CN105350516A - 一种岩土层注料改性加固方法 - Google Patents

一种岩土层注料改性加固方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种岩土层注料改性加固方法，包括以下步骤：(1)从地面对岩土层进行钻孔，形成孔洞；(2)将高压气体喷爆喷射枪插入到孔洞中，并填塞高压气体喷爆喷射枪与孔洞壁之间的空隙；(3)用高压气体喷爆喷射枪对岩土层进行喷爆压裂，使其枪头四周岩土层内形成放射状裂隙；(4)通过高压气体喷爆喷射枪向放射状裂隙中喷射物料；(5)然后再往上拔回高压气体喷爆喷射枪，重复操作步骤(3)和步骤(4)，直至粉粒物料填满所有放射状裂隙为止；(6)向完成高压气体喷爆喷射区域注入凝固剂，使所喷射进入放射状裂隙的粉粒物料与岩土层充分融合、改性和固化。本发明的有益效果为：能根据需求对岩土层改性，使岩土层的结构更为稳固。

Description

一种岩土层注料改性加固方法
技术领域
本发明涉及一种岩土层的加固方法，具体涉及一种岩土层注料改性加固方法。
背景技术
针对地面工程建设对稳定地基的加固，目前国内主要使用的方法包括，孔内深层强夯法、换填垫层法、砂石桩法、振冲法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、预压法、夯实水泥土桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、石灰桩法、灰土挤密桩法、土挤密桩法、单液硅化法、碱液法、排水固结法、置换及拌入法、加筋法等，以上这些方法对于高速公路、高速铁路等对地基要求比较苛刻的环境很难适应，尤其是冻土层和软土层上施工将显得无能为力。在冻土层、软土层和易于沉降地基上修筑铁路时，路基的填充和加固主要利用挖土后，采用填埋钢筋混凝土、碎石等坚固物料来实现，或者通过大型桩机灌注钢筋混凝土加固地基。
在泥石流和松软岩土地基修筑高速公路、架设桥梁、房屋建筑打桩、边坡加固维护等，需要土石方作业，需要用大型桩机并结合钢筋混泥土进行地基加固。虽然这种传统工艺能够解决实际中很多问题，但也存在很多不足。如：工程施工量比较大，用工成本和造价成本高；对基础设施要求比较高，边远山区施工难度比较大、加固范围窄、施工深度大、工期长；对地面环境破坏严重、噪声大；作业面积相对较小、且孤立受力，未形成整体加固；钢筋混凝土未能与泥土充分融合，受力作用分散，不能有效形成整体合力，在外部因素变化时，难以保证地基发生位移或起伏变化。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种解决岩土层不稳固导致施工困难的一种岩土层注料改性加固方法。
本发明所采用的技术方案为：
一种岩土层注料改性加固方法，包括以下步骤：
(1)从地面对岩土层进行钻孔，形成孔洞；
(2)将高压气体喷爆喷射枪插入步骤(1)的孔洞中，并填塞高压气体喷爆喷射枪与孔洞壁之间的空隙；
(3)用高压气体喷爆喷射枪对岩土层进行喷爆压裂，使高压气体喷爆喷射枪枪头四周岩土层内形成放射状裂隙；
(4)通过高压气体喷爆喷射枪向步骤(3)形成的放射状裂隙中喷射粉粒物料；
(5)待喷射粉粒物料完成后，往上拔回高压气体喷爆喷射枪一定距离，然后重复操作步骤(3)和步骤(4)，直至粉粒物料填满放射状裂隙为止；
(6)向完成高压气体喷爆喷射区域注入凝固剂，使所喷射进入放射状裂隙的粉粒物料与岩土层充分融合、改性和固化。
进一步地，步骤(1)中从地面对岩土层进行钻孔，形成孔洞的孔径为15-350mm，孔深为1-300m。孔径和孔深的范围根据岩土层结构的稳定性而定。
进一步地，所述高压气体喷爆喷射枪为土壤深施用喷射枪，所述土壤深施用喷射枪的枪头设有绕枪头环状排列的开孔。
进一步地，步骤(2)中用玻璃胶、胶泥或粘稠泥浆填塞高压气体喷爆喷射枪与孔洞壁之间的空隙。因这些物料具有很好的粘性和附着力，能有效的防止喷爆时高压气流从钻孔冲破填塞物料回流到钻口。
进一步地，步骤(2)中用物料喷射枪或注射装置对高压气体喷爆喷射枪与孔洞壁之间的空隙进行填塞。
进一步地，用高压气体喷爆喷射枪对岩土层进行喷爆压裂，使岩土层内形成放射状裂隙；高压气体喷爆喷射枪在喷射高压气流时，在枪头周围空腔内将产生瞬间压缩空气喷爆效应，高压冲击波将拱破枪头附近岩土层进而生成放射状裂隙，这些裂隙将随着高压气流迅速向四周延展和扩散，最终在枪头数米半径形成大树根系一样无数放射性的由宽到窄、由疏到密、由粗到细的裂隙群。这种疏松的岩土层能够有效降低地下水位，从而减少地下水对地基的浸泡和侵蚀，同时也为喷射物料的吹送打开了通道。
