一种岩体孔内测杆扶正装置及安装方法

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，涉及深部岩体变形监测，具体是一种岩体孔内测杆扶正装置及安装方法。

背景技术

目前岩体内深部变形通常采用测杆引出测点至地表孔口，安装位移计测量，或直接用安装在基准梁上的百分表、千分表或位移传感器测量。孔内测杆是在孔外将短测杆用螺母或丝扣对接连成大于孔深的接长测杆，用短护管套接连成长度与测杆相等的接长护管，测杆穿过护管，测杆底端接锚固头，测管与锚固头之间进行密封、固定，将测管、测杆一起送入孔底，在护管与孔壁之间灌水泥浆密封，在孔口安装多点位移计或直接用百分表、千分表或位移传感器测量深部岩体变形。

这种测杆安装方式，在重力作用下孔内接长的长细测杆下沉、弯曲压在护管内壁，因测杆和护管之间摩擦阻力的影响，接长测杆被护管内壁约束而不能自由的向前移动，在微小变形下普遍无测值，小变形下虽能测出变形但不准确，测得的荷载－变形曲线规律性较差。

发明内容

本发明根据现有技术的不足，提供一种岩体孔内测杆扶正装置及安装方法，该方法增加了充填轻质发泡剂或空气的托浮柱，利用水的浮力将测杆悬浮于孔中，可以避免测杆与孔壁接触，使测杆上无摩擦阻力，可以提高岩体变形测量的准确性。

为了达到上述技术目的，本发明提供了一种岩体孔内测杆扶正装置，包括钻设在岩体上的测孔和安装在测孔内的测杆，其特征在于：所述扶正装置还包括托浮柱、护管和测杆扶正器，所述测杆置于测孔内的端部设有锚头；所述托浮柱为双层圆环形的中空柱体结构，测杆插入托浮柱的内层中心孔内，在托浮柱的外层腔体内填充有轻质发泡材料或空气；所述护管套设在托浮柱的外部，其内壁与托浮柱的外层壁之间设有注水腔，外壁与测孔岩壁之间形成注浆腔；所述测杆的锚头伸出托浮柱和护管置于注浆腔内，且测杆伸出部位与浮柱和护管之间均呈密封状；所述测杆扶正器为设有测杆穿孔的密封盖，在注浆腔中注满水泥净浆，并在注水腔内注满清水后，将测杆扶正器安装在测孔的孔口，所述测杆的外端从测杆穿孔伸出。

本发明进一步的技术方案：所述测孔是从岩体表面倾斜向下或铅直向下钻设的测孔，所述护管的外径小于测孔的直径，托浮柱的外径小于护管的内径。

本发明较优的技术方案：所述托浮柱的内、外层柱体均采用轻且硬质的塑胶；所述测杆和托浮柱在清水中产生的浮力等于测杆和托浮柱重量之和。

本发明较优的技术方案：所述护管端底设有密封居中环，锚头穿过密封居中环，且通过密封胶密封，所述锚头置于注浆腔通过凝固的水泥浆进行锚固。

本发明较优的技术方案：所述测杆穿孔置于测杆扶正器的中心位置，且直径等于或大于测杆的外径2～4mm；所述测杆穿孔和托浮柱的内层中心孔的中轴线在同一直线上。

为了达到上述技术目的，本发明还提供了一种上述岩体孔内测杆扶正装置的安装方法，其特征在于具体步骤如下：

(1)根据施工图纸测量放样，用地质钻机在岩体内钻铅直向下、倾斜向下的测孔，孔径和孔向准确，成孔后根据需要清洗孔壁；

(2)在地表孔口将测杆内丝连接成长于测孔孔深的接长测杆，接长测杆从托浮柱中心孔穿过，在测杆底部安装锚头；

(3)用多根护管套穿接长测杆和托浮柱，接长测杆底部锚头露出接长护管，锚头安装在密封居中环上，密封居中环与接长护管之间用密封胶或密封带密封；且护管的外径小于测孔的直径，托浮柱的外径小于护管的内径；

(4)将形成一体的锚头、密封居中环、护管、测杆和托浮柱一起缓慢放入到测孔的预定孔深，在护管和测孔壁之间灌注水泥净浆；

(5)当水泥净浆达到设计强度后，向护管内注满清水，在测孔的孔口安装测杆扶正器，测杆顶端穿过测杆扶正器中心位置的测杆穿孔；

(6)在孔口安装位移计，或在基准梁上安装千分表、百分表或位移传感器，表杆底端置于测杆顶端，人工读表或自动采集测点变形值。

本发明较优的技术方案：所述步骤(5)中测杆扶正器中心孔的孔径与测杆直径相匹配，测杆穿过测杆扶正器中心孔且不与孔壁接触产生摩擦。

本发明较优的技术方案：所述步骤(5)中测杆扶正器通过的水泥净浆固定在测孔的孔口。

本发明在测杆外设有充填轻质发泡剂或空气的托浮柱，在护管内灌入清水，测杆和托浮柱在清水中产生的浮力等于测杆和托浮柱重量之和，浮力将测杆悬浮于孔中，测杆不与孔壁接触，测杆上无摩擦阻力，避免了摩擦阻力对测点变形值的不利影响，在深部岩体测点微小变形下，测杆随岩体变形等量向前移动，从而在孔口可以准确测得孔底岩体变形。

