止浆器的制作方法

本申请涉及一种止浆器，属于岩溶注浆充填、隧道岩土体加固、地基加固领域。

背景技术：

岩溶亦称喀斯特，是指可溶性岩层如碳酸盐类的石灰岩、白云岩以及硫酸盐类的石膏等受水的化学和物理作用产生沟槽、裂隙和空洞，以及由于空洞顶板塌落使地表产生陷穴、洼地等侵蚀和堆积地貌形态特征和地质作用的总称。

岩溶地区的地质条件一般都较为复杂，勘察难度大，其产生的影响和危害通常也较大。在岩溶发育的城市，特殊的地质条件导致溶隙、溶洞强发育，极易造成渗流液化、地下水潜蚀及真空作用，从而引起岩溶地面塌陷地质灾害。其具备突发性、群发性以及强破坏性，岩溶塌陷问题是城市建设中亟需解决的问题，特别是当城市建设中存在有地铁、地下管廊等地下工程建设时，岩溶对地下工程建设及其周边已有的建构筑的影响更是不容忽视的。

在岩溶地区进行建设工程时，关于如何合理、科学地处理岩溶洞穴，防止地下及地面发生塌陷一直是国内外专家学者研究的重点。我国岩溶发育地区分布广泛，近年随着我国加大基础建设在铁路、公路、建筑、水利等工程中,经常遇到复杂岩溶地层,这给工程施工带来一系列问题，岩溶注浆是解决这一问题的新技术。

通常，岩溶注浆多是采用地面垂直钻孔，利用惰性材料形成的浆液,在一定压力作用下注入岩溶裂隙、溶洞中以及软塑黏土体孔隙中,以达到充填岩溶空洞，控制地基整体沉降、减少变形的效果。这种方式多是针对于建设前期的地基处理过程中，而对于已建成的建构筑出现岩溶地面塌陷时，由于施工空间有限，采用地面垂直钻孔的方式就无法解决。

现有岩溶空洞注浆处理多是依托于垂直勘探孔进行，垂直钻孔对于单体建构筑物的处理效果较好，施工成本较低，比如桩基础、独立基础下的溶洞填充，但针对于地铁、地下管廊、铁路、公路等线型建构筑下的地基处理时，由于溶洞的不连续性、分散性会使地面钻孔处理效果大打折扣。同时，当地面施工条件复杂，多处不具备常规钻探设备(垂直孔钻探设备)施工条件时，地面钻孔注浆的施工可行性会大大降低，目前，国内尚无有效的处理手段完成诸如地铁、管廊等线型建设工程中所遇到的溶洞进行充填注浆处理的任务。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种止浆器，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本申请实施例公开一种止浆器，包括：

一芯管，具有轴向相通的浆液通道；

弹性套管，套设于芯管的外侧，且与芯管的外壁之间形成有介质腔体，弹性套管最大外径可变，

其中，

所述芯管上设置有第一止回阀，该第一止回阀在浆液通道内压力大于或等于第一设定压力下使得介质腔体和浆液通道连通，

所述芯管的浆液出口处设置有第二止回阀，该第二止回阀在浆液通道内压力大于等于第二设定压力下打开芯管的浆液出口，

所述第二设定压力大于第一设定压力。

优选的，在上述的止浆器中，所述介质腔体内设置有速凝剂。

优选的，在上述的止浆器中，所述弹性套管为橡皮胶囊，该橡皮胶囊的两端分别绑定于芯管上。

优选的，在上述的止浆器中，所述芯管的两端分别设置有快速接头，该快速接头套设在芯管的外部。

优选的，在上述的止浆器中，所述快速接头具有螺纹连接面。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

(1)、采用高精度超长水平定向注浆为地面既有建构物下的轨道交通、管廊等地下建设工程提供了新的溶洞注浆施工手段(不需拆除已有建构筑物、对已有建构筑物不造成影响、不影响交通)；

(2)、在水平钻钻进过程中按设计轨迹进行施工，实时对轨迹进行测量矫正，达到减小水平钻轨迹误差以满足地铁、管廊建设中的高精度探查的目的，解决常规垂直钻孔因孔间距造成的漏探问题。针对于岩溶注浆，可最大程度的减小常规垂直钻孔孔间距造成的漏注问题(对于地下线型工程进行全线探查注浆，比垂直孔的点式探查注浆范围更大，治理效果更好)。

(3)、通过高精度的水平轨迹设计及施工过程中的控制，记录钻进速度、泥浆用量、造斜强度等随钻参数，在探查水平钻所经过范围的所有岩溶土洞的位置的基础上进行随钻处理，降低地下工程施工中的风险(查明线状地下工程所有沿线的不良地质现象，同时进行预处理，减小施工过程中的风险，是地面点状钻孔所达不到的)。

