压滤式孔口封闭器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种可应用于松散地层灌浆的压滤式孔口封闭器，其主要由压盖、压座本体、耐磨橡胶塞和基座组成，压盖设于压座本体上方，压座本体内设有耐磨橡胶塞，压座本体下方连接有基座，压座本体和基座内分别设有供灌浆管穿设的压座容腔和基座容腔，基座容腔上部靠近压座本体的位置包含有一容积渐进扩大的压力缓冲室，压力缓冲室与外界连通。本发明的压滤式孔口封闭器结构简单、制作方便、产品成本低、封孔止浆效果好，有利于灌浆过程中灌浆起压，防止发生低压重复劈裂、地面冒浆、地面抬动等问题。
【专利说明】压滤式孔口封闭器【技术领域】
[0001]本发明属于岩土工程基础处理灌浆领域，尤其涉及一种可应用于松散地层灌浆的孔口封闭设备。
【背景技术】
[0002]地表分布广泛的松散地层，在这些区域进行工程建设，需要实施大量的防渗堵漏，一般采用灌浆的方式进行处理。现有的封孔工艺大致可分为两类:止浆塞法和孔口封闭法。止浆塞法对地层要求较高，且工艺复杂，工效低。而孔口封闭灌浆工艺是目前国内常用的施工工艺，其优点为:每段灌浆结束后，不需待凝，即可开始下一段的小口径钻进，加快了施工进度；多次重复灌注，有利于保证灌浆质量。但无论是传统的孔口封闭器，还是改进后的可旋转高压灌浆孔口封闭器，在用于松散地层灌浆时多采用自上而下方式，这导致工效较低，能耗大，难以起压，且存在浅层或局部弱面容易产生低压重复劈裂、地面冒浆和地面抬动等问题，地层适用性较差。
[0003]因此，如何设计并改造一种更加先进的封孔设备，使得在既保证灌浆段浆液压力，避免其浅层或局部弱面产生低压重复劈裂、地面冒浆和地面抬动等问题的前提下，实现稳定性浆液+封孔设备+自下而上分段灌浆，从而达到提高工效、降低能耗的目的，这便成为本领域技术人员亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、制作方便、产品成本低、封孔止浆效果好，有利于保证灌浆起压，有利于防止发生低压重复劈裂、地面冒浆、地面抬动等现象的压滤式孔口封闭器。
`[0005]为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种可应用于松散地层灌浆的压滤式孔口封闭器，所述压滤式孔口封闭器主要由压盖、压座本体、耐磨橡胶塞和基座组成，压盖设于压座本体上方，压座本体内设有耐磨橡胶塞，压座本体下方连接有基座，所述压座本体和基座内分别设有供灌浆管穿设的压座容腔和基座容腔，所述基座容腔上部靠近压座本体的位置包含有一容积渐进扩大的压力缓冲室，所述压力缓冲室与外界连通。
[0006]上述的压滤式孔口封闭器中，优选的，所述压座本体的底部与基座的顶部之间固接有泻流通透架，压座本体通过泻流通透架与基座相连，泻流通透架的中部开设有供灌浆管穿设的通孔，所述压力缓冲室通过该泻流通透架直接与外界连通。
[0007]上述的压滤式孔口封闭器中，优选的，所述泻流通透架为多层夹芯型结构，包括位于最顶层的上支架和位于最底层的下支架，上支架下方设有上层封闭硅胶板垫，下支架上方设有下层封闭硅胶板垫，上层封闭硅胶板垫和下层封闭硅胶板垫中间设有滤布(优选高强工业滤布)，所述滤布主要由可过滤浆液中的固体颗粒、同时可容许灌注浆液中水和空气渗透的材料制作。
[0008]上述的压滤式孔口封闭器中，优选的，所述上支架和下支架均为环形支架，所述环形支架主要由同心的内环和外环组成，内环和外环之间设有连接条。
[0009]上述的压滤式孔口封闭器中，优选的，所述上层封闭硅胶板垫和下层封闭硅胶板垫均为环形，且上层封闭硅胶板垫和下层封闭硅胶板垫的形状和面积与环形支架的形状和面积对应一致，上层封闭娃胶板垫和下层封闭娃胶板垫的厚度均为3mm?8_。
