專利名稱：一種封孔止?jié){材料及灌漿封孔工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于巖土工程基礎(chǔ)處理灌漿領(lǐng)域，尤其涉及ー種封孔止?jié){材料及利用該封孔止?jié){材料進(jìn)行灌漿封孔止?jié){的施工エ藝。
背景技術(shù)：
在全(強(qiáng))風(fēng)化巖體、松散土層、砂礫層、節(jié)理裂隙密集發(fā)育巖體等松軟透水巖土體，以及高地下水位、承壓水等條件下的防滲和加固工程中，應(yīng)用漿體封閉輔以孔ロ封閉器可實(shí)現(xiàn)灌漿封孔止?jié){。封孔止?jié){措施是灌漿起壓的基本保證，直接影響和制約灌漿エ藝的實(shí)施，尤其是影響聞壓灌楽·成敗的關(guān)鍵。
目前封孔止?jié){的方法主要有孔ロ封閉和孔內(nèi)阻塞兩類?？抓矸忾]器止?jié){由于灌漿全孔受壓灌注，淺層或局部弱面容易產(chǎn)生低壓重復(fù)劈裂，灌漿防滲整體效果很難達(dá)到エ程要求?？變?nèi)阻塞采用雙栓塞止?jié){塞以實(shí)現(xiàn)分段灌漿，對(duì)于深孔，為減少注漿壓カ沿程損失或直接對(duì)目標(biāo)層位實(shí)施灌漿，封孔止?jié){塞或異徑封孔器放在鉆孔預(yù)定深部，甚至增設(shè)孔ロ卡塞器，實(shí)現(xiàn)高壓分段止?jié){。但灌漿塞硬度大，繞塞返漿、孔徑不均造成擴(kuò)塞困難、不易塞住，極大地影響灌漿エ效和成本，甚至發(fā)生冒漿事故。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供ー種具有護(hù)壁止?jié){作用、初始流動(dòng)性大、可泵性好、凝固時(shí)間可調(diào)、可控性好、綠色環(huán)保、成本低的封孔止?jié){材料，還提供ー種步驟簡(jiǎn)單、設(shè)備投入少、適應(yīng)性強(qiáng)、可以有效確保復(fù)雜地層中封孔止?jié){可靠性的灌漿封孔エ藝，以實(shí)現(xiàn)灌漿段均勻灌注，保證灌漿效果，提高灌漿效率。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為ー種封孔止?jié){材料，其主要由粘土原漿、水泥和偏鋁酸鈉配制而成，所述粘土原漿主要由粘土和水?dāng)嚢瓒?，所述封孔止?jié){材料是用于松軟透水巖土體、高地下水位或承壓水條件下保證灌漿起壓的封孔止?jié){材料，每2L所述的粘土原漿混配700g 900g的水泥和12. 5g 17. 5g的偏鋁酸鈉。特別優(yōu)選的，所述封孔止?jié){材料只含粘土原漿、水泥和偏鋁酸鈉這三種物質(zhì)，且不添加任何其他成分。上述的封孔止?jié){材料中，所述粘土原漿的比重優(yōu)選為I. 25 I. 35。上述的封孔止?jié){材料中，所述水泥可以選擇P42. 5普通硅酸鹽水泥。上述本發(fā)明的封孔止?jié){材料能夠保證灌漿起壓，抗水稀釋能力強(qiáng)，初期可泵送，封孔材料的稠度在可泵期(20min 35min)內(nèi)保持76mm以上,在可泵期后迅速變小；封孔材料的粘度在可泵期內(nèi)保持30s以下，在可泵期后迅速增長(zhǎng)至漿液無(wú)法流動(dòng)；塑性強(qiáng)度在可泵期內(nèi)增長(zhǎng)緩慢，泵送完畢之后持續(xù)增長(zhǎng)；剪切屈服強(qiáng)度在可泵期后迅速增長(zhǎng)，漿體變成膏狀。本發(fā)明封孔止?jié){材料所具備的優(yōu)異性能使得其可以有效應(yīng)用于灌漿施工中以保證灌漿起壓，保證灌注效果。
作為ー個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還要提供一種灌漿封孔エ藝，依次包括封孔操作和灌漿操作，所述封孔操作具體包括以下步驟
