CN106638543B - 一种珊瑚砂固化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种珊瑚砂固化方法，包括步骤：S1、将高压旋喷灌浆装置钻孔到预设深度范围；S2、启动砂浆泵阀门，通过砂浆泵的挤压将浆料输送至钻杆，经由钻头和注浆孔向珊瑚砂进行挤压注浆，在预设深度范围内边旋转钻头边注浆；S3、完成旋喷搅拌工作后，把钻杆提出，固化后即可得珊瑚砂混凝土。本发明对珊瑚砂进行固化，得到的珊瑚砂混凝土，压实度好，抗冲击性能高，大大增强了珊瑚砂基层的抗裂性和抗渗性，形成具一定强度的珊瑚砂混凝土，从而减少珊瑚砂的流失。

Description

一种珊瑚砂固化方法

技术领域

本发明属于珊瑚砂固化技术领域，尤其涉及地基工程中的一种珊瑚砂固化方法。

背景技术

我国的珊瑚礁主要分布于北回归线以南的热带海岸和海洋中，散布于南海中的岛礁绝大部分是由珊瑚礁构成的，礁体厚达2000m以上，根据南沙群岛南永1井岩芯地层分析，珊瑚礁17.3m以下已发生成岩变化，形成礁灰岩；17.3m以上为松散未胶结或弱胶结的珊瑚礁碎屑堆积，珊瑚砂是发育于热带海洋环境中的一种特殊的岩土介质类型，主要由珊瑚碎屑和其它海洋生物碎屑组成，碳酸钙含量高，特殊的物质组成，结构和发育环境导致珊瑚砂具有独特的工程性质，珊瑚砂具有颗粒易破碎，压缩性较大，地基承载力较低等特性，需要妥善处理。然而随着全球气候变暖及人活动的影响逐渐频繁，珊瑚礁正遭受前所未有的危机，一旦珊瑚砂的流失超过其生长速度，将呈现入不敷出，砂岛处于侵蚀状态，严重影响砂岛的安全，针对珊瑚砂岛所面临的困境，加强对其保护刻不容缓。

目前针对珊瑚砂破坏开展的保护有很多，但大多从生态角度出发，从保护珊瑚的方向进行研究找出了恢复珊瑚生态的关键种，并提出移植造礁珊瑚以增加珊瑚空间来弥补恢复珊瑚礁生态系统所需要的时间，由于对于珊瑚砂运动特性的研究不够深入，针对珊瑚砂岛泥沙流失的现象，从泥沙运动的角度，对珊瑚砂岛进行防治的实例很少，珊瑚砂与陆源石英砂相比，在物理性质上有着较大的不同，从表观上看，珊瑚砂所具有的磨圆度差，棱角度高，孔隙率大等特性，将导致水动力作用下珊瑚砂更容易起动，珊瑚砂所具有的活动性将引起珊瑚砂的流失，从而导致珊瑚砂岛海岸线蚀退。因而对于珊瑚砂岛的保护可以增加珊瑚砂的来源和减少珊瑚砂的流失这两个角度开展，两种防治方法的目的都是为了达到平衡甚至生长状态。一方面可通过生态角度增加珊瑚空间修复珊瑚礁生态系统的方法，从来源入手对珊瑚砂岛进行保护；一方面以工程手段进行防护，通过减小流失量以起到保护的目的。

随着我国“提高海洋资源开发能力，发展海洋经济，保护海洋生态环境，坚决维护国家海洋权益，建设海洋强国”重大部署实施的逐步深入，工程建设逐渐增多，港口航道及机场的建立能较好的解决砂岛建筑材料匾乏的局限性，通过工程手段治理珊瑚砂的流失，保护珊瑚砂岛的安全成为可能。由于珊瑚砂的流失将威胁岛上工程的安全，因而防止珊瑚砂的流失对于开发珊瑚砂岛具有更加重要的意义，工程治理进行珊瑚砂岛防护应该作为主要的保护来开展。因此一种能提供能在特殊地质珊瑚礁砂质层，对珊瑚砂进行加固处理，并能在预定部位扩径增加支承力的灌浆方法在珊瑚砂岛的建设中有着很大的实际影响价值。