[0010]上述的压滤式孔口封闭器中，优选的，所述滤布为环形，且滤布的形状和面积与上层封闭娃胶板垫和下层封闭娃胶板垫的外轮廓对应一致，所述滤布的目数为1000?2000,厚度为3mm?6mm。
[0011]上述的压滤式孔口封闭器中，优选的，所述泻流通透架的上方还装设有一可调节泻流通透架过流面积的泻流面调节器。
[0012]上述的压滤式孔口封闭器中，优选的，所述泻流面调节器主要由一中空十字架组成，且中空十字架由外部驱动装置驱动旋转以调节泻流通透架的过流面积。
[0013]上述的压滤式孔口封闭器中，优选的，所述压力缓冲室的顶面外轮廓与所述泻流通透架的外轮廓重合，压力缓冲室的内壁呈一倒锥面，且倒锥面上母线的斜率为1，压力缓冲室的壁厚为IOmm?16mm。
[0014]上述的压滤式孔口封闭器中，优选的，所述基座容腔连通有一回浆管，所述回浆管的接口设置在所述压力缓冲室的下方。
[0015]与现有技术相比，本发明的优点在于:
[0016](I)本发明所提供的压滤式孔口封闭器的基座上部设有一与外界连通的压力缓冲室以及泻流面调节器，借此可将灌浆材料中的水和空气等以一定速率排出，使得孔口压力迅速减小，由于压力缓冲室优选为具有特定形状的容腔，因此孔口段压力梯度急剧下降，极大地减弱了浅层或局部弱面发生低压重复劈裂和地面冒浆、抬动等现象的发生；
[0017](2)本发明所提供的压滤式孔口封闭器中设有泻流通透架，且泻流通透架优选是由特定材质(例如高强工业滤布等)构成，这使得灌浆材料中的固体颗粒无法通过泻流通透架，灌浆材料在孔口段局部产生压滤效应，显著增强封孔止浆效果；同时可保证灌浆起压，获得更好的灌浆效果；
[0018](3)本发明所提供的压滤式孔口封闭器，在松散地层实施自下而上分段灌浆时，不需要待凝，可以连续提升灌注，大幅提高工效；
[0019](4)本发明所提供的压滤式孔口封闭器的地层适用性强，对于可灌性较差的地层，单独使用即可；而对于可灌性好的松散地层，只需先灌入一定量的膏状封孔浆体，并待凝一段时间，通过压滤式孔口封闭器和膏状封孔浆体联合封孔即可。
[0020]总的来说，本发明的压滤式孔口封闭器不仅结构简单、制作方便，而且原材料易得，产品成本低，使用本发明的压滤式孔口封闭器不仅可以显著增强封孔止浆效果，而且有利于保证灌浆起压，防止发生低压重复劈裂、地面冒浆、地面抬动等现象，可连续提升灌注，提高灌浆施工效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本发明实施例中的压滤式孔口封闭器的结构示意图。
[0022]图2为本发明实施例中的压滤式孔口封闭器沿中轴线方向的主剖视图。
[0023]图3为图1中所示压滤式孔口封闭器沿A-A处的剖面图。[0024]图4为图2中B处的局部放大图。
[0025]图例说明:
[0026]1、压盖；2、压座本体；21、压座容腔；3、耐磨橡胶塞；4、基座；41基座容腔；5、压力缓冲室；6、泻流通透架；61、上支架；62、下支架；63、上层封闭硅胶板垫；64、下层封闭硅胶板垫；65、滤布；66、通孔；67、内环；68、外环；69、连接条；7、泻流面调节器；71、中空十字架；8、回浆管；9、双耳吊环；10、外丝。
【具体实施方式】
[0027]为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
[0028]需要特别说明的是，当某一元件被描述为“固定于、固接于或连接于”另一元件上时，它可以是直接固定或连接在另一元件上，也可以是通过其他中间连接件间接固定或连接在另一元件上。
