CN113216142A - 一种岩溶发育区水下溶洞注浆处理方法及系统 - Google Patents
一种岩溶发育区水下溶洞注浆处理方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113216142A CN113216142A CN202110501235.9A CN202110501235A CN113216142A CN 113216142 A CN113216142 A CN 113216142A CN 202110501235 A CN202110501235 A CN 202110501235A CN 113216142 A CN113216142 A CN 113216142A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- grouting
- hole
- sleeve
- pressure
- drilling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 64
- 238000011161 development Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 99
- 239000011440 grout Substances 0.000 claims abstract description 99
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 51
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 46
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000002352 surface water Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 31
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims description 17
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims description 16
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 16
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 16
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims description 15
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 14
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 13
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 13
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 6
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 5
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 3
- 238000012669 compression test Methods 0.000 claims description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 3
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 3
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 claims description 3
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 claims description 3
- 239000012899 standard injection Substances 0.000 claims description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000007569 slipcasting Methods 0.000 claims description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 11
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 8
- 235000019994 cava Nutrition 0.000 abstract description 7
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 3
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 2
- 238000006253 efflorescence Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 206010037844 rash Diseases 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
- E02D3/02—Improving by compacting
- E02D3/08—Improving by compacting by inserting stones or lost bodies, e.g. compaction piles
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
- E02D3/12—Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil
Abstract
本发明公开了一种岩溶发育区水下溶洞注浆处理方法及系统，该方法包括定位布孔、第一套管隔离地下水及淤泥层、泥浆护壁跟管钻进形成注浆孔、洗孔、第二套管置换跟管套管、止浆塞定位及安装、加压固定、溶洞注浆、返浆压力监测、注浆结束及封孔以及注浆效果检测；本发明采用双套管+止浆塞对溶洞进行注浆处理，能够有效隔离地表水及水下淤泥，且能稳定注浆孔壁防止垮塌，减少注浆液流失对环境、水资源保护有较好的保护作用，采用新型止浆塞膨胀紧固技术避免常规注浆的封孔难、返浆压力难以控制的问题，岩溶溶洞注浆质量高，填充加固效果好；并可实时监测浆液压力、调整注浆参数，做到钻孔、注浆、封孔、监测与环境保护一体化施工，极具创造性。
Description
技术领域
本发明涉及注浆工艺的技术领域，更具体地，涉及一种岩溶发育区水下溶洞注浆处理方法及系统。
背景技术
在岩溶发育区，地下存在大量的溶土洞区域；在这类区域施工的工程桩和基坑施工前，需先对溶土洞进行处理。其主要目的是保证基坑及工程桩的施工安全，避免施工过程因溶土洞而发生严重塌孔、漏水及周边大面积塌陷等安全事故。
目前对于溶洞的处理多采用袖阀管注浆工艺，但是该技术存在以下缺陷：在岩溶发育区地面常赋存地表水或潜水层，地下水位高，连通性好，对于无充填或半充填溶洞采用袖阀管注浆工艺，由于其存在注浆加固盲区，溶洞内、溶洞间通道无法有效填满，导致无法持压的问题,可能发生塌陷。此外，其注浆的流失一方面造成资源的浪费，另一方面也会导致水资源的污染，不利于环境保护。
因此急需一种能够有效隔离地表水及水下淤泥、地下水和软弱土层及流砂，且能稳定注浆孔壁防止垮塌，注浆封孔容易，可实时监测浆液压力、调整注浆参数、返浆压力便于控制，岩溶溶洞注浆质量高、填充加固效果好，对环境保护、水资源保护有较好的保护作用，能够做到钻孔、注浆、封孔、监测与环境保护一体化施工的注浆工艺，解决现有技术存在的以上缺陷。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种岩溶发育区水下溶洞注浆处理方法，首先定位布孔，并根据孔位将第一套管安置在水下黏土层，将地表水与水下淤泥层、黏土层隔离开来，在第一套管内采用地质钻机钻进成孔，成孔后置换第二套管至溶洞洞内，然后安设止浆塞至溶洞顶部一定高度处，接着通过加压泵7对止浆塞3进行加压打压并使其膨胀固定在第二套管内，最后通过注浆泵6控制注浆压力对止浆塞柔性管路进行注浆，并通过孔内返浆监测返浆压力，最后进行封孔、效果检测；本发明采用双套管+止浆塞对溶洞进行注浆处理，能够有效隔离地表水及水下淤泥，且能稳定注浆孔壁防止垮塌，减少注浆液流失对环境保护、水资源保护有较好的保护作用，采用新型止浆塞膨胀紧固技术避免常规注浆的封孔难、返浆压力难以控制的问题，岩溶溶洞注浆质量高，填充加固效果好；并可实时监测浆液压力、调整注浆参数，做到钻孔、注浆、封孔、监测与环境保护一体化施工，极具创造性。
为了实现上述目的，本发明的一个方面提供一种岩溶发育区水下溶洞注浆处理方法，采用注浆系统进行注浆，所述注浆系统包括第一套管、第二套管、止浆塞以及依次通过第一套管、第二套管与止浆塞连通的注浆泵和压力泵；所述注浆处理方法包括以下步骤：
S100：在水面采用全站仪放样定位布孔，并在孔位处设置明显标识；
S200：将第一套管锤入孔位处的水面底部黏土层，第一套管顶面标高高于最高水位0.5～0.7m，并清理第一套管中的水和淤泥；
S300：对第一套管采用潜孔钻跟管钻机进行注浆孔钻进形成注浆孔；
S400：注浆孔钻孔完成后进行洗孔，洗孔后采用第二套管置换钻机跟管套管，并将第二套管尾部伸至溶洞内；
S500：实测溶洞洞顶标高,并根该标高通过压力泵将止浆塞固定在溶洞洞顶以上；
S600：通过注浆泵控制注浆压力对止浆塞柔性管路进行注浆，通过孔内返浆监测返浆压力，通过灌浆记录仪和止浆阀实时监控施工过程中的一系列注浆施工参数，并根据施工参数进行不同水灰比注浆浆液变换，直到达到终止注浆控制标准；
S700：根据终止注浆控制标准结束注浆孔注浆，并采用压力灌浆封孔法灌浆封孔，封孔浆液采用双液浆；
S800：对溶洞处理采用钻孔取芯为主、压水试验为辅的综合方法并根据检测标准进行注浆质量检查。
进一步地，步骤S600中的溶洞注浆及返浆压力监测包括如下步骤：
