋喷锚索的止水胶囊，设置封闭的第一胶套11，沿轴向穿过第一胶套11设置第二胶套12，第二胶套12形成贯穿通道；贯穿第一胶套 11还设置多个锚索胶套13，锚索胶套13形成贯穿通道。通过上述结构的设置，本发明的胶囊整体可以通过锚索进行固定，比如穿过锚索胶套13，可以实现随锚索3进行止水胶囊位置的调整；同时，第二胶套12的设置，可以允许高压旋喷注浆管穿过进行注浆，此时，止水胶囊实现注浆过程中的密封止水；另外，当高压旋喷注浆管撤离后，还需要二次座封，还可以通过第一胶套11进一步的挤压，将第二胶套12形成的通道密封，实现二次座封。

在本公开的实施例中，第一胶套11为管式构件，第一胶套11的两端分别朝轴向收缩形成边缘台；在形成的边缘台处设置胶囊端板14，形成密封结构。第一胶套11为橡胶材质，两端向内90°收缩成台，台面圆周预留多个螺栓孔，用于法兰螺栓11与法兰压盘15的安装。

在本公开的实施例中，在第一胶套11的端面还设置法兰压盘15，法兰压盘15通过法兰螺栓16安装在胶囊端板4上；胶囊端板14上与第一胶套11连通设置进水口18；胶囊端板14上与第一胶套11连通设置排气口17。胶囊端板14置于止水胶囊两端，第一胶套11套于止水胶囊上并用法兰压盘15固定，第二胶套12和多个锚索胶套13置于其内并分别用第二胶套安装件121、第二胶套锁紧件122和锚索胶套安装件131、锚索胶套锁紧件132压紧固定，其中一个胶囊端板14上预留进水口18和排气口17。

在本公开的实施例中，第二胶套12为管式的套体；第二胶套12两端分别朝轴向收缩形成边缘台，并在边缘台处轴接设置第二胶套安装件121；第二胶套12与第二胶套安装件121形成贯穿的轴向通道。第二胶套12为橡胶材质，两端向内90°收缩成台，并用第二胶套安装件121、第二胶套锁紧件122固定在胶囊端板14上。

在本公开的实施例中，锚索胶套13为管式的套体；锚索胶套13两端分别朝轴向收缩形成边缘台，并在边缘台处轴接设置锚索胶套安装件131；锚索胶套13与锚索胶套安装件131形成贯穿的轴向通道，锚索胶套13为橡胶材质，两端向内90°收缩成台，并用锚索胶套安装件131、锚索胶套锁紧件132固定在胶囊端板14上。

在本公开的实施例中，第二胶套12于第一胶套11的轴心处贯穿设置，胶囊端板14为圆盘状结构，中心为第二胶套12的通孔，用于安装固定第二胶套12，中心通孔环状四周根据锚索数量有多个锚索胶套13的通孔，用于安装固定锚索胶套13，再往外环状四周布置多个法兰螺栓16螺纹孔，用于安装法兰螺栓16。比如多个锚索胶套13围绕第二胶套12设置。最好的，锚索胶套13有三个，均布在第二胶套12的周围。

在本公开的实施例中，锚索胶套安装件131中心通孔直径与锚索直径相当，可穿过锚索，一端台面用于押紧固定锚索胶套13，中间螺纹用于安装锚索胶套锁紧件132和锚索锁紧件133，另一端内径不变外径逐渐等径收缩，并在收缩段管周切有多个槽。

在本公开的实施例中，锚索锁紧件133一端为母螺纹与锚索胶套安装件131公螺纹配合，另一端为内径收缩段，内径收缩斜率与锚索胶套安装件131一端的外径收缩斜率一致，当其与锚索胶套安装件131拧紧时会迫使锚索胶套安装件131内径进一步收缩从而抱紧锚索，起到将胶囊两端固定在锚索上的作用。

