CN109518679A - 一种消除松软地层灌浆盲区的灌浆方法 - Google Patents

一种消除松软地层灌浆盲区的灌浆方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种消除松软地层灌浆盲区的灌浆方法：根据施工灌浆设计参数进行灌浆孔布置，并在其中随机选取一个孔作为灌浆试验孔；对灌浆试验孔进行灌浆试验，测试出灌浆量和地层劈裂灌浆压力；对其他灌浆孔进行控制灌浆；当所有灌浆孔灌浆完毕后，进行检查孔压水试验和质量检测；对未达到设计要求的检查孔进行补偿灌浆。本发明的消除松软地层灌浆盲区的灌浆方法，首先通过对地层进行压密‑劈裂复合灌浆方法将地层挤密压实并增大了水泥基浆脉的扩散半径，可以减少灌浆盲区的存在；再在未达设计要求的孔间进行盲区补偿灌浆，利用化学灌浆材料和生物灌浆材料良好的可灌性渗透填充灌浆盲区，形成了封闭的灌浆帷幕，达到最佳的灌浆效果。

Description

一种消除松软地层灌浆盲区的灌浆方法
技术领域
本发明涉及水利工程及地基处理工程领域，尤其涉一种消除松软地层灌浆盲区的灌浆方法。
背景技术
工程实践发现，水泥基浆材在松软地层扩散过程中受压滤效应和固化干缩等影响，在浆脉与被挤密的岩土体之间和挤密体内都未被灌浆材料填充，这一区域被称为灌浆盲区。该区域的存在不仅使灌浆难以形成封闭的防渗帷幕，且在渗透水压或其他外部荷载等作用下，易形成渗漏通道或软弱面，特别是致密软弱类松软地层可灌性及松散软弱类可控性差，灌浆盲区问题最为突出。然而，目前对松软地层灌浆大部分采用挤密或劈裂灌浆法，其中，挤密灌浆在灌浆口附近形成浆泡，从而挤密浆泡外土体以达到防渗加固的目的，虽然浆泡外土体被挤密，在该区域依然有较小孔隙可以渗水，也属于灌浆盲区；劈裂灌浆法是在灌浆中采用较大的灌浆压力使得浆液在土体内发生水力劈裂，从而使土体劈开一条扩散通道，增加浆液的扩散半径，该方法虽然增加扩散半径，但浆液只填满劈裂扩散通道，在未劈裂区域依然存在灌浆盲区。由此可见，对灌浆盲区一直没有很好的解决与处理方案，因此，消除灌浆盲区，形成封闭的防渗灌浆帷幕和提高灌浆质量是该工程领域技术人员亟待解决的重大难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种消除松软地层灌浆盲区的灌浆方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种消除松软地层灌浆盲区的灌浆方法，包括以下步骤：
(1)根据施工灌浆设计参数进行灌浆孔布置，并在其中随机选取一个孔作为灌浆试验孔；
(2)对灌浆试验孔进行灌浆试验，测试出灌浆量和地层劈裂灌浆压力；
(3)对其他灌浆孔进行控制灌浆；
(4)当所有灌浆孔灌浆完毕后，进行检查孔压水试验和质量检测；
(5)对未达到设计要求的检查孔进行补偿灌浆。
上述的灌浆方法，优选的，所述步骤(2)中，灌浆试验采用自下而上灌浆法，灌浆材料为水泥基膏浆，水灰质量比为(1:1)～(1:3)。
上述的灌浆方法，优选的，所述步骤(2)中，劈裂灌浆压力为灌浆试验过程中压力变化的最大值。
上述的灌浆方法，优选的，所述步骤(3)中，控制灌浆开始时灌浆压力保持低于劈裂灌浆压力；当灌浆流量小于0.5～1.5L/min时，增大灌浆压力致使地层发生劈裂灌浆，浆液再次灌入地层，扩大浆液扩散半径；当灌浆流量再次小于0.5～1.5L/min时结束灌浆。本发明在灌浆初期，先保持一定的压力，且该压力小于劈裂压力，地层不会发生劈裂灌浆，只发生挤密灌浆，即在浆液出口形成浆泡并不断增大，当压力不变，流量小于某一范围时，浆泡达到最大值，浆液不再扩散，这时，继续增大压力至劈拉压力，会发生劈裂灌浆，在地层中形成劈裂灌浆通道，浆液再延伸扩散，即可达到减小、消除灌浆盲区。