S601：注浆采用的水泥采用强度等级不低于42.5级的硅酸盐水泥，注浆浆液包括普通水泥浆和/或在其中加入外加剂；
S602：所述普通水泥浆浆液水灰比为1:1、0.8:1或0.5:1；开灌水灰比为1:1；灌浆过程中，注浆压力保持不变，注入率持续减少；当注入率不变而压力持续升高时，浆液水灰比不变；当注入量大于300L或灌注时间大于1h，且压力和注入率保持不变时，应将水灰比灌浆变浓一级；当注浆率大于30L/min时，视具体情况越级变浓水灰比；
S603：土岩接合面处注浆压力为0.2MPa，溶洞注浆压力控制在0.3～0.5MPa；注浆压力应随着注浆过程逐步提高，达到设计注浆压力并继续注浆时间≥30min。
进一步地，所述终止注浆控制标准包括：
第一标准，孔口或邻孔返浆；或
第二标准，注浆钻孔基岩完整，或多次注浆，孔口压力超过1.5MPa；或
第三标准，注浆孔口压力维持在0.5～0.8MPa，吸浆量不大于40L/min，并维持30min；或
第四标准，单孔注浆量达到平均注浆量的1.5～2.0倍，且进浆量明显减少。
进一步地，步骤S500中止浆塞固定还包括如下步骤：
S501：加压泵调试及管路连接，首先调试加压泵及连接管路，根据实测溶洞洞顶标高，安装止浆塞，并将其固定在洞顶以上0.5m处；
S502：加压至设计压力并稳定监测，通过加压管路对止浆塞进行打压，并把压力控制在1.0～1.6Mpa，使止浆塞充分膨胀牢固卡在洞顶上方。
进一步地，步骤S300中注浆孔的形成还包括如下步骤：
S301：将潜孔钻跟管钻机深入第一套管内；
S302：根据地层条件和钻具的长度确定回次进尺深度；
S303：根据回次进尺深度在第一套管内进行钻进并通过潜孔锤锤击连接在跟管钻机套管上的管靴，使其同步跟进；
S304：根据需要深度完成钻进后，将跟管套管留置在钻进深度位置，完成注浆孔钻进。
进一步地，步骤S302中所述根据地层条件和钻具的长度确定回次进尺深度包括：在软土及松散层中钻进时回次进尺不大于0.5m，在粘性土及粉土层中钻进时回次进尺不大于1.0m；在完整岩层中钻进时回次进尺小于等于1.5m；对于软岩采用合金钻头回转钻进；对于硬质岩，采用金刚石钻有回转钻进；对于破碎带，采用单动双管钻进回转钻具取芯。
进一步地，步骤S800中所述检测标准包括：岩溶发育每个溶洞加固区必须进行质量检查；岩溶不发育区对洞径大于2m的溶洞必须进行质量检查，其余按溶洞处理总数的10％进行溶洞注浆质量检查；
所述注浆效果检测采用钻孔取芯后做抗压试验及标准贯入试验，注浆固结体28d的无侧限抗压强度≥0.15MPa。
进一步地，所述第一套管采用低锤密击的方式锤入水面底部淤泥层内1m，且保持垂直度≤1％。
本发明的另一个方面，提供一种岩溶发育区水下溶洞注浆处理系统，包括用于钻孔的潜孔钻跟管钻机、用于隔离地表水及水下淤泥层的第一套管、设于所述第一套管内部并深入到溶洞内部的第二套管、设于所述第二套管内部且位于溶洞上方的止浆塞以及依次通过第一套管、第二套管与止浆塞连通的注浆泵和压力泵；
所述注浆泵和压力泵位于地面；通过所述注浆泵控制注浆压力并对止浆塞柔性管路进行注浆和监测返浆压力；通过所述压力泵对所述止浆塞进行加压打压并使止浆塞膨胀进而固定在所述第二套管内。
进一步地，所述第一套管一端开口位于水面以上0.5～0.7m处；
所述第二套管的一端设于所述第一套管内部，另一端伸入所述溶洞内部0.3～0.5m；
所述第一套管为钢套管，钢管壁厚6～8mm；
所述第二套管为PVC套管。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明的一种岩溶发育区水下溶洞注浆处理方法，通过在地下设用于隔离地表水及水下淤泥层的第一套管、在第一套管内部并深入到溶洞内部设第二套管、在第二套管内部且位于溶洞上方设止浆塞，在地上设与第一套管、第二套管、止浆塞连通的注浆泵和压力泵；通过第一套管将地表水与水下淤泥层、黏土层隔离开来，在第一套管内采用地质钻机钻进成孔，成孔后置换第二套管至溶洞洞内，然后安设止浆塞至溶洞顶部一定高度处，接着通过加压泵对止浆塞进行加压打压并使其膨胀固定在第二套管内，最后通过注浆泵控制注浆压力对止浆塞柔性管路进行注浆，并通过孔内返浆监测返浆压力，最后进行封孔、效果检测；能够有效隔离地表水及水下淤泥，且能稳定注浆孔壁防止垮塌，减少注浆液流失对环境保护、水资源保护有较好的保护作用，采用新型止浆塞膨胀紧固技术避免常规注浆的封孔难、返浆压力难以控制的问题，岩溶溶洞注浆质量高，填充加固效果好；并可实时监测浆液压力、调整注浆参数，做到钻孔、注浆、封孔、监测与环境保护一体化施工，极具创造性。
(2)本发明的一种岩溶发育区水下溶洞注浆处理方法，采用小直径PVC套管置换跟管套管，既能起到隔离地下水和软弱土层及流砂及稳定孔壁防止垮塌的作用,又能在注浆过程中减少注浆浆液流入到周边的空隙中，减少浆液流失既避免了资源浪费，保护了地下水资源。
附图说明
图1为本发明实施例一种岩溶发育区水下溶洞注浆处理系统的结构示意图；
图2为本发明实施例一种岩溶发育区水下溶洞注浆处理方法的施工流程图；
图3为本发明实施例一种岩溶发育区水下溶洞注浆处理方法中注浆孔钻进的工艺流程图。
