1.本发明涉及一种堵水灌浆施工方法及其所用的施工设备,特别是一种前进分段定量式快速超前堵水灌浆施工方法及其所用的施工设备。
背景技术：2.工程施工过程中难免要涉及灌浆工序，灌浆过程中如何提高灌浆施工作业质量、施工效率等一直是行业关注的重点。
3.公开号为cn108678375b的中国专利公开了一种使用gin灌浆法的灌浆施工工艺，包括待灌浆孔洞成孔、清洗待灌浆孔洞、勘测待灌浆孔洞，根据勘测结果将灌浆段均匀地等分为若干个灌浆细分段、安装灌浆施工控制系统、通过灌浆施工系统对待灌浆孔洞进行灌浆，并且对灌浆压力进行控制，每经过一次灌注时间阀值时，即在原有灌浆压力基础上增加一个灌浆压力增量后继续灌浆，当灌浆压力达到预设的灌浆压力阀值时，灌浆结束。该发明的技术方案中，采用计算机对每个灌浆细分段的灌浆强度值gin进行控制，从而使整个待灌浆孔洞在灌注过程中的灌浆强度值gin保持恒定，从而使灌注流量与灌注压力始终保持相匹配，提高了灌浆施工作业质量，具有施工工艺简单，作业效率高，防渗效果好等优点。
4.在该技术方案实施的过程中发现，该方法施工起来难度较高，程序较为复杂，并且处置不够迅速，工作者学习成本较高，不适合推广。
技术实现要素：5.本发明的目的在于，提供一种前进分段定量式快速超前堵水灌浆施工方法及其所用的施工设备。使用该方法及其施工设备可以简化堵水灌浆工序，具有降低施工难度、处置迅速、灌浆效果可印证、堵水灌浆量可控的施工特点。
6.本发明的技术方案：前进分段定量式快速超前堵水灌浆施工方法，包括有以下步骤：
7.s1：超前探孔位置选择在靠近拱顶、两侧拱腰处呈三角形布设，外插角范围为3度至5度，钻孔顺序为先顶拱后拱腰逐孔钻进，钻孔深度原则上分三段分别钻进，若孔内无出水时或少量出水时，则可一次性钻至探孔设计孔深，最大孔段的段长按≤10m控制；
8.s2：浆液水灰比为1：1、0.5：1分两级注浆，同时使用施工设备向孔段内进行灌浆，当孔内出水量较大为300l/s～500l/s则可直接采用0.5：1浓浆定量灌注，当第一段钻孔孔深小于5m时，灌浆压力0.3mpa至0.5mpa，当出水点位置大于孔深5m时，则灌浆压力可采用0.5mpa至1.0mpa，第二段按0.5mpa至1.0mpa控制或灌浆终压为1.5倍至2倍实测灌浆段所在部位的外水压力；
9.s3：第一段灌浆使用导浆管至孔底0.5m并形成孔内循环，开挖掌子面出现漏浆、跑浆时，采用水泥-水玻璃双液浆封堵并形成止浆墙。
10.前进分段定量式快速超前堵水灌浆施工方法所用的施工设备，包括有高于灌注
机，高压灌注机的出料端固定套接有灌浆管，灌浆管外部固定套接有保护筒，保护筒顶、底部对称固定设置有多组连接筒，每组连接筒上滑动插设有“u”形连接杆，“u”形连接杆上转动连接有转筒，连接筒内部固定连接有弹性件。
11.前述的前进分段定量式快速超前堵水灌浆施工方法所用的施工设备中，所述弹性件为气囊，弹性件内装有润滑液，“u”形连接杆上开设有与弹性件连通的导流槽，导流槽的外端向转筒与“u”形连接杆连接处延伸。
12.前述的前进分段定量式快速超前堵水灌浆施工方法所用的施工设备中，所述“u”形连接杆上固定连接有环形连接架，环形连接架朝向转筒的一侧固定连接有刷毛。
13.前述的前进分段定量式快速超前堵水灌浆施工方法所用的施工设备中，保护筒内固定连接有封堵导管，封堵导管与高压灌注机连通，保护筒的外侧固定安装有挤压气囊，挤压气囊位于转筒的下方，保护筒上贯穿安装有与挤压气囊10连通的吸气管和出气管，吸气管与封堵导管相互连通，吸气管内固定连接有单向阀，出气管内固定连接有单向组件。
