專利名稱：流砂層及砂礫層動水雙液高壓注漿堵水施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及土木建筑學(xué)科的巖土工程領(lǐng)域，具體涉及深基坑帷幕止水及水 利工程除險加固、礦井巷道強(qiáng)含水地層涌突水等的堵水施工技術(shù)。
技術(shù)背景目前在含高壓動態(tài)水流流砂層和砂礫層的堵水技術(shù)在基坑帷幕止水、人工 挖孔樁成孔和隧道開挖等工程施工中是一大難題，該種地層在施工中極易發(fā)生 涌水和涌砂等工程災(zāi)害。目前國內(nèi)外在高壓動態(tài)含水流砂層和砂礫層堵水施工 中主要采用的是降水和注槳方法，其中降水容易引起地層失水、地面及周邊建 筑物沉降，破壞周邊環(huán)境，其效果有限；而經(jīng)常被采用的注漿方法大體可分為 二類，即靜壓注漿法和高壓噴射注漿法。高壓噴射注漿法，注漿壓力較高，介于20mPa 70mPa，利用高壓射流切割 原理采用高壓水或高壓漿液形成的高速噴射流束，沖擊、切割、破碎地層土體， 并以水泥基質(zhì)漿液充填、摻混其中，形成樁柱或板樁墻的凝結(jié)體，用以提高地 基防滲或承載力的施工技術(shù)， 一般多用于地基加固和防滲帷幕，而對于飽和動 態(tài)高壓含水砂層和砂礫層地涌水和涌砂的堵水、堵漏的治理效果有限，因此應(yīng) 用不普遍。靜壓注漿技術(shù)一般壓力相對較低，是利用液壓、氣壓和電化學(xué)的原理，通 過注漿管將能強(qiáng)力固化的漿液注入地層中，注漿壓力隨著漿液流遇到的阻力增 大而升高。根據(jù)地質(zhì)條件、注漿壓力、漿液對土體的作用機(jī)理、漿液的運(yùn)動形 式和替代方式，靜壓注漿可分為充填注漿、滲透注漿、壓密注漿、劈裂注漿四 種。根據(jù)注漿材料的不同，又可分為單液注漿和雙液注漿。單液注槳方法簡便行之有效，但水泥漿液凝固時間長，漿液在強(qiáng)含水地層 中容易稀釋，對于砂礫石地基、喀斯特溶洞、斷層、軟弱夾層等透水性強(qiáng)、涌 水量大的地質(zhì)條件下主要目的為堵水的注漿工程，單液注漿很難達(dá)到預(yù)期效果。雙液高壓注漿的工藝至今無可供參照的標(biāo)準(zhǔn)，從相關(guān)資料和工程實際可以看出，由于雙液注漿標(biāo)準(zhǔn)的缺失和對其注漿認(rèn)識的偏差，目前施工方法各異， 注漿設(shè)備和成孔機(jī)具不同，有采用雙泵單管、雙泵雙管、單泵雙管、單泵單管 等各種形式，注漿壓力等參數(shù)和漿液配比更是千差萬別，在實際工程中難以達(dá) 到設(shè)計要求。在飽和動態(tài)高壓含水砂層和砂礫層中，地下水動水壓力大，流速高，水流 大，現(xiàn)有工藝的雙液注衆(zhòng)達(dá)不到注漿目的，注漿的效果的可靠度相對較低，滿 足不了各種復(fù)雜條件下的工程需要。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種流砂層及砂礫層 動水雙液高壓注漿堵水施工方法，這種施工方法專門針對流砂層、砂礫層中地 下水動水壓力大、流速高的特點進(jìn)行堵水施工，能達(dá)到最大的適用范圍和最佳 的堵水效果。本發(fā)明的技術(shù)方案是，所述流砂層及砂礫層動水雙液高壓注槳堵水施工方 法包括A.施工步驟a. 鉆孔:采用中空的鋼管作鉆桿，鉆桿前端的鉆頭后部裝有導(dǎo)水頭，該導(dǎo)水頭側(cè)面開有與鉆桿內(nèi)腔連通的出漿口，在流砂層鉆孔的鉆桿還裝有管箍，管箍直徑與鉆頭直徑相同；回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)， 一次性連續(xù)鉆進(jìn)成注漿孔；b. 