CN105332719A - 一种快速堵水的水泥聚氨酯复合注浆工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速堵水的水泥聚氨酯复合注浆工艺，包括以下具体步骤：a、工程探查：根据地层裂隙或动水水流的流动性，确定聚氨酯浆液的预计最佳反应位置后设计若干个钻孔，预计钻孔的位置应尽可能连通渗漏水点或穿过多个地层裂隙达到一孔多层；b、钻孔；c、注浆：注浆时对所有钻孔同时交替注入聚氨酯浆液和水泥浆液，利用先注的聚氨酯所具有的“以水止水”瞬间发泡固化的特性止水堵水，随后所注的水泥浆跟进阻止先前的聚氨酯倒流，形成“群孔注浆，前堵后护”结构，如此重复交替注浆多次，直至涌水被封堵；d、涌水封堵后，继续注浆一段时间，确保完成封堵。通过上述方式，本发明步骤简单，能够迅速堵水，并能实现堵漏与加固的一体化。

Description

一种快速堵水的水泥聚氨酯复合注浆工艺

技术领域

本发明涉及堵水技术领域，特别是涉及一种采用水泥聚氨酯对含水裂隙、隧道、富水区域、渗漏涌水等快速处治的复合注浆工艺。

背景技术

对于隧道穿过含水地层、地下水渗透、含水裂隙和承压水等动水情况的封堵及加固问题，注浆技术是比较好的选择。

水泥灌浆作为一种成熟、经济、有效的技术手段被广泛运用于封堵渗漏通道、填充裂隙和加固岩体等各个方面，但是在有些情况下，当靠水泥灌浆无法达到预期的效果，例如，在岩土裂隙中有动流水的情况下，水泥浆液通常会在固结前被水稀释或冲走；即使水泥浆经过外加剂、速凝剂的改性，也很难做到充分填充和密封；另外，水泥浆液也存在颗粒过大、浆液扩散距离过远及吃浆量大等问题。水泥-水玻璃双液注浆虽然具有快速凝固且具有一定的抗水流冲洗效果，但该方法的浆液凝固时间难掌握、注浆工艺烦琐、注浆效果难控制、结石体稳定性差。

化学灌浆料虽然封堵效果好，但存在价格昂贵，且大多数化学浆液均具有一定的毒性，单独使用容易对环境造成危害。

因此，市面上出现了一些水泥和化学灌浆料的混合材料，如中国专利200910101210.9公开一种聚氨酯水泥复合灌浆材料，这种将水泥和聚氨酯预先混合，本意为兼具二者的优点而降低成本、快速堵水。但这种将聚氨酯与水泥预先进行混合的做法不仅降低了聚氨酯用于堵水的能力，而且无形中也损害了水泥浆液其固有的高强特性，另外聚氨酯与水泥浆混合固化后相互之间（水溶性和油溶性）亦存在界面粘结问题，堵水实验也证明这种混合注浆效果并不如交替注浆，交替注浆能充分发挥聚氨酯与水泥各自的优点。

本申请基于上述背景，提出一种将水泥与聚氨酯相结合，且能够充分发挥两者优点的注浆工艺。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种快速堵水的水泥聚氨酯复合注浆工艺，步骤简单合理，使得水泥浆料和聚氨酯浆液都能够充分发挥各自性能优点，快速堵水，并实现堵水与地层加固的一体化。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种快速堵水的水泥聚氨酯复合注浆工艺，包括以下具体步骤：

a、工程探查：根据地层裂隙或动水水流的流动性，确定聚氨酯浆液的预计最佳反应位置后设计若干个注浆钻孔，预计钻孔的位置应尽可能连通渗漏水点或穿过多个地层裂隙达到一孔多层；

b、钻孔：按设计钻孔位置钻孔，形成注浆堵水“群孔”结构，为后续的“群孔注浆，前堵后护”做好准备，过程中如遇到大涌水量情况时，可以在适当位置布置引流孔，以降低钻孔及后续注浆的涌水压力；

c、注浆：注浆时对所有钻孔同时交替注入聚氨酯浆液和水泥浆液，且采用“Y”三通连接头分别注入聚氨酯浆液和水泥浆液，利用先注的聚氨酯所具有的“以水止水”瞬间发泡固化的特性止水堵水，随后所注的水泥浆跟进阻止先前的聚氨酯倒流，形成“群孔注浆，前堵后护”结构，如此重复交替注浆多次，直至涌水被封堵；

d、涌水封堵后，继续注浆一段时间，确保完成封堵。

在本发明一个较佳实施例中，所述聚氨酯浆液包括以下重量份的原料：油溶性聚氨酯灌浆材料70~90份、水溶性聚氨酯灌浆材料10~30份和催化剂2~8份。

在本发明一个较佳实施例中，所述水泥浆液包括以下重量份的原料：P.O.42.5普通硅酸盐水泥80~120份、减水剂1~3份、早强剂2~5份、速凝剂1~2份和水40~80份。