[0029]除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
[0030]除有特别说明，本发明中用到的各种试剂、原料均为可以从市场上购买的商品或者可以通过公知的方法制得的产品。
[0031]实施例:
[0032]一种如图1?图3所示本发明的可应用于松散地层灌浆的压滤式孔口封闭器，该压滤式孔口封闭器主要由压盖1、压座本体2、耐磨橡胶塞3和基座4组成，压盖I设于压座本体2上方，压座本体2内设有耐磨橡胶塞3 (本实施例选用内径为61mm的耐磨橡胶塞，压座本体2下方连接有基座4，压座本体2和基座4内分别设有供灌浆管穿设的压座容腔21和基座容腔41，基座容腔41上部靠近压座本体2的位置包含有一容积渐进扩大的压力缓冲室5，压力缓冲室5与外界连通。
[0033]本实施例的压滤式孔口封闭器中，压座本体2的底部与基座4的顶部之间固接有一泻流通透架6，压座本体2通过泻流通透架6与基座4相连，泻流通透架6的中部开设有供灌浆管穿设的通孔66，压力缓冲室5通过该泻流通透架6直接与外界连通。
[0034]如图4所示，本实施例的压滤式孔口封闭器中，泻流通透架6为五层夹芯型结构，包括位于最顶层的上支架61和位于最底层的下支架62,上支架61下方设有上层封闭娃胶板垫63,下支架62上方设有下层封闭娃胶板垫64,上层封闭娃胶板垫63和下层封闭娃胶板垫64中间设有滤布65 (本实施例选用高强工业滤布),滤布65主要由可过滤固体砂石、同时可容许灌注浆液中水和空气渗透的材料制作。本实施例的压滤式孔口封闭器中，上支架61和下支架62均为环形支架，该环形支架主要由同心的内环67和外环68组成，内环67和外环68之间设有连接条69。本实施例中，内环67的宽度为12mm，其内、外径尺寸分别设计为62mm和74mm ;外环68的宽度为30mm,其内、外尺寸分别设计为120mm和150mm ;本实施例中的连接条69的数量为四个，呈中心对称的十字形布置，连接条69的宽度为12mm，厚8mm。整个环形支架可为铁质或钢质，在外环68上可开设连接紧固用的螺孔(10mm)。另外，上层封闭硅胶板垫63和下层封闭硅胶板垫64均为类似环形，且上层封闭硅胶板垫63和下层封闭硅胶板垫64的形状和面积与前述环形支架的形状和面积对应一致，上层封闭硅胶板垫63和下层封闭娃胶板垫64的厚度均为6mm。本实施例的压滤式孔口封闭器中，滤布65同样为环形,且滤布65的形状和面积与上层封闭娃胶板垫63和下层封闭娃胶板垫64的外轮廓对应一致，滤布65的目数为2000,厚度为4mm,本实施例中滤布65的内、外径分别设计为61mm和150mm,滤布65上同样可开设螺孔(12mm)。
[0035]如图3所示，本实施例的压滤式孔口封闭器中，泻流通透架6的上方还装设有一可调节泻流通透架6过流面积的泻流面调节器7。此处的过流面积是指泻流通透架用于灌浆封孔时可供空气和水通过的截面面积，通过泻流面调节器7的设置可以有效控制空气和水的渗透流量。本实施例的泻流面调节器7主要由一个中空十字架71组成，且中空十字架71由外部驱动装置驱动旋转或位移以调节泻流通透架6的过流面积。
[0036]本实施例的压滤式孔口封闭器中，压力缓冲室5的顶面外轮廓与泻流通透架6的外轮廓重合，压力缓冲室5的内壁呈一倒锥面，且倒锥面上母线的斜率为1，即倒锥面的倾斜角为45°，压力缓冲室5的壁厚为10mm。
[0037]本实施例的压滤式孔口封闭器中，基座容腔41还连通有一回浆管8，回浆管8的接口设置在压力缓冲室5的下方。