上述的灌浆方法，优选的，所述步骤(3)中的灌浆材料与所述步骤(2)中的灌浆试验材料保持一致。
上述的灌浆方法，优选的，所述检查孔设置在相邻灌浆孔之间。
上述的灌浆方法，优选的，所述步骤(4)中，补偿灌浆采用蠕动泵通过低压慢渗的灌浆方式将补偿灌浆材料灌入地层。低压慢渗的灌浆方式对地层扰动小，且操作简单。
上述的灌浆方法，优选的，所述补偿灌浆压力不超过0.1MPa，灌浆速率为0.05～0.15mL/s，灌浆方法采用自下而上分段灌浆法。
上述的灌浆方法，优选的，所述补偿灌浆所采用的材料为化学灌浆材料或生物灌浆材料。
上述的灌浆方法，优选的，所述化学灌浆材料为丙烯浆液、水玻璃、环氧树脂材料中的任一种；所述生物灌浆材料为芽孢杆菌类灌浆材料。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的消除松软地层灌浆盲区的灌浆方法，首先通过对地层进行压密-劈裂复合灌浆方法将地层挤密压实并增大了水泥基浆脉的扩散半径，可以减少灌浆盲区的存在；再在未达设计要求的孔间进行盲区补偿灌浆，利用化学灌浆材料和生物灌浆材料良好的可灌性渗透填充灌浆盲区，形成了封闭的灌浆帷幕，达到最佳的灌浆效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的一种消除松软地层灌浆盲区的灌浆方法的工法示意图；
图2是本发明的一种消除松软地层灌浆盲区的灌浆方法的工艺流程图。
图例说明：1、灌浆孔；2、检查孔；3、土体压密区；4、劈裂压密浆脉区；5、灌浆盲区。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本文发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
参见图1，图2，本发明实施例的一种消除松软地层灌浆盲区的补偿灌浆方法，包括以下步骤：
(1)根据施工设计进行钻孔，在灌浆孔中随机选取一个进行灌浆试验；
(2)进行其他灌浆孔1的进行常规灌浆施工，形成土体压密区3和劈裂压密浆脉区4；
(3)根据施工设计参数在相邻的灌浆孔间钻设检查孔2，并在检查孔进行补偿灌浆，以填充灌浆盲区5部位，形成封闭的灌浆帷幕；
(4)灌后效果检查。
通过以上步骤，可消除常规灌浆时产生的灌浆盲区，形成了封闭的灌浆帷幕，达到最佳的灌浆效果。
实施时，上述方法可进行如下实施例的优化或扩展，以下所有实施例中的技术特征和步骤，均可以在合理的范围内任意组合，实施例的划分仅是为了举例和阅读方便，不做组合方式和保护范围的限制。
实施例1：
一种本发明的消除松软地层灌浆盲区的灌浆方法，参见图1，图2，对某施工现场进行补偿灌浆，包括以下步骤：
(1)根据施工参数设计，单排15孔，编号分别为1～15，孔间距为1.5m，采用钻孔选用 XY-2型地质回转钻机进行灌浆孔的施工，采用清水钻进，钻头选用硬质合金和金钢石，帷幕灌浆开孔孔径为Φ91mm，终孔孔径不小于Φ56mm；
选取8号灌浆孔进行灌浆试验，采用自下而上灌浆法，灌浆材料为水泥基膏浆，水灰比为1:1，对灌浆量和灌浆压力进行记录，将最大灌浆压力记为劈裂灌浆压力，测得地层最大灌浆压力为0.8MPa。
