CN112761174A - 适用于大溶洞高流速动水条件下的注浆封堵方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及适用于大溶洞高流速动水条件下的注浆封堵方法，包括以下步骤：步骤一：注浆孔成孔，用钻孔设备钻孔，形成注浆孔和安装孔；步骤二，安装布袋装置，将布袋装置下端设置在安装孔内，上端设置在注浆孔内；步骤三，注浆预封堵，将浆液注入土工布袋内；步骤四，投料孔成孔，在高流速动水上游用钻孔设备钻孔，形成投料孔；步骤五，投放软硬骨料，将软硬骨料通过投料管向溶洞内投放；步骤六，投料孔注浆封堵，将水泥‑水玻璃双浆液注入投料孔；步骤七，高压注浆孔成孔，将土工布袋内凝固的浆液钻穿形成高压注浆孔；步骤八，高压注浆，向高压注浆孔内高压注浆。具有步骤设计合理、好施工、封堵效果好、封堵可靠性好等优点。

Description

适用于大溶洞高流速动水条件下的注浆封堵方法

技术领域：

本发明涉及大溶洞高流速动水封堵技术领域，具体涉及适用于大溶洞高流速动水条件下的注浆封堵方法。

背景技术：

传统注浆封堵技术主要以水泥浆液、水泥-水玻璃浆液和/或聚氨酯类化学材料为主进行注浆封堵，因受水泥浆液易被水冲散、凝结时间长，水泥-水玻璃浆液扩散能力差、凝结时间难以控制，聚氨酯浆液遇水反应剧烈、膨胀固化速率过快、固结体易老化等不利影响，传统注浆封堵技术主要适用于流速不高(接近静水状态)的情况。

但由于大自然的鬼斧神工，存在着岩溶及其发育的地质条件，岩溶的发育造成地下水、地表水等水系的连通，并在岩溶发育的洞穴、管道中形成高流速地下动水，甚至形成地下暗河，针对这一大溶洞高流速地下动水条件进行封堵时，现有技术缺乏有效手段。采用传统注浆封堵技术治理动水条件下溶洞及过水通道封堵问题时，浆液尚未初凝即被冲散，封堵技术难度大，成功率极低。

为了提升对高流速动水条件下的封堵效果，使封堵方案设计更加合理，并趋于完善，现有技术进行了各种尝试，试图使封堵方案整体设计更加合理，然而总是存在一些未尽如人意之处，例如中国专利CN108484058B公开了一种动水抗分散封堵材料及其制备方法，该方案通过制备一种新的封堵材料，使其抗分散能力得到提高，进而提高对高流速动水封堵效果，该技术方案虽然提高了封堵效果，但封堵材料制备过程复杂且成分配备对材料性能影响大，另外不同流速的动水封堵效果存在较大差异，因此，难以推广应用；又如中国专利CN111139853A公开了一种高流速岩溶管道挂网、钩石、注浆联合封堵方法，主要依靠特质的挂网和钩石配合先进行预封堵，然后在注浆完全封堵，该技术方案理论可行，但实际施工时操作难度大，特别是在地下条件下实现挂网的安装与拆卸以及将钩石准确挂在挂网上存在较大的难度，另外针对大溶洞高流速动水情况下，操作难度进一步提高，难以推广应用。因此，有必要设计一种施工难度小、通用性好、封堵效果好的大溶洞高流速动水条件下的注浆封堵方法。

需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。

发明内容：

本发明的目的在于解决现有技术所存在的问题，提供适用于大溶洞高流速动水条件下的注浆封堵方法，具有方法设计合理、好施工、封堵效果好、封堵可靠性好等优点。

本发明通过采取以下技术方案实现上述目的：

适用于大溶洞高流速动水条件下的注浆封堵方法，包括以下步骤：

步骤一：注浆孔成孔，用钻孔设备在岩层上设计好的注浆孔位置进行钻孔，钻至溶洞发育位置，形成注浆孔和安装孔；

步骤二，安装布袋装置，将注浆管与所述布袋装置连接，所述布袋装置下端设置在所述安装孔内，上端设置在所述注浆孔内；

所述布袋装置包括进浆管，所述进浆管外壁上设有出浆孔，所述进浆管上设有将所述出浆孔包裹覆盖的弹性橡胶圈，所述进浆管上套设有土工布袋，所述土工布袋两端分别用卡箍密封安装，所述出浆孔设置在所述土工布袋内，所述进浆管上端设有进浆接头，所述注浆管与进浆接头连接，所述进浆管下端设有端头封帽；

步骤三，注浆预封堵，向注浆管内注浆，浆液经注浆管进入进浆管，弹性橡胶圈在注浆压力下鼓开形成注浆通道，浆液经出浆孔进入土工布袋内，土工布袋内注满浆液后，停止注浆，弹性橡胶圈复位将出浆孔封堵，取下注浆管；