14.前述的前进分段定量式快速超前堵水灌浆施工方法所用的施工设备中，所述单向组件包括有连接环，连接环固定连接在出气管内，连接环上固定连接有弹性绳，弹性绳的另一端固定连接有阻挡球，阻挡球放置在连接环的上方。
15.前述的前进分段定量式快速超前堵水灌浆施工方法所用的施工设备中，所述保护筒远离灌注机的一端固定连接有挡板，挡板的两侧均转动连接有连接板。
16.前述的前进分段定量式快速超前堵水灌浆施工方法所用的施工设备中，所述挡板对应灌浆管和封堵导管的位置开设有出料槽，出料槽内对称固定连接有挤压板，其中一个挤压板转动连接有转动板，转动板的底部固定连接有连接管，且转动板通过连接管与挤压板固定连接。
17.前述的前进分段定量式快速超前堵水灌浆施工方法所用的施工设备中，所述挤压板的一侧固定连接有吹气气囊，吹气气囊固定连接在出料槽内，连接管与吹气气囊相互连通，另外一个挤压板上贯穿安装有与吹气气囊相互连通的导管，转动板上开设有出气槽，出气槽22)与连接管和导管均相互连通。
18.前述的前进分段定量式快速超前堵水灌浆施工方法所用的施工设备中，所述连接板的一端与吹气气囊相接触。
19.本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下几个方面的优点：
20.1.本发明的施工方法中通过三段钻孔，配合使用两级注浆，堵水灌浆工序被尽量简化，施工难度得到降低，并且可以快速处置漏浆现象，同时灌浆效果可印证，堵水灌浆量可控。
21.2.本发明的施工设备中通过利用转筒，可以让灌浆管能够更好的进入到孔段内，减少灌浆管与孔段的摩擦，延长灌浆管的使用寿命，同时也能让灌浆管更加方便的进入孔段。
22.综合而言，本发明的施工方法及其施工设备可以简化堵水灌浆工序，具有降低施工难度、处置迅速、灌浆效果可印证、堵水灌浆量可控的施工特点。
附图说明
23.图1是本发明的施工方法流程图；
24.图2是本发明的结构示意图；
25.图3是本发明中的保护筒处立体图；
26.图4是本发明中的挡板处正面结构示意图；
27.图5是本发明的图2中a处放大图；
28.图6是本发明的图5中b处放大图；
29.图7是本发明的图2中c处放大图；
30.图8是本发明的连接板处的结构示意图。
31.图中：1、高压灌注机；2、灌浆管；3、保护筒；4、连接筒；5、“u”形连接杆；6、转筒；7、弹性件；8、导流槽；9、环形连接架；10、挤压气囊；11、吸气管；12、出气管；13、连接环；14、阻挡球；15、弹性绳；16、封堵导管；17、挡板；18、出料槽；19、转动板；20、连接管；21、吹气气囊；22、出气槽；23、连接板；24、挤压板；25、导管。
具体实施方式
32.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
33.本发明的实施例：如图1所示，前进分段定量式快速超前堵水灌浆施工方法，包括有以下步骤：
34.s1：超前探孔位置选择在靠近拱顶、两侧拱腰处呈三角形布设，外插角范围为3度至5度，钻孔顺序为先顶拱后拱腰逐孔钻进，钻孔深度原则上可分三段分别钻进，若孔内无出时或少量出水时，则可一次性钻至探孔设计孔深，最大孔段的段长按不大于10m控制；
35.s2：浆液水灰比为1：1、0.5：1分两级注浆，同时使用施工设备向孔段内进行灌浆，当孔内出水量较大为300l/s～500l/s则可直接采用0.5：1浓浆定量灌注，当第一段钻孔孔深小于5m时，灌浆压力0.3mpa至0.5mpa，当出水点位置大于孔深5m时，则灌浆压力可采用0.5mpa至1.0mpa，第二段按0.5mpa至1.0mpa控制或灌浆终压为1.5倍至2倍实测灌浆段所在部位的外水压力；