本发明所述用于高压旋喷锚索的止水胶囊及止水方法工作原理：

图2和3为止水胶囊1的结构示意图，止水胶囊1固定安装在锚索3上，高压旋喷注浆管外壁为光面结构，从第二胶套12孔内部穿过，锚索3从锚索胶套13孔内穿过，第二胶套安装件121、第二胶套锁紧件122和锚索胶套安装件131、锚索胶套锁紧件132 分别将第二胶套12、锚索胶套13锁紧在胶囊端板14上。锚索锁紧件133将整个止水胶囊固定锚索特定深度位置处，法兰螺栓16穿过胶囊端板14与法兰压盘15安装在第一胶套11上，确保了胶囊两端的结构形状。止水胶囊在锚索上安装好后，下入到止水帷幕特定位置处，胶囊长度大于止水帷幕宽度，通过胶囊端板14预留的止水孔，向胶囊内注入高压水，高压水进入胶囊内时，打开泄压阀8，胶囊内气体通过端板4预留的排气孔经泄压阀8排出，待有高压水流出时，关闭泄压阀8，继续逐渐增加注水压力至设计值，胶囊内水压可通过压力表7测得，稳压一段时间，此时使囊膨胀变形与孔壁、锚索及高压旋喷注浆管接触，随着水压的逐渐增大，胶囊膨胀的程度越越来大，与孔壁、锚索及高压旋喷注浆管接触面积逐渐增大，形成止水密封带，旋喷注浆时，有效阻隔了水在锚索孔内的流通。待高压旋喷注浆完成后，高压旋喷注浆管从第二胶套12内取出，此时继续向胶囊内注水，迫使止水胶囊再次变形膨胀，第二胶套12内径变小，内胶套被水压压闭合，堵塞内胶套通道，完成胶囊二次坐封，阻隔水和砂通过锚索孔。

结合图1，本发明的止水系统设置，设置锚索3和止水帷幕2，在锚索3和止水帷幕2的交叉处设置止水胶囊1，止水胶囊1与单向阀6和注水通道连通，具体的通过胶囊端板14上的进水口18与止水胶囊1上的第一胶套11连通；止水胶囊1与排气通道、压力表7和泄压阀8连通，具体通过通过胶囊端板14上的排气口17与止水胶囊1上的第一胶套11连通；还设置支撑环5，对锚索3进行固定支撑，待锚固端4下入孔底后，止水胶囊1处于止水帷幕2处；止水胶囊1为本发明的用于高压旋喷锚索的止水胶囊。根据锚索3长度及止水帷幕2在锚索3的位置，将止水胶囊1固定安装在锚索3特定位置，支撑环5起到对锚索3的固定支撑作用。待锚固端4下入孔底后，止水胶囊1处于止水帷幕2处，单向阀6连接注水孔，排气口与压力表7和泄压阀8连接，通过单向阀 6向止水胶囊内注高压水时，胶囊内气体由泄压阀排出，当泄压阀中有水流出时，关闭泄压阀，同时通过压力表7监测止水胶囊1内注水压力，完成胶囊膨胀坐封，形成止水密封带。

本发明的止水方法包括以下步骤：

第一步：成孔，完成锚索钻孔并提出孔内钻具；

第二步：确定止水胶囊1的位置，依据止水帷幕1在锚索孔内位置，确定止水胶囊 1安装位置，保证止水胶囊1能有效阻止涌水，涌砂；

第三步：制作锚索3，并将止水胶囊1安装在锚索3上，将止水胶囊1在锚索3上的位置固定；

第四步：锚索3安放，推送锚索3，锚固端4下入孔底，止水胶囊1随锚索3下入至预定位置；

第五步：胶囊一次坐封，向止水胶囊1内注入高压水，待泄压阀8处有水流出，关闭泄压阀8，观测压力表7压力，达到设计坐封压力并稳压一定时间即完成止水胶囊1 的一次坐封；

第六步：旋喷注浆，穿过第二胶囊12的高压旋喷注浆管对锚索孔内进行注浆，待注浆完成之后，将注浆管从第二胶套12退出；

第七步：胶囊二次坐封，通过单向阀6再次向止水胶囊1内加压，观察压力表7压力，达到二次设计坐封压力，稳压一段时间，待止水胶囊1充分膨胀，堵塞注浆管退出后留下的内通道，阻止水和砂通过锚索孔；

第八步：锚索3张拉及封堵，待旋喷注浆侯凝后，按设计值对锚索3进行张拉，张拉完成后，完成整个锚索3及胶囊止水方法施工。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于高压旋喷锚索的止水胶囊，其特征在于，设置封闭的第一胶套(11)，沿轴向穿过所述的第一胶套(11)设置第二胶套(12)，第二胶套(12)形成贯穿通道；

