[发明专利]钻孔内埋式任意球径向灌浆抬动变形观测装置

说明书

技术领域

本发明涉及水利水电工程灌浆安全监测技术领域，具体地指一种钻孔内埋式任意球径向灌浆抬动变形观测装置。

背景技术

随着我国水利水电工程建设的高速推进，用于基础处理和结构补强的灌浆技术得到广泛应用。但是，与之配套的抬动变形观测技术特别是核心观测装置基本没有改进。目前灌浆工程中广泛采用的抬动变形观测装置主要为垂直向下、钻孔内埋式装置(以下简称常规装置)，其主要功能为在灌浆时监测岩体或结构垂直向上的抬动变形，一般只适用于垂直工作面向下钻孔灌浆时(如帷幕灌浆、常规坝基固结灌浆等工程灌浆)埋设、观测。而对陡倾、直立岩面和任意上仰方向灌浆时(如高拱坝斜坡坝段基岩灌浆、地下厂房洞室围岩固结灌浆、顶拱回填灌浆等工程灌浆)，需要监测斜向下方的抬动变形，即要求在任意球径向埋设抬动装置，工程实践中尚无可靠的变形观测装置供大规模采用。若直接采用垂直向下、钻孔内埋式的常规装置则存在如下问题：

(1)当埋设方向为近似水平或任意向上仰时，孔底锚固砂浆(或水泥浆)难以通过抛投(或自流)的方式在自重作用下进入孔底凝固，不能形成可靠锚固段。

(2)外套管和岩壁之间的缝隙不能采用注水下砂的方式进行有效填充，难以有效阻隔通过钻孔裂隙渗入孔内的水泥浆液，从而导致外套管与岩体抱死。

(3)起孔底隔浆作用的粘土或黄油不能在自重作用下充满相应孔段并形成孔底隔浆段。

(4)外套管、内测杆在重力作用下易从安装孔内自动脱落。

上述任何一种安装缺陷均会导致该抬动观测装置失效。

因此，以往通常采用的垂直向下、钻孔内埋式装置无法应用于陡倾、直立岩面灌浆或任意上仰方向灌浆抬动变形观测，亟待研究出一种能在任意球径向安装观测的抬动变形装置，以适应工程大规模应用的需要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种钻孔内埋式任意球径向灌浆抬动变形观测装置。该装置在功能上具备观测任意球径向的灌浆抬动变形、使用过程可靠稳定、测量数据精度高等特点；同时该装置可在狭窄有限的空间内埋设，且安装过程便捷、高效。

本发明的技术方案是通过如下措施来达到：钻孔内埋式任意球径向灌浆抬动变形观测装置，包括设置在抬动观测孔中的测杆，所述测杆的一端位于抬动观测孔孔口外，所述测杆的外端部渐次安装钢板、磁性表座以及连接杆架，所述连接杆架另一端与千分表相连，所述千分表设置于抬动观测孔孔口旁的混凝土墩上，其特征之处在于：所述测杆为与抬动观测孔的孔底接触的空心管，所述测杆下部的杆壁上有阻浆塞，所述阻浆塞密封抬动观测孔内壁，所述阻浆塞至抬动观测孔的孔底为测杆的锚固段，所述锚固段内有水泥浆液。

在上述技术方案中，所述阻浆塞由中心设有供测杆穿过的通孔的圆形钢板和向所述圆形钢板的边缘处缠绕的防渗土工膜组成。通过圆形钢板的隔挡性和防渗土工膜的周圈密封性，阻浆塞和抬动观测孔的孔壁边界可形成完备的密闭空间，使得通过测杆注入的水泥浆液封闭于阻浆塞下部。

在上述技术方案中，所述阻浆塞下方测杆的杆壁上开有泄浆孔。泄浆孔可使注入测杆内的水泥浆液更畅通、快速地分散开并流入抬动观测孔的孔底。

在上述技术方案中，在所述阻浆塞朝抬动观测孔孔口方向以上设有套管，且所述套管通长嵌套在测杆外周。当孔内发生串浆时，套管作为岩壁和测杆之间隔浆体，可有效避免岩壁与测杆通长被浆液焊接为整体，从而确保抬动值观测结果不受到影响。

在上述技术方案中，所述套管底端与阻浆塞之间具有空腔，所述套管与阻浆塞通过防渗土工膜凸起隔开。常规观测装置在该部位使用粘土或者黄油用于隔浆，由于其强度一般较低，易被串浆后高压浆液击穿破坏，当浆液进入套管内部并将其与测杆焊为整体后，将最终导致抬动观测装置失效；而此处通过使用结构强度较高的防渗土工膜，可有效提高抬动观测的有效性，同时实现了在不依靠自重的作用下，沿任意向对套管底部一段进行填充并形成孔底隔浆段的目的。

在上述技术方案中，所述测杆和套管由多个分段通过丝扣连接组成。以便观测完成后逐段反转丝扣后从抬动观测孔中取出回收。此举一方面适应于在有限空间进行观测装置安装，同时也便于观测装置的后期再利用。

在上述技术方案中，所述套管外壁通长缠绕防渗土工膜。当孔内发生串浆时，常规装置采用的粉细砂因自身结构松散，存在隔浆失效的可能性，可靠性相对较差；而套管外的防渗土工膜能更有效阻隔浆液抱死套管，防止抬动观测装置失效，同时也实现了在不依靠自重的作用下，沿任意向对孔壁缝隙进行填充并形成孔壁隔浆体的目的。