进一步地，用高压气体喷爆喷射枪往放射状裂隙中喷射粉粒物料；将粉粒物料喷射到喷爆形成的放射状裂隙内，直至这些放射状裂隙吹填满该粉粒物料为止。
进一步地，步骤(4)中喷射的粉粒物料为干粉混凝土、速凝剂、细砂或融冰剂的一种或数种混合物。
进一步地，步骤(5)中高压气体喷爆喷射枪每次往上拔回0.5-50m，每次拔出的高度根据岩土层的结构稳定性而定。
进一步地，步骤(6)中所述凝固剂为水。在注入粉粒物料的目标区域，从地面或钻孔处大量灌入水，这些广泛且均匀分布的放射状裂隙中的粉粒物料与岩土层的土粒发生粘结、凝固和固化变性，从而形成结构稳定宛如磐石的改性岩土层，这些用粉粒物料填满的放射状裂隙与水结合后，迅速凝固，形成如大树发达根系一样网状的相互有所交织的固化状裂隙集群，和岩土层进行交接与混合，从而实现固土和土层改性的目的。
进一步地，具体喷爆喷射作业可以从地面下向上分层多次循序进行，也可以从地面上往下分层多次循序推进。
本发明的有益效果为：
1、地基整体结构稳定。本发明一种岩土层注料改性加固方法，采用喷射裂纹注入物料，通过与岩土层充分融合，不仅改变了岩土层的性质，而且相互交织的裂纹在喷射物料固化作用下显得异常稳固，能够形成如岩石般稳固结构，从而有效地确保地基稳固。
2、能够解决冻土层和软土层地基固化问题。因本发明方法能根据需求对岩土层改性，使岩土层的结构更为稳固。
3、能耗小、施工量小，成本低。由于本发明方法采用高压空气作为工作动力，可以大大减少土层挖掘、桩基、搬运、混凝土搅拌机浇筑等多种能耗，极大降低能耗，减少工序和施工量，从而降低用工成本。
4、能缩减材料成本和施工周期。物料填充的时候是直接填充，无需搅拌和灌注，直接喷射到岩土层放射状裂隙内，因而材料损失比较少，且采用高压气体喷爆喷射装置与传统的工具相比，能极大提高工程效率，缩短施工周期。
5、对基础设施要求不高，适应严酷作业环境。本发明方法对地形和基础配套要求不高，无需大型机械的作业平台和复杂的基础配套作业设施。特别是针对地形复杂、作业环境严酷、不便于大型机械进入的工况具有独特的应用效果。
6、噪音小、环境污染少。本发明方法在实施的过程中无污水产生，不需大量地面破土作业工作，没有较大噪音产生，不破坏作业地表植被和作业环境。
7、改性加固后的岩土层性能稳定。不会因为环境因素，如地下水、气温、压力等变化而发生显著变化，从而确保岩土层的稳定性和地基的坚固性，有利于地面基础设施的建设。
附图说明
图1为本发明一种岩土层注料改性加固方法的钻孔步骤的示意图；
图2为本发明一种岩土层注料改性加固方法准备填塞物料的示意图；
图3为本发明一种岩土层注料改性加固方法填塞高压气体喷爆喷射枪与孔洞壁之间的空隙后的示意图；
图4为本发明一种岩土层注料改性加固方法用高压气体喷爆喷射枪对岩土层进行喷爆压裂，使岩土层内形成放射状裂隙的示意图；
图5为本发明一种岩土层注料改性加固方法中的高压气体喷爆喷射枪往上拔回进行喷爆喷射的示意图；
图6为本发明一种岩土层注料改性加固方法中放射状裂隙吹填满粉粒物料后的示意图。
图中：1、地面；2、高压气体喷爆喷射枪；3、高压气体喷爆喷射枪与孔洞壁之间的空隙；4、放射状裂隙。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种岩土层注料改性加固方法，包括以下步骤，
从地面1对岩土层进行钻孔，形成孔径为15mm，孔深为1m的孔洞，将高压气体喷爆喷射枪2插入孔洞中，并用玻璃胶填塞高压气体喷爆喷射枪2与孔洞壁之间的空隙3；然后再用高压气体喷爆喷射枪2对岩土层进行喷爆压裂，因使用的高压气体喷爆喷射枪2为土壤深施用喷射枪，所述土壤深施用喷射枪的枪头设有绕枪头环状排列的开孔，这样在对岩土层进行喷爆时，使岩土层内形成放射状裂隙4。高压气体喷爆喷射枪2在喷射高压气流时，在枪头周围空腔内将产生瞬间压缩空气喷爆效应，高压冲击波将拱破枪头附近岩土层进而生成放射状裂隙4，这些放射状裂隙4将随着高压气流迅速向四周延展和扩散，最终在枪头数米半径形成大树根系一样无数放射性的由宽到窄、由疏到密、由粗到细的裂隙群。这种疏松的岩土层能够有效降低地下水位，从而减少地下水对地基的浸泡和侵蚀，同时也为喷射物料的吹送打开了通道。