步骤四，投料孔成孔，在注浆孔上游用钻孔设备在设计好的投料孔位置进行钻孔，钻至溶洞发育位置，形成投料孔；

步骤五，投放软硬骨料，将投料管安装在投料孔内，然后将软硬骨料通过投料管向溶洞内投放，软硬骨料受到布袋装置的阻挡作用不断堆积，最后直至注满投料孔，取出投料管；

步骤六，投料孔注浆封堵，将注浆管放入投料孔内，将水泥-水玻璃双浆液注入投料孔，直至注满；

步骤七，高压注浆孔成孔，待土工布袋内浆液凝固、土工布袋外水泥-水玻璃双浆液凝固后，再次用钻孔设备对注浆孔进行透孔钻进，将土工布袋内凝固的浆液钻穿形成高压注浆孔；

步骤八，高压注浆，将止浆塞和注浆管安装在高压注浆孔内，止浆塞设置在高压注浆孔的上端，注浆管深入溶洞内，向溶洞内高压注浆，对溶洞内注浆后不充实的部分全部注满浆液。

步骤一中，注浆孔成孔后，向注浆孔内送入孔内电视摄像设备对溶洞进行可视化探测，分析得出注浆孔内溶洞尺寸和深度，为布袋装置设计提供参数。

步骤二中，所述进浆接头采用反丝设计。

步骤二中，所述进浆管外壁上自上而下间隔设有多组出浆孔，每组出浆孔包括多个呈三角形或矩形设置的出浆孔。

步骤二中，所述进浆接头和所述进浆管采用PVC材料制成。

步骤二中，所述土工布袋采用透水性土工合成材料制成。

步骤二中，所述端头封帽设计成圆锥形。

步骤四中，投料孔成孔后，向投料孔内送入孔内电视摄像设备，对溶洞进行可视化探测，得出此处溶洞的尺寸和深度，为软硬骨料投送量提供参数。

步骤四中，所述投料孔与所述注浆孔的间距为4～6m。

步骤八中，所述止浆塞到溶洞顶部的距离为0.5～1.5m，所述注浆管下端设置在溶洞中部。

本发明采用上述结构，能够带来如下有益效果：

(1)采用现有本申请独特设计的布袋装置对溶洞高流速动水进行预封堵，减小地下水的过水面积，降低动水流速，然后在进行投放软硬骨料和水泥-水玻璃双浆液注浆，在布袋装置的阻挡作用下，水泥-水玻璃双浆液可以很好的进行凝固，从而将大溶洞及过水通道封堵，最后在进行高压注浆封堵，弥补上述注浆的缝隙，进一步巩固封堵效果，从而快速、可靠的将高流速动水转变为静水；(2)布袋装置采用土工布袋作为容器，不仅可以有效防止浆液被高流速动水冲散，而且可以根据溶洞形状自行进行膨胀填充，适用于不同形状的溶洞，另外水泥浆液经土工布袋析水后，硬化速度更快，显著提高水泥浆液的固化速度；(3)本申请的布袋装置整体结构简单实用，不仅封堵效果显著，而且易加工、成本低、安装操作简单。

附图说明：

图1为本发明步骤一注浆孔成孔的结构示意图；

图2为本发明步骤二布袋装置安装的结构示意图；

图3为本发明布袋装置的结构示意图；

图4为本发明步骤三注浆预封堵的结构示意图；

图5为图4中的A-A向剖视图；

图6为本发明步骤四投料孔成孔的结构示意图；

图7为本发明步骤五投放软硬骨料的结构示意图；

图8为本发明步骤六投料孔注浆封堵的结构示意图；

图9为图8中的B-B向剖视图；

图10为本发明步骤七高压注浆孔成孔的结构示意图；

图11为本发明步骤八高压注浆的结构示意图；

图中，1、岩层，2、溶洞，3、高流速动水，4、注浆孔，5、安装孔，6、布袋装置，601、进浆管，602、出浆孔，603、弹性橡胶圈，604、土工布袋，605、卡箍，606、进浆接头，607、端头封帽，7、注浆管，8、浆液，9、投料孔，10、投料管，11、软硬骨料，12、水泥-水玻璃双浆液，13、高压注浆孔，14、止浆塞，15、孔内电视摄像设备，16、钻孔设备。

具体实施方式：

为了更清楚的阐释本发明的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

此外，术语“上端”、“下端”、“中部”、“上游”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的位置。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设有”、“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-11所示，适用于大溶洞高流速动水条件下的注浆封堵方法，包括以下步骤：