36.s3：第一段灌浆使用导浆管至孔底0.5m并形成孔内循环，开挖掌子面出现漏浆、跑浆时，采用水泥-水玻璃双液浆封堵并形成止浆墙。本发明的前进分段定量式快速堵水灌浆施工方法是结合已有的工程经验，以超前堵水效果为主导，按照“以堵为主、限量排放、快速封堵、降低风险”的施工原则，尽量简化堵水灌浆工序，具有降低施工难度、处置迅速、灌浆效果可印证、堵水灌浆量可控的施工特点。
37.前进分段定量式快速超前堵水灌浆施工方法所用的施工设备，如图2至图8所示，所述施工设备包括高压灌注机1，高压灌注机1的出料端固定套接有灌浆管2，灌浆管2的端口处固定套接有保护筒3，保护筒3上对称固定连接有多组连接筒4，每组连接筒4上滑动插设有1个“u”形连接杆5，“u”形连接杆5上转动连接有转筒6，连接筒4内部固定连接有弹性件7。
38.在进行灌浆工作的时候，利用保护筒3上的转筒6与孔段内产生滚动，将灌浆管2带向孔段底0.5m处，并启动高压灌注机1进行灌浆，利用转筒6，可以让灌浆管2能够更好的进入到孔段内，减少灌浆管2与孔段的摩擦，延长灌浆管2的使用寿命，同时也能让灌浆管2更加方便的进入孔段，并且弹性件7的设置能够使转筒6在凹凸不平的孔段内更加平稳的运
动，能够保持转筒6稳定的运动状态。
39.如图5所示，所述弹性件7为气囊，弹性件7内装有润滑液，“u”形连接杆5上开设有与弹性件7连通的导流槽8，导流槽8的外端向转筒6与“u”形连接杆5连接处延伸。由于孔段内会带有灰尘，为了保持转筒6与“u”形连接杆5之间的转动效果，转筒6在凹凸不平的孔段内移动的时候，转筒6会带动“u”形连接杆5向连接筒4内挤压，将弹性件7内的润滑液从导流槽8中挤出，使转筒6和“u”形连接杆5连接的地方得到润滑，保证转筒6在孔段内的滚动效果。
40.如图5所示，所述“u”形连接杆5上固定连接有环形连接架9，环形连接架9朝向转筒6的一侧固定连接有刷毛。为了防止较大的沙子以及石块等进入到“u”形连接杆5和转筒6之间，环形连接架9可以将这部分的沙子或者石块阻挡住，并且配合导流槽8中挤出的润滑油，在转筒6转动的时候，润滑油会被均匀的涂抹开，提升润滑效果。
41.如图3和图5所示，所述保护筒3内固定连接有封堵导管16，封堵导管16与高压灌注机1连通，保护筒3的外侧固定安装有挤压气囊10，挤压气囊10位于转筒6的下方，保护筒3上贯穿安装有与挤压气囊10连通的吸气管11和出气管12，吸气管11与封堵导管16相互连通，所述吸气管11内固定连接有单向阀，所述出气管12内固定连接有单向组件。转筒6在凹凸不平的孔段内移动时，会对挤压气囊10产生上下挤压的效果，挤压气囊10受到挤压的时候，通过出气管12向外排气，挤压气囊10在失去挤压并恢复形状的时候，通过吸气管11向内吸气，对封堵导管16内产生负压，并将高压灌注机1内的水泥-水玻璃双液浆向封堵导管16内吸，这样在需要水泥-水玻璃双液浆进行封堵的时候，高压灌注机1一启动就能快速的将水泥-水玻璃双液浆排出，实现较快的封堵速度，能够更好的封堵孔段。
42.如图6所示，所述单向组件包括连接环13，所述连接环13固定连接在出气管12内，所述连接环13上固定连接有弹性绳15，所述弹性绳15的一端固定连接有阻挡球14，所述阻挡球14放置在连接环13的上方。在通过出气管12向外排气的时候，阻挡球14会被顶起，气流穿过连接环13的位置向外排出，在挤压气囊10吸气的时候阻挡球14就会和连接环13贴合，堵住出气管12的管口，防止从出气管12内吸入空气，并且连接环13可以挡住灰尘或者石子进入到出气管12内。
