CN105386435B - 一种用于水泥与水玻璃溶液的双液注浆系统及其施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于水泥与水玻璃溶液的双液注浆系统及其施工工艺。包括A管(1)、B管(2)和C管(8)；A管(1)为用于注入水泥浆的袖阀管；B管(2)用于注入水玻璃，C管(8)用于注入套壳料泥浆；A管(1)上根据地层条件布置有多组A管泄浆孔(4)，每组A管泄浆孔(4)上包裹有A管橡皮套(5)；B管(2)上根据地层条件布置有多组B管泄浆孔(6)，每组B管泄浆孔(6)上包裹有B管橡皮套(3)；A管(1)和B管(2)采用绑扎带(7)绑扎在一起。本发明在富水砂砾石与粘土复合地层条件下，能有效成孔，有效避免传统双液浆工艺的堵管现象，能针对砂砾石与粘土地层，采用不同方式注浆，实践表明，本方法具有良好的注浆效果。

Description

一种用于水泥与水玻璃溶液的双液注浆系统及其施工工艺

技术领域

本发明涉及一种注浆系统，具体的说，本发明涉及一种水泥与水玻璃溶液的双液注浆系统。本发明还涉及使用该用于水泥与水玻璃溶液的双液注浆系统的施工工艺。

背景技术

目前，在城市地铁建设过程中，土体加固经常是一个必要的环节。袖阀管注浆加固技术实现了分段注浆，能根据需要灌注任何一个注浆段，可进行重复注浆，注浆时发生冒浆和串浆的可能性小，且钻孔和注浆作业可以分开进行，有效的提高了施工作业效率。基于以上优点，目前袖阀管注浆技术被广泛应用于地基加固作业中。

为加快水泥浆凝结速度，袖阀管通常使用水玻璃与水泥浆混合液进行双液注浆。传统的袖阀管注浆方法是在浆液进入袖阀管之前，通过三通汇集在一起，再经由袖阀管注入地层中，双液浆一般在10-90s内会迅速凝固，每根袖阀管一个30cm的注浆步距需要花费注浆时间3-5min左右，双液浆在袖阀管内时间长，容易堵管。在粘土夹层里，土体渗透系数较小，双液浆难以渗透进地层，浆液在袖阀管中存留的时间更长，堵管现象更加严重，施工人员难以把握注浆管内每一节段的注浆时间，发现堵管时为时已晚。一旦堵塞，轻则需用清水反复洗管，浪费时间人力；重则使注浆内管或者压浆泵堵塞，损坏机械设备，直接导致工程工期延迟和造价提高。一些注浆施工队伍为了避免堵管，不得不采用单液注浆，但单液水泥浆凝固速度慢，在富水地层浆液易被稀释，水泥浆不能凝固成整体，且许多地层加固项目，由于富含水要求注浆效果要及早体现，因此双液注浆堵管塞泵是个不得不面对的施工难题。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种能降低堵管和塞泵的风险，能针对砂砾石地层与含粘土的地层使用不同的压力进行注浆的用于水泥与水玻璃溶液的双液注浆系统。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种使用该用于水泥与水玻璃溶液的双液注浆系统的施工工艺。

为了解决上述第一个技术问题，本发明提供的用于水泥与水玻璃溶液的双液注浆系统，包括A管、B管和C管；所述的A管为用于注入水泥浆的袖阀管；所述的B管用于注入水玻璃，所述的C管用于注入套壳料泥浆；所述的A管上根据地层条件布置有多组A管泄浆孔，每组所述的A管泄浆孔上包裹有A管橡皮套；所述的B管上根据地层条件布置有多组B管泄浆孔，每组所述的B管泄浆孔上包裹有B管橡皮套；所述的A管和所述的B管采用绑扎带7绑扎在一起。

每组所述的A管泄浆孔由同一截面径向对称布置的两个孔组成。

所述的A管泄浆孔的孔径为10mm。

每组所述的B管泄浆孔由同一截面径向对称布置的两个孔组成。

所述的B管泄浆孔的孔径为5mm。

所述的A管的管径为50mm，所述的B管的管径为15mm，所述的C管的管径为30mm。

所述的A管为用于注入水泥浆的PVC袖阀管；所述的B管为用于注入水玻璃的橡胶管，所述的C管为用于注入套壳料泥浆的橡胶管。

所述的A管和所述的B管的管底用管帽密封；所述的C管的管底采用胶带封口。

为了解决第二个技术问题，本发明提供的使用用于水泥与水玻璃溶液的双液注浆系统的施工工艺，包括以下工艺：

1)、钻孔时，使用套管护壁方法；

2)、注浆时，将A管和B管扎紧，将C管与A管、B管简单绑扎在一起放入钻孔中；

3)、C管无论在何种地层，均不布置泄浆孔，A管与B管上泄浆孔的布置根据地层条件有所不同：A管在任何地层均每隔30cm预留两个A管泄浆孔，两个A管泄浆孔径向对称布置；在砂砾地层，B管的B管泄浆孔位置距离A管的A管泄浆孔位置3-5cm，在A管泄浆孔的上下位置的B管上都设置B管泄浆孔；在粘性土夹层，B管上不留B管泄浆孔6；

