CN112065320A - 采用水泥土浆进行工程钻孔封堵方法及水泥土浆的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用水泥土浆进行工程钻孔封堵方法。它采用的水泥土浆的配方为：清水：水泥：膨润土的配制比例为1：0.18～0.23：0.57～0.62；采用水泥土浆进行工程钻孔封堵方法，包括如下步骤，步骤一：配置水泥土浆；步骤二：第一次封堵；步骤三：检查封堵情况；钻孔封堵完成。本发明具有克服现有技术采用水泥砂浆填充地下空腔、孔洞，水泥砂浆体缩小，但流动性差、比重大，充填土体空腔后，会造成下部土体沉降、与顶部土体脱空，采用水泥砂浆填充成本较高的缺点；减少施工工序，降低工程钻孔封堵成本，大幅提高施工效率、封堵质量和安全可靠性的优点。本发明还公开了水泥土浆的应用。
Description
技术领域
本发明涉及工程钻探钻孔封堵技术领域，更具体地说它是采用水泥土浆进行工程钻孔封堵方法；更具体地说它是通过一种新型水泥～泥浆材料配比方案结合确定的封堵方法，实现减少施工工序、降低工程钻孔封堵成本、大幅提高施工效率、封堵质量和安全可靠性的目的。本发明还涉及水泥土浆的应用。
背景技术
目前常用的工程钻孔封堵方法为采用泥球封堵，采用合适的泥土，团成球状，晾晒干燥，在钻孔封堵时缓慢投入孔内，每投入1m高度泥球，采用击实器击实至30cm，不断投入、击实，封至孔口。该方法耗时长，成本高，质量控制难度大，工程安全风险大，特别是重要堤防的钻孔封堵质量，更是影响到国家防洪安全和广大人民群众的生命财产安全。
因此，现亟需开发一种快速、高效、安全可靠的工程钻孔封堵方法。
发明内容
本发明的第一目的是为了提供一种采用水泥土浆进行工程钻孔封堵方法，实现快速、高效、安全可靠地封堵工程钻孔。
本发明的第二目的是为了提供一种水泥土浆的应用，即采用水泥土浆进行地下空腔、孔洞的填充，具有填充质量安全可靠，性价比高的优点；克服了现有技术采用常规水泥浆填充地下空腔、孔洞，体缩达40％～50％、填充效果差，采用常规水泥浆填充成本高的缺点；克服了现有技术采用水泥砂浆填充地下空腔、孔洞，水泥砂浆体缩小，但流动性差、比重大，充填土体空腔后，会造成下部土体沉降、与顶部土体脱空，采用水泥砂浆填充成本较高的缺点。
本发明的第三目的是为了提供一种水泥土浆的应用，即采用水泥土浆进行工程填筑和工程开挖结构进行回填的方法，具有快速、回填质量高、人工成本低，无需碾压或夯实，大幅提高作业效率的优点；克服了现有城市管道开挖采用填土夯实回填质量差造成的地面沉降问题。
为了实现上述本发明的第一目的，本发明的技术方案为：采用水泥土浆进行工程钻孔封堵方法，其特征在于：采用的水泥土浆的配方为：清水：水泥：膨润土的配制比例为1：0.18～0.23：0.57～0.62；
采用水泥土浆进行工程钻孔封堵方法，包括如下步骤，
步骤一：配置水泥土浆；
取配方量的清水、水泥、膨润土按比例配制成水泥土浆；其中，水泥土浆的马氏黏度27～32秒，初凝时间大于或等于45分钟；
步骤二：第一次封堵；
采用导管或钻杆泵送水泥土浆至孔底，直至充满钻孔；其中，水泥土浆泵量大于或等于30升/分钟；
步骤三：检查封堵情况；
第一次封堵3～7天后，根据凝固体收缩情况决定是否补浆；
当需要补浆时，从孔口向钻孔缓慢注入水泥土浆、进行第二次封堵，使钻孔内空气完全排出；
当不需要补浆时，钻孔封堵完成。
在上述技术方案中，在步骤一中，配制的水泥土浆的比重为1.30～1.40g/cm3、浆液凝结体渗透系数小于10-4cm/s、凝结体饱和单轴抗压强度低于0.8MPa、浆液体缩小于10％。
在上述技术方案中，在步骤一中，配制浆液前，将一定量的水泥、膨润土混合，搅拌均匀；在施工现场，将一定量清水置于搅拌容器中。
在上述技术方案中，在步骤二中，注浆前，导管或钻杆下入孔底，高于钻孔孔底30cm；注浆时，将一定量的水泥、膨润土混合料徐徐倒入清水，搅拌均匀、形成水泥土浆，将水泥土浆泵送至孔内，直至水泥土浆充满钻孔；提出导管或钻杆，将钻孔内的水泥土浆补满。