发明内容

鉴以此，本发明的目的在于提供了一种珊瑚砂固化方法，解决了上述问题。

为了达到上述的目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种珊瑚砂固化方法，采用高压旋喷灌浆装置进行固化，包括以下步骤：

S1、将高压旋喷灌浆装置钻孔到预设深度范围；

S2、启动砂浆泵阀门，通过砂浆泵的挤压将浆料输送至钻杆，经由钻头和注浆孔向珊瑚砂进行挤压注浆，在预设深度范围内边旋转钻头边注浆；

S3、完成旋喷搅拌工作后，把钻杆提出，固化后即可得珊瑚砂混凝土。

进一步的，所述步骤S1过程中，预设深度范围为0.5～2米。

进一步的，所述步骤S2过程中，在预设深度范围内旋转并持续提升和下降钻杆。

进一步的，所述珊瑚砂固化方法包括以下步骤：

S1、将上述高压旋喷灌浆装置钻孔到第一预设深度范围；

S2、启动砂浆泵阀门，通过砂浆泵的挤压将浆料输送至钻杆，经由钻头和注浆孔向珊瑚砂进行挤压注浆，在第一预设深度范围内边旋转钻头边注浆；

S3、将钻头提升到第二预设深度范围，第二预设深度范围与第一预设深度范围相比，距离地面较近；

S4、在第二预设深度范围内边旋转钻头边注浆；

S5、完成旋喷搅拌工作后，把钻杆提出，固化后即可得珊瑚砂混凝土。

进一步的，第一预设深度范围为a～b，第二预设深度范围为c～d，其中b＞a＞c，且b＞d＞a。

进一步的，所述步骤S2的注浆时间小于所述步骤S4的注浆时间，所述步骤S2的注浆温度高于所述步骤S4的注浆温度。

进一步的，所述步骤S2的注浆时间为5～10min，浆料温度为45～60℃；所述步骤S4的注浆时间为15～20min，浆料温度为30～40℃。

进一步的，所述高压旋喷灌浆装置包括管道式钻杆，所述钻杆底端为钻头，所述钻头部分设有若干个注浆孔，所述钻杆顶端设有用于与砂浆泵连接的砂浆管接头，所述钻杆外壁设有用于驱动所述钻杆旋转的电机。

进一步的，所述电机为变速电机。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明通过钻孔以及高压注浆的方法对珊瑚砂进行固化，得到的珊瑚砂混凝土，压实度好，抗冲击性能高，大大增强了珊瑚砂基层的抗裂性和抗渗性，形成具一定强度的珊瑚砂混凝土，从而减少珊瑚砂的流失，保持水下地形地貌，并可形成一定强度的基底，为将来在珊瑚礁基础上进行相应的工程建设提供一种可能性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明高压旋喷灌浆装置的结构示意图。

1、注浆孔，2、钻头，3、钻杆，4、变速电机，5、砂浆管接头

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

参见图1，本发明提供一种高压旋喷灌浆装置，包括管道式钻杆，所述钻杆底端为带有螺纹的钻头，以提高钻孔速度，所述钻头部分设有若干个注浆孔，所述钻杆顶端设有用于与砂浆泵连接的砂浆管接头，通过砂浆泵的挤压将粘结浆料输送至钻杆，所述钻杆外壁还设有电机，所述电机驱动所述钻杆进行旋转钻孔，所述电机优选为变速电机，可以调节钻孔速度，所述变速电机位于所述钻头和所述砂浆管接头之间。采用本发明提供的高压旋喷灌浆装置进行固化珊瑚砂，固化速度快，固化性能好。

实施例1

一种珊瑚砂固化方法，包括以下步骤：

S1、将上述高压旋喷灌浆装置钻孔到预设深度，预设深度为0.5～2米。

S2、启动砂浆泵阀门，将准备好的水泥浆料通过砂浆泵的挤压，将水泥浆料输送至钻杆，经由钻头和注浆孔向珊瑚砂进行挤压注浆，在预设深度0.5～2米范围内旋转并持续提升和下降钻杆，边旋转钻头边注浆，有利于使该处珊瑚砂与水泥浆料充分混合均匀。