(2)对1～7和9～15号灌浆孔进行灌浆，灌浆方法与灌浆材料与灌浆试验时保持一致(自下而上灌浆法，灌浆材料为水泥基膏浆，水灰比为1:1)，开始时，灌浆压力保持为0.7MPa 不变，当灌浆流量小于1L/min时，增大灌浆压力至0.8MPa，继续灌浆，当灌浆流量再次小于1L/min时结束灌浆。
(3)根据施工设计参数在相邻的灌浆孔间钻设检查孔(钻孔方式与灌浆孔钻孔方法一致)，在步骤(2)的灌浆结束24h后，在检查孔内先进行压水试验，检测灌后地层透水率是否达到设计标准，对未达到设计标准的检查孔再进行补偿灌浆，补偿灌浆泵选用自动工业自吸蠕动泵，采用低压慢渗灌浆将补偿灌浆浆液灌入地层(补偿灌浆压力不超过0.1MPa，补偿灌浆材料为丙烯浆液，灌浆速率为0.1ml/s，灌浆采用自下而上分段灌浆法，每段2m，每段灌浆时间为3h)。
(4)灌浆施工完成1d后，通过压水试验检查灌后效果，得出灌后透水率为1.2Lu，满足设计要求小于5Lu，效果良好。
其中，压水试验操作步骤为，在0.5MPa的压力下，每2～5min测读一次压入一定流量的水，连续四次读数中最大值与最小值之差小于最终值的10％，或最大值与最小值之差小于 1L/min时，本阶段试验即可结束，取最终值作为计算值。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种消除松软地层灌浆盲区的灌浆方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)根据施工灌浆设计参数进行灌浆孔布置，并在其中随机选取一个孔作为灌浆试验孔；
(2)对灌浆试验孔进行灌浆试验，测试出地层劈裂灌浆压力；
(3)对其他灌浆孔进行控制灌浆；
(4)当所有灌浆孔灌浆完毕后，进行检查孔压水试验和质量检测；
(5)对未达到设计要求的检查孔进行补偿灌浆。
2.如权利要求1所述的灌浆方法，其特征在于，所述步骤(2)中，灌浆试验采用自下而上灌浆法，灌浆材料为水泥基膏浆，水灰质量比为(1:1)～(1:3)。
3.如权利要求1所述的灌浆方法，其特征在于，所述步骤(2)中，劈裂灌浆压力为灌浆试验过程中压力变化的最大值。
4.如权利要求1所述的灌浆方法，其特征在于，所述步骤(3)中，控制灌浆开始时灌浆压力保持低于劈裂灌浆压力；当灌浆流量小于0.5～1.5L/min时，增大灌浆压力致使地层发生劈裂灌浆，浆液再次灌入地层，扩大浆液扩散半径；当灌浆流量再次小于0.5～1.5L/min时结束灌浆。
5.如权利要求1～4任一项所述的灌浆方法，其特征在于，所述步骤(3)中的灌浆材料与所述步骤(2)中的灌浆试验材料保持一致。
6.如权利要求1～4任一项所述的灌浆方法，其特征在于，所述检查孔设置在相邻灌浆孔之间。
7.如权利要求1～4任一项所述的灌浆方法，其特征在于，所述步骤(4)中，补偿灌浆采用蠕动泵通过低压慢渗的灌浆方式将补偿灌浆材料灌入地层。
8.如权利要求7所述的灌浆方法，其特征在于，所述补偿灌浆压力不超过0.1MPa，灌浆速率为0.05～0.15mL/s，灌浆方法采用自下而上分段灌浆法。
9.如权利要求7所述的灌浆方法，其特征在于，所述补偿灌浆所采用的材料为化学灌浆材料或/和生物灌浆材料。
10.如权利要求9所述的灌浆方法，其特征在于，所述化学灌浆材料为丙烯浆液、水玻璃、环氧树脂材料中的任一种；所述生物灌浆材料为芽孢杆菌类灌浆材料。
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