CN218643382U - 用于地层锚杆施工的封堵装置、钻孔组件及施工装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于地层锚杆施工的封堵装置、钻孔组件及施工装置，其中，封堵装置包括：压板、密封垫圈以及连接件。压板具有第一套管穿孔；密封垫圈具有与第一套管穿孔对应的第二套管穿孔，密封垫圈的远离压板的端面形成覆盖于基坑的地下连续墙上预埋钢管的孔口处的封堵面，密封垫圈的内圈向内突出于第一套管穿孔的孔壁以形成与预埋钢管内的套管密封面；连接件穿设于压板与密封垫圈上。应用本实用新型的技术方案能够有效地解决现有技术中在位于地下水位之下的砂卵石地层中施工锚杆，在开孔及钻进过程极易出现涌水涌砂的问题。

Description

用于地层锚杆施工的封堵装置、钻孔组件及施工装置

技术领域

本实用新型涉及基坑工程领域，具体而言，涉及一种用于地层锚杆施工的封堵装置、钻孔组件及施工装置。

背景技术

基坑工程中，一种较常用的支护方式是：连续墙(桩)+锚杆。

其中的锚杆施工工艺：包括钻机采用双管双回转工艺钻孔至设计长度→拔出钻杆→安装钢绞线→注浆→拔套管→养护及张拉。

当基坑工程采用帷幕隔水方法后，基坑内外的地下水位往往相差较大。在这种情况下，如果在位于地下水位之下的砂卵石地层中施工锚杆，则在开孔、钻进过程中极易出现涌水涌砂。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种用于地层锚杆施工的封堵装置、钻孔组件及施工装置，以解决现有技术中在位于地下水位之下的砂卵石地层中施工锚杆极易出现涌水涌砂的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种用于地层锚杆施工的封堵装置，包括：压板，具有第一套管穿孔；密封垫圈，具有与第一套管穿孔对应的第二套管穿孔，密封垫圈的远离压板的端面形成覆盖于基坑的地下连续墙上预埋钢管的孔口处的封堵面，密封垫圈的内圈向内突出于第一套管穿孔的孔壁以形成与预埋钢管内的套管抵接的密封面；连接件，穿设于压板与密封垫圈上。

在一个实施方式中，密封垫圈的内圈向内突出于第一套管穿孔的长度在10mm至25mm之间。

在一个实施方式中，压板上设置有用以穿设连接件的第一安装孔，密封垫圈上设置有与第一安装孔相对的第二安装孔，第一安装孔和第二安装孔为弧形孔。

在一个实施方式中，第一安装孔为沿第一套管穿孔的周向外侧设置的多个，第二安装孔为与第一安装孔一一对应设置的多个。

在一个实施方式中，连接件为膨胀螺栓。

在一个实施方式中，密封垫圈的外径大于压板的外径。

在一个实施方式中，压板为钢板。

在一个实施方式中，密封垫圈为胶圈。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种用于地层锚杆施工的钻孔组件，包括：封堵装置，封堵装置为上述的封堵装置；套管，穿设于封堵装置的压板的第一套管穿孔及封堵装置的密封垫圈的第二套管穿孔内，密封垫圈的内圈与套管的外壁抵接；钻杆，穿设于套管中。

根据本实用新型的最后一方面，提供了一种用于地层锚杆施工的施工装置，包括：钻孔组件，钻孔组件为上述的钻孔组件；钢绞线组件，包括具有穿孔的支架、连接于支架上的多根钢绞线、封堵注浆管、压力注浆管、充填注浆管以及穿设于穿孔内的补浆管。

应用本实用新型的技术方案，在钻孔之前，预埋钢管的孔口处安装上述封堵装置，封堵装置能够封堵套管与预埋钢管之间的间隙，这样可以使锚杆钻机开孔后，地下连续墙背后的砂土不会沿着套管与预埋钢管之间的间隙流出孔口，从而避免出现背景技术中所提到的“在开孔及钻进过程极易出现涌水涌砂”的现象发生，解决了现有技术中的在位于地下水位之下的砂卵石地层中施工锚杆，在开孔及钻进过程极易出现涌水涌砂的问题。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的用于地层锚杆施工的封堵装置的实施例的安装示意图；