附图说明

图1是本发明中的测杆及托浮柱立剖面图；

图2是图1中AA’剖面图；

图3是本发明中的托浮柱横剖面图；

图4是图3中BB’剖面图；

图5是本发明中的测杆扶正器立剖面图；

图6本发明中的测杆扶正器正视图。

图中：1—岩体，2—测孔，3—护管，4—测杆，5—托浮柱，500—内层中心孔，501—外层腔体，502—轻质发泡材料或空气，6—锚头，7—测杆扶正器，700—测杆穿孔，8—注水腔，9—注浆腔，10—密封居中环。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案的具体实施方式进行清楚、完整地描述。

图1至图6为实施例中的岩体孔内测杆扶正装置附图，采用简化的方式绘制，仅用于清晰、简洁地说明本发明实施例的目的。以下对在附图中的展现的技术方案为本发明的实施例的具体方案，并非旨在限制要求保护的本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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发明的限制。

实施例提供了一种岩体孔内测杆扶正装置，如图1和图2所示，包括钻设在岩体1上的测孔2和安装在测孔2内的测杆4，所述测孔2是从岩体 1表面倾斜向下或铅直向下钻设的测孔，所述扶正装置还包括托浮柱5、护管3和测杆扶正器7，所述测杆4置于测孔2内的端部设有锚头6；所述护管3的外径小于测孔2的直径，托浮柱5的外径小于护管3的内径。如图3和图4所示，所述托浮柱5双层圆环形的中空柱体结构，托浮柱5的内、外层柱体均采用轻且硬质的塑胶，测杆4插入托浮柱5内层中心孔500内，其内层中心孔400的直径略大于测杆4的外径，在托浮柱5的外层腔体501 内填充有轻质发泡材料502，在测杆4固定后，在水的浮力作用下托浮柱外壁不与护管内壁接触，避免产生摩擦阻力。如图5和图6所示，所述测杆扶正器7为设有测杆穿孔700的密封盖，所述测杆穿孔700置于测杆扶正器7的中心位置，且直径略大于测杆4的外径，一般大于2～4mm，在测杆 4穿过测杆穿孔700时，不会与测杆扶正器7产生摩擦。

实施例中的岩体孔内测杆扶正装置，如图1和图2所示，所述护管3 套设在托浮柱5的外部，其内壁与托浮柱5的外层壁之间设有注水腔8，外壁与测孔壁之间形成注浆腔9；所述测杆4的锚头6伸出托浮柱5和护管3 置于注浆腔9内，所述护管3端底设有密封居中环10，锚头6穿过密封居中环10，且通过密封胶密封，确保测杆4伸出部位护管3之间均呈密封状，并在注入水泥浆液后，通过凝固后的水泥浆将锚头6锚固，从而将测杆4 的端部固定，使测杆4置于托浮柱5内层中心孔500的中心轴线上；在注浆腔9中注满水泥净浆，并在注水腔8内注满清水后，将测杆扶正器7安装在测孔2的孔口，所述测杆4的外端从测杆穿孔700伸出。所述测杆穿孔700和托浮柱5的内层中心孔500的中轴线在同一直线上，所述测杆4 和托浮柱5在清水中产生的浮力等于测杆4和托浮柱5重量之和，在浮力作用下能够使装有测杆4的托浮柱5悬浮于护管3中，不与护管3的内壁接触，测杆4在固定后能够置于测杆穿孔700和托浮柱5的内层中心孔500 的中轴线上。

下面结合具体工程实例针对本发明中的孔内测杆扶正装置的安装方法详细说明。该实施例相关参数如下：

1.钻孔：灰岩中直孔，孔径

2.测杆：不锈钢，直径

3.托浮柱：外层和内层材质为硬质塑胶，内径

4.锚头：不锈钢，直径2cm，长度20cm；

5.护管：外径

6.测杆扶正器：翼缘内径

7.密封居中环：不锈钢，外径

其具体安装方法如下：

(1)根据施工图纸测量放样，用地质钻机在灰岩岩体内钻铅直测孔或向下倾斜测孔，孔径

(2)在地表孔口将测杆丝扣连接长60.2m的测杆4，托浮柱5通过中心孔穿套在测杆4上，测杆4底部安装锚头6；

(3)用多根护管穿套测杆4和托浮柱5，测杆4底部锚头6露出护管3，锚头6安装在密封居中环10上，密封居中环10与护管3之间用密封带多层缠绕密封；

(4)如图1所示，将一体连接的锚头6、密封居中环10、护管3和护管中的测杆4、托浮柱5一起缓慢放入到测孔2的预定孔深，在护3注满清水，护管3与测孔2孔壁之间空隙灌注水泥净浆；

(5)当水泥净浆达到设计强度后，安装测杆扶正器7，使测孔2底部岩体变形测点与测杆扶正器7中心的连线倾角为∠35°，测杆扶正器7直接放置在测孔口，并通过完全凝固的水泥净浆将其固定，所述测杆4顶端穿过测杆扶正器7中心的测杆穿孔，且测杆4的外壁不与测杆穿孔产生摩擦；

(6)在测孔2的孔口用安装在基准梁上的千分表或位移传感器，表杆底端于测杆4顶端面垂直接触，人工读表或自动采集测点变形值。

由于测杆不与孔壁接触，测杆上无摩擦阻力，避免了摩擦阻力对测点变形值的不利影响，在深部岩体测点微小变形下，测杆随岩体变形等量向前移动，在孔口测量测杆端部位移，从而可以准确测得孔底岩体变形。

以上所述，只是本发明的一个实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。