4)、套壳料质量配比为：水泥：膨润土：水＝1:1.6:2，另：每100kg套壳料掺入1kg的粉煤灰；

5)、在A管、B管和C管就位后，保持A管和B管位置不动，使用压浆机将套壳料泥浆经C管注入钻孔中，注浆压力为0.2～0.4MPa；过程中，边注浆边提升C管，直至在钻孔内注满套壳料，拔出套管；

6)、待套壳料泥浆硬化3～5天，进行注浆；当水泥浆注入砂砾石层时，A管和B管分别使用一台压浆机，注浆压力控制在0.4～0.6MPa；当水泥浆注入粘性土夹层时，仅进行A管注浆，注浆压力控制在1.5～1.8MPa，B管不注浆；

7)、浆液注完后，及时清洗A管，在管头装上管帽。

1)A管直径为50mm，B管直径为15mm，C管直径为30；2)B管和C管无需注浆芯管，浆液直接从地表的管口注入，B管和C管是整管注浆，而非分段式注浆；3)A管泄浆孔直径10mm，B管泄浆孔直径5mm，C管无泄浆孔；4)A管为PVC袖阀管，B管和C管为橡皮管，C管管底采用胶带封口。

采用上述技术方案的用于水泥与水玻璃溶液的双液注浆系统及其施工工艺，A管为普通的PVC袖阀管,用于注水泥浆；B管为橡胶皮管，用于注水玻璃溶液；C管也为橡胶皮管，用于注套壳料泥浆，形成套壳料。A管与B管上的泄浆孔的布置根据地层条件有所不同，C管不论在何种地层，均不留泄浆孔。在砂砾层，A管每隔30cm预留两个泄浆孔，两个泄浆孔径向对称布置，在A管泄浆孔上、下3～5cm位置的B管上均设置1对泄浆孔，即A管每对泄浆孔周围的B管上对应布置两对泄浆孔；在粘土层，B管上不留泄浆孔；A管泄浆孔的孔径10mm，B管泄浆孔的孔径5mm，泄浆孔均用橡胶圈包裹。为避免管子在下放钻孔过程中有杂物填充堵塞，A管和B管底端用管帽和胶水密封，C管底端用胶带密封，但注意不得密封过于严实。B管不注浆的原因在于粘土层水泥浆和水玻璃难以相遇发生反应，且粘土层自稳性较好，不透水，加固要求低。

该系统优点在于通过C管注套壳料泥浆在袖阀管周围形成硬化套壳料，有效防止浆液沿着管壁与土体薄弱面窜浆；将A管和B管浆液在地层汇合，避免双液浆长时间停留在管内引起管路堵塞。

采用套管护壁方法成孔，成孔后，A管、B管和C管三根管子一起下放到钻孔中。其中：A管用于注入水泥浆，B管用于注入水玻璃，C管用于注入套壳料。A管与B管用胶带扎紧，C管和A管、B管间做简单绑扎即可。

拔出护壁套管，配置套壳料泥浆，套壳料质量配比：水泥：膨润土：水＝1:1.6:2，为增加硬化后套壳料的脆性，在每100kg套壳料泥浆中掺入1kg的粉煤灰。通过压浆机将套壳料泥浆注入C管，注浆压力为0.2-0.4MPa，套壳料泥浆在压力作用下，挤开C管管底的胶带进入钻孔中；注浆时，边注浆边提升C管，确保钻孔周围均充满泥浆，最后将C管完全拔出。过程中，拔一节套管，注一段套壳料泥浆，在成孔保持直立性较好、孔深较浅时，可一次性拔出套管，一次性注入套壳料泥浆。同时应保持A,B管位置不动。套壳料可有效防止浆液沿着管壁与土体薄弱面窜浆。

