本发明涉及岩土层注浆领域，具体涉及一种钻孔分段后退式注浆的方法。
背景技术：
注浆是进行软弱岩土层加固及强渗岩土层减渗的主要技术手段，已经在地质工程、岩土工程、土木工程等多领域大量应用。
针对多注浆目的层位的状况，如果注浆钻孔不采取特殊措施而一次性穿越多个层位，钻孔直接注浆时，由于各层位岩土性质的差异及浆液渗漏路径的长远等原因，浆液在各个层位中扩散的距离将可能产生很大的差异。比如渗透性强的、物理力学性质弱的地层，浆液扩散的距离可能远，而渗透性相对弱的、物理力学性质相对地层，扩散距离可能较小，起不到预想的效果。为消除这种影响，常采用逐级延伸注浆的工艺，即钻孔先揭露最近的注浆目的层位，进行初次注浆；浆液凝固后，原位套孔延伸穿过已注浆的第一层，安装二级套管，隔离第一层，再套孔延伸进入第二个注浆目的层，进行注浆；然后依次延伸，下套管，打钻揭露注浆目的层，注浆……。如此以来，需要安装多级的套管，注浆的程序极为繁琐。针对多注浆目的层段还可采用止浆塞分段注浆工艺，止浆塞的使用受地层强度及稳定性的影响，比如针对松散的土层、破碎岩层等，止浆塞往往无法下入，勉强下入后往往也起不到分段的效果。
技术实现要素：
针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种钻孔分段后退式注浆的方法，其原理简单，操作方便，针对多层的软弱、破碎地层注浆加固防渗具有应用价值。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种钻孔分段后退式注浆的方法，具体包括以下步骤：
s1、根据现场岩土层注浆段的多少，确定注浆用套管变径层级数量，其与注浆段数量一致，注浆段数量设为n，则注浆用套管变径层级为n，中间的某注浆段设为第x层；
s2、钻孔先采用d1直径钻头进行施工，施工深度达到第1层注浆段顶；换用d2直径钻头原位套孔施工，施工深度达到第2层注浆段顶；再换用d3直径钻头原位套孔施工，施工深度达到第3层注浆段顶，依次类推，换用dx直径钻头原位套孔施工，施工深度达到第x层注浆段顶，最后采用dn直径钻头穿过第n-1层注浆段，不揭露第n层注浆段；dx直径钻头钻出钻孔的孔径为dx，d(x-1)＞dx，设定d(x-1)-dx＝2a；
s3、制作连续变径且分为n层级的套管，套管外径从大到小依次划分为n段，套管的管壁厚度为b，第一层套管外径g1对应d1钻孔孔径，依次类推，任意一层套管的外径gx均小于与其对应的钻孔孔径dx，即gx＜dx，同时gx＞g(x+1)，gx-g(x+1)＝2a，a＞b，gx-2b＝d(x+1)，套管制作完成后，下放至钻孔中；
s4、对套管进行固管作业，固管采用粘稠的水泥浆液；
s5、固管完成浆液固化24h后，采用直径dn钻头套孔钻进，揭露底层第n层注浆段；孔口连接注浆管路设备，进行底层注浆段作业；由于套管的作用，浆液不会进入其他注浆段，且gn-2b≤dn；
s6、浆液固化24h后，采用直径d(n-1)的金刚石钻头套孔钻进，钻进深度至第n-1注浆段底，d(n-1)＝dn＝g(n-1)-2b，第n-1注浆段处的外径gn的套管将被金刚石钻头全部钻摩除，将暴漏第n-1注浆段；
s7、孔口连接注浆管路设备，进行第n-1注浆段作业；由于套管的作用，浆液不会进入其上的注浆段；由于第n-1注浆段之下钻孔中浆液固结体仍在，浆液也不会进入下部的注浆段；
s8、重复s6-s7依次类推,直至进行到第一层注浆段即可。
优选地，步骤s3中，任意一层套管的外径gx均小于与其对应的钻孔孔径dx，即gx＜dx，且每层套管的内径gx-2b等于第x+1层钻孔孔径d(x+1),即gx-2b＝d(x+1)，每层套管之间采用锥形丝扣连接。
优选地，步骤s4中，采用管内注浆、管外返浆法进行固管。
优选地，步骤s6中，d(n-1)＝dn＝g(n-1)-2b＞gn，依次类推。
本发明的有益效果在于：采用本钻孔分段后退式注浆的方法仅需安装固定一次套管，后续的注浆还能够保持各注浆段的独立，互不影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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为本发明实施例s1中变径钻孔示意图；
图2为本发明实施例s2中变径套管安装示意图；
图3为本发明实施例s4中第三注浆段套孔钻进示意图；
图4为本发明实施例s5中第二注浆段套孔钻进示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例1，本实例举例三个分段注浆层位，则注浆套管应有三个变径级，如图1至图4所示，一种钻孔分段后退式注浆的方法，具体包括以下步骤：
s1、首先采用d1直径钻头进行钻孔施工，施工深度达到第一注浆段顶；换用d2直径钻头原位套孔施工，施工深度达到第二注浆段顶；再换用d3直径钻头原位套孔施工，施工深度穿过第二注浆段，不揭露底层的第三注浆层，这样就形成了三个层级，孔径逐级减小的钻孔，相邻层级钻孔的直径相差2a，即d1-d2＝d2-d3＝2a(如图1所示)，a需小于采用套管的管壁厚度b。
