[实用新型]一种水平定向钻环空部灌浆装置

说明书

本实用新型公开了一种水平定向钻环空部灌浆装置，包括：沿环空部延伸方向设置于环空部中并用于对环空部进行分段灌浆的灌浆管。本实用新型能有效修复穿越管线对附近地层产生的破坏，特别是在堤坝之下时，可避免堤坝的损坏，保证了堤坝的渗透稳定性、堤坡抗滑稳定性，大大减小堤顶不均匀沉降。

技术领域

本实用新型涉及建筑领域，特别涉及一种水平定向钻环空部灌浆装置。

背景技术

水平定向钻穿越施工是一种新兴的地下非开挖管道施工技术，与其他的管道施工方法相比，具有施工简便、快速，对自然环境影响小、施工期可预测等诸多优点。目前，在石油、天然气、自来水、电力和电信部门，水平定向钻已是一种得到广泛认可的铺管施工技术，采用定向钻技术穿越河流及堤坝施工将越来越普遍。

水平定向钻穿越施工主要有以下3个步骤：

图1为水平定向钻穿越施工的导向孔施工示意图。导向孔施工。导向孔施工是按照设计的穿越曲线，从进口连续钻一小孔，使钻杆1连通到出口。连接钻杆1的钻头2上设有两个泥浆喷嘴，在钻机产生的推力和扭矩带动钻杆1使钻头2转动前进的同时喷嘴喷出高压泥浆先冲切周围土体，便于钻头前进，同时泥浆渗入周围土体，增强土体结构。整个钻进过程由计算机完成位置测定、造斜和纠偏三项措施动态控制，使钻头2按设计方向前进，形成一条平滑曲线。

图2为水平定向钻穿越施工的预扩孔施工示意图。导向孔完成后，在出口卸掉钻头2及方向测量仪3，在钻杆1上连接合适的扩孔器4进行扩孔，扩孔器4在旋转扩孔的同时，喷出一定配比的泥浆，使泥浆先充满整个通道。其目的既是泥浆护壁，使周围的土体结构进一步得到加强而不坍塌，也是管线5回拖时起到润滑作用，以减小管线5回拖力。扩孔时，在钻机端每卸1根钻杆1，在出土端就接上1根钻杆1，以保证在任何时刻钻孔中保持完整的钻柱。按此方法钻扩直至钻孔达到要求的直径为止。一般扩成孔的直径为穿越管线5直径的1.3～1.5倍。

图3为水平定向钻穿越施工的管线回拖施工示意图。扩孔完毕后，进行管线5回拖时扩孔器4呈旋转状，一边喷泥浆一边向钻机一侧回拖，使管线5随扩孔器4回到钻机前的入土坑。当管线5回拖完工后，管线5与周围泥浆、孔壁紧密结合为一体，泥浆充满管壁与孔壁之间。

穿越管线产生的问题：

从以上施工过程不难看出，穿越管线5对附近地层产生很大的破坏作用，当位于堤坝6之下时，必将对堤坝6产生不利影响。

实事上，穿越管线5对堤坝6产生的不利影响主要源于施工过程及在管线5与扩孔孔壁7之间的环空部8存在空洞(如图4所示)，主要体现在渗流、稳定与沉降等三个方面：

(1)穿越管线5处易形成集中渗漏通道。图5为渗漏原理的示意图。土体从上往下主要由粉质粘土层10、淤泥层11、中粗砂层12以及风化土层13组成，穿堤管线5与土的接触面往往因受到扰动而发生变化，随着后期环空泥浆固结和土体蠕动变形，在管线5周围形成软弱带，水从中粗砂层渗流到土与管线5管壁的接触面并可能会沿土与管线5管壁的接触面产生集中渗漏通道，发生渗透破坏，造成堤坝6工程失稳。当出现极端不利情况时，环空部8泥浆固结收缩后形成空洞，将产生集中渗漏通道。

(2)施工过程中泥浆压力一般情况下远大于土层有效应力，常出现地表冒浆现象，甚至出现地表隆起，扰动后的土近于软土，抗剪强度指标大大降低。由于管径较小(一般1m左右)，埋深较大(一般超过10m)，单根管线5对堤坝6结构稳定不会产生较大的影响。但当成排布置数根管线5时，整体影响宽度可达20m以上，足以影响堤坡抗滑稳定性。