(1)造孔下管在擬進(jìn)行灌漿施工的地段先進(jìn)行造孔，造孔結(jié)束后，下灌漿管至孔底，并安裝孔ロ封閉器；
(2)注入封孔止?jié){材料打開孔ロ封閉器，通過(guò)所述灌漿管注入上述的封孔止?jié){材料；
(3)沖洗灌漿管關(guān)上所述孔ロ封閉器，用穩(wěn)定漿液沖洗灌漿管，直至灌漿管中積存的封孔止?jié){材料全部被沖洗出灌漿管；
(4)凝固再打開孔ロ封閉器，待所述封孔止?jié){材料凝固后，即可進(jìn)行后續(xù)的灌漿操作。上述的灌漿封孔エ藝中，優(yōu)選的，所述步驟(3 )中的穩(wěn)定漿液主要由粘土原漿和水 泥配制而成，其中，每2L所述的粘土原漿混配840g 1200g的水泥(水泥優(yōu)選采用P42. 5普通硅酸鹽水泥)。上述的灌漿封孔エ藝中，所述封孔止?jié){材料凝固的時(shí)間優(yōu)選控制為40min 50mino上述的灌漿封孔エ藝中，優(yōu)選的，所述灌漿操作緊接著所述封孔操作之后(即封孔止?jié){材料凝固后)進(jìn)行，通過(guò)注漿泵進(jìn)行灌漿處理，在底層的灌漿結(jié)束后(灌漿結(jié)束的控制標(biāo)準(zhǔn)一般優(yōu)選為灌漿壓力P和灌漿量Q進(jìn)行綜合考量的結(jié)束標(biāo)準(zhǔn))，將灌漿管提升O. 2m
O.5m開始進(jìn)行上一段的灌漿，依此自下而上連續(xù)提升灌注施工，直至全鉆灌段灌漿完畢。對(duì)松軟地層可實(shí)現(xiàn)自下而上連續(xù)灌漿，提高灌漿效率。上述的灌漿封孔エ藝中，所述灌漿操作過(guò)程灌注的漿液優(yōu)選為穩(wěn)定漿液或者膏漿；灌注灰?guī)r類灌入量少、起壓高的地層時(shí)，采用所述穩(wěn)定漿液進(jìn)行灌注；灌注松軟覆蓋層或溶洞類難起壓的地層時(shí)，采用所述膏漿進(jìn)行脈動(dòng)灌注。所述膏漿優(yōu)選為每2L的粘土原漿混配840g的水泥和8. 4g的偏招酸鈉組成。上述的灌漿封孔エ藝中，所述封孔止?jié){作用可以全部由封孔止?jié){材料承擔(dān)，尤其是對(duì)造孔孔深大于IOm的深層孔進(jìn)行灌注時(shí)，本發(fā)明所述的封孔止?jié){材料足以起到封孔止?jié){及保壓灌注的效果。如果根據(jù)實(shí)踐要求，所述造孔形成孔深在IOm以內(nèi)的淺層孔，所述淺層孔的灌漿操作過(guò)程中，優(yōu)選同時(shí)在孔ロ輔之以孔ロ封閉器進(jìn)行全鉆灌段的灌注?？抓矸忾]器是利用橡膠圈的弾性和韌性在壓蓋壓力作用下膨脹抱緊灌漿管，灌至淺層時(shí)加孔ロ封閉器與孔內(nèi)封孔止?jié){材料共同作用，可以保證封孔止?jié){效果。本發(fā)明的上述技術(shù)方案主要基于以下原理首先，本發(fā)明綜合利用粘土的良好性能及礦物類添加劑(偏鋁酸鈉)具有用量少、固化快的特點(diǎn)，制成初期可泵送、后期具有較高塑性強(qiáng)度和剪切屈服強(qiáng)度，且在循環(huán)往復(fù)的提管后具有很強(qiáng)自愈能力的封孔止?jié){材料，該封孔止?jié){材料的凝固時(shí)間可調(diào)，抗水稀釋、沖蝕能力強(qiáng)，配制后得到的封孔止?jié){材料在灌漿施工過(guò)程中具有很好的護(hù)壁、止?jié){的作用效果；本發(fā)明的封孔止?jié){材料在“以漿止?jié){”的技術(shù)思路下，被創(chuàng)造性地應(yīng)用于灌漿施工エ藝中作為封孔止?jié){的技術(shù)手段，這突破了常規(guī)技術(shù)中采用孔ロ封閉器或孔內(nèi)阻塞等工具進(jìn)行封孔止?jié){的技術(shù)局限。綜上，本發(fā)明的灌漿封孔エ藝充分利用了本發(fā)明封孔止?jié){材料的“以漿止?jié){”特性，該封孔止?jié){材料不僅抗水稀釋能力較強(qiáng)、可泵期后的粘度和強(qiáng)度迅速增長(zhǎng)，但又不會(huì)太高以致出現(xiàn)拔管困難、甚至發(fā)生抱管事故，且在灌漿管的反復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)、提升過(guò)程中，受壓濾作用具有自愈修復(fù)特性。