43.如图4和图6所示，所述保护筒3的一端固定连接有挡板17，挡板17的两侧均转动连接有连接板23。保护筒3在孔段内移动的时候，挡板17就可以挡住石子，防止石子进入到灌浆管2或者封堵导管16内，并且两侧能够转动的连接板23可以减小孔段两侧不均匀对保护筒3移动的阻碍，使保护筒3能够顺利的穿过直径变小的孔段处。
44.如图4所示，所述挡板17对应灌浆管2和封堵导管16的位置开设有出料槽18，出料槽18内对称固定连接有挤压板24，其中一个所述挤压板24转动连接有转动板19，转动板19的底部固定连接有连接管20，且转动板19通过连接管20与挤压板24固定连接。保护筒3移动过程中，石子或者沙砾等杂物会被出料槽18阻挡住，并且在灌浆管2或者封堵导管16向外灌浆时，压力会顶开转动板19，使转动板19产生旋转，且连接管20会被拉长，使出料槽18被打开，可以保证灌浆管2或者封堵导管16的出浆效果。
45.如图4所示，所述挤压板24的一侧固定连接有吹气气囊21，吹气气囊21固定连接在出料槽18内，连接管20与吹气气囊21相互连通，另外一个挤压板24上贯穿安装有与吹气气囊21相互连通的导管25，转动板19上开设有出气槽22，出气槽22与连接管20和导管25均相
互连通。在石子撞击到转动板19的时候，挤压板24就会挤压到吹气气囊21上，吹气气囊21受到挤压时就会通过导管25和连接管20向外排气，通过转动板19上的出气槽22，将撞击并停留在出料槽18内的石子吹走，降低石子堵住出料槽18的概率，保证灌浆管2或者封堵导管16的灌浆效果。
46.所述连接板23的一端与吹气气囊21相接触。连接板23遇到凹凸不平或者直径缩小的孔段位置时，会产生旋转动作，并且在旋转动作中挤压到吹气气囊21，使吹气气囊21向外排气，这样连接板23受到摩擦刮落的小石子就会受到吹气气囊21喷出气流的影响，很难进入到出料槽18内，减小石子堵塞的情况。
技术特征：1.前进分段定量式快速超前堵水灌浆施工方法，其特征在于：包括有以下步骤：s1：超前探孔位置选择在靠近拱顶、两侧拱腰处呈三角形布设，外插角范围为3度至5度，钻孔顺序为先顶拱后拱腰逐孔钻进，钻孔深度原则上分三段分别钻进，若孔内无出水时或少量出水时，则可一次性钻至探孔设计孔深，最大孔段的段长按≤10m控制；s2：浆液水灰比为1：1、0.5：1分两级注浆，同时使用施工设备向孔段内进行灌浆，当孔内出水量较大为300l/s～500l/s则可直接采用0.5：1浓浆定量灌注，当第一段钻孔孔深小于5m时，灌浆压力0.3mpa至0.5mpa，当出水点位置大于孔深5m时，则灌浆压力可采用0.5mpa至1.0mpa，第二段按0.5mpa至1.0mpa控制或灌浆终压为1.5倍至2倍实测灌浆段所在部位的外水压力；s3：第一段灌浆使用导浆管至孔底0.5m并形成孔内循环，开挖掌子面出现漏浆、跑浆时，采用水泥-水玻璃双液浆封堵并形成止浆墙。2.如权利要求1所述的前进分段定量式快速超前堵水灌浆施工方法所用的施工设备，其特征在于：包括有高于灌注机(1)，高压灌注机(1)的出料端固定套接有灌浆管(2)，灌浆管(2)外部固定套接有保护筒(3)，保护筒(3)顶、底部对称固定设置有多组连接筒(4)，每组连接筒(4)上滑动插设有“u”形连接杆(5)，“u”形连接杆(5)上转动连接有转筒(6)，连接筒(4)内部固定连接有弹性件(7)。3.根据权利要求2所述的前进分段定量式快速超前堵水灌浆施工方法所用的施工设备，其特征在于：所述弹性件(7)为气囊，弹性件(7)内装有润滑液，“u”形连接杆(5)上开设有与弹性件(7)连通的导流槽(8)，导流槽(8)的外端向转筒(6)与“u”形连接杆(5)连接处延伸。