在本发明一个较佳实施例中，注浆时采用“Y”型连接器，一端接聚氨酯灌浆浆液，一端接改性水泥浆液，由一台双液泵或者两台单液注浆泵供应浆料。

在本发明一个较佳实施例中，步骤d中的注浆采用水泥聚氨酯交替注浆、水泥聚氨酯同时注浆、单独进行水泥注浆三种方式中的一种。

本发明具有以下有益效果：

1、采用水泥浆液和聚氨酯浆液交替注浆，利用聚氨酯“以水止水”瞬间发泡固化止水堵水，改性水泥浆跟进阻止聚氨酯倒流，这种“群孔注浆，前堵后护”的结构使得随后注入的改性水泥浆液不易被水流稀释或冲走，该注浆法充分发挥了水泥和聚氨酯的各自的特性，起到堵水与加固双重作用；

2、聚氨酯异氰酸酯基NCO与水反应产生CO₂，其气体膨胀压力能够渗透到微细裂缝，不仅让聚氨酯可以渗透到水泥浆无法渗透的微细裂缝，而且更利于水泥浆的渗透，实现快速堵水与加固的一体化；

3、相对于聚氨酯浆液而言，水泥浆液具有强度高、价格低等优点，本发明中采用水泥和聚氨酯浆液交替注入的“群孔注浆，前堵后护”的工艺不仅充分发挥了聚氨酯和水泥浆液各自的优点特性，其有助于堵水的同时均衡增强岩体裂缝稳固性，而且亦改善了单独使用聚氨酯浆液的毒性较大的问题，同时也大大降低了成本，有利于施工环保。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例包括：

实施例一：

一种快速堵水的水泥聚氨酯复合注浆工艺，包括以下具体步骤：

a、工程探查：根据地层裂隙或动水水流的流动性，确定聚氨酯浆液的预计最佳反应位置后设计若干个注浆钻孔，预计钻孔的位置应尽可能连通渗漏水点或穿过多个地层裂隙达到一孔多层。

b、钻孔：按设计钻孔位置钻孔，形成注浆堵水“群孔”结构，为后续的“群孔注浆，前堵后护”做好准备，过程中如遇到大涌水量情况时，可以在适当位置布置引流孔，以降低钻孔及后续注浆的涌水压力。

c、注浆：注浆时对所有钻孔同时交替注入聚氨酯浆液和水泥浆液，且采用“Y”三通连接头分别注入聚氨酯浆液和水泥浆液，利用先注的聚氨酯所具有的“以水止水”瞬间发泡固化的特性止水堵水，随后所注的水泥浆跟进阻止先前的聚氨酯倒流，形成“群孔注浆，前堵后护”结构，如此重复交替注浆多次，直至涌水被封堵。

所述聚氨酯浆液包括以下重量份的原料：油溶性聚氨酯灌浆材料70份、水溶性聚氨酯灌浆材料30份，根据工程实际，通过催化剂控制其固化凝胶时间。

所述水泥浆液包括以下重量份的原料：P.O.42.5普通硅酸盐水泥80份、减水剂1份、早强剂2份、速凝剂1份和水40份。

注浆时采用“Y”型连接器，一端接聚氨酯浆液，一端接水泥浆液，由一台双液泵或者两台单液注浆泵供应浆料。

d、涌水封堵后，继续使用交替注浆一段时间，确保完成封堵。

实施例二：

一种快速堵水的水泥聚氨酯复合注浆工艺，包括以下具体步骤：

a、工程探查：根据地层裂隙或动水水流的流动性，确定聚氨酯浆液的预计最佳反应位置后设计若干个注浆钻孔，预计钻孔的位置应尽可能连通渗漏水点或穿过多个地层裂隙达到一孔多层。

b、钻孔：按设计钻孔位置钻孔，形成注浆堵水“群孔”结构，为后续的“群孔注浆，前堵后护”做好准备，过程中如遇到大涌水量情况时，可以在适当位置布置引流孔，以降低钻孔及后续注浆的涌水压力。

c、注浆：注浆时对所有钻孔同时交替注入聚氨酯浆液和水泥浆液，且采用“Y”三通连接头分别注入聚氨酯浆液和水泥浆液，利用先注的聚氨酯所具有的“以水止水”瞬间发泡固化的特性止水堵水，随后所注的水泥浆跟进阻止先前的聚氨酯倒流，形成“群孔注浆，前堵后护”结构，如此重复交替注浆多次，直至涌水被封堵。

所述聚氨酯浆液包括以下重量份的原料：油溶性聚氨酯灌浆材料80份、水溶性聚氨酯灌浆材料20份，根据工程实际，通过催化剂控制其固化凝胶时间。

所述水泥浆液包括以下重量份的原料：P.O.42.5普通硅酸盐水泥100份、减水剂1.5份、早强剂3份、速凝剂1.5份和水60份。

注浆时采用“Y”型连接器，一端接聚氨酯浆液，一端接水泥浆液，由一台双液泵或者两台单液注浆泵供应浆料。

d、涌水封堵后，采用水泥聚氨酯同时注浆一段时间，确保完成封堵和加固。

实施例三：

一种快速堵水的水泥聚氨酯复合注浆工艺，包括以下具体步骤：

a、工程探查：根据地层裂隙或动水水流的流动性，确定聚氨酯浆液的预计最佳反应位置后设计若干个注浆钻孔，预计钻孔的位置应尽可能连通渗漏水点或穿过多个地层裂隙达到一孔多层。