[0038]本实施例提供的压滤式孔口封闭器的具体安装及操作方法包括:首先用常规钻孔方法成孔，并下孔口管，将下层封闭硅胶板垫64置于基座4顶部压力缓冲室5上方的下支架62上,再依次在下层封闭娃胶板垫64上放置滤布65、上层封闭娃胶板垫63和设有上支架61的压座本体2，并对齐螺孔，再通过螺栓将上支架61和下支架62紧固并夹紧位于中间的芯材，形成泻流通透架6，并使压座本体2通过泻流通透架6与基座4连接成一整体；然后将下方的基座4与孔口管对齐，并通过外丝10连接，关闭回浆管8，再下大口径的灌浆管使其穿过本实施例的压滤式孔口封闭器至孔底一定距离，通过压座本体2外侧设置的双耳吊环9旋紧压盖I，使耐磨橡胶塞锁紧穿设在压座容腔21中的灌浆管，根据实际灌注的地层情况，通过泻流面调节器7调节泻流通透架6的过流能力后，即可开始灌浆，待达到灌浆结束标准后，通过双耳吊环9松开压盖1，提升灌浆管至设计位置，再旋紧压盖1，即可进行第二段的灌注，如此反复直至孔口。
【权利要求】
1.一种可应用于松散地层灌浆的压滤式孔口封闭器，所述压滤式孔口封闭器主要由压盖、压座本体、耐磨橡胶塞和基座组成,压盖设于压座本体上方,压座本体内设有耐磨橡胶塞，压座本体下方连接有基座，所述压座本体和基座内分别设有供灌浆管穿设的压座容腔和基座容腔，其特征在于:所述基座容腔上部靠近压座本体的位置包含有一容积渐进扩大的压力缓冲室，所述压力缓冲室与外界连通。
2.根据权利要求1所述的压滤式孔口封闭器，其特征在于:所述压座本体的底部与基座的顶部之间固接有泻流通透架，压座本体通过泻流通透架与基座相连，泻流通透架的中部开设有供灌浆管穿设的通孔，所述压力缓冲室通过该泻流通透架直接与外界连通。
3.根据权利要求2所述的压滤式孔口封闭器，其特征在于:所述泻流通透架为多层夹芯型结构，包括位于最顶层的上支架和位于最底层的下支架，上支架下方设有上层封闭硅胶板垫，下支架上方设有下层封闭硅胶板垫，上层封闭硅胶板垫和下层封闭硅胶板垫中间设有滤布，所述滤布主要由可过滤浆液中的固体颗粒、同时可容许灌注浆液中水和空气渗透的材料制作。
4.根据权利要求3所述的压滤式孔口封闭器，其特征在于:所述上支架和下支架均为环形支架，所述环形支架主要由同心的内环和外环组成，内环和外环之间设有连接条。
5.根据权利要求3所述的压滤式孔口封闭器，其特征在于:所述上层封闭硅胶板垫和下层封闭硅胶板垫均为环形，且上层封闭硅胶板垫和下层封闭硅胶板垫的形状和面积与环形支架的形状和面积对应一致，上层封闭硅胶板垫和下层封闭硅胶板垫的厚度均为3_?8mm ο
6.根据权利要求4所述的压滤式孔口封闭器，其特征在于:所述滤布为环形，且滤布的形状和面积与上层封闭硅胶板垫和下层封闭硅胶板垫的外轮廓对应一致，所述滤布的目数为1000?2000,厚度为3_?6mm。
7.根据权利要求2?6中任一项所述的压滤式孔口封闭器，其特征在于:所述泻流通透架的上方还装设有一可调节泻流通透架过流面积的泻流面调节器。
8.根据权利要求7所述的压滤式孔口封闭器，其特征在于，所述泻流面调节器主要由一中空十字架组成，且中空十字架由外部驱动装置驱动旋转以调节泻流通透架的过流面积。
9.根据权利要求2?6中任一项所述的压滤式孔口封闭器，其特征在于:所述压力缓冲室的顶面外轮廓与所述泻流通透架的外轮廓重合，压力缓冲室的内壁呈一倒锥面，且倒锥面上母线的斜率为1，压力缓冲室的壁厚为IOmm?16mm。
10.根据权利要求1?6中任一项所述的压滤式孔口封闭器，其特征在于:所述基座容腔连通有一回浆管，所述回浆管的接口设置在所述压力缓冲室的下方。
【文档编号】E02D19/16GK103774683SQ201410064671
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年2月25日 优先权日:2014年2月25日
【发明者】梁经纬, 张贵金, 陈建生, 潘烨, 张聪, 杨东升 申请人:河海大学, 长沙理工大学