洗孔鉆孔達(dá)到設(shè)計深度，用高壓水對作為鉆桿的鋼管內(nèi)腔進(jìn)行排沖 至管道暢通；c. 注漿作業(yè)以所述鋼管為注漿管，采用雙液調(diào)速注漿泵，通過注漿管和 所述出漿口向巖土層或構(gòu)筑體中注入漿液而充分填充該巖土層或構(gòu)筑體中孔隙 和空洞，漿液迅速凝固而實現(xiàn)加固止水；d. 封孔在流砂層采用下述兩種工藝之一進(jìn)行封孔采用邊注漿邊向鉆孔外提出鋼管工藝，則所用鋼管上每隔一定長度(如l米)安裝一個管箍(參見圖2)，注漿以后，利用自孔底所返回漿液的快 速凝固特性，將管箍與孔壁地層固定，在地層中形成封孔裝置，完成鉆孔的封 閉；采用只注漿不向鉆孔外提出鋼管工藝，則在鋼管上距鉆桿后端0.8m— 1.2m處設(shè)置一個管箍(參見圖1)，注漿以后，利用自孔底所返回漿液的快速凝固特性，將管箍與孔壁地層固定，在地層中形成封孔裝置，完成鉆孔的封閉； 在砂礫層采用邊注漿邊向鉆孔外提出鋼管的注漿方式；B.漿液的配置a. 流砂層及砂礫層注漿液以普通硅酸鹽水泥(P.0.42.5)和40" Be水 玻璃為制漿材料，按水所述水泥的重量比，即水灰比為0. 5 1. 2 : 1的比例調(diào)配水泥槳液，再按所述水泥漿液水玻璃的體積比為i : o. 08 0.15的比例調(diào)配注漿液；水玻璃作為添加劑調(diào)節(jié)注漿液的初凝時間；所述水泥漿液中還可摻入所述水泥用量(重量比)10% 15%的粉煤灰；b. 帷幕注漿液漿液濃度由稀到濃分為七個比級，該七個比級的水灰比依次為5 : i、 3 : i、 2 : i、 i : i、 o. 8 : i、 o. 6 : i、 o. 5 : i;再按所述水泥漿液 水玻璃的體積比為i : o. 08 0. 15的比例調(diào)配注漿液；c.帷幕注漿漿液變換注漿開始時采用水灰比為5: i的稀漿液，再稀到濃逐級變換，變換規(guī)則是當(dāng)注漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時，或當(dāng)注入率不變而壓力持續(xù)升高時，保持所注漿液的水灰比不變；當(dāng)某一比級漿液的注入量已達(dá)300L以上或灌注時間己達(dá)lh，而注漿壓力和注入率均無改變時，改注水灰比較濃的下一比級槳液；當(dāng)注入率大于30L/min時，至少越一級改注水灰比更濃的漿液；D.施工工藝參數(shù)注漿管提升速度l cm/min 5cm/min。注漿壓力漿液或清水噴射壓力為2 Mpa 20Mpa;注漿壓力與地層、水壓、水量、受壓情況、漿液黏度，注漿速度和注漿量 等因素有關(guān)，注漿中壓力是變化的，壓力可控制在6 12Mpa;如注漿壓力與該 支護(hù)邊坡二排注漿孔的受壓情況、漿液黏度，注漿速度和注漿量等因素有關(guān)， 注漿中壓力是變化的?？稍阢@孔的上部1.50m采用高壓滲透注漿，壓力控制在 6Mpa，鉆孔上端口起1.5m以下采用高壓注漿，壓力控制在8 20Mpa;淤泥及雜填土層注漿壓力控制在3. 5 5. 2MPa，壓力由小到大。本發(fā)明將雙液高壓注漿通過對飽和性質(zhì)的粉砂、中細(xì)砂以及卵石的補(bǔ)強(qiáng)加 固效應(yīng)可視為由滲透、劈裂擴(kuò)散、填充和擠密四部分組成，漿液在壓力作用下 向鉆孔周圍土體中發(fā)生滲透、劈裂擴(kuò)散。漿液包裹泥土團(tuán)，而土體間的孔隙、 裂隙被水泥顆粒填充。水泥中的硅酸二鈣發(fā)生水解和水化反應(yīng)，產(chǎn)生氫氧化,丐。 