在工程實(shí)踐中，可根據(jù)不同的地質(zhì)條件及施工要求來(lái)選擇相應(yīng)配比和摻量的封孔止?jié){材料，以滿足不同類型工程(例如水利水電、堤坡、鉄道、公路、市政、港航等松軟地層、溶洞地層以及土石圍堰等大孔隙地層的加固、防滲灌漿及動(dòng)水堵漏)的灌漿封孔止?jié){エ藝要求，實(shí)現(xiàn)灌漿段均勻灌注；還可指定孔深進(jìn)行止塞灌漿，保證灌漿效果。本發(fā)明的封孔止?jié){材料和灌漿封孔エ藝可以很好地解決淺孔、深孔孔斜、孔壁變形、灌漿管偏心等各種不利條件下的封孔止?jié){難題，通過(guò)適當(dāng)調(diào)整封孔止?jié){材料的配比，既可適用松軟淺層防滲灌漿，亦可適用深層孔預(yù)定位置灌漿，對(duì)于裂隙巖體采用穩(wěn)壓灌漿傳統(tǒng)エ藝也可應(yīng)用，具有環(huán)保、低成本、高效率、高適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)，在全(強(qiáng))風(fēng)化巖體、松散土層、砂礫層、節(jié)理裂隙密集發(fā)育巖體等松軟透水巖土體，及高地下水位、承壓水等條件下的防滲和加固エ程中，具有良好的應(yīng)用前景。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例的灌漿封孔エ藝中泥漿護(hù)壁鉆孔時(shí)的施工狀態(tài)圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例的灌漿封孔エ藝中安裝孔ロ封閉器時(shí)的施工狀態(tài)圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例的灌漿封孔エ藝中灌注封孔止?jié){材料時(shí)的施工狀態(tài)圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例的灌漿封孔エ藝中灌注穩(wěn)定漿液沖洗灌漿管時(shí)的施工狀態(tài)圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例的灌漿封孔エ藝中灌注灰?guī)r層時(shí)的施工狀態(tài)圖。圖6為本發(fā)明實(shí)施例的灌漿封孔エ藝中灌注紅層時(shí)的施工狀態(tài)圖。圖例說(shuō)明
I、混凝土底板；2、紅層；3、灰?guī)r；4、灌漿管；5、泥漿；6、孔ロ封閉器；7、封孔止?jié){材料；8、穩(wěn)定漿液；9、膏漿。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合說(shuō)明書附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步描述。實(shí)施例
一種本發(fā)明的封孔止?jié){材料，其主要由粘土原漿、水泥和偏鋁酸鈉配制而成，粘土原漿主要由粘土和水?dāng)嚢瓒?，其比重為I. 25 (I. 25 I. 35均可)。該封孔止?jié){材料是用于松軟透水巖土體、高地下水位或承壓水條件下保證灌漿起壓的封孔止?jié){材料，每2L的粘土原漿混配840g的水泥(P42. 5普通硅酸鹽水泥)和16. 8g的偏鋁酸鈉。上述本實(shí)施例的封孔止?jié){材料能夠保證灌漿起壓，抗水稀釋能力強(qiáng)，初期可泵送，封孔材料的稠度(通過(guò)砂漿稠度儀測(cè)得)在可泵期(20min 35min)內(nèi)保持76mm以上，在可泵期后迅速變??；封孔材料的粘度(使用馬氏漏斗測(cè)得)在可泵期內(nèi)保持30s以下，在可泵期后迅速增長(zhǎng)至漿液無(wú)法流動(dòng)；塑性強(qiáng)度在可泵期內(nèi)增長(zhǎng)緩慢，泵送完畢之后持續(xù)增長(zhǎng)；剪切屈服強(qiáng)度在可泵期后迅速增長(zhǎng)，漿體變成膏狀。一種本發(fā)明的灌漿封孔エ藝，其依次包括封孔操作和灌漿操作，具體包括以下步驟