(4)、由于水平钻孔与溶洞的位置组合，受重力影响，浆液在未凝固前容易外流，无法进行加固，而采取本注浆装置及施工方法可有效的解决了水平孔注浆过程中浆液渗漏的问题。

(5)、水平钻孔注浆，施工场地固定，减少了常规施工方式中材料、设备运输转场的成本，提高了工作效率。

(6)、注浆过程中根据溶洞的大小，充填程度，调整施工工艺方法，可有的放矢的处理目的层位。

(7)、可采取一次成孔，一次注浆的方式对水平注浆孔周围的溶洞进行充填，提高了施工效率。

(8)、采用一次性的前部止浆器、注浆器、后部止浆器组成的注浆装置不需等待浆液凝固，提高了施工效率，同时也有效的杜绝了位于注浆孔上部溶洞内未凝固浆液的外流引起的溶洞充填率差的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本实用新型具体实施例中注浆装置的结构示意图；

图2所示为本实用新型具体实施例中前部止浆器的结构示意图；

图3所示为本实用新型具体实施例中后部止浆器的结构示意图；

图4所示为本实用新型具体实施例中注浆器的侧视图；

图5所示为本实用新型具体实施例中注浆器的截面图；

图6所示为本实用新型第一应用实施例中水平定向注浆工程剖面图；

图7所示为本实用新型第一应用实施例中水平钻注浆开始前注浆器状态；

图8所示为本实用新型第一应用实施例中水平钻注浆开始后注浆器状态；

图9所示为本实用新型第二应用实施例中水平定向注浆工程剖面图；

图10所示为本实用新型第二应用实施例中水平钻注浆开始前注浆器状态；

图11所示为本实用新型第二应用实施例中水平钻注浆开始后注浆器状态。

具体实施方式

为解决地面不具备常规垂直钻探进行溶洞注浆的条件下，本实施例所采用的技术方案是一种浅层水平定向钻注浆施工技术。包括施工占地选择、水平钻机选型、钻孔轨迹设计、钻进数据记录、不良地质体(溶洞)探测和水平钻探区域溶洞注浆等几项施工工序。

水平定向勘探技术基于水平定向钻进技术和地球物理测井技术。水平定向钻进技术是采用安装与地表的钻孔设备，以相对于地面较小的入土角度钻入地层成先导孔，然后将先导孔扩径至所需大小并铺设管道的一项技术，在施工中具有跟踪和导向功能。

水平定向成孔根据地质资料选用合适的水平定向钻机，回拖力大小、给进行程和钻杆型号是钻机选型的主要指标。

选定钻机型号后，根据占地面积、交通情况、水电供应情况、排渣要求和噪声要求指标选定合理场地。

根据场地与溶洞注浆段的空间位置关系，在不超过螺杆钻头最大造斜能力的情况下设计钻孔轨迹，在调查分析周边导向信号干扰源后，配合地质资料的初步分析确定钻进方法和钻进参数，包括入土角、钻进速度、泥浆用量、造斜强度。

在水平钻钻探过程中可根据钻进过程的参数，比如钻进速度、钻进压力等参数判断溶洞的位置。同时可利用地球物理测井技术，如电、磁、声、热、核等物理原理制造的各种测井仪器，由测井电缆送到井底，随着电缆的上提，地面采集系统将连续记录随深度变化的各种参数，通过表征这些参数的曲线变化，来识别水平钻钻孔路径上溶洞的赋存位置。

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

结合图1所述，本申请的一实施例中，提供一种注浆装置，包括依次连通的前部止浆器10、注浆器20和后部止浆器30。

该技术方案中，前部止浆器和后部止浆器分别用以对待注浆溶洞两端的钻孔进行封堵，注浆器用以实现对待注浆溶洞进行注浆。

结合图2所示，前部止浆器10包括第一芯管101、第一弹性套管102和堵头103。

第一芯管101具有轴向相通的浆液通道，第一弹性套管102套设于第一芯管101的外侧，且与第一芯管101的外壁之间形成有介质腔体，第一弹性套管101最大外径可变。

堵头103封堵于第一芯管101的一端开口，第一芯管101的另一端用以与注浆器20的一端连接。

第一芯管101上设置有第三止回阀104，该第三止回阀104在浆液通道内压力大于或等于设定压力时使得介质腔体和浆液通道连通，

该技术方案中，第三止回阀单向导通，并在浆液通道内压力大于或等于设定压力下使得介质腔体和浆液通道连通，并在浆液通道内压力小于设定压力下使得介质腔体和浆液通道之间关闭。

在一实施例中，前部止浆器10的介质腔体内设置有速凝剂。

在一实施例中，第一弹性套管102为橡皮胶囊，该橡皮胶囊的两端分别绑定于第一芯管101上。

在一实施例中，第一芯管101的两端分别设置有快速接头105，该快速接头105套设在第一芯管101的外部。

进一步地，快速接头105具有螺纹连接面，其与注浆器20之间通过螺纹配合连接。

前部止浆器10注浆过程中，浆液通过快速接头105进入前部止浆器10，随着注浆压力的升高，第三止回阀104随即打开，浆液进入橡皮胶囊102中，随着压力的提升，橡皮将囊注浆增大并紧贴钻孔孔壁，同时浆液与橡皮胶囊102中的速凝剂相结合，快速凝固后使橡皮胶囊成为一实体，达到防止浆液从止浆器与钻孔孔壁之间的空隙流出的目的。前部止浆器前部设置有堵头，因此不能单独使用。