S3、完成旋喷搅拌工作后，把钻杆提出，固化后即可得珊瑚砂混凝土。

本发明通过高压旋喷灌浆装置可将特种水泥浆料强制渗入珊瑚砂中，形成珊瑚砂混凝土，从而达到固化珊瑚砂的目的。其步骤为首先进行钻孔，钻孔达到需求深度后，进行强制旋转，搅拌珊瑚砂，接着开通砂浆泵灌入准备好的粘结浆料，通过高压将浆料通过位于钻头及钻杆上的注浆孔喷出，边旋喷边提拉钻杆使粘结浆料挤入珊瑚砂中，以通过生扩散形成珊瑚砂和水泥浆的混合物，从而形成珊瑚砂混凝土。这种方案集钻孔、旋喷、搅拌、和灌浆为一体同时进行，工艺简单，经济合理，便于施工。

实施例2

一种珊瑚砂固化方法，包括以下步骤：

S1、将上述高压旋喷灌浆装置钻孔到第一预设深度，第一预设深度为1～2米。

S2、启动砂浆泵阀门，将准备好的水泥浆料通过砂浆泵的挤压，将水泥浆料输送至钻杆，经由钻头和注浆孔向珊瑚砂进行挤压注浆，在第一预设深度1～2米范围内旋转并持续提升和下降钻杆，边旋转钻头边注浆，有利于使该处珊瑚砂与水泥浆料充分混合均匀。

S3、将钻头提升到第二预设深度，第二预设深度与第一预设深度相比，距离地面较近，第二预设深度为0.5～1米。

S4、在第二预设深度0.5～1米范围内旋转并持续提升和下降钻杆，边旋转钻头边注浆，有利于使该处珊瑚砂与水泥浆料充分混合均匀。

S5、完成旋喷搅拌工作后，把钻杆提出，固化后即可得珊瑚砂混凝土。

上述珊瑚砂固化方法中，注浆深度采用分步注浆完成，可以满足对不同深度的混凝土的应力的要求，混凝效果更佳，且大大提高注浆效率。

实施例3

一种珊瑚砂固化方法，包括以下步骤：

S1、将上述高压旋喷灌浆装置钻孔到第一预设深度，第一预设深度为1～2米。

S2、启动砂浆泵阀门，将准备好的水泥浆料通过砂浆泵的挤压，将水泥浆料输送至钻杆，经由钻头和注浆孔向珊瑚砂进行挤压注浆，在第一预设深度1～2米范围内旋转并持续提升和下降钻杆，边旋转钻头边注浆，有利于使该处珊瑚砂与水泥浆料充分混合均匀；为了提高距离地面较深位置的混合效果，该步骤注浆时间要短些，温度要高些，优选为注浆时间5～10min，浆料温度为45～60℃。

S3、将钻头提升到第二预设深度，第二预设深度为0.5～1米。

S4、在第二预设深度0.5～1米范围内旋转并持续提升和下降钻杆，边旋转钻头边注浆，有利于使该处珊瑚砂与水泥浆料充分混合均匀；为了提高不同深度的混合效果，该步骤注浆时间要更长些，温度要低些，优选为注浆时间为15～20min，浆料温度为30～40℃。

S5、完成旋喷搅拌工作后，把钻杆提出，固化后即可得珊瑚砂混凝土。

上述珊瑚砂固化方法中，由于注浆浆料凝固具有一定的时间效应、温度效应以及时间和温度的协同效应，为了提高不同深度混凝土应力的结合效果，优选步骤S2距离地面较深位置的注浆时间小于步骤S4距离地面较浅位置的注浆时间，步骤S2距离地面较深位置的注浆浆料温度高于步骤S3距离地面较浅位置的注浆浆料温度。