图2示出了图1的封堵装置的放大结构示意图；

图3示出了图1的封堵装置的截面图；

图4示出了根据本实用新型的用于地层锚杆施工的钻孔组件的实施例的完成步骤S30时的工况示意图；

图5示出了根据本实用新型的用于地层锚杆施工的施工装置的实施例的完成步骤S60时的工况示意图；

图6示出了图5的施工装置在完成步骤S70中第一次注浆时的工况示意图；

图7示出了图5的施工装置在完成步骤S70中后续注浆时的工况示意图；

图8示出了图5的施工装置在完成步骤S80后所对应的工况示意图；

图9示出了图5的施工装置在完成步骤S90后所对应的工况示意图；

图10示出了图5的施工装置在完成步骤S110后所对应的工况示意图；以及

图11示出了图5的施工装置的钢绞线组件的截面图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、地下连续墙；2、钻孔；10、钻杆；20、套管；30、预埋钢管；40、封堵装置；41、密封垫圈；411、第二套管穿孔；412、内圈；413、第二安装孔；42、压板；421、第一套管穿孔；422、第一安装孔；43、连接件；50、钢绞线组件；51、补浆管；52、封堵注浆管；53、压力注浆管；54、充填注浆管；55、钢绞线；56、支架；561、穿孔；60、胶泥。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1至图3所示，本实施例的用于地层锚杆施工的封堵装置包括：压板42、密封垫圈41以及连接件43。其中，压板42具有第一套管穿孔421。密封垫圈41具有与第一套管穿孔421对应的第二套管穿孔411，密封垫圈41的远离压板42的端面形成覆盖于基坑的地下连续墙1上预埋钢管30的孔口处的封堵面，密封垫圈41的内圈412向内突出于第一套管穿孔421的孔壁以形成与预埋钢管30内的套管20抵接的密封面。连接件43穿设于压板42与密封垫圈41上。

应用本实施例的技术方案，在钻孔之前，预埋钢管30的孔口处安装上述封堵装置，封堵装置能够封堵套管20与预埋钢管30之间的间隙，这样可以使锚杆钻机开孔后，地下连续墙1背后的砂土不会沿着套管20与预埋钢管30之间的间隙流出孔口，从而避免出现背景技术中所提到的“在开孔及钻进过程极易出现涌水涌砂”的现象发生，解决了现有技术中的在位于地下水位之下的砂卵石地层中施工锚杆，在开孔及钻进过程极易出现涌水涌砂的问题。

需要说明的是，本实施例的封堵装置用在基坑工程水位之下砂卵石地层锚杆施工中；另外，图2中的L为开挖面。

如图3所示，在本实施例中，密封垫圈41的内圈412向内突出于第一套管穿孔421的长度在10mm至25mm之间。如果上述长度过长，则会影响密封垫圈41的密封性；由于在钻孔过程中，套管还需要相对于密封垫圈41移动，因此如果上述长度过短，则会影响套管的下入，不利于钻孔的进行。

由于加工上或者在地下连续墙1上打安装封堵装置的安装孔时可能存在误差，导致地下连续墙1上的安装孔与压板42上的第一安装孔422无法对中，影响后续连接件43的下入，如图3所示，在本实施例中，压板42上设置有用以穿设连接件43的第一安装孔422，密封垫圈41上设置有与第一安装孔422相对的第二安装孔413，第一安装孔422和第二安装孔413为弧形孔。将第一安装孔422和第二安装孔413设置为弧形孔可以为安装提供一定的余量，避免封堵装置安装不上的问题发生。

如图3所示，在本实施例中，第一安装孔422为沿第一套管穿孔421的周向外侧设置的多个，第二安装孔413为与第一安装孔422一一对应设置的多个。上述结构使得封堵装置能够更紧实地压紧在地下连续墙1上，从而提升各处的密封性，进一步解决了现有技术中的在位于地下水位之下的砂卵石地层中施工锚杆，在开孔及钻进过程极易出现涌水涌砂的问题。

如图2所示，在本实施例中，连接件43为膨胀螺栓。上述结构使得封堵装置能够牢固地连接在地下连续墙1上。

如图2和图3所示，在本实施例中，密封垫圈41的外径大于压板42的外径。上述结构能够增加密封面积，从而提高封堵装置的密封性。

在本实施例中，压板42为钢板。上述结构使得封堵装置不易被腐蚀，保证封堵装置的使用寿命。

在本实施例中，密封垫圈41为胶圈。上述结构使得封堵装置在保证密封性的条件下，成本较低。

如图1所示，本申请还提供了一种用于地层锚杆施工的钻孔组件，根据本申请的钻孔组件的实施例包括：封堵装置40、套管20以及钻杆10。其中，封堵装置40为上述的封堵装置。套管20穿设于第一套管穿孔421及第二套管穿孔411内，密封垫圈41的内圈412与套管20的外壁抵接；钻杆10穿设于套管20中。由于上述封堵装置40能够封堵套管20与预埋钢管30之间的间隙，因此锚杆钻机开孔后，地下连续墙1背后的砂土不会沿着套管20与预埋钢管30之间的间隙流出孔口。故，具有上述封堵装置40的钻孔组件也具有防止在开孔及钻进过程涌水涌砂的优点。