结合图3所示，后部止浆器30包括第二芯管301和第二弹性套管302。

第二芯管301具有轴向相通的浆液通道，第二弹性套管302套设于第二芯管301的外侧，且与第二芯管301的外壁之间形成有介质腔体，第二弹性套管302最大外径可变。

第二芯管301上设置有第一止回阀303，该第一止回阀303在浆液通道内压力大于或等于第一设定压力下使得介质腔体和浆液通道连通。

第二芯管301的浆液出口处设置有第二止回阀304，该第二止回阀304在浆液通道内压力大于等于第二设定压力下打开第二芯管的浆液出口，第二设定压力大于第一设定压力。

该技术方案中，第一止回阀单向导通，并在浆液通道内压力大于或等于第一设定压力下使得介质腔体和浆液通道连通，并在浆液通道内压力小于第一设定压力下使得介质腔体和浆液通道之间关闭；第二止回阀单向导通，并在浆液通道内压力大于等于第二设定压力下打开芯管的浆液出口，并在浆液通道内压力小于第二设定压力下关闭芯管的浆液出口。

在一实施例中，后部止浆器30的介质腔体内设置有速凝剂。

在一实施例中，第二弹性套管302为橡皮胶囊，该橡皮胶囊的两端分别绑定于第二芯管301上。

在一实施例中，第二芯管301的两端分别设置有快速接头305、306，该快速接头305、306套设在第二芯管301的外部。

进一步地，快速接头305、306具有螺纹连接面。

该技术方案中，后部止浆器30左侧快速接头305用以与注浆器20相连接，右侧快速接头306与钻杆相连接，注浆过程中，浆液通过右侧快速接头306进入后部止浆器，随着注浆压力的升高，第一止回阀303随即打开，浆液进入橡皮胶囊302中，随着压力的提升，橡皮将囊注浆增大并紧贴钻孔孔壁，同时浆液与橡皮胶囊302中的速凝剂相结合，快速凝固后使橡皮胶囊成为一实体，达到防止浆液从止浆器与钻孔孔壁之间的空隙流出的目的。后部止浆器可单独使用。

结合图4和图5所示，注浆器20包括轴向相通的管体201，管体201上开设有多个注浆孔202，每个注浆孔202上分别对应设置有一个第四止回阀203。

管体201的两端还分别形成有螺纹连接面204，螺纹连接面204优选形成于管体201的内表面。

注浆器为水平钻注浆装置的注浆装置，其左侧螺纹连接面与前部止浆器相连，右侧螺纹连接面与后部止浆器相连，当浆液从后部止浆器进入注浆器内，同时进入前部止浆器，随着压力的逐渐增大，致使前后止浆器膨胀后紧贴孔壁，当注浆压力继续增大时，第四止回阀打开，浆液通过注浆孔进入到岩溶空腔内，开始对钻孔所穿越的溶洞进行注浆。注浆器需与前、后止浆器组合使用，不可单独使用。

结合图6至图8所示，在第一应用实施例中，建筑物401下方的工程的剖面通常包括土层402、发育溶洞地层403、无溶洞发育地层404、以及形成于发育溶洞地层403内的多个溶洞405。

当区域内所揭露的溶洞较为独立，溶洞间隔距离较远时；针对于已建成建构筑物下方局部区域进行注浆时，可选用孔内分段注浆。

首先采用钻机406进行钻孔，并通过钻孔407将多个溶洞405串联。

注浆时根据拟注浆的溶洞大小，选定合适长度的注浆器20，将前部止浆器10、注浆器20、后部止浆器30、钻杆50依次相连，将注浆泵与注浆钻杆相连，逐渐提升注浆压力使得前部止浆器、后部止浆器外部胶囊膨胀紧贴孔壁(结合图8所示)，继续提高注浆压力致使注浆器注浆孔处止回阀打开，将浆液注入至溶洞内，待注浆完毕后，旋转钻杆，取出注浆钻杆，根据下一溶洞位置重复进行注浆。

在该应用实施例中，可以首先对最远端的溶洞进行注浆，然后更换注浆装置(含前部止浆器、注浆器和后部止浆器)，按照由远及近依次完成注浆作业。注浆完成后，注浆装置永久性留在溶洞内实现封堵。

结合图9至图11所示，当孔内所揭露溶洞连通性较好，钻孔所揭露溶洞较多时，选用全孔注浆方式。

首先采用钻机606进行钻孔，并通过钻孔607将多个溶洞605串联。

将后部止浆器30、钻杆50依次相连，后部止浆器30下入至拟注浆段，将注浆泵与注浆钻杆相连，逐渐提升注浆压力使得后部止浆器外部胶囊膨胀紧贴孔壁(见图11)，继续提高注浆压力致使注浆器注浆孔处止回阀打开，将浆液注入至溶洞内，待注浆完毕后，旋转钻杆，取出注浆钻杆。

在该应用实施例中，可以直接对最近端的溶洞进行注浆，注浆完成后，注浆装置永久性留在溶洞内实现封堵。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。