在上述技术方案中，在步骤三中，第一次封堵3～7天后，现场巡视；
当钻孔上部空洞小40cm时，不补浆；
当钻孔上部空洞深度超过40cm时，拌制水泥土浆，从钻孔孔口缓慢注入，直至水泥土浆充满钻孔。
为了实现上述本发明的第二目的，本发明的技术方案为：一种水泥土浆的应用，其特征在于：采用所述的水泥土浆对地下孔洞或地下空腔进行封堵。
为了实现上述本发明的第三目的，本发明的技术方案为：一种水泥土浆的应用，其特征在于：采用所述的水泥土浆对工程进行填筑；
采用所述的水泥土浆对工程开挖结构进行回填。
本发明具有如下优点：
(1)本发明能实现快速高效钻孔封堵，以30m深钻孔为例，采用水泥土浆进行工程钻孔封堵方法封堵可在1小时内完成，采用常规泥球封堵大于或等于4小时；
(2)本发明封堵质量有保障，不会出现架空现象，保证全孔段封堵密实；本发明通过导管或钻杆将水泥土浆泵送至孔底，由孔底向上运动，将孔内水体、空气挤排到孔外；水泥土浆浆液为连续介质，凝结后质地均匀；
(3)本发明水泥土浆浆液凝结体饱和单轴抗压强度低于0.8MPa，与孔周土体强度接近，基本保持原有地质环境；
(4)本发明对设备性能要求低，便于对现有钻探设备进行改造，便于工人学习掌握，有利于广泛推广应用；
(5)本发明成本较低(材料成本低，节约的人工费占比大)，因其效率高，节约大量的人工成本和设备损耗。
附图说明
图1为本发明实施例1中的钻孔封堵后的剖视图。
图2为本发明工艺流程图。
图3为本发明实施例3中的城市地下管道开挖回填后的示意图。
从图1可以看出：实施例1中的凝结体与孔周土体结合紧密，封孔质量很好。
从图3可以看出：实施例3中采用水泥土浆回填，质量稳定(不会发生沉降危害)、对下部管道无不利影响。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点更加清楚和容易理解。
参阅附图可知：采用水泥土浆进行工程钻孔封堵方法，包括如下步骤，
采用水泥土浆进行工程钻孔封堵方法，其特征在于：采用的水泥土浆的配方为：清水：水泥：膨润土的配制比例(质量比)为1：0.18～0.23：0.57～0.62；
采用水泥土浆进行工程钻孔封堵方法，包括如下步骤，
步骤一：配置水泥土浆；
取配方量的清水、水泥、膨润土按比例配制成水泥土浆；其中，水泥土浆的马氏黏度27～32秒，初凝时间大于或等于45分钟；
步骤二：第一次封堵；
采用导管或钻杆泵送水泥土浆至孔底，直至充满钻孔；其中，水泥土浆泵量大于或等于30升/分钟；
步骤三：检查封堵情况；
第一次封堵3～7天后，根据凝固体收缩情况决定是否补浆；
当需要补浆时，从孔口向钻孔缓慢注入水泥土浆、进行第二次封堵，使钻孔内空气完全排出；
当不需要补浆时，钻孔封堵完成(如图2所示)。
进一步地，在步骤一中，配制的水泥土浆的比重为1.30～1.40g/cm3、浆液凝结体渗透系数小于10-4cm/s、凝结体饱和单轴抗压强度低于0.8MPa、浆液体缩小于10％(①当浆液比重小时，体缩就大；当浆液比重过大，存在泵送困难；②渗透系数10-4cm/s，为堤防堤身土防渗指标；③浆液凝结体强度小于0.8MPa时，浆液能和周围土体性状基本一致，保持初始地质环境；④浆液体缩大于10％时，补一次浆，凝结体仍收缩较多，需多次补浆，经济性差，工作量大；本发明中的水泥土浆通过其配比及施工方法，达到其比重为1.30～1.40g/cm3、凝结体渗透系数小于10-4cm/s、凝结体饱和单轴抗压强度低于0.8MPa、体缩小于10％的效果)，浆液凝结体与孔壁结合紧密。
进一步地，在步骤一中，配制浆液前，将一定量的水泥、膨润土(指配方量的水泥、膨润土)混合，搅拌均匀；在施工现场，将一定量清水(指配方量的清水)置于搅拌容器中。
进一步地，在步骤二中，注浆前，导管或钻杆下入孔底，高于钻孔孔底30cm；注浆时，将一定量(可以适当增大固体物质的比例，由于是倒入、不存在泵送流动性问题)的水泥、膨润土混合料徐徐倒入(缓慢倒入，目的为孔内空气排)清水，搅拌均匀、形成水泥土浆，将水泥土浆泵送至孔内，直至水泥土浆充满钻孔；提出导管或钻杆，将钻孔内的水泥土浆补满。