氫氧化鈣與水玻璃發(fā)生反應(yīng)，生成細(xì)分散狀的凝膠體——水化硅酸鈣。凝固后 形成強(qiáng)度較高、水穩(wěn)定性較好的水泥結(jié)石體，從而使地基擠密，固結(jié)強(qiáng)度增高， 從而達(dá)到注漿堵水效果和最佳的加固效果，保證加固、堵水的成功率和安全性。本發(fā)明所述雙液高壓注漿在高壓動態(tài)含水流砂層及砂礫層堵水注漿施工方 法可普遍應(yīng)用于地基土體加固，如公路、機(jī)場跑道、地下通道、港口碼頭及建 (構(gòu))筑物不均勻沉降；隧道工程支護(hù)后充填；已有建筑物地基或相鄰地基中 修建地下工程，或鄰近深基坑開挖防止建筑物受周邊影響發(fā)生位移、滑動，堤 壩、水庫、隧道及深基坑支護(hù)工程的涌沙、涌水的搶險、堵漏等；當(dāng)然，亦可在水壩工程圍堰、礦山巷道堵水、堵漏、止水等。 該方法在現(xiàn)場試驗中獲得了良好的效果?，F(xiàn)場試驗1:湖南長沙霞凝國家糧食儲備庫工作塔地基加固。湖南長沙霞 凝國家糧食儲備庫工作塔工程的地基為飽和性砂土，浸水易崩解，振動、擾動 后易液化，其基礎(chǔ)原設(shè)計為人工挖孔樁。由于在施工工程中，樁孔壁坍塌嚴(yán)重， 施工作業(yè)很危險，已無法繼續(xù)施工。采用高壓雙液化學(xué)注漿技術(shù)加固飽和性砂 土地基，取得良好的加固效果。現(xiàn)場試驗2:1、工程概況邢臺煤礦-320水平巷道中有三個突水鉆孔，分別為二石門的DF2鉆孔、四石門的3tt鉆孔和東翼北大巷的4#鉆孔，三個孔的突水量分別為 140m3/h， 10m7h， 30mVh，由于鉆孔套管斷裂，長期涌水，造成該礦無效排水， 增加了礦井的排水費(fèi)用。3個突水鉆孔均為井下施工的大青灰?guī)r水文孔，所穿 過的層位自上而下分別為砂巖、泥巖及煤層等，鉆孔周圍底板均發(fā)生嚴(yán)重的底 鼓變形，裂隙發(fā)育，巖層破碎。其出水原因均為鉆孔施工質(zhì)量差，巷道底鼓后 將孔管拉斷而引起突水。2、雙液高壓動水注漿堵水技術(shù)在本工程的實施情況。根據(jù)三個突水鉆孔的 不同情況，采用的施工工藝如下(1) 施工注漿孔，打止?jié){層。在施工注漿孔前，應(yīng)首先清理鉆孔周圍底板 的浮渣，然后在鉆孔四周布置注漿孔，布孔原則視底板的出水范圍確定，以控制底板出水范圍以外1- 2 m為宜， 一般控制鉆孔周圍3-5 m為原則。注漿孔的 個數(shù)由底板出水范圍確定，根據(jù)目的不同，注漿孔可以分為淺孔和深孔。淺孔 一般圍繞鉆孔周圍呈梅花型布置，淺孔探度一般控制在2 m左右;深孔一般打至 鉆孔管斷裂處附近，以漿液擴(kuò)散至斷口以下l-2m為準(zhǔn)。根據(jù)現(xiàn)場的實際情況， 在DF2弁突水鉆孔周圍共布置了 9個淺孔和2個深孔；4#突水鉆孔因突水量小、 斷口淺和突水條件清楚等原因，僅布置了2個淺孔；3#突水孔因在施工時已挖 至斷口以下，因此，也沒有布置深孔，只在鉆孔周圍布置了4個淺孔，在突水 孔斷n以下插入25 mm的中心注漿管4m。在注漿孔施工完畢后，注漿孔和突 水孔均應(yīng)安裝可控制閥門，之后用混凝土澆筑厚度為lm左右的止?jié){層。(2) 淺孔注漿，加固底板。淺孔注漿的目的是加固一定深度的底板，同時 與上部止?jié){層形成完整的注漿保護(hù)層，為深孔注漿和鉆孔內(nèi)注漿打好基礎(chǔ)。淺 孔注漿時為控制跑漿量可采取如下措施a.突水孔及其它注漿孔放水泄壓；b. 注漿初期適當(dāng)加大漿液濃度，并加入一定量的高凝膠化劑；③注漿中后期控制 好注漿節(jié)奏；c.準(zhǔn)備好一些臨時堵水用品，以備急用。(3) 深孔注漿，加固深部圍巖。