本发明专利技术涉及一种富水砂层水下锚索施工系统及方法，该施工系统包括：施工模块，用于根据施工方案执行水下锚索施工操作；控制模块，用于在施工操作过程中生成能够调整施工方案中相应参数的控制信号，施工模块配置有至少一个与动力单元连接的钻机以至少用于执行钻孔操作，动力单元能够受控于控制模块生成的控制信号而调节对该钻机输出功率的比例，其中，动力单元以维持最优工作区间的方式按照该比例分配的输出功率能够被供应于该钻机的相应类型的动力消耗。该施工方法包括：基于实地勘探数据、实验数据和/或模拟结果进行施工方案的制定和改进；按照制定的施工方案以至少驱动动力单元输出相应功率的方式执行施工操作。单元输出相应功率的方式执行施工操作。单元输出相应功率的方式执行施工操作。
【技术实现步骤摘要】
一种富水砂层水下锚索施工系统及方法
[0001]本专利技术涉及锚索施工
，尤其涉及一种富水砂层水下锚索施工系统及方法。
技术介绍
[0002]现有的锚索施工效果受到多重因素影响，工程水文地质条件较好时，锚索成孔率高、支护效果好，但当地层为高地下水位的富水砂层时，施工过程容易出现涌水涌砂、锚孔坍塌、锚索支护失效等不良情况。
[0003]针对上述问题，现有方法主要采用套管跟进钻孔，加装防涌砂装置，对涌水点进行封堵，锚孔内多次注浆堵水等方式进行解决，处理方案以被动式解决方案为主。而已有的主动式解决方案中，主要采用高压旋喷加固。对于富水砂层，由于土层本身具有的空隙大、含水量高、粘结性弱的性质，使得旋喷加固钻孔时大直径成孔效果差，不同孔桩之间咬合效果不充分，导致地下水能够从连接孔隙处提供的渗流通道进入，使得施工过程仍然可能面临涌水涌砂问题。
[0004]CN115110977A公开了一种用于富水砂层锚索施工的注浆加固方法，所述方法包括：创建富水砂层的三维模型；通过三维模型分析得到目标场地的注浆加固区域、锚索的数量与间隔，根据在同一竖直平面上的各锚索的分布确定对应多个间隔注浆孔的预设位置与深度并进行钻孔操作；控制注浆管依次放入目标注浆孔孔底，执行单次渗透注浆操作；竖直提升注浆管依次至目标注浆孔对应的各连接区域，执行与连接区域数量等同次数的渗透注浆操作，直至完成目标注浆孔的最后一个连接区域的单次渗透注浆操作，重复下一目标注浆孔的渗透注浆操作；直至完成所有注浆孔的渗透注浆操作。
[0005]CN111749246A公开了一种富水砂层预应力锚索安装方法，包括实地环境勘探阶段、检测阶段、制定安装方案阶段和实际安装阶段，包括如下安装步骤：步骤一：实地环境勘探阶段：通过现场实地考察，了解安装现场的环境；步骤二：检测阶段：对所在砂层的含水量进行取样检测以及固定岩层硬度进行检测；步骤三：制定安装方案阶段：根据检测结果结合实地勘探情况拟定安装方案；步骤四：实际安装阶段：根据制定的安装方案进行实际施工。
[0006]然而现有技术中在执行富水砂层的水下锚索施工时仍保留有常规锚索施工的思维，尤其是在采用高压旋喷加固时，钻机的钻进操作、旋转操作和注浆操作是相互孤立的，且通常是由不同的动力机构进行动力供给的。这就会造成上述三种操作在钻孔时难以达到平衡，严重地影响了钻孔质量，导致后续仍然可能面临涌水涌砂问题。而且对于富水砂层等水文地质条件复杂的施工区域也难以根据当前钻孔位置的环境参数进行钻孔方案灵活调控。采用不同动力机构进行动力供给不仅难以对各类型操作的动力供给实现动态平衡和灵活调控，而且通常部分动力机构是以相应的规格所配置的，其具有特定的最优的工作区间，但在实际施工过程中不一定能处于其最优的工作区间，使得工作效率大打折扣。
[0007]此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝
非本专利技术不具备这些现有技术的特征，相反本专利技术已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技术之权利。
技术实现思路
[0008]针对现有技术之不足，本专利技术提供了一种富水砂层水下锚索施工系统及方法，以解决上述至少部分技术问题。
[0009]本专利技术提供的一种富水砂层水下锚索施工系统，其包括：
[0010]施工模块，用于根据施工方案执行水下锚索施工操作，
[0011]控制模块，用于在施工操作过程中生成能够调整施工方案中相应参数的控制信号。
[0012]施工模块配置有至少两个分别与动力单元交替连接的钻机以至少用于执行不同的钻孔操作，控制模块能够基于不同钻机所处于的不同工作模式而生成用于调控动力单元的控制信号，响应于控制信号的动力单元能够在维持最优工作区间的前提下为不同钻机在执行相应钻孔操作的过程中的不同类型的动力消耗需求分配相应比例的输出功率。
[0013]如此设置可使得动力单元统一为不同钻机的钻孔操作分配动力，尤其是对于钻孔操作中包含不同类型的动力消耗需求的情况，可以根据控制模块生成的控制信号而分配相应比例的输出功率。动力单元至少能够在保证处于最优工作区间的情况下基于钻机的工作模式和/或当前施工任务实现输出功率合理分配，以使得按照特定配比获得动力的钻机可以很好地完成当前施工任务，且基于动力单元所处的最优工作区间，既能够保证能量的高效转换和利用，也能够保证钻机在完成相应施工任务时不同类型的动力需求能够得到满足且平衡。而且控制模块的控制信号可以基于当前所执行钻孔操作的土层状态而适应性生成，有利于动力单元及时调整输出功率的分配比例。