待套壳料泥浆硬化3～5天，方可进行水泥-水玻璃双液浆注浆。A管为袖阀管，通过移动注浆芯管的形式注浆，注浆芯管连接压浆机出浆端的注浆橡胶管；A管与B管分别使用一台注浆机，在粘土地层，A管注浆，B管不注浆，连接A管的压浆机采用注浆压力为1.5～1.8MPa。A管采用高压的原因为：粘土渗透系数较低，为使此地层有注浆效果，应加大注浆压力，使浆液发生压密，劈裂形式注浆；B管不注浆的原因为：水玻璃在粘土层中难以渗透，无法与水泥浆溶液接触，为节省材料，可不进行注浆。在砂砾地层，A，B管均采用0.4～0.6MPa进行注浆，浆液在压力作用下，冲开橡皮套，水泥浆与水玻璃溶液在地层中混合，浆液在地层中以充填、渗透形式扩散为主。水玻璃作为速凝剂，极大的加速了水泥浆的硬化速度。注浆过程中，在水泥浆注浆管端头安装注浆芯管并下放到A管底部，每个注浆步距为30cm，在一个注浆步距内注入足量水泥浆后即向上拔管，如此往复，直至结束。

浆液注完后，应注意及时清洗A管，在管头装上管帽，防止杂物落入A管，影响后续的二次补强注浆。

本发明方法能充分使用双液浆快速凝固的优点，又大大降低了堵管和塞泵的风险，能针对砂砾石地层与含粘土的地层使用不同的压力进行注浆。

附图说明

图1是A管、B管与C管绑扎的效果图。

图2是A管注浆时的效果图。

图中：1-A管，2-B管，3-B管橡皮套，4-A管泄浆孔，5-A管橡皮套；6-B管泄浆孔，7-绑扎带，8-C管，9-注浆芯管，10-橡皮帽，11-套壳料，12-水泥浆，13-双塞管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

参见图1，一种用于水泥与水玻璃溶液的双液注浆系统，包括A管1、B管2和C管8；A管1为用于注入水泥浆的袖阀管；B管2用于注入水玻璃，C管8用于注入套壳料泥浆；A管1上根据地层条件布置有多组A管泄浆孔4，每组A管泄浆孔4上包裹有A管橡皮套5；B管2上根据地层条件布置有多组B管泄浆孔6，每组B管泄浆孔6上包裹有B管橡皮套3；A管1和B管2采用绑扎带7绑扎在一起。

每组A管泄浆孔4由同一截面径向对称布置的两个孔组成。A管泄浆孔4的孔径为10mm。

每组B管泄浆孔6由同一截面径向对称布置的两个孔组成。B管泄浆孔6的孔径为5mm。

A管1的管径为50mm，B管2的管径为15mm，C管8的管径为30mm。

A管1为PVC袖阀管；B管2为橡胶管，C管8为橡胶管。

A管1和B管2的管底用管帽密封；C管8的管底采用胶带封口。

参见图1和图2，本发明提供的使用用于水泥与水玻璃溶液的双液注浆系统的施工工艺，包括以下工艺：

1)、钻孔时，使用套管护壁方法；

2)、注浆时，将A管和B管扎紧，将C管与A管、B管简单绑扎在一起放入钻孔中；

3)、C管无论在何种地层，均不布置泄浆孔，A管与B管上泄浆孔的布置根据地层条件有所不同：A管在任何地层均每隔30cm预留两个A管泄浆孔，两个A管泄浆孔径向对称布置；在砂砾地层，B管的B管泄浆孔位置距离A管的A管泄浆孔位置3-5cm，在A管泄浆孔的上下位置的B管上都设置B管泄浆孔；在粘性土夹层，B管上不留B管泄浆孔6；

4)、套壳料质量配比为：水泥：膨润土：水＝1:1.6:2，另：每100kg套壳料掺入1kg的粉煤灰；

5)、在A管、B管和C管就位后，保持A管和B管位置不动，使用压浆机将套壳料泥浆经C管注入钻孔中，注浆压力为0.2～0.4MPa；过程中，边注浆边提升C管，直至在钻孔内注满套壳料11，拔出套管；

6)、待套壳料泥浆硬化3～5天，进行注浆；A管1中设有注浆芯管9和双塞管13，注浆芯管9和双塞管13上设有橡皮帽10，当水泥浆注入砂砾石层时，A管和B管分别使用一台压浆机，注浆压力控制在0.4～0.6MPa；当水泥浆12注入粘性土夹层时，仅进行A管注浆，注浆压力控制在1.5～1.8MPa，B管不注浆；