需要说明的是，本实施例的钻孔组件应用于基坑工程水位之下砂卵石地层锚杆施工中。

如图1、图5和图11所示，本申请还提供了一种用于地层锚杆施工的施工装置，根据本申请的施工装置的实施例包括：钻孔组件以及钢绞线组件50。其中，钻孔组件为上述的钻孔组件。钢绞线组件50包括具有穿孔561的支架56、连接于支架56上的多根钢绞线55、封堵注浆管52、压力注浆管53、充填注浆管54以及穿设于穿孔561内的补浆管51。同样地，由于上述封堵装置40能够封堵套管20与预埋钢管30之间的间隙，因此锚杆钻机开孔后，地下连续墙1背后的砂土不会沿着套管20与预埋钢管30之间的间隙流出孔口。故，具有上述钻孔组件的施工装置也具有防止在开孔及钻进过程涌水涌砂的优点。

需要说明的是，本实施例的施工装置应用于基坑工程水位之下砂卵石地层锚杆施工中。

还需要说明的是，在本实施例中，采用施工装置的施工方法包括：步骤S10：钻孔前准备步骤，钻孔前准备步骤包括：步骤S11：在基坑的地下连续墙1上预埋的预埋钢管30的孔口处设置封堵装置40；步骤S12：将套管20和位于套管20内的钻杆10置入预埋钢管30中，封堵装置40封堵套管20与预埋钢管30之间的间隙；步骤S20：钻孔，钻入多节钻杆10以及多节套管20直至钻孔2达到设计长度；步骤S30：通过钻杆10注入水泥浆，直至孔口流出水泥浆为止(图4)；步骤S40：逐节拔出钻杆10；步骤S50：组装钢绞线组件50，组装钢绞线组件50的步骤包括将封堵注浆管52、压力注浆管53以及充填注浆管54通过支架56连接于多根钢绞线55上，将补浆管51穿入穿孔561内；步骤S60：向套管20中插入钢绞线组件50(图5)，其中，压力注浆管53的远端包括沿其长度方向间隔布置的多个注浆孔，在钢绞线组件50插入套管20后，封堵注浆管52的端部与地下连续墙的迎土面之间的距离在4m至10m之间，压力注浆管53的靠近于孔口的注浆孔与钻孔2的孔底之间的距离在4m至6m之间(位置要求，优选地，上述距离为5m)，充填注浆管54的端部与地下连续墙1的迎土面之间的距离在1m至3m之间(位置要求，优选为2m)，补浆管51的端部距离钻孔的孔底不大于500mm；步骤S70：逐节拔出套管20，边拔套管边通过补浆管向钻孔内补充水泥浆，在出现第一次注浆时机时，通过封堵注浆管向钻孔内注双液浆(图6)，第一次注浆时机包括：在向外拔套管时，有水泥浆被挤出孔口；或者钻孔内的套管的长度短于封堵注浆管的长度；在通过封堵注浆管第一次注浆完毕后，一边拔出套管，一边注浆，直至套管被全部拔出(图7)；在套管被全部拔出之后，拔出补浆管51，在向外拔补浆管51时，边拔补浆管51边向钻孔内补充水泥浆。步骤S80：使用胶泥60封堵孔口(图8)；步骤S90：在水泥浆终凝后，通过压力注浆管53进行压力注浆(图9)；步骤S100：待预设天数后，张拉钢绞线组件50；步骤S110：通过充填注浆管54进行填充注浆(图10)，其中充填注浆管54所注浆液为双液浆(水泥水玻璃浆液，双液浆在注入后形成糊状的浆液)。