步骤一：注浆孔成孔，用钻孔设备16在岩层1上设计好的注浆孔位置进行钻孔，钻至溶洞发育位置，形成注浆孔4和安装孔5；钻孔完成后，采用孔内电视摄像设备15对溶洞2情况进行可视化探测，初步分析溶洞2的尺寸(溶洞大小尺寸)和深度，溶洞2的尺寸主要为土工布袋604的大小提供参考，溶洞2深度为进浆管601长度提供参考，根据溶洞2尺寸和深度制作布袋装置6；本文中的孔内电视摄像设备15属于现有技术，直接采购即可，本申请中的钻孔设备16属于现有技术。

步骤二，安装布袋装置6，将注浆管7与所述布袋装置6连接，所述布袋装置6下端设置在所述安装孔5内，上端设置在所述注浆孔4内；

所述布袋装置6包括进浆管601，所述进浆管601外壁上设有出浆孔602，所述进浆管601上设有将所述出浆孔602包裹覆盖的弹性橡胶圈603，所述进浆管601上套设有土工布袋604，所述土工布袋604两端分别用卡箍605密封安装，所述出浆孔602设置在所述土工布袋604内，所述进浆管601上端设有进浆接头606，所述注浆管7与进浆接头606连接，所述进浆管601下端设有端头封帽607；

步骤三，注浆预封堵，向注浆管7内注浆，浆液8经注浆管7进入进浆管601，弹性橡胶圈603在注浆压力下鼓开形成注浆通道，浆液8经出浆孔602进入土工布袋604内，土工布袋604内注满浆液后，停止注浆，土工布袋604在注浆的同时也在根据溶洞形状进行膨胀能够有效封堵溶洞2，弹性橡胶圈603复位将出浆孔602封堵，起到逆向止浆作用，取下注浆管7，对注浆管7进行清洗备用；

步骤四，投料孔成孔，在注浆孔4上游5米处用钻孔设备16进行钻孔，钻至溶洞发育位置，形成投料孔9；随后采用孔内电视摄像设备15对投料孔9内的溶洞4情况进行可视化探测，初步分析溶洞4尺寸和深度，为软硬骨料的投送提供参考，主要计算投送量，这里的软硬骨料11包括软骨料和硬骨料。

步骤五，投放软硬骨料11，将投料管10置于投料孔9内，然后将软硬骨料11通过投料管10向溶洞4内投放，软硬骨料11受到布袋装置6的阻挡作用不断堆积，最后直至注满投料孔9，取出投料管10；

步骤六，投料孔9注浆封堵，将注浆管7放入投料孔9内，将搅拌好的水泥-水玻璃双浆液12注入投料孔9，直至注满；

步骤七，高压注浆孔13成孔，待土工布袋604内浆液8凝固(一般不小于14天)、土工布袋604外水泥-水玻璃双浆液12凝固后，再次用钻孔设备16对注浆孔4进行透孔钻进，将土工布袋604内凝固的浆液8钻穿形成高压注浆孔13；土工布袋604内的浆液8又叫布袋内结石体，土工布袋外的水泥-水玻璃双浆液和软硬骨料又叫叫布袋外结石体；

步骤八，高压注浆，将止浆塞14和注浆管7安装在高压注浆孔13内，注浆管7深入溶洞2内，向溶洞2内高压注浆，对溶洞2内注浆后不充实的部分全部注满浆液。采用现有本申请独特设计的布袋装置6对溶洞2高流速动水3进行预封堵，减小地下水的过水面积，降低动水流速，然后在进行投放软硬骨料11和水泥-水玻璃双浆液12注浆，在布袋装置6的阻挡作用下，水泥-水玻璃双浆液12可以很好的进行凝固，从而将大溶洞及过水通道封堵，最后在进行高压注浆封堵，弥补上述注浆的缝隙，进一步巩固封堵效果，从而快速、可靠的将高流速动水转变为静水；布袋装置6采用土工布袋604作为容器，不仅可以有效防止浆液8被高流速动水3冲散，而且可以根据溶洞2形状自行进行膨胀填充，适用于不同形状的溶洞2，另外水泥浆液经土工布袋604析水后，硬化速度更快，显著提高水泥浆液的固化速度。

步骤二中，所述进浆接头606采用反丝设计。便于注浆管7的拆卸和安装。

步骤二中，所述进浆管601外壁上自上而下间隔设有多组出浆孔，每组出浆孔包括多个呈三角形或矩形设置的出浆孔602。每组出浆孔竖向间距可以设置20～40cm，出浆孔602的直径在6～10cm。