然后再用土壤深施用喷射枪往放射状裂隙4中喷射干粉混凝土，将干粉混凝土喷射到喷爆形成的放射状裂隙4内，再将土壤深施用喷射枪往上拔回0.5m，然后再用土壤深施用喷射枪对岩土层进行喷爆，并喷射干粉混凝土，重复此操作，直至粉粒物料填满放射状裂隙4为止。
从钻孔处大量灌入水，这些广泛且均匀分布的放射状裂隙4中的干粉混凝土与岩土层的土粒发生粘结、凝固和固化变性，从而形成结构稳定宛如磐石的改性岩土层，这些用干粉混凝土填满的放射状裂隙4裂纹与水结合后，迅速凝固，形成如大树发达根系一样网状的相互有所交织的固化裂隙集群，和岩土层进行交接与混合，从而实现固土和土层改性的目的。
实施例2
在实施例1的基础上，从地面1对岩土层进行钻孔，形成孔径为200mm，孔深为200m的孔洞，将高压气体喷爆喷射枪2插入孔洞中，并用胶泥填塞高压气体喷爆喷射枪2与孔洞壁之间的空隙3；然后再用高压气体喷爆喷射枪2对岩土层进行喷爆压裂，使岩土层内形成放射状裂隙4。
然后再用高压气体喷爆喷射枪2往放射状裂隙4中喷射细砂(若岩土层为冻土层时，喷射细砂的同时喷射工业盐或融冰剂)，将细砂喷射到喷爆形成的放射状裂隙4内，再将高压气体喷爆喷射枪2往上拔回20m，然后再用高压气体喷爆喷射枪2对岩土层进行喷爆，并喷射细砂，重复此操作，直至粉粒物料填满放射状裂隙4为止。
实施例3
在实施例1的基础上，从地面1对岩土层进行钻孔，形成孔径为350mm，孔深为300m的孔洞，将高压气体喷爆喷射枪2插入孔洞中，并用粘稠泥浆填塞高压气体喷爆喷射枪2与孔洞壁之间的空隙3；然后再用高压气体喷爆喷射枪2对岩土层进行喷爆压裂，使岩土层内形成放射状裂隙4。
然后再用高压气体喷爆喷射枪2往放射状裂隙4中喷射细砂(若岩土层为冻土层时，喷射细砂的同时喷射工业盐或融冰剂)，将细砂喷射到喷爆形成的放射状裂隙4内，再将高压气体喷爆喷射枪2往上拔回50m，然后再用高压气体喷爆喷射枪2对岩土层进行喷爆，并喷射细砂，重复此操作，直至粉粒物料填满放射状裂隙4为止。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其细节上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种岩土层注料改性加固方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)从地面对岩土层进行钻孔，形成孔洞；
(2)将高压气体喷爆喷射枪插入步骤(1)的孔洞中，并填塞高压气体喷爆喷射枪与孔洞壁之间的空隙；
(3)用高压气体喷爆喷射枪对岩土层进行喷爆压裂，使高压气体喷爆喷射枪枪头四周岩土层内形成放射状裂隙；
(4)通过高压气体喷爆喷射枪向步骤(3)形成的放射状裂隙中喷射粉粒物料；
(5)待喷射粉粒物料完成后，往上拔回高压气体喷爆喷射枪一定距离，然后重复操作步骤(3)和步骤(4)，直至粉粒物料填满所有放射状裂隙为止；
(6)向完成高压气体喷爆喷射区域注入凝固剂，使所喷射进入放射状裂隙的粉粒物料与岩土层充分融合、改性和固化。
2.根据权利要求1所述一种岩土层注料改性加固方法，其特征在于：步骤(1)中从地面对岩土层进行钻孔，形成孔洞的孔径为15-350mm，孔深为1-300m。
3.根据权利要求1所述一种岩土层注料改性加固方法，其特征在于：所述高压气体喷爆喷射枪为土壤深施用喷射枪，所述土壤深施用喷射枪的枪头设有绕枪头环状排列的开孔。
4.根据权利要求1所述一种岩土层注料改性加固方法，其特征在于：步骤(2)中用玻璃胶、胶泥或粘稠泥浆填塞高压气体喷爆喷射枪与孔洞壁之间的空隙。
5.根据权利要求1所述一种岩土层注料改性加固方法，其特征在于：步骤(2)中用物料喷射枪或注射装置对高压气体喷爆喷射枪与孔洞壁之间的空隙进行填塞。
6.根据权利要求1所述一种岩土层注料改性加固方法，其特征在于：步骤(4)中喷射的粉粒物料为干粉混凝土、速凝剂、细砂、融冰剂的一种或数种混合物。
7.根据权利要求1所述一种岩土层注料改性加固方法，其特征在于：步骤(5)中高压气体喷爆喷射枪每次往上拔回0.5-50m进行多层多次喷爆喷射作业。
8.根据权利要求1所述一种岩土层注料改性加固方法，其特征在于：步骤(6)中所述凝固剂为水。
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