进一步地，在步骤三中，第一次封堵3～7天后，现场巡视；
当钻孔上部空洞小于40cm(根据规范规定，孔口40cm预留，埋标志桩用，满足规范许可)时，不补浆；
当钻孔上部空洞深度超过40cm时，拌制水泥土浆(可以适当增大固体物质的比例，由于是倒入，不存在泵送流动性问题)，从钻孔孔口缓慢注入，直至水泥土浆充满钻孔。
参阅附图可知：一种水泥土浆的应用，采用所述的水泥土浆对地下孔洞或地下空腔进行封堵。
参阅附图可知：一种水泥土浆的应用，采用所述的水泥土浆对工程进行填筑；
采用所述的水泥土浆对工程开挖结构进行回填。
实施例1
现以本发明应用于某堤防工程钻孔封堵为实施例对本发明进行详细说明，对本发明应用于其他工程的工程钻孔封堵同样具有指导作用。
本实施例在某堤防工程勘察采用水泥土浆进行工程钻孔封堵方法，具体步骤如下：
步骤1：钻孔完成，孔深10m；
步骤2：钻杆下入钻孔底部以上30cm处；
步骤3：膨润土75kg，水泥25kg混合均匀；
步骤4：将膨润土、水泥混合料徐徐倒入125kg清水中，搅拌均匀，泵送，至充满钻孔；
步骤5：提钻，用清水冲洗钻杆内壁；从孔口倒入浆液，将孔内浆液补满；
步骤6：三天后，现场巡视发现钻孔上部有87cm深空洞，按原配比拌制浆液，从孔口缓慢注入(如图2所示)。
结论：本实施例钻孔封堵3天后，对钻孔进行开挖，检查上部钻孔封堵质量，发现凝结体与孔周土体结合紧密(由于水泥土浆的浆液有一定的自重，使收缩自上而下，自重压力使浆液有水平向挤压作用，膨润土与水进一步作用抵消一部分水分丧失的造成收缩，本发明采用一定配比的水泥土浆，在操作方时通过导管将浆液注入孔底，排出空气和水)，封孔质量很好(如图1所示)。
所述的膨润土、水泥(普通硅酸盐水泥)均为市售产品。
所述的清水为自然澄清后的自来水。
为了能够更加清楚的说明本发明所述的采用水泥土浆进行工程钻孔封堵方法与现有的钻孔封堵方法相比所具有的优点，工作人员以30m深钻孔为例，将这两种技术方案进行了对比，其对比结果如下表1所示：
表1本发明所述的采用水泥土浆进行工程钻孔封堵方法与现有的钻孔封堵方法对比表
由上表1可知，本发明所述的采用水泥土浆进行工程钻孔封堵方法与现有的钻孔封堵方法相比，钻孔封堵耗时和成本大幅降低，封孔质量；本发明采用水泥土浆进行工程钻孔封堵方法不会出现孔内架空现象，封孔的可靠性高，封孔质量好，且质量管理相对容易。
验证方法
采用本发明中的水泥土浆的配比制备的水泥土浆进行了室内试验，浆液凝结体各项参数见下表2：
表2本发明制备的水泥土浆的各项参数检测表
由表2可知：本发明中的水泥土浆的配比不同，制备的水泥土浆浆液凝结体各项参数不同，其中，水泥与膨润土的配比对水泥土浆的比重、凝结体饱和单轴抗压强度、浆液体缩影响较大。
实施例2
现以本发明应用于某隧洞工程地下空腔充填为实施例对本发明进行详细说明，对本发明应用于其他工程的地下空腔充填同样具有指导作用。
某隧洞工程施工期洞内长期流泥，造成洞顶以上形成地下空腔，为确保隧洞运行安全和周围居民的生命财产安全，对采用水泥土浆对地下空腔进行回填，具体步骤如下：
步骤1：钻孔，孔深至地下空腔；
步骤2：钻杆下入地下空腔底部以上30cm处；
步骤3：膨润土，水泥按3：1混合均匀；
步骤4：将膨润土、水泥混合料徐徐倒入浆池，混合料与清水比为0.8：1，搅拌制浆，泵送，至充满钻孔；
步骤5：将钻杆底部提至空腔顶板，用清水冲洗钻孔内浆液，为二次补浆预留通道内壁；
步骤6：三天后，重复步骤4。
结论：本实施例钻孔封堵7天后，在地下空腔分布区地表钻孔，对充填质量进行检查，未发现凝结体与地下空腔顶板有脱空现象。
本发明中的水泥土浆应用于地下空腔、孔洞充填与现有技术地下空腔、孔洞充填的对比，如表3所示；
表3本发明中的水泥土浆应用于地下空腔、孔洞充填与现有技术充填的对比表
由表3可知：本发明中的水泥土浆应用于地下空腔、孔洞充填与现有技术地下空腔、孔洞充填相比，体缩小、流动性好、材料成本低、充填质量好、可靠性好(空腔基本消失)。