在鉆孔放水泄壓的條件下，對深孔進(jìn)行注 漿，以充填、加固深部圍巖，尤其是鉆孔斷口附近的圍巖。在深孔注漿的后期， 為控制鉆孔孔內(nèi)跑漿，可關(guān)閉鉆孔閥門，并適當(dāng)減小雙液漿的濃度，使鉆孔在 增壓的狀態(tài)下繼續(xù)進(jìn)行注漿，盡量使?jié){液擴(kuò)散到較大的范圍，起到加固深部圍 巖的作用。(4) 突水孔內(nèi)注漿封堵。鉆孔周圍圍巖固結(jié)具有一定的強(qiáng)度后，對于不再 使用的鉆孔應(yīng)實行鉆孔內(nèi)封堵，封堵之前應(yīng)預(yù)計好注漿量， 一般為鉆孔容積的 2一4倍。整個注漿過程要一次性連續(xù)注入，禁止斷續(xù)注漿。注漿初期可用水泥 單漿，灰漿度以水灰重量比0.7:1-0.5 二 1為宜，注漿后期應(yīng)注雙液漿，當(dāng)達(dá)到 預(yù)計的注漿量升壓后停注。83、雙液高壓動水注漿堵水技術(shù)在本工程的實施效果(1) 、 DF2注漿后，鉆孔周圍底板得到了加固，巷道圍巖抗壓、抗剪強(qiáng)度 有了明顯提高，不僅堵住了底板出水，而且DF2水源仍能正常使用，使整個驚 嚇供水水位上升。(2) 3#、 4#鉆孔注漿完全封堵后，使鉆孔及其圍巖不再有漏水減少了井下 無效排水量。(3) 三個鉆孔注漿堵水之后，使井下正常涌水量減少了 180m7h以上，為 礦節(jié)約了排水費(fèi)用。按每噸排水費(fèi)用0.45元計算，年節(jié)約排水費(fèi)用709560 元；(4) DF2孔注漿后能正常使用，該控水源豐富，為礦井節(jié)約了施工一個cJ) 89mm，深約60m的井下供水巖石鉆孔的費(fèi)用，及相應(yīng)的材料費(fèi)及鉆孔施工費(fèi)。通過對三個突水鉆孔的注漿封堵，實現(xiàn)了徹底封堵的目標(biāo)。實踐證明，雙 液注漿技術(shù)是簡便易行、高效實用的封堵高壓突水鉆孔的有效方法。 現(xiàn)場試驗3:武廣高速鐵路榮家灣特大橋66-99墩承臺止水帷幕。1. 工程概況武廣高速鐵路榮家灣特大橋66-99墩承臺位在河床中心帶上， 河床為砂卵石層，河床底高程為A21. 5m，根據(jù)設(shè)計要求承臺底高程為A16-17. 5m 處，采用人工筑島，受水河及取水條件的限制，筑島材料采用細(xì)砂筑。筑島高程 為A22.50m，承臺施工前應(yīng)進(jìn)行基坑開挖，其中66、67號墩承臺開挖深度為6. 5m， 68、 69墩承臺開挖深度為5m。在66-99墩承臺處深度范圍內(nèi)地層主要為粉砂層 和卵石層，但由于受以前當(dāng)?shù)乩习傩胀谏?、挖卵石的擾亂，該段地層層位混亂， 層厚不清。地下水位較高，為21m，高出開挖底線5m左右，且砂卵石層的滲水 系數(shù)大，給基坑開挖帶來很大的困難，必須在開挖之前進(jìn)行止水處理。2、 雙液高壓動水注漿堵水技術(shù)在本工程的實施情況?；娱_挖底線為承臺 長寬尺寸外加0.5 m寬的邊界線(見平面圖)，開挖放坡坡比1: 1，按各基坑 開挖深度計算基坑地表開挖線，在開挖線外下部卵石層雙液注漿，過程有a.鉆孔布置在基坑地表開挖線外0.9m為中心線沿基坑一周布置一排孔徑 為4)60雙液注漿孔，孔間距為1.50X 1.50m，孔深為基坑開挖底高程以下1.5 m， 采用泥漿護(hù)壁鉆孔或套管護(hù)壁鉆孔-，b. 雙液注漿材料水泥采用普通R32.5硅酸鹽水泥，水玻璃Be〃=35 45，模數(shù)3.5;c. 