b、钻孔：按设计钻孔位置钻孔，形成注浆堵水“群孔”结构，为后续的“群孔注浆，前堵后护”做好准备，过程中如遇到大涌水量情况时，可以在适当位置布置引流孔，以降低钻孔及后续注浆的涌水压力。

c、注浆：注浆时对所有钻孔同时交替注入聚氨酯浆液和水泥浆液，且采用“Y”三通连接头分别注入聚氨酯浆液和水泥浆液，利用先注的聚氨酯所具有的“以水止水”瞬间发泡固化的特性止水堵水，随后所注的水泥浆跟进阻止先前的聚氨酯倒流，形成“群孔注浆，前堵后护”结构，如此重复交替注浆多次，直至涌水被封堵。

所述聚氨酯浆液包括以下重量份的原料：油溶性聚氨酯灌浆材料90份、水溶性聚氨酯灌浆材料10份，根据工程实际，通过催化剂控制其固化凝胶时间。

所述水泥浆液包括以下重量份的原料：P.O.42.5普通硅酸盐水泥120份、减水剂3份、早强剂5份、速凝剂2份和水80份。

注浆时采用“Y”型连接器，一端接聚氨酯浆液，一端接水泥浆液，由一台双液泵或者两台单液注浆泵供应浆料。

d、涌水封堵后，单独注入水泥浆一段时间，确保完成封堵，单独注入水泥浆有助于进一步降低施工成本。

本发明具有以下有益效果：

1、采用水泥浆液和聚氨酯浆液交替注浆，利用聚氨酯“以水止水”瞬间发泡固化止水堵水，改性水泥浆跟进阻止聚氨酯倒流，这种“群孔注浆，前堵后护”的结构使得随后注入的改性水泥浆液不易被水流稀释或冲走，该注浆法充分发挥了水泥和聚氨酯的各自的特性，起到堵水与加固双重作用；

2、聚氨酯异氰酸酯基NCO与水反应产生CO₂，其气体膨胀压力能够渗透到微细裂缝，不仅让聚氨酯可以渗透到水泥浆无法渗透的微细裂缝，而且更利于水泥浆的渗透，实现快速堵水与加固的一体化；

3、相对于聚氨酯浆液而言，水泥浆液具有强度高、价格低等优点，本发明中采用水泥和聚氨酯浆液交替注入的“群孔注浆，前堵后护”的工艺不仅充分发挥了聚氨酯和水泥浆液各自的优点特性，其有助于堵水的同时均衡增强岩体裂缝稳固性，而且亦改善了单独使用聚氨酯浆液的毒性较大的问题，同时也大大降低了成本，有利于施工环保。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种快速堵水的水泥聚氨酯复合注浆工艺，其特征在于，包括以下具体步骤：

a、工程探查：根据地层裂隙或动水水流的流动性，确定聚氨酯浆液的预计最佳反应位置后设计若干个注浆钻孔，预计钻孔的位置应尽可能连通渗漏水点或穿过多个地层裂隙达到一孔多层；

b、钻孔：按设计钻孔位置钻孔，形成注浆堵水“群孔”结构，为后续的“群孔注浆，前堵后护”做好准备，过程中如遇到大涌水量情况时，可以在适当位置布置引流孔，以降低钻孔及后续注浆的涌水压力；

c、注浆：注浆时对所有钻孔同时交替注入聚氨酯浆液和水泥浆液，且采用“Y”三通连接头分别注入聚氨酯浆液和水泥浆液，利用先注的聚氨酯所具有的“以水止水”瞬间发泡固化的特性止水堵水，随后所注的水泥浆跟进阻止先前的聚氨酯倒流，形成“群孔注浆，前堵后护”结构，如此重复交替注浆多次，直至涌水被封堵；

d、涌水封堵后，继续注浆一段时间，确保完成封堵。

2.根据权利要求1所述的快速堵水的水泥聚氨酯复合注浆工艺，其特征在于，所述聚氨酯浆液包括以下重量份的原料：油溶性聚氨酯灌浆材料70~90份、水溶性聚氨酯灌浆材料10~30份和催化剂2~8份。

3.根据权利要求1所述的快速堵水的水泥聚氨酯复合注浆工艺，其特征在于，所述水泥浆液包括以下重量份的原料：P.O.42.5普通硅酸盐水泥80~120份、减水剂1~3份、早强剂2~5份、速凝剂1~2份和水40~80份。

4.根据权利要求1所述的快速堵水的水泥聚氨酯复合注浆工艺，其特征在于，注浆时采用“Y”型连接器，一端接聚氨酯浆液，一端接水泥浆液，由一台双液泵或者两台单液注浆泵供应浆料。

5.根据权利要求1所述的快速堵水的水泥聚氨酯复合注浆工艺，其特征在于，步骤d中的注浆采用水泥聚氨酯交替注浆、水泥聚氨酯同时注浆、单独进行水泥注浆三种方式中的一种。