7)、浆液注完后，及时清洗A管，在管头装上管帽。

其中：1)A管直径为50mm，B管直径为15mm，C管直径为30；2)B管和C管无需注浆芯管，浆液直接从地表的管口注入，B管和C管是整管注浆，而非分段式注浆；3)A管泄浆孔直径10mm，B管泄浆孔直径5mm，C管无泄浆孔；4)A管为PVC袖阀管，B管和C管为橡皮管，C管管底采用胶带封口。

本发明是针对富水砂砾石地层，使用套管护壁方法成孔，采用A管、B管和C管三根管子注浆，A管注水泥浆，B管注水玻璃，C管注套壳料泥浆。通过C管在袖阀管周围下套壳料的同时，分节拔出套管；待套壳料养护3～5天，强度达到0.3～0.4MPa时，可通过A、B管进行双液注浆，水泥浆与水玻璃溶液在地层中混合。在砂砾地层，A，B管均采用0.4～0.6MPa的压力进行注浆；在粘土地层，A管注浆，B管不注浆，连接A管的压浆机采用1.5～1.8MPa的压力进行注浆。在一般情况下，终注标准以用量标准为主；当符合压力标准条件时，终注标准以压力标准为主。本发明的方法在富水砂砾石与粘土复合地层条件下，能有效成孔，有效避免传统双液浆工艺的堵管现象，能针对砂砾石与粘土地层，采用不同方式注浆，实践表明，本方法具有良好的注浆效果。在富水砂砾石与粘土复合地层条件下，是一种有效的双液注浆方法。

实施例1：

参见图1和图2，本发明提供的使用用于水泥与水玻璃溶液的双液注浆系统的施工工艺，包括以下工艺：

1)桩位放样：

A管1(袖阀管)平面布置间距为1.0m×1.0m，呈梅花状布置。用全站仪测定A管1施工标记点，埋桩标记。

2)修建排污和灰浆拌制系统：

A管1施工过程中，不可避免会产生少量(少于10％)的反浆量，将废液收集至沉淀池，处理达标后进行无公害排放。

3)钻孔：

土层成孔直径150mm，采用套管护壁水冲法成孔。

4)下管：

将A管1和B管2用胶带绑紧，注意绑扎时，在A管泄浆孔4上、下3～5cm位置的B管2上均设置1对B管泄浆孔6，即A管1每对A管泄浆孔4周围的B管2上对应布置两对B管泄浆孔6；C管8和A管1、B管2间做简单绑扎即可，三根管子一起放入钻孔中。应确保三根管下到孔底，上部要高出地面距离50cm以上。在注浆之前，将三根管子的管口用管帽封住，防止落入杂物。

5)配置套壳料：

套壳料质量配比：水泥：膨润土：水＝1:1.6:2，另：每100kg套壳料泥浆中掺入1kg的粉煤灰。

6)拔出套管，下套壳料：

使用注浆机，通过C管8将套壳料溶液从下而上注入钻孔中，每节套管长4m，注一节套管的深度，就拔一节套管，如此反复，将套壳料11从下往上注入钻孔，并拔出套管。注意：①在灌注套壳料11过程中，应使A管1即袖阀管立在钻孔中心，管身保持直立，且不能将套壳料11灌入A管1中。②在地质良好，钻孔后直立性良好的地层，可一次性拔出套管，一次性灌注套壳料11，节省时间和工序。

7)配置双液浆：

水泥浆12的水灰比为1:1，水泥为P.O.42.5普通硅酸盐水泥，水玻璃浓度为30～40Be’，水泥浆12与水玻璃浆的体积比1:0.8。

8)注浆：

待套壳料11养护3～5天，强度达到0.3～0.4MPa时，进行注浆。注浆时，宜根据成孔先后顺序，采用跳孔注浆。具体过程为：将φ12.7mm带双塞的注浆芯管9从A管1中下到注浆段位置，自下而上分段注浆；B管2中注水玻璃浆液，B管2与水玻璃注浆管连接处用防水胶带密封，扎紧。当浆液从A管1注入到砂砾地层时，水泥浆管与B管2采用同样的注浆压力，每一个注浆步距内注浆3-5m in，注浆压力为0.4～0.6MPa。当水泥浆12注入到粘土地层时，B管2不注浆，水泥浆管注浆时压力控制在1.5～1.8MPa。

9)终注标准：

①用量标准：地面不发生隆起变形的情况下，单孔每延米水泥用量为240～350kg；

②压力标准：每个注浆步距内稍有注浆量时，压力即飙升(超过2.0MPa)，注浆持续1分钟可终注；

在一般情况下，终注标准以用量标准为主；当符合压力标准条件时，终注标准以压力标准为主。

Claims (10)