雙液注漿:注漿段為下部卵石層，在卵石層段下入注漿花管，花管長度不 大于卵石層厚度，并阻塞，阻塞于卵石層頂部的粉砂層，注漿采用一段純壓式 注槳方法，注漿段長為卵石層厚度,上部粉砂層不注漿，水玻璃參量為水泥的4 12%,根據(jù)速凝凝固需要調(diào)節(jié)其參量，水灰比(重量比)為2 : u : 1,0.8 : i，開注時采用稀漿，吸槳量200L/m,變濃一級，控制注漿壓力小于2MPa，在最大 規(guī)定壓力下注入率《6 L/h或者每米注入總量達(dá)到1800L/m時結(jié)束注漿。3、雙液高壓動水注漿堵水技術(shù)在本工程的實施效果基坑開挖后，基坑側(cè) 壁未出現(xiàn)涌水和漏水，堵漏效果十分明顯?，F(xiàn)場試驗4:祁陽梧溪左岸圍堰基礎(chǔ)堵漏灌漿工程。浯溪水電站位于湘江干 流上，地處祁陽縣城，系正在建設(shè)中的中型水電工程。大壩基礎(chǔ)為泥盆系佘田 橋組灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r等，巖溶沿斷層和層面發(fā)育。根據(jù)鉆孔揭露，溶洞最高 達(dá)8m以上，多充填砂礫石，透水性極為強(qiáng)烈，為減少基坑滲水量，加固開挖邊 坡穩(wěn)定性和保證主體工程能順利安全施工，要求對廠房圍堰地基進(jìn)行巖溶堵漏 灌漿處理。根據(jù)溶洞的發(fā)育規(guī)模、深度和充填物特征，采用特殊無栓塞雙液注 漿法進(jìn)行施工。施工過程中，根據(jù)溶洞充填物厚度與規(guī)?？刂撇牧瞎嗳肓浚?采用特殊雙液灌注法，促使?jié){液在預(yù)定范圍內(nèi)達(dá)到初凝，有效防止?jié){液隨水流 流失，達(dá)到加固與封堵的目的。灌漿首期工程已經(jīng)結(jié)束，據(jù)后續(xù)孔鉆進(jìn)過程中鉆孔回水表明，后序孔內(nèi)一 般已開始回水，檢查孔中取上了一定的水泥結(jié)石，注水試驗?zāi)軡M足要求。最終 經(jīng)基坑抽水開挖證明，在巖溶最為發(fā)育的地段(已經(jīng)灌漿處理)未出現(xiàn)涌水和 漏水，堵漏效果十分明顯。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點 (1)、本發(fā)明方法中，鉆桿帶有導(dǎo)水頭，鉆孔完成后，鉆桿可以當(dāng)成注漿 管使用，避免了在流砂層和砂礫層中鉆桿在鉆孔成孔后因拔管導(dǎo)致的垮孔和注 漿管不能下放到位的情況。尤其在高壓動態(tài)水流作用下，水壓力大、水流流速 高，拔管過程對鉆孔是一個破壞的過程。(2) 、本發(fā)明方法中，鉆桿上帶有接箍，以后雙液注漿的返漿將其余地層 固定，在地層中形成封孔裝置，該方法快速而有效，比常規(guī)方法采用的埋管、 止?jié){盤等封孔技術(shù)節(jié)約了大量的時間，為在高壓動態(tài)水流作用下的流砂層和砂 礫層的堵水爭取了時間。(3) 本發(fā)明方法中，雙液注漿采用特定的注漿設(shè)備(主要為2TGZ-60/210 型雙液調(diào)速注漿泵)，其為雙進(jìn)雙出注漿泵，采用褲叉式混合室，使兩種漿液均 勻混合，定向、定量、定壓控制性注入巖土層或構(gòu)筑體使其孔隙和空洞充分填 充，漿液迅速凝固從而達(dá)到有效加固止水的目的。避免了有的雙液注漿技術(shù)中 雙液分別采用兩個泵泵送導(dǎo)致泵壓不均，兩種漿液不能按設(shè)計比例摻合，而導(dǎo) 致雙液注漿達(dá)不到設(shè)計效果的情況出現(xiàn)。(4) 本發(fā)明方法中，雙液注漿鉆桿一般采用小25無縫鋼管，形成直徑為 小50鉆孔，鉆孔直徑較常規(guī)地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔小，因此其封閉性能好，更易達(dá)到較 高的注漿壓力，保證雙液注漿滲透半徑。