实施例4

一种珊瑚砂固化方法，包括以下步骤：

S1、将上述高压旋喷灌浆装置钻孔到第一预设深度，第一预设深度为1～2米。

S2、启动砂浆泵阀门，将准备好的水泥浆料通过砂浆泵的挤压，将水泥浆料输送至钻杆，经由钻头和注浆孔向珊瑚砂进行挤压注浆，在第一预设深度1～2米范围内旋转并持续提升和下降钻杆，边旋转钻头边注浆，有利于使该处珊瑚砂与水泥浆料充分混合均匀；为了提高距离地面较深位置的混合效果，该步骤注浆时间要短些，温度要高些，优选为注浆时间5～10min，浆料温度为45～60℃。

S3、将钻头提升到第二预设深度，第二预设深度为0.5～1.5米。

S4、在第二预设深度0.5～1米范围内旋转并持续提升和下降钻杆，边旋转钻头边注浆，有利于使该处珊瑚砂与水泥浆料充分混合均匀；为了提高不同深度的混合效果，该步骤注浆时间要更长些，温度要低些，优选为注浆时间为15～20min，浆料温度为30～40℃。

S5、完成旋喷搅拌工作后，把钻杆提出，固化后即可得珊瑚砂混凝土。

本实施中，第一预设深度为a～b，第二预设深度为c～d，其中b＞a＞c，且b＞d＞a，不同深度混凝土应力的结合效果最佳，抗冲击性能最好。

实施例1至4得到的珊瑚砂混凝土的性能参数如下表1所示：

表1

实施例	抗压强度/MPa	破坏应变/％	破坏方式
				1	18.1	2.81	脆性破坏
2	21.8	4.30	脆性破坏
				3	24.4	5.06	脆性破坏
4	28.6	6.52	脆性破坏

在保持实施例4其他条件相同的情况下，针对不同注浆时间和不同注浆温度，本发明还进行实施例5到实施例8，得到的珊瑚砂混凝土的性能参数如下表2所示：

表2

从实施例5至8的抗压强度测试结果可以看出，当第一预设深度注浆时间小于第二预设深度注浆时间，第一预设深度注浆温度高于第二预设深度注浆温度时，得到的珊瑚砂混凝土抗冲击性能较好，但是当第一预设深度注浆时间大于10min或第二预设深度注浆温度大于40℃时，得到的珊瑚砂混凝土抗冲击性能明显下降。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种珊瑚砂固化方法，其特征在于，采用高压旋喷灌浆装置进行固化，包括以下步骤：

S1、将高压旋喷灌浆装置钻孔到第一预设深度范围，预设深度范围为0.5～2米；

S2、启动砂浆泵阀门，通过砂浆泵的挤压将浆料输送至钻杆，经由钻头和注浆孔向珊瑚砂进行挤压注浆，在第一预设深度范围内边旋转钻头边注浆，在预设深度范围内旋转并持续提升和下降钻杆；

S3、将钻头提升到第二预设深度范围，第二预设深度范围与第一预设深度范围相比，距离地面较近；

S4、在第二预设深度范围内边旋转钻头边注浆；

S5、完成旋喷搅拌工作后，把钻杆提出，固化后即可得珊瑚砂混凝土；

第一预设深度范围为a～b，第二预设深度范围为c～d，其中b＞a＞c，且b＞d＞a；

所述步骤S2的注浆时间小于所述步骤S4的注浆时间，所述步骤S2的注浆温度高于所述步骤S4的注浆温度；

所述步骤S2的注浆时间为5～10min，浆料温度为45～60℃；所述步骤S4的注浆时间为15～20min，浆料温度为30～40℃。

2.根据权利要求1所述的珊瑚砂固化方法，其特征在于，所述高压旋喷灌浆装置包括管道式钻杆，所述钻杆底端为钻头，所述钻头部分设有若干个注浆孔，所述钻杆顶端设有用于与砂浆泵连接的砂浆管接头，所述钻杆外壁设有用于驱动所述钻杆旋转的电机。

3.根据权利要求2所述的珊瑚砂固化方法，其特征在于，所述电机为变速电机。