步骤二中，所述进浆接头606和所述进浆管601采用PVC材料制成。

步骤二中，所述土工布袋604采用透水性土工合成材料制成。具有抗拉强度高、透水性好等优点。

步骤二中，所述端头封帽607设计成圆锥形。

步骤四中，所述投料孔9与所述注浆孔4的间距为4～6m。

步骤八中，所述止浆塞14到溶洞4顶部的距离为0.5～1.5m，所述注浆管7下端设置在溶洞2中部。

本申请注浆封堵方法主要用于大溶洞高流速动水条件下的注浆封堵，具有步骤设计合理、好施工、封堵效率高、封堵效果好、封堵可靠性好等优点。

上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.适用于大溶洞高流速动水条件下的注浆封堵方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：注浆孔成孔，用钻孔设备在岩层上设计好的注浆孔位置进行钻孔，钻至溶洞发育位置，形成注浆孔和安装孔；

步骤二，安装布袋装置，将注浆管与所述布袋装置连接，所述布袋装置下端设置在所述安装孔内，上端设置在所述注浆孔内；

所述布袋装置包括进浆管，所述进浆管外壁上设有出浆孔，所述进浆管上设有将所述出浆孔包裹覆盖的弹性橡胶圈，所述进浆管上套设有土工布袋，所述土工布袋两端分别用卡箍密封安装，所述出浆孔设置在所述土工布袋内，所述进浆管上端设有进浆接头，所述注浆管与进浆接头连接，所述进浆管下端设有端头封帽；

步骤三，注浆预封堵，向注浆管内注浆，浆液经注浆管进入进浆管，弹性橡胶圈在注浆压力下鼓开形成注浆通道，浆液经出浆孔进入土工布袋内，土工布袋内注满浆液后，停止注浆，弹性橡胶圈复位将出浆孔封堵，取下注浆管；

步骤四，投料孔成孔，在高流速动水上游用钻孔设备在设计好的投料孔位置进行钻孔，钻至溶洞发育位置，形成投料孔；

步骤五，投放软硬骨料，将投料管安装在投料孔内，然后将软硬骨料通过投料管向溶洞内投放，软硬骨料受到布袋装置的阻挡作用不断堆积，最后直至注满投料孔，取出投料管；

步骤六，投料孔注浆封堵，将注浆管放入投料孔内，将水泥-水玻璃双浆液注入投料孔，直至注满；

步骤七，高压注浆孔成孔，待土工布袋内浆液凝固、土工布袋外水泥-水玻璃双浆液凝固后，再次用钻孔设备对注浆孔进行透孔钻进，将土工布袋内凝固的浆液钻穿形成高压注浆孔；

步骤八，高压注浆，将止浆塞和注浆管安装在高压注浆孔内，止浆塞设置在高压注浆孔的上端，注浆管深入溶洞内，向溶洞内高压注浆，对溶洞内注浆后不充实的部分全部注满浆液。

2.根据权利要求1所述的适用于大溶洞高流速动水条件下的注浆封堵方法，其特征在于，步骤一中，注浆孔成孔后，向所述注浆孔内送入孔内电视摄像设备对溶洞进行可视化探测，分析得出注浆孔内溶洞尺寸和深度。

3.根据权利要求2所述的适用于大溶洞高流速动水条件下的注浆封堵方法，其特征在于，步骤二中，所述进浆接头采用反丝设计。

4.根据权利要求3所述的适用于大溶洞高流速动水条件下的注浆封堵方法，其特征在于，步骤二中，所述进浆管外壁上自上而下间隔设有多组出浆孔，每组出浆孔包括多个呈三角形或矩形设置的出浆孔。

5.根据权利要求4所述的适用于大溶洞高流速动水条件下的注浆封堵方法，其特征在于，步骤二中，所述进浆接头和所述进浆管采用PVC材料制成。

6.根据权利要求5所述的适用于大溶洞高流速动水条件下的注浆封堵方法，其特征在于，步骤二中，所述土工布袋采用透水性土工合成材料制成。

7.根据权利要求6所述的适用于大溶洞高流速动水条件下的注浆封堵方法，其特征在于，步骤二中，所述端头封帽设计成圆锥形。

8.根据权利要求1或7所述的适用于大溶洞高流速动水条件下的注浆封堵方法，其特征在于，步骤四中，投料孔成孔后，向投料孔内送入孔内电视摄像设备，对溶洞进行可视化探测，得出此处溶洞的尺寸和深度，为软硬骨料投送量提供参数。

9.根据权利要求8所述的适用于大溶洞高流速动水条件下的注浆封堵方法，其特征在于，步骤四中，所述投料孔与所述注浆孔的间距为4～6m。

10.根据权利要求1或8所述的适用于大溶洞高流速动水条件下的注浆封堵方法，其特征在于，步骤八中，所述止浆塞到溶洞顶部的距离为0.5～1.5m，所述注浆管下端设置在溶洞中部。

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