(1)造孔下管如圖I所示，擬進(jìn)行灌漿施工的地段由上往下依次包括混凝土底板I、紅層2和灰?guī)r3，在該施工地段先進(jìn)行造孔，泥漿5護(hù)壁，造孔結(jié)束后，下灌漿管4至孔底；
(2)如圖2所示，在孔ロ處安裝孔ロ封閉器6;(3)注入封孔止?jié){材料如圖3所示，打開孔ロ封閉器6，通過(guò)灌漿管4注入上述的封孔止?jié){材料7，將泥漿5趕出灌漿管4和灌漿孔，并使封孔止?jié){材料7充滿灌漿管4與孔壁之間整個(gè)縫隙中，待凝15min左右；
(4)沖洗灌漿管如圖4所示，關(guān)上孔ロ封閉器6，用穩(wěn)定漿液8沖洗灌漿管4，沖洗時(shí)加壓脈動(dòng)若干次，直至灌漿管4中殘留的封孔止?jié){材料7全部被沖洗出灌漿管4 ;本實(shí)施例中的穩(wěn)定漿液主要由粘土原漿和水泥配制而成，其中，每2L所述的粘土原漿混配840g的水泥；
(5)凝固再打開孔ロ封閉器，待凝30min左右；待所述封孔止?jié){材料凝固后，完成封孔操作；
(6)灌漿灌漿操作緊接著封孔操作之后進(jìn)行，通過(guò)注漿泵進(jìn)行灌漿處理，在底層的灌漿結(jié)束后，將灌漿管提升O. 2m O. 5m (依地層差異選擇)開始進(jìn)行上一層的灌漿處理，依此自下而上連續(xù)提升灌注施工，直至全鉆灌段灌漿完畢；如圖5所示，灌漿過(guò)程中遇灰?guī)r3等 灌入量少、起壓高的地層，可直接采用穩(wěn)定漿液8進(jìn)行灌注，灌注時(shí)利用孔ロ封閉器6按設(shè)計(jì)灌漿壓カ進(jìn)行脈動(dòng)灌注；如圖6所示，如遇紅層2 (或溶洞)等難起壓的地層，可使孔ロ封閉器6開鎖，按設(shè)計(jì)灌漿壓カ進(jìn)行脈動(dòng)灌注膏漿9，本實(shí)施例中的膏漿9為每2L的粘土原漿混配840g的水泥和8. 4g的偏鋁酸鈉；如遇淺層(孔深在IOm以內(nèi))灌漿時(shí)，輔以孔ロ封閉器6共同作用進(jìn)行灌漿；每一層達(dá)到灌漿結(jié)束的控制標(biāo)準(zhǔn)為灌漿壓カP、灌漿量Q的綜合標(biāo)準(zhǔn)。由上可見(jiàn)，采用本發(fā)明的漿體組合物并輔以孔ロ封閉器，可適應(yīng)復(fù)雜地層、孔斜及孔壁變形、及有地下水情形下的封孔止?jié){；孔ロ封閉器采用常規(guī)灌漿施工中使用的型號(hào)，可實(shí)現(xiàn)灌漿段均勻灌注，或指定孔深止塞灌漿，保證灌漿效果；對(duì)松軟地層可實(shí)現(xiàn)自下而上連續(xù)灌漿，提高灌漿效率。在灌漿過(guò)程中采用本發(fā)明的技術(shù)方案可以實(shí)現(xiàn)封孔止?jié){，達(dá)到灌漿起壓、保證灌漿效果、提高灌漿效率的目的。
權(quán)利要求
1.一種封孔止?jié){材料，其主要由粘土原漿、水泥和偏鋁酸鈉配制而成，所述粘土原漿主要由粘土和水?dāng)嚢瓒?，其特征在于所述封孔止?jié){材料是用于松軟透水巖土體、高地下水位或承壓水條件下保證灌漿起壓的封孔止?jié){材料，每2L所述的粘土原漿混配700g 900g的水泥和12. 5g 17. 5g的偏鋁酸鈉。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的封孔止?jié){材料，其特征在于所述粘土原漿的比重為I.25 I.35。
