CN104895525A - 一种气驱式注浆方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气驱式注浆方法，属于岩土工程技术领域，该方法包括，在注浆区域按设计参数施工注浆钻孔；向施工好的注浆钻孔内插入与钻孔深度相等的注浆管，该注浆管的一端接触孔底，其另一端通过注浆压力控制阀与注浆软管相连；配制浆液；利用注气井进行注气及利用抽气井进行抽气时，对该注浆管进行注浆。本发明所提供的气驱式注浆方法，其对注入地下的浆液的流向进行主动控制，达到在无地下水环境中定向注浆目的，提高注浆的准确度和效果，并节省了材料。

Description

一种气驱式注浆方法

技术领域

本发明涉及一种气驱式注浆方法，属于岩土工程技术领域。

背景技术

在目前的岩土工程注浆方法中，通过一定压力把浆液注入岩土层后，浆液的渗流在很大程度上被动地取决于岩土介质裂隙、孔隙的分布情况，常常无法准确到达治理位置，造成材料大量浪费和工时拖延，注浆效果差。

发明内容

为了解决现有技术中无法主动控制浆液在裂隙、孔隙中的流向的技术问题，本发明的目的在于提供一种新型的气驱式注浆方法。

为达到上述目的，本发明提供了一种气驱式注浆方法，包括，在注浆区域按设计参数施工注浆钻孔，还包括以下步骤：

1）向施工好的注浆钻孔内插入与钻孔深度相等的注浆管，该注浆管的一端接触孔底，其另一端通过注浆压力控制阀与注浆软管相连；

2）配制浆液；

3）利用注气井进行注气及利用抽气井进行抽气时，对该注浆管进行注浆。

进一步地，其中步骤2）所述浆液由聚丙烯酰胺固体与水配制而成，二者的重量配比为1-4‰。

进一步地，其中步骤2）所述浆液为水泥浆，其水灰比为0.75:1～1:1。

进一步地，其中步骤2）所述浆液为由水泥浆与水玻璃混合制得的水泥-水玻璃浆液，其中水泥浆与水玻璃的体积比为1:0.8~1:1，水泥浆的水灰比为0.75:1～1:1，水玻璃的浓度为20~35波美度，水玻璃模数为1.5~3。

进一步地，其中步骤3）中所述注浆在无地下水环境中进行。

进一步地，其中步骤3）中，根据注浆方位的设计要求，在注浆的目标位置设置与真空泵相连接的抽气井，在浆液渗流方向的上游设置与空压机相连接的注气井，注气井和抽气井同时工作，且所述注气井在土层中产生高于标准大气压的正气压，所述抽气井在土层中产生低于标准大气压的负气压（因此土层中气体的压力梯度得到了提高），从而使浆液的渗流压力梯度提高并且方向指向注浆的目标位置，对浆液渗流方向进行控制。而且，注气管和抽气管在相同距离的土层中产生的压差越大，压力梯度越大。

进一步地，其中所述注浆的目标位置距离其上流5-6m。

进一步地，其中所述注浆的目标位置为所述浆液需要到达并凝固的位置。

本发明相对于现有技术具有的有益效果为：

本发明采用气体驱动方法，其对注入地下的浆液的流向进行主动控制，达到在无地下水环境中定向注浆目的，提高注浆的准确度和效果，节省材料。

附图说明

图1为本发明无水条件下气驱式定向注浆的实验模型箱结构示意图；

图2为本发明无水条件下气驱式定向注浆的原理示意图；

图3为本发明气驱式注浆的浆液流向图；

图4为现有技术中静压注浆的浆液分布图；

其中，本体-1；注气井-2；注浆管-3；抽气井-4；膨润土密封层-5；气压表-6；真空表-7；

抽气-10；气流方向-11；注气-20；注浆-30；浆液的流向-31；注浆体-32；注浆中心-40；气压梯度方向-41；注浆中心-50。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

本发明提供了一种气驱式注浆方法，包括，在注浆区域按设计参数施工注浆钻孔，还包括以下步骤：

1）向施工好的注浆钻孔内插入与钻孔深度相等的注浆管，该注浆管的一端接触孔底，其另一端通过注浆压力控制阀与注浆软管相连；

2）配制浆液，所述浆液由聚丙烯酰胺固体与水配制而成，二者的重量配比为1-4‰；

3）根据无地下水环境中注浆方位的设计要求，在注浆的目标位置设置与真空泵相连接的抽气井，在浆液渗流方向的上游设置与空压机相连接的注气井，注气井和抽气井同时工作,且所述注气井在土层中产生高于标准大气压的正气压，所述抽气井在土层中产生低于标准大气压的负气压，从而使浆液的渗流压力梯度提高并且方向指向注浆的目标位置，对浆液渗流方向进行控制。所述注浆的目标位置距离其上流5-6m。所述注浆的目标位置为所述浆液需要到达并凝固的位置。

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

以下对无地下水环境中注浆进行了模拟实验，实验模型箱如图1所示。其中，实验模型箱长100cm，宽20cm，高100cm；该实验模型箱包括本体1，该本体1内填设有80cm高的砂土，该砂土内分别插入有注气井2、注浆管3及抽气井4，且该注气井2、该注浆管3及该抽气井4由该砂土部分露出，该注气井2与该本体1的一侧之间相距20cm，该注气井2与该注浆管3之间相距30cm，该抽气井4与该本体1的另一侧之间相距20cm，该抽气井4与该注浆管3之间相距30cm，另该注气井2上设有气压表6，该抽气井4上设有真空表7，而该砂土表面覆盖有膨润土密封层5，且该注气井2的注气压力为5kPa，该抽气井4的抽气压力为5kPa。