1.一种用于水泥与水玻璃溶液的双液注浆系统，其特征在于：包括A管(1)、B管(2)和C管(8)；所述的A管(1)为用于注入水泥浆的袖阀管；所述的B管(2)用于注入水玻璃，所述的C管(8)用于注入套壳料泥浆；所述的A管(1)上根据地层条件布置有多组A管泄浆孔(4)，每组所述的A管泄浆孔(4)上包裹有A管橡皮套(5)；所述的B管(2)上根据地层条件布置有多组B管泄浆孔(6)，每组所述的B管泄浆孔(6)上包裹有B管橡皮套(3)；所述的A管(1)和所述的B管(2)采用绑扎带(7)绑扎在一起。

2.根据权利要求1所述的用于水泥与水玻璃溶液的双液注浆系统，其特征在于：每组所述的A管泄浆孔(4)由同一截面径向对称布置的两个孔组成。

3.根据权利要求1或2所述的用于水泥与水玻璃溶液的双液注浆系统，其特征在于：所述的A管泄浆孔(4)的孔径为10mm。

4.根据权利要求1或2所述的用于水泥与水玻璃溶液的双液注浆系统，其特征在于：每组所述的B管泄浆孔(6)由同一截面径向对称布置的两个孔组成。

5.根据权利要求4所述的用于水泥与水玻璃溶液的双液注浆系统，其特征在于：所述的B管泄浆孔(6)的孔径为5mm。

6.根据权利要求1或2所述的用于水泥与水玻璃溶液的双液注浆系统，其特征在于：所述的A管(1)的管径为50mm，所述的B管(2)的管径为15mm，所述的C管(8)的管径为30mm。

7.根据权利要求1或2所述的用于水泥与水玻璃溶液的双液注浆系统，其特征在于：所述的A管(1)为PVC袖阀管；所述的B管(2)为橡胶管，所述的C管(8)为橡胶管。

8.根据权利要求1或2所述的用于水泥与水玻璃溶液的双液注浆系统，其特征在于：所述的A管(1)和所述的B管(2)的管底用管帽密封；所述的C管(8)的管底采用胶带封口。

9.使用权利要求1所述的用于水泥与水玻璃溶液的双液注浆系统的施工工艺，其特征是：包括以下工艺：

1)、钻孔时，使用套管护壁方法；

2)、注浆时，将A管(1)和B管(2)扎紧，将C管(8)与A管(1)、B管(2)简单绑扎在一起放入钻孔中；

3)、C管(8)无论在何种地层，均不布置泄浆孔，A管(1)与B管(2)上泄浆孔的布置根据地层条件有所不同：A管(1)在任何地层均每隔30cm预留两个A管泄浆孔(4)，两个A管泄浆孔(4)径向对称布置；在砂砾地层，B管(2)的B管泄浆孔(6)位置距离A管(1)的A管泄浆孔(4)位置3-5cm，在A管泄浆孔(4)的上下位置的B管(2)上都设置B管泄浆孔(6)；在粘性土夹层，B管(2)上不留B管泄浆孔(6)；

4)、套壳料质量配比为：水泥：膨润土：水＝1:1.6:2，另：每100kg套壳料掺入1kg的粉煤灰；

5)、在A管(1)、B管(2)和C管(8)就位后，保持A管(1)和B管(2)位置不动，使用压浆机将套壳料泥浆经C管(8)注入钻孔中，注浆压力为0.2～0.4MPa；过程中，边注浆边提升C管(8)，直至在钻孔内注满套壳料(11)，拔出套管；

6)、待套壳料泥浆硬化3～5天，进行注浆；当水泥浆(12)注入砂砾石层时，A管(1)和B管(2)分别使用一台压浆机，注浆压力控制在0.4～0.6MPa；当水泥浆(12)注入粘性土夹层时，仅进行A管(1)注浆，注浆压力控制在1.5～1.8MPa，B管(2)不注浆；

7)、浆液注完后，及时清洗A管(1)，在管头装上管帽。

10.根据权利要求9所述的用于水泥与水玻璃溶液的双液注浆系统的施工工艺，其特征在于：1)A管(1)直径为50mm，B管(2)直径为15mm，C管(8)直径为30；2)B管(2)和C管(8)无需注浆芯管，浆液直接从地表的管口注入，B管(2)和C管(8)是整管注浆，而非分段式注浆；3)A管泄浆孔(4)直径10mm，B管泄浆孔(6)直径5mm，C管(8)无泄浆孔；4)A管(1)为PVC袖阀管，B管(2)和C管(8)为橡皮管，C管(8)管底采用胶带封口。