(5) 本發(fā)明方法中，采用的雙液注漿漿液為水泥漿和水玻璃采用一定比例 混合而成，漿液凝固速度可以根據(jù)注漿地層、水頭、水流流速進(jìn)行任意調(diào)節(jié)； 漿液在雙液泵出口混合后沿管路行進(jìn)的過程中即開始發(fā)生膠凝反應(yīng)，漿液從注 漿管出來時， 一般粘度較高，可以有效避免在高壓動態(tài)含水流砂層和砂礫層注 漿中因漿液易稀釋而導(dǎo)致的注漿失敗的情況發(fā)生。(6) 本發(fā)明方法中，高壓泵的泵壓主要消耗在管路中，注漿管孔口漿液壓 力并不高，在土層滲透、劈裂、擠密一定的距離后，漿液凝固，因此注漿滲透 半徑可控，避免單液注漿中，因為漿液凝固速度慢，注漿壓力大導(dǎo)致注漿半徑 失控的現(xiàn)象發(fā)生。(7) 、本發(fā)明方法形成的固結(jié)體強(qiáng)度較高，且固結(jié)體強(qiáng)度可根據(jù)設(shè)計需要 通過改變漿液材料和工藝參數(shù)來進(jìn)行調(diào)節(jié)， 一般其固結(jié)體強(qiáng)度范圍為5-30 Mpa。(8) 、本發(fā)明注漿設(shè)備簡單實用，特別適合既有巷道、水利工程帷幕、建 筑物狹窄和低矮的現(xiàn)場施工。本發(fā)明工法合理，可操作性強(qiáng)，施工簡便，加固質(zhì)量可靠。(9) 、本發(fā)明方法施工時鉆孔口徑小，不需開挖地面，對既有建筑物基礎(chǔ)和地面損害和擾動很小，施工期建筑物附加沉降小。經(jīng)濟(jì)可靠，且耐久性好。施工時基本無噪音，可滿足辦公和生活要求；對環(huán)境無污染。


圖1是采用轉(zhuǎn)動進(jìn)尺注漿不提管工藝的鉆桿結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是采用轉(zhuǎn)動進(jìn)尺邊注槳邊提管工藝的鉆桿結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是用于砂礫層鉆孔的注漿鉆桿結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明注漿工藝示意圖。 在圖中l(wèi)一管箍，2—內(nèi)腔， 3—鉆桿，4一導(dǎo)水頭，5—鉆頭。
具體實施方式
本發(fā)明施工方法的一種實施例為(1)鉆孔根據(jù)地層情況，可選用不同的鉆具(圖1 圖3)。在流砂層采 用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，采用YT——1型鉆機(jī)成孔，鉆頭帶導(dǎo)水頭，開孔直徑一般為(J)42mm， 垂直精度應(yīng)小于1%，鉆進(jìn)成孔為全面鉆進(jìn)， 一次性成孔，不用取芯。鉆桿采用 小28鋼管，鉆桿可以當(dāng)作注漿管，不用拔管，鉆進(jìn)速度快，效率高；在卵石層 中，采用小42鉆桿做為鉆具，內(nèi)絲接頭作為鉆頭，采用靜力觸探的原理，將鉆 桿捶擊至地層中。本鉆進(jìn)方法形成鉆孔直徑小，易規(guī)避砂礫層中較大的塊石， 解決了常規(guī)鉆進(jìn)方法在流砂層、砂礫層中普遍存在的垮孔、漏漿、進(jìn)尺難等問 題。(2)洗孔，鉆孔達(dá)到設(shè)計深度，采用2TG2-60/210雙液注漿專用泵，先采 用高壓水對注漿管進(jìn)行排沖至管暢通，洗孔施工完成后，立即可以開始注漿作業(yè)。(3 )注漿作業(yè)，根據(jù)注漿量和泵壓以及地層的需要可以采用邊注邊提工藝， 也可采用不提工藝。