4.根据权利要求3所述的前进分段定量式快速超前堵水灌浆施工方法所用的施工设备，其特征在于：所述“u”形连接杆(5)上固定连接有环形连接架(9)，环形连接架(9)朝向转筒(6)的一侧固定连接有刷毛。5.根据权利要求2所述的前进分段定量式快速超前堵水灌浆施工方法所用的施工设备，其特征在于：保护筒(3)内固定连接有封堵导管(16)，封堵导管(16)与高压灌注机(1)连通，保护筒(3)的外侧固定安装有挤压气囊(10)，挤压气囊(10)位于转筒(6)的下方，保护筒(3)上贯穿安装有与挤压气囊10连通的吸气管(11)和出气管(12)，吸气管(11)与封堵导管(16)相互连通，吸气管(11)内固定连接有单向阀，出气管(12)内固定连接有单向组件。6.根据权利要求5所述的前进分段定量式快速超前堵水灌浆施工方法所用的施工设备，其特征在于：所述单向组件包括有连接环(13)，连接环(13)固定连接在出气管(12)内，连接环(13)上固定连接有弹性绳(15)，弹性绳(15)的另一端固定连接有阻挡球(14)，阻挡球(14)放置在连接环(13)的上方。7.根据权利要求5所述的前进分段定量式快速超前堵水灌浆施工方法所用的施工设备，其特征在于：所述保护筒(3)远离灌注机(1)的一端固定连接有挡板(17)，挡板(17)的两侧均转动连接有连接板(23)。8.根据权利要求7所述的前进分段定量式快速超前堵水灌浆施工方法所用的施工设备，其特征在于：所述挡板(17)对应灌浆管(2)和封堵导管(16)的位置开设有出料槽(18)，出料槽(18)内对称固定连接有挤压板(24)，其中一个挤压板(24)转动连接有转动板(19)，转动板(19)的底部固定连接有连接管(20)，且转动板(19)通过连接管(20)与挤压板(24)固
定连接。9.根据权利要求8所述的前进分段定量式快速超前堵水灌浆施工方法所用的施工设备，其特征在于：所述挤压板(24)的一侧固定连接有吹气气囊(21)，吹气气囊(21)固定连接在出料槽(18)内，连接管(20)与吹气气囊(21)相互连通，另外一个挤压板(24)上贯穿安装有与吹气气囊(21)相互连通的导管(25)，转动板(19)上开设有出气槽(22)，出气槽22)与连接管(20)和导管(25)均相互连通。10.根据权利要求9所述的前进分段定量式快速超前堵水灌浆施工方法所用的施工设备，其特征在于：所述连接板(23)的一端与吹气气囊(21)相接触。
技术总结本发明公开了前进分段定量式快速超前堵水灌浆施工方法，S1：超前探孔位置选择在靠近拱顶、两侧拱腰处呈三角形布设，钻孔顺序为先顶拱后拱腰逐孔钻进，钻孔深度原则上分三段分别钻进，若孔内无出水时或少量出水时，则可一次性钻至探孔设计孔深；S2：浆液水灰比分两级注浆，同时使用施工设备向孔段内进行灌浆，当孔内出水量较大为300L/s～500L/s则可直接采用0.5：1浓浆定量灌注；S3：第一段灌浆使用导浆管至孔底0.5m并形成孔内循环，开挖掌子面出现漏浆、跑浆时，采用水泥-水玻璃双液浆封堵并形成止浆墙。本发明通过三段钻孔，配合使用两级注浆，堵水灌浆工序被尽量简化，施工难度得到降低，并且可以快速处置漏浆现象，同时灌浆效果可印证，堵水灌浆量可控。堵水灌浆量可控。
技术研发人员：徐志晶 石志勇 蔡鹏 肖德序
受保护的技术使用者：中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司
技术研发日：2022.06.08
技术公布日：2022/11/1