贯穿所述的第一胶套(11)还设置多个锚索胶套(13)，所述的锚索胶套(13)形成贯穿通道。

2.根据权利要求1所述的用于高压旋喷锚索的止水胶囊，其特征在于，所述的第一胶套(11)为管式构件，第一胶套(11)的两端分别朝轴向收缩形成边缘台；

在形成的边缘台处设置胶囊端板(14)，形成密封结构。

3.根据权利要求2所述的用于高压旋喷锚索的止水胶囊，其特征在于，在所述的第一胶套(11)的端面还设置法兰压盘(15)，所述的法兰压盘(15)通过法兰螺栓(16)安装在胶囊端板(14)上；

胶囊端板(14)上与所述的第一胶套(11)连通设置进水口(18)；

胶囊端板(14)上与所述的第一胶套(11)连通设置排气口(17)。

4.根据权利要求1、2或3所述的用于高压旋喷锚索的止水胶囊，其特征在于，所述的第二胶套(12)为管式的套体；第二胶套(12)两端分别朝轴向收缩形成边缘台，并在边缘台处轴接设置第二胶套安装件(121)；

第二胶套(12)与第二胶套安装件(121)形成贯穿的轴向通道。

5.根据权利要求1、2或3所述的用于高压旋喷锚索的止水胶囊，其特征在于，所述的锚索胶套(13)为管式的套体；锚索胶套(13)两端分别朝轴向收缩形成边缘台，并在边缘台处轴接设置锚索胶套安装件(131)；

锚索胶套(13)与锚索胶套安装件(131)形成贯穿的轴向通道。

6.根据权利要求1、2或3所述的用于高压旋喷锚索的止水胶囊，其特征在于，所述的第二胶套(12)于第一胶套(11)的轴心处贯穿设置。

7.根据权利要求1、2或3所述的用于高压旋喷锚索的止水胶囊，其特征在于，所述的多个锚索胶套(13)围绕第二胶套(12)设置。

8.根据权利要求1、2或3所述的用于高压旋喷锚索的止水胶囊，其特征在于，所述的锚索胶套(13)有三个，均布在第二胶套(12)的周围。

9.一种止水系统，其特征在于，设置锚索(3)和止水帷幕(2)，在锚索(3)和止水帷幕(2)的交叉处设置止水胶囊(1)，止水胶囊(1)与单向阀(6)和注水通道连通，止水胶囊(1)与排气通道、压力表(7)和泄压阀(8)连通；

还设置支撑环(5)，对锚索(3)进行固定支撑，待锚固端(4)下入孔底后，止水胶囊(1)处于止水帷幕(2)处；

所述的止水胶囊(1)为权利要求1-8任一所述的用于高压旋喷锚索的止水胶囊。

10.一种止水方法，其特征在于，利用权利要求9所述的止水系统完成，具体包括：

第一步：成孔，完成锚索钻孔并提出孔内钻具；

第二步：确定止水胶囊(1)的位置，依据止水帷幕(2)在锚索孔内位置，确定止水胶囊(1)安装位置，保证止水胶囊(1)能有效阻止涌水，涌砂；

第三步：制作锚索(3)，并将止水胶囊(1)安装在锚索(3)上，将止水胶囊(1)在锚索(3)上的位置固定；

第四步：锚索(3)安放，推送锚索(3)，锚固端(4)下入孔底，止水胶囊(1)随锚索(3)下入至预定位置；

第五步：胶囊一次坐封，向止水胶囊(1)内注入高压水，待泄压阀(8)处有水流出，关闭泄压阀(8)，观测压力表(7)压力，达到设计坐封压力并稳压一定时间即完成止水胶囊(1)的一次坐封；

第六步：旋喷注浆，穿过第二胶囊(12)的高压旋喷注浆管对锚索孔内进行注浆，待注浆完成之后，将注浆管从第二胶套(12)退出；

第七步：胶囊二次坐封，通过单向阀(6)再次向止水胶囊(1)内加压，观察压力表(7)压力，达到二次设计坐封压力，稳压一段时间，待止水胶囊(1)充分膨胀，堵塞注浆管退出后留下的内通道，阻止水和砂通过锚索孔；

第八步：锚索(3)张拉及封堵，待旋喷注浆侯凝后，按设计值对锚索(3)进行张拉，张拉完成后，完成整个锚索(3)及胶囊止水方法施工。

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