采用PVC管制作该注气井2，该注气井2由上部PVC管和下部PVC管两部分组成，上部PVC管长50cm，外径为2cm，其上口连接有一个抽气接头，下部PVC管长20cm，直径为7.5cm，下部PVC管的管身钻设直径为5mm的圆孔并在其侧壁包缠两层50目的尼龙网。上部PVC管内插入橡胶塞，且该橡胶塞塞入下部PVC管中。该抽气井4的制作方法及参数与该注气井2相同。

采用PVC管上接漏斗作为注浆管3，PVC管直径5cm，其下端20cm处钻设梅花形的开孔，外缠50目尼龙网。

该膨润土密封层5采用膨润土泥浆覆盖密封（以增大真空度），膨润土和水的质量比为1：3，人工搅拌均匀后倒在土层表面，并用刮刀刮平，该膨润土密封层的厚度为1cm。

实施例2

实验操作步骤如下：

首先，在模型箱中填设80cm高度的砂土，土样粒度分布如表1所示。

表1

其次，将注气井2、注浆管3及抽气井4组装完毕后覆盖1cm厚的膨润土密封层5；

之后，在该注浆管3内倒入浆液，其中注浆材料为着色的聚丙烯酰胺浆液（着色的目的是为了观察浆液的渗流过程）。聚丙烯酰胺固体质量与水的重量配比为2wt‰，试验时将水在搅拌机上边搅拌边加入染料（染料为市售的日落红色素，按比例0.01%与聚丙烯酰胺水溶液混合）和聚丙烯酰胺，搅拌速度为300r/min，搅拌3分钟至混合完毕，并用旋转粘度计测其表观粘度，经计算表观粘度约为3mPa·s。

首先在没有真空抽气的条件下进行灌浆，将1L浆液持续倒入漏斗，直至浆液扩散完毕，测量浆液扩散半径，浆液的扩散半径如图4所示。实验结束后清除实验土体，按照相同条件重新装入80cm高度的砂土、组装实验设备（注气井2、注浆管3、抽气井4、气压表6及真空表7组装完毕后覆盖膨润土密封层5），进行真空抽气实验。真空抽气实验时，抽气井4持续抽气10（其气流方向11见图2所示），注气井2内注气20（其气流方向21见图2所示），并使真空井内的真空度稳定在-60kPa，注气井气压维持在5kPa,然后将1L浆液持续倒入漏斗进行注浆30，直至浆液扩散完毕（浆液的流向31及注浆体32的扩散见图2所示），测量浆液扩散半径。浆液的扩散半径如图3所示。图4为现有技术中静压注浆的浆液分布图。由图3及图4可以看出，在图3中可以看出，土层中的气压梯度方向41为从左至右，压差驱动浆液从左向右流动，注浆管（注浆中心40）右侧的浆液比左侧的浆液扩散距离大。而图4可以看出浆液基本在注浆管（注浆中心50）两侧对称扩散分布。

以上仅为本发明所列举的较佳实施例，并非用以限制本发明的保护范围，所属技术领域中的普通技术人员运用本发明所作的等效修饰或变化，均同理应属于本发明的专利保护范围。

Claims (8)

1.一种气驱式注浆方法，包括，在注浆区域按设计参数施工注浆钻孔，其特征在于，还包括以下步骤：

1）向施工好的注浆钻孔内插入与钻孔深度相等的注浆管，该注浆管的一端接触孔底，其另一端通过注浆压力控制阀与注浆软管相连；

2）配制浆液；

3）利用注气井进行注气及利用抽气井进行抽气时，对该注浆管进行注浆。

2.如权利要求1所述的气驱式注浆方法，其特征在于，步骤2）所述浆液由聚丙烯酰胺固体与水配制而成，二者的重量配比为1-4‰。

3.如权利要求1所述的气驱式注浆方法，其特征在于，步骤2）所述浆液为水泥浆，其水灰比为0.75:1～1:1。

4.如权利要求1所述的气驱式注浆方法，其特征在于，步骤2）所述浆液为由水泥浆与水玻璃混合制得的水泥-水玻璃浆液，其中水泥浆与水玻璃的体积比为1:0.8~1:1，水泥浆的水灰比为0.75:1～1:1，水玻璃的浓度为20~35波美度，水玻璃模数为1.5~3。

5.如权利要求1所述的气驱式注浆方法，其特征在于，步骤3）中所述注浆在无地下水环境中进行。

6.如权利要求5所述的气驱式注浆方法，其特征在于，步骤3）中，根据注浆方位的设计要求，在注浆的目标位置设置与真空泵相连接的抽气井，在浆液渗流方向的上游设置与空压机相连接的注气井，注气井和抽气井同时工作，且所述注气井在土层中产生高于标准大气压的正气压，所述抽气井在土层中产生低于标准大气压的负气压，从而使浆液的渗流压力梯度提高并且方向指向注浆的目标位置，对浆液渗流方向进行控制。

7.如权利要求6所述的气驱式注浆方法，其特征在于，所述注浆的目标位置距离其上游5-6m。

8.如权利要求7所述的气驱式注浆方法，其特征在于，所述注浆的目标位置为所述浆液需要到达并凝固的位置。