实施例3
现以本发明应用于某城市地下管道开挖回填为实施例对本发明进行详细说明，对本发明应用于其他工程的开挖回填同样具有指导作用。
某城市地下管线工程，长2260m，基坑挖深2.5m，宽度1.0m，地下管道铺设完毕后，需进行开挖回填，为确保回填质量和工期，采用水泥土浆对城市地下管线工程进行回填，具体步骤如下：
步骤1：膨润土：水泥按2.5：1混合均匀；
步骤2：将混合材料、清水、浆池、搅拌机、泥浆泵及泥浆输送管道置于载重卡车上；
步骤3：按混合材料与清水比为0.8：1，搅拌制浆，沿途泵送至充满基坑；
步骤4：3天后，现场检查，凝固体低于基坑顶部20～23cm(如图3所示)，7天后其上铺人行道路面。
结论：本实施例具有快速、回填质量高、人工成本低，无需碾压或夯实，大幅提高作业效率，不会引发的地面沉降的特点。
本发明中的水泥土浆应用于填筑、开挖回填与现有技术填筑、开挖回填的对比，如表4所示；
表4本发明中的水泥土浆应用于填筑、开挖回填与现有技术填筑、开挖回填的对比表
由表4可知：本发明中的水泥土浆应用于填筑、开挖回填与现有技术填筑、开挖回填的相比，施工效率高、人工成本低、回填质量稳定(不会发生沉降危害)、对下部管道无不利影响。
其它未说明的部分均属于现有技术。
Claims (7)
1.采用水泥土浆进行工程钻孔封堵方法，其特征在于：采用的水泥土浆的配方为：清水：水泥：膨润土的配制比例为1：0.18～0.23：0.57～0.62；
采用水泥土浆进行工程钻孔封堵方法，包括如下步骤，
步骤一：配置水泥土浆；
取配方量的清水、水泥、膨润土按比例配制成水泥土浆；其中，水泥土浆的马氏黏度27～32秒，初凝时间大于或等于45分钟；
步骤二：第一次封堵；
采用导管或钻杆泵送水泥土浆至孔底，直至充满钻孔；其中，水泥土浆泵量大于或等于30升/分钟；
步骤三：检查封堵情况；
第一次封堵3～7天后，根据凝固体收缩情况决定是否补浆；
当需要补浆时，从孔口向钻孔缓慢注入水泥土浆、进行第二次封堵，使钻孔内空气完全排出；
当不需要补浆时，钻孔封堵完成。
2.根据权利要求1所述的采用水泥土浆进行工程钻孔封堵方法，其特征在于：在步骤一中，配制的水泥土浆的比重为1.30～1.40g/cm3、浆液凝结体渗透系数小于10-4cm/s、凝结体饱和单轴抗压强度低于0.8MPa、浆液体缩小于10％。
3.根据权利要求2所述的采用水泥土浆进行工程钻孔封堵方法，其特征在于：在步骤一中，配制浆液前，将一定量的水泥、膨润土混合，搅拌均匀；在施工现场，将一定量清水置于搅拌容器中。
4.根据权利要求3所述的采用水泥土浆进行工程钻孔封堵方法，其特征在于：在步骤二中，注浆前，导管或钻杆下入孔底，高于钻孔孔底30cm；注浆时，将一定量的水泥、膨润土混合料徐徐倒入清水，搅拌均匀、形成水泥土浆，将水泥土浆泵送至孔内，直至水泥土浆充满钻孔；提出导管或钻杆，将钻孔内的水泥土浆补满。
5.根据权利要求4所述的采用水泥土浆进行工程钻孔封堵方法，其特征在于：在步骤三中，第一次封堵3～7天后，现场巡视；
当钻孔上部空洞小于40cm时，不补浆；
当钻孔上部空洞深度超过40cm时，拌制水泥土浆，从钻孔孔口缓慢注入，直至水泥土浆充满钻孔。
6.一种水泥土浆的应用，其特征在于：采用权利要求1-5中任一权利要求所述的水泥土浆对地下孔洞或地下空腔进行封堵。
7.一种水泥土浆的应用，其特征在于：采用权利要求1-5中任一权利要求所述的水泥土浆对工程进行填筑；
采用权利要求1-5中任一权利要求所述的水泥土浆对工程开挖结构进行回填。
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2020
- 2020-09-30 CN CN202011058889.0A patent/CN112065320B/zh active Active
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