应用本实施例的技术方案具有下述七个效果：第一、在水泥浆终凝后(通常为注浆24小时之后)再次通过压力注浆管53实施注浆，能够密实被扰动的砂土层，并提高锚杆的抗拔力，抗拔力能够提高30％左右(图9和图10中的C表示压力注浆后的工况)。第二、由于凝结后的锚杆，在张拉后可能会开裂形成裂缝，在压力作用下，孔口附近的水和砂可能通过上述裂缝流出。因此，应用本实施例的技术方案，在张拉后通过充填注浆管54进行填充注浆，能够将开裂形成裂缝进行填补，从而防止孔口附近的水和砂从钢绞线张拉后形成的缝隙中流出(图10中的D表示充填注浆后的工况)。第三、在套管20全部拔出，双液浆注浆结束后，使用胶泥60封堵孔口，能够防止浆液流失和漏水漏砂。第四、边拔套管20边通过补浆管51向钻孔2内补充水泥浆，能够及时向钻孔2内补充水泥浆，以使水泥浆填补套管20占用的体积，从而保证凝结后的锚杆的质量。第五、在出现第一次注浆时机时，通过封堵注浆管52向钻孔2内注双液浆，相当于在钻孔的靠近于孔口的位置注入了液体软塞，实现了封堵的效果，防止水泥浆和地层中的水、砂从套管口流出(图6和图7中的A表示第一次注浆后的工况)；第六、在通过封堵注浆管52第一次注浆完毕后，一边拔出套管20，一边通过封堵注浆管52注浆，直至套管20被全部拔出。上述步骤使得双液浆能够填补套管20占用的体积，从而保证凝结后的锚杆的质量。(图7中的B表示后续注浆的工况)。第七、在向外拔补浆管51时，边拔补浆管51边向钻孔2内补充水泥浆，使得随着补浆管51的拔出，能够及时向钻孔2内补充水泥浆，以使水泥浆填补补浆管51占用的体积，从而保证凝结后的锚杆的质量。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于地层锚杆施工的封堵装置，其特征在于，包括：

压板(42)，具有第一套管穿孔(421)；

密封垫圈(41)，具有与所述第一套管穿孔(421)对应的第二套管穿孔(411)，所述密封垫圈(41)的远离所述压板(42)的端面形成覆盖于基坑的地下连续墙(1)上预埋钢管(30)的孔口处的封堵面，所述密封垫圈(41)的内圈(412)向内突出于所述第一套管穿孔(421)的孔壁以形成与所述预埋钢管(30)内的套管(20)抵接的密封面；

连接件(43)，穿设于所述压板(42)与所述密封垫圈(41)上。

2.根据权利要求1所述的封堵装置，其特征在于，所述密封垫圈(41)的内圈(412)向内突出于所述第一套管穿孔(421)的长度在10mm至25mm之间。

3.根据权利要求1所述的封堵装置，其特征在于，所述压板(42)上设置有用以穿设所述连接件(43)的第一安装孔(422)，所述密封垫圈(41)上设置有与所述第一安装孔(422)相对的第二安装孔(413)，所述第一安装孔(422)和第二安装孔(413)为弧形孔。

4.根据权利要求3所述的封堵装置，其特征在于，所述第一安装孔(422)为沿所述第一套管穿孔(421)的周向外侧设置的多个，所述第二安装孔(413)为与所述第一安装孔(422)一一对应设置的多个。

5.根据权利要求1所述的封堵装置，其特征在于，所述连接件(43)为膨胀螺栓。

6.根据权利要求1所述的封堵装置，其特征在于，所述密封垫圈(41)的外径大于所述压板(42)的外径。

7.根据权利要求1所述的封堵装置，其特征在于，所述压板(42)为钢板。

8.根据权利要求1所述的封堵装置，其特征在于，所述密封垫圈(41)为胶圈。

9.一种用于地层锚杆施工的钻孔组件，包括：

封堵装置(40)，其特征在于，所述封堵装置(40)为权利要求1至8中任一项所述的封堵装置；

套管(20)，穿设于所述封堵装置(40)的压板(42)的第一套管穿孔(421)及所述封堵装置(40)的密封垫圈(41)的第二套管穿孔(411)内，所述密封垫圈(41)的内圈(412)与所述套管(20)的外壁抵接；

钻杆(10)，穿设于所述套管(20)中。

10.一种用于地层锚杆施工的施工装置，包括：

钻孔组件，其特征在于，所述钻孔组件为权利要求9所述的钻孔组件；

钢绞线组件(50)，包括具有穿孔(561)的支架(56)、连接于所述支架(56)上的多根钢绞线(55)、封堵注浆管(52)、压力注浆管(53)、充填注浆管(54)以及穿设于所述穿孔(561)内的补浆管(51)。

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