注漿泵選用2TGZ-60/210型雙液調(diào)速注漿泵，其為雙進(jìn)雙 出注漿泵，采用褲叉式混合室，該泵最大的注漿壓力為21 MPa,最大注漿量為60 L/min，通過換擋調(diào)速，可實現(xiàn)高低壓連續(xù)注漿并使兩種漿液均勻混合，定向、定 量、定壓控制性注入巖土層或構(gòu)筑體使其孔隙和空洞充分填充，漿液迅速凝固 從而達(dá)到有效加固止水的目的。(4)封孔，鉆桿上帶有管箍，管箍直徑與鉆頭直徑相同，根據(jù)注漿目的不 同，所帶管箍數(shù)量不同，采用邊注邊提工藝，鉆桿每一米帶一個管箍；采用只 注漿不提管工藝，在設(shè)計鉆桿長度距桿端lm處設(shè)置一個管箍。鉆孔達(dá)到設(shè)計深 度，開始注槳以后，利用自孔底返回的雙液槳的快速凝固特性，將管箍與孔壁 地層固定，在地層中形成封孔裝置，完成鉆孔的封閉。 (5)漿液的配置以普通硅酸鹽水泥(P. 0. 42. 5)和40" Be水玻璃為主要制漿材料，水玻璃 作為添加劑調(diào)節(jié)注漿液的初凝時間。根據(jù)本地結(jié)構(gòu)特性，采用水灰比1 0.5: 1，水泥漿液和水玻璃液體體積比1: 0.08 0. 15,漿液濃度由稀到濃，可摻入 水泥用量10 15%的二級粉煤灰。注漿漿液的濃度應(yīng)由稀到濃，逐級變換。帷幕注漿漿液水灰比可采用5: 1、 3: 1、 2: 1、 1: 1、 0.8: 1、 0.6: 1、 0.5: l等七個比級。開注水灰比可采用 5: 1。(6)帷幕注漿漿液變換當(dāng)注漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時，或當(dāng) 注入率不變而壓力持續(xù)升高時，不得改變水灰比。當(dāng)某一比級漿液的注入量已達(dá)300L以上或灌注時間已達(dá)lh，而注漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著 時，應(yīng)改濃一級。當(dāng)注入率大于30L/min時，可根據(jù)具體情況越級變濃。上述步驟中，若靜壓注漿結(jié)束后注漿孔口冒漿，需對孔口進(jìn)行封閉處理， 防止?jié){液流出；若注漿結(jié)束后孔內(nèi)漿液有流失，需補(bǔ)灌漿液到注漿孔內(nèi)至漿液 飽滿為止。
權(quán)利要求
1、一種流砂層及砂礫層動水雙液高壓注漿堵水施工方法，其特征是，該方法包括A.施工步驟a.鉆孔采用中空的鋼管作鉆桿，鉆桿前端的鉆頭后部裝有導(dǎo)水頭，該導(dǎo)水頭側(cè)面開有與鉆桿內(nèi)腔連通的出漿口，在流砂層鉆孔的鉆桿還裝有管箍，管箍直徑與鉆頭直徑相同；回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，一次性連續(xù)鉆進(jìn)成注漿孔；b.洗孔鉆孔達(dá)到設(shè)計深度，用高壓水對作為鉆桿的鋼管內(nèi)腔進(jìn)行排沖至管道暢通；c.注漿作業(yè)以所述鋼管為注漿管，采用雙液調(diào)速注漿泵，通過注漿管和所述出漿口向巖土層或構(gòu)筑體中注入漿液而充分填充該巖土層或構(gòu)筑體中孔隙和空洞，漿液迅速凝固而實現(xiàn)加固止水；d.封孔在流砂層采用下述兩種工藝之一進(jìn)行封孔采用邊注漿邊向鉆孔外提出鋼管工藝，則所用鋼管上每隔一定長度安裝一個管箍，注漿以后，利用自孔底所返回漿液的快速凝固特性，將管箍與孔壁地層固定，在地層中形成封孔裝置，完成鉆孔的封閉；采用只注漿不向鉆孔外提出鋼管工藝，則在鋼管上距鉆桿后端0.8m-1.2m處設(shè)置一個管箍，注漿以后，利用自孔底所返回漿液的快速凝固特性，將管箍與孔壁地層固定，在地層中形成封孔裝置，完成鉆孔的封閉；在砂礫層采用邊注漿邊向鉆孔外提出鋼管的注漿方式；B.