3.一種灌漿封孔工藝，依次包括封孔操作和灌漿操作，其特征在于，所述封孔操作具體包括以下步驟 (1)造孔下管在擬進(jìn)行灌漿施工的地段先進(jìn)行造孔，造孔結(jié)束后，下灌漿管至孔底，并安裝孔口封閉器； (2)注入封孔止?jié){材料打開孔口封閉器，通過(guò)所述灌漿管注入權(quán)利要求I或2所述的封孔止?jié){材料； (3)沖洗灌漿管關(guān)上所述孔口封閉器，用穩(wěn)定漿液沖洗灌漿管，直至灌漿管中積存的封孔止?jié){材料全部被沖洗出灌漿管； (4)凝固再打開孔口封閉器，待所述封孔止?jié){材料凝固后，即可進(jìn)行灌漿操作。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的灌漿封孔工藝，其特征在于所述步驟(3)中的穩(wěn)定漿液主要由粘土原漿和水泥配制而成，其中，每2L所述的粘土原漿混配840g 1200g的水泥，水泥采用P42. 5普通硅酸鹽水泥。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的灌漿封孔工藝，其特征在于所述封孔止?jié){材料凝固的時(shí)間控制為40min 50min。
6.根據(jù)權(quán)利要求3、4或5所述的灌漿封孔工藝，其特征在于所述灌漿操作緊接著所述封孔操作之后進(jìn)行，通過(guò)注漿泵進(jìn)行灌漿處理，在底層的灌漿結(jié)束后，將灌漿管提升O.2m O. 5m開始進(jìn)行上一段的灌漿，依此自下而上連續(xù)提升灌注施工，直至全鉆灌段灌漿完畢。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的灌漿封孔工藝，其特征在于所述灌漿操作過(guò)程中，灌注的漿液為穩(wěn)定漿液或者膏漿；灌注灰?guī)r類灌入量少、起壓高的地層時(shí)，采用所述穩(wěn)定漿液進(jìn)行灌注；灌注松軟覆蓋層或溶洞類難起壓的地層時(shí)，采用所述膏漿進(jìn)行脈動(dòng)灌注。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的灌漿封孔工藝，其特征在于所述造孔形成孔深在IOm以內(nèi)的淺層孔，所述淺層孔的灌漿操作過(guò)程中，同時(shí)在孔口輔之以孔口封閉器進(jìn)行全鉆灌段的灌注。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的灌漿封孔工藝，其特征在于所述膏漿為每2L的粘土原漿混配840g的水泥和8. 4g的偏招酸鈉組成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種封孔止?jié){材料，其是用于松軟透水巖土體、高地下水位或承壓水條件下保證灌漿起壓的封孔止?jié){材料，主要由粘土原漿、水泥和偏鋁酸鈉配制而成，且每2L的粘土原漿混配700～900g的水泥和12.5～17.5g的偏鋁酸鈉。本發(fā)明的灌漿封孔工藝包括封孔和灌漿操作，其中封孔操作具體包括造孔結(jié)束后，下灌漿管至孔底，并安裝孔口封閉器；打開孔口封閉器，注入本發(fā)明的封孔止?jié){材料；關(guān)上孔口封閉器，用穩(wěn)定漿液沖洗灌漿管；再打開孔口封閉器，待封孔止?jié){材料凝固后，即可進(jìn)行灌漿操作，通過(guò)連續(xù)提升灌注，保證封孔止?jié){可靠。本發(fā)明具有步驟簡(jiǎn)單、設(shè)備投入少、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可確保封孔止?jié){的可靠性，提高灌漿效率。
文檔編號(hào)E02D3/12GK102838325SQ20121036812
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月28日
發(fā)明者張貴金, 陳安重, 楊松林, 彭春雷, 胡大可, 鐘平, 曾柳絮, 胡榮宗, 梁經(jīng)緯, 盛松濤 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙理工大學(xué)