[0014]根据一种优选实施方式，施工模块至少配置有与动力单元以可拆卸的方式连接的第一钻机，以至少基于控制模块生成的控制信号中附带的输出功率的比例获取相应类型的动力，其中，第一钻机至少能够获取轴向移动动力、周向移动动力和/或注浆动力。
[0015]移动动力至少可包括轴向移动动力和周向移动动力，获得移动动力的第一钻机至少能够在土层中实现轴向运动和/或周向运动，获得注浆动力的第一钻机至少能够将高压注浆流体从喷嘴射出。进一步地，该轴向运动为沿锚索孔轴线方向进退，钻机朝向孔底方向运动为前进，钻机朝向孔口方向运动为后退；该周向运动为绕锚索孔轴线旋转，以孔口指向孔底的方向为观察视角确定钻机的顺时针/逆时针转动方向。
[0016]根据一种优选实施方式，第一钻机至少具有第一工作模式和第二工作模式，且第一钻机在不同的工作模式中能够通过沿锚索孔的轴线上不同方向的运动完成不同注浆流体的旋喷注浆，其中，处于第一工作模式的第一钻机至少能够在动力单元的驱动下沿锚索孔的轴线朝孔底方向钻进。
[0017]处于第一工作模式的第一钻机能够在沿轴向方向前进的同时进行高压旋喷注浆，以至少在锚索孔中生成注浆体；处于第二工作模式的第一钻机能够在沿轴向方向后退的同时进行高压旋喷注浆，以至少在锚索孔中生成封堵体。
[0018]根据一种优选实施方式，施工模块至少配置有与动力单元以可拆卸的方式连接的第二钻机，第二钻机至少能够在第一钻机中止第一工作模式时对第一钻机进行替换，并对
基于第一钻机的旋喷注浆而在锚索孔中形成的注浆体进行钻孔。
[0019]如此设置，可通过交替使用第一钻机和第二钻机的方式使得第一钻机在钻孔的同时利用注浆流体形成能够止水的注浆体，第二钻机在钻进时仅需在注浆体内进行，一定程度地避免了涌水涌砂问题。除此之外，第一钻机和第二钻机的交替使用可以对第一钻机的钻孔方案进行校正，并可一定程度地减少第一钻机的扭矩，进而保证钻孔深度。
[0020]根据一种优选实施方式，施工模块至少配置有与动力单元以可拆卸的方式连接的第三钻机，第三钻机至少能够在第一钻机中止第二工作模式时对第一钻机进行替换，并对基于第一钻机的旋喷注浆而在锚索孔中形成的封堵体进行清理。
[0021]如此设置，可利用第三钻机钻入封堵体并携带封堵体运至锚索孔外。第三钻机可配置为螺旋状，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种富水砂层水下锚索施工系统，其包括：施工模块(200)，用于根据施工方案执行水下锚索施工操作，控制模块(300)，用于在施工操作过程中生成能够调整施工方案中相应参数的控制信号，其特征在于，所述施工模块(200)配置有至少两个分别与动力单元(210)交替连接的钻机以至少用于执行不同的钻孔操作，所述控制模块(300)能够基于不同钻机所处于的不同工作模式而生成用于调控所述动力单元(210)的控制信号，响应于控制信号的所述动力单元(210)能够在维持最优工作区间的前提下为不同钻机在执行相应钻孔操作的过程中的不同类型的动力消耗需求分配相应比例的输出功率。2.根据权利要求1所述的施工系统，其特征在于，所述施工模块(200)至少配置有与所述动力单元(210)以可拆卸的方式连接的第一钻机(211)，以至少基于所述控制模块(300)生成的控制信号中附带的输出功率的比例获取相应类型的动力，其中，所述第一钻机(211)至少能够获取轴向移动动力、周向移动动力和/或注浆动力。3.根据权利要求1或2所述的施工系统，其特征在于，所述第一钻机(211)至少具有第一工作模式和第二工作模式，且所述第一钻机(211)在不同的工作模式中能够通过沿锚索孔的轴线上不同方向的运动完成不同注浆流体的旋喷注浆，其中，处于第一工作模式的所述第一钻机(211)至少能够在所述动力单元(210)的驱动下沿锚索孔的轴线朝孔底方向钻进。4.根据权利要求1～3任一项所述的施工系统，其特征在于，所述施工模块(200)至少配置有与所述动力单元(210)以可拆卸的方式连接的第二钻机(212)，所述第二钻机(212)至少能够在所述第一钻机(211)中止第一工作模式时对所述第一钻机(211)进行替换，并对基于所述第一钻机(211)的旋喷注浆而在锚索孔中形成的注浆体进行钻孔。5.根据权利要求1～4任一项所述的施工系统，其特征在于，所述施工模块(200)至少配置有与所述动力单元(210)以可拆卸的方式...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘冬，薛炜，张兆龙，黄雪梅，王伟华，郭强，赵冬梅，鲁非，张志坚，祁晓天，潘兴佳，刘金灿，刘静怡，董晓岐，马猛，吴景涛，乔杨腾，
申请(专利权)人：北京住总集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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