漿液的配置a.流砂層及砂礫層注漿液以普通硅酸鹽水泥(P.O.42.5)和40”Be水玻璃為制漿材料，按水∶所述水泥的重量比，即水灰比為0.5～1.2∶1的比例調(diào)配水泥漿液，再按所述水泥漿液∶水玻璃的體積比為1∶0.08～0.15的比例調(diào)配注漿液；水玻璃作為添加劑調(diào)節(jié)注漿液的初凝時間；所述水泥漿液中還可摻入所述水泥用量(重量比)10％～15％的粉煤灰；b.帷幕注漿液漿液濃度由稀到濃分為七個比級，該七個比級的水灰比依次為5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1；再按所述水泥漿液∶水玻璃的體積比為1∶0.08～0.15的比例調(diào)配注漿液；C.帷幕注漿漿液變換注漿開始時采用水灰比為5∶1的稀漿液，再稀到濃逐級變換，變換規(guī)則是當(dāng)注漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時，或當(dāng)注入率不變而壓力持續(xù)升高時，保持所注漿液的水灰比不變；當(dāng)某一比級漿液的注入量已達(dá)300L以上或灌注時間已達(dá)1h，而注漿壓力和注入率均無改變時，改注水灰比較濃的下一比級漿液；當(dāng)注入率大于30L/min時，至少越一級改注水灰比更濃的漿液；D.施工工藝參數(shù)注漿管提升速度1cm/min～5cm/min；注漿壓力漿液或清水噴射壓力為2Mpa～20Mpa。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述流砂層及砂礫層動水雙液高壓注漿堵水施工方法， 其特征是，所述注漿壓力控制為，在鉆孔的上部1.50m釆用高壓滲透注漿，壓 力控制在6Mpa;鉆孔上端口起1.5m以下采用高壓注槳，壓力控制在8 20Mpa; 淤泥及雜填土層注漿壓力控制在3.5 5.2MPa。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述流砂層及砂礫層動水雙液高壓注漿堵水施工方法， 其特征是，注漿結(jié)束后，對冒漿的注漿孔孔口進(jìn)行封閉處理，防止?jié){液流出； 對注漿結(jié)束后漿液有流失的注漿孔補(bǔ)灌漿液至漿液飽滿為止。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種流砂層及砂礫層動水雙液高壓注漿堵水施工方法，其施工步驟有鉆孔、洗孔、雙液高壓注漿作業(yè)、封孔；流砂層及砂礫層注漿液以普通硅酸鹽水泥(P.O.42.5)和40”Be水玻璃為制漿材料，按水∶所述水泥的重量比，即水灰比為0.5～1.2∶1的比例調(diào)配水泥漿液，再按所述水泥漿液∶水玻璃的體積比為1∶0.08～0.15的比例調(diào)配注漿液；水玻璃作為添加劑調(diào)節(jié)注漿液的初凝時間；所述水泥漿液中還可摻入所述水泥用量(重量比)10％～15％的粉煤灰。本發(fā)明對流砂層、砂礫層中地下水動水壓力大、流速高的特點進(jìn)行堵水施工，能達(dá)到最大的適用范圍和最佳的堵水效果。
文檔編號C04B28/00GK101255698SQ20081003053
公開日2008年9月3日 申請日期2008年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月23日
發(fā)明者熊君放, 牛建東, 石俊云, 羅銀燕, 胡新民, 浩 陳, 陳修平, 黃友漢 申請人:湖南省建筑工程集團(tuán)總公司