s2、制作并安装3层级连续变径套管，3层级套管外径g1、g2、g3与钻孔d1、d2、d3孔径对应，每层级套管外径小于对应的钻孔孔径；套管的壁厚为b，3层级套管内径g1-2b、g2-2b、g3-2b，每层级套管内径等于下一级钻孔孔径，即g1-2b＝d2、g2-2b＝d3(如图2所示)；每层级套管间采用锥形丝扣连接；
s3、采用管内注浆、管外返浆法进行固管，固管采用粘稠的水泥浆液；
s4、固管完成浆液固化24h后，采用直径d3钻头套孔钻进，d3＜g3-2b，揭露底层第三注浆段；孔口连接注浆管路设备，进行底层第三注浆段注浆作业；由于套管的作用，浆液不会进入第一、第二注浆段；
s5、浆液固化24h后，采用直径d2的金刚石钻头套孔钻进，钻进深度至第二注浆段底；此步骤中采用金刚石钻头的直径等于第二层级套管的内径，也等于第三层级钻孔的直径，即d2＝g2-2b＝d3；如此以来，第二注浆段处的内直径d3的套管将被金刚石钻头全部钻摩除，将暴漏第二注浆段；
s6、孔口连接注浆管路设备，进行第二注浆段注浆作业；由于套管的作用，浆液不会进入其上的第一注浆段；由于第二注浆段下钻孔中浆液固结体仍在，浆液也不会进入下部第三注浆段；
s7、依次进行扫孔、注浆即可。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
技术特征：
1.一种钻孔分段后退式注浆的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
s1、根据现场岩土层注浆段的多少，确定注浆用套管变径层级数量，其与注浆段数量一致，注浆段数量设为n，则注浆用套管变径层级为n，中间的某注浆段设为第x层；
s2、钻孔先采用d1直径钻头进行施工，施工深度达到第1层注浆段顶；换用d2直径钻头原位套孔施工，施工深度达到第2层注浆段顶；再换用d3直径钻头原位套孔施工，施工深度达到第3层注浆段顶，依次类推，换用dx直径钻头原位套孔施工，施工深度达到第x层注浆段顶，最后采用dn直径钻头穿过第n-1层注浆段，不揭露第n层注浆段；dx直径钻头钻出钻孔的孔径为dx，d(x-1)＞dx，设定d(x-1)-dx＝2a；
s3、制作连续变径且分为n层级的套管，套管外径从大到小依次划分为n段，套管的管壁厚度为b，第一层套管外径g1对应d1钻孔孔径，依次类推，任意一层套管的外径gx均小于与其对应的钻孔孔径dx，即gx＜dx，同时gx＞g(x+1)，gx-g(x+1)＝2a，a＞b，gx-2b＝d(x+1)，套管制作完成后，下放至钻孔中；
s4、对套管进行固管作业，固管采用粘稠的水泥浆液；
s5、固管完成浆液固化24h后，采用直径dn钻头套孔钻进，揭露底层第n层注浆段；孔口连接注浆管路设备，进行底层注浆段作业；由于套管的作用，浆液不会进入其他注浆段，且gn-2b≤dn；
s6、浆液固化24h后，采用直径d(n-1)的金刚石钻头套孔钻进，钻进深度至第n-1注浆段底，d(n-1)＝dn＝g(n-1)-2b，第n-1注浆段处的外径gn的套管将被金刚石钻头全部钻摩除，将暴漏第n-1注浆段；
s7、孔口连接注浆管路设备，进行第n-1注浆段作业；由于套管的作用，浆液不会进入其上的注浆段；由于第n-1注浆段之下钻孔中浆液固结体仍在，浆液也不会进入下部的注浆段；
s8、重复s6-s7依次类推,直至进行到第一层注浆段即可。
2.如权利要求1所述的一种钻孔分段后退式注浆的方法，其特征在于，步骤s3中，任意一层套管的外径gx均小于与其对应的钻孔孔径dx，即gx＜dx，且每层套管的内径gx-2b等于第x+1层钻孔孔径d(x+1),即gx-2b＝d(x+1)，每层套管之间采用锥形丝扣连接。
3.如权利要求1所述的一种钻孔分段后退式注浆的方法，其特征在于，步骤s4中，采用管内注浆、管外返浆法进行固管。
4.如权利要求1所述的一种钻孔分段后退式注浆的方法，其特征在于，步骤s6中，d(n-1)＝dn＝g(n-1)-2b＞gn，依次类推。
技术总结
本发明公开了一种钻孔分段后退式注浆的方法，其采用的分段后退式注浆用套管为阶梯状，从孔口向下套管的直径逐级减小，根据注浆目的层位的多少，套管变径数量与注浆层位数量一致，设N分段注浆层位，则注浆套管应有N个变径级，采用本钻孔分段后退式注浆的方法仅需安装固定一次套管，后续的注浆还能够保持各注浆段的独立，互不影响，注浆孔口不漏浆，浆液正常向预想地层扩散，本注浆方法简单快捷，效果稳定。
技术研发人员：钱自卫;胡东祥;范宝江;吕文茂;赵迎春
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：2019.09.16
技术公布日：2019.12.27
声明：
“钻孔分段后退式注浆的方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：中国矿业大学
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2024年08月07日 ~ 09日 