在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-第一套管、2-第二套管、3-止浆塞、4-溶洞、5-水面、6-注浆泵、7-加压泵、8-水下杂填土层、9-淤泥层、10-黏土层、11-淤泥质黏土层、12-中风化灰岩层。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
此外，术语“第一”、“第二”......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数量。由此，限定有“第一”、“第二”......的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设有”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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所示,本发明实施例提供一种岩溶发育区水下溶洞注浆处理方法，采用水下溶洞注浆系统进行注浆，所述注浆系统包括用于钻孔的潜孔钻跟管钻机、用于隔离地表水及水下淤泥层的第一套管1、设于所述第一套管1内部并深入到溶洞4内部的第二套管2、设于所述第二套管2内部且位于溶洞4上方的止浆塞3以及依次通过第一套管1、第二套管2与止浆塞3连通的注浆泵6和压力泵7；首先定位布孔，并根据孔位将第一套管安置在水下黏土层，将地表水与水下淤泥层、黏土层隔离开来，在第一套管内采用地质钻机钻进成孔，成孔后置换第二套管至溶洞洞内，然后安设止浆塞至溶洞顶部一定高度处，接着通过加压泵对止浆塞进行加压打压并使其膨胀固定在第二套管内，最后通过注浆泵控制注浆压力对止浆塞柔性管路进行注浆，并通过孔内返浆监测返浆压力，最后进行封孔、效果检测；本发明采用双套管+止浆塞对溶洞进行注浆处理，能够有效隔离地表水及水下淤泥，且能稳定注浆孔壁防止垮塌，减少注浆液流失对环境保护、水资源保护有较好的保护作用，采用新型止浆塞膨胀紧固技术避免常规注浆的封孔难、返浆压力难以控制的问题，岩溶溶洞注浆质量高，填充加固效果好；并通过注浆泵对止浆塞柔性管路进行注浆可实时监测浆液压力、调整注浆参数，做到钻孔、注浆、封孔、监测与环境保护一体化施工，极具创造性。
进一步地，如图1所示，所述洞注4位于水面5以下的中风化灰岩层12内，所述水面5和所述中风化灰岩层12之间从上到下还依次包括水下杂填土层8、淤泥层9、黏土层10、淤泥质黏土层11；所述第一套管1优选为钢材质，钢管壁厚6～8mm,其一端开口位于水面以上0.5～0.7m处，另一端开口位于水下淤泥层9内1m深处；这样既能起到稳定孔壁防止垮塌的作用、又能减少注浆浆液流入到周边的空隙中，减少浆液流失既避免了资源浪费，保护了地下水资源；所述第二套管2的一端设于所述第一套管1内部，另一端深入所述溶洞4内部(0.3～0.5m)；所述第二套管2优选为PVC套管；所述注浆泵6和压力泵7位于地面，所述注浆泵6用于控制注浆压力并对止浆塞柔性管路进行注浆，并通过孔内返浆监测返浆压力；所述压力泵7通过从外界输入空气对所述止浆塞3进行加压打压并使其膨胀进而固定在所述第二套管2内。
本发明采用“双套管+止浆塞”对溶洞进行注浆处理，采用成本较低的PVC套管置换钻机跟管并能够有效隔离地表水及水下淤泥和地下水和软弱土层及流砂，对环境保护、水资源保护有较好的保护作用；采用新型的压力泵加压打压使止浆塞膨胀紧固技术避免常规注浆的封孔难、返浆压力难以控制的问题，对确保岩溶溶洞注浆效果与质量有较好的使用效果；通过注浆泵对止浆塞柔性管路进行注浆可实时监测浆液压力、调整注浆参数，做到钻孔、注浆、封孔、监测与环境保护一体化施工，极具创造性。
本发明的一种岩溶发育区水下溶洞注浆处理方法包括如下步骤：
S100：定位布孔：在水面打设钢管桩架设钢栈桥作为施工平台，采用全站仪放样布孔，并在孔位处设置明显标识；
S200：第一套管隔离地表水及淤泥层：将第一套管锤入孔位处的水面底部黏土层，第一套管顶面标高高于最高水位0.5～0.7m，并清理第一套管中的水和淤泥；第一套管优选的采用直径500mm的无缝钢管作为钢套管，钢管壁厚6～8mm，孔口加焊耐拉环，钢套管按测量放点定位，采用低锤密击的方式锤入水面底部淤泥层1m，进而将地表水及淤泥层隔离开；在此过程中采用靠尺检测垂直度，并保持垂直度≤1％，钢套管顶面标高需高于最高水位0.5～0.7m，钢套管施工完毕后采用水泵排空套管内水，并清理淤泥，以防止水和淤泥进入接下来的钻孔和注浆工程中，也便于接下来钻机的注浆孔钻进。
S300：泥浆护壁跟管钻进形成注浆孔：对第一套管采用潜孔钻跟管钻机进行注浆孔钻进形成注浆孔；具体包括如下步骤：
S301：将潜孔钻跟管钻机深入第一套管内；
S302：根据地层条件和钻具的长度确定回次进尺深度；
S303：根据回次进尺深度在第一套管内进行钻进并通过潜孔锤锤击连接在跟管钻机套管上的管靴，使其同步跟进；
S304：根据需要深度完成钻进后，将跟管套管留置在钻进深度位置，完成注浆孔钻进；
注浆孔钻进采用潜孔钻跟管钻机，利用其扭矩及顶升压力大，钻具配套适应性强，成孔深且质量高的特点，配套钻具为跟管钻进的潜孔锤和偏心钻头，潜孔锤利用高压空气为动力做功，钻孔直径为110mm～150mm。
跟管钻机套管的跟进是通过潜孔锤锤击连接在套管上的管靴，同步跟进；套管的主要作用是护壁，防止在成孔过程中防止软流塑状软土、流沙塌孔及减少对岩体扰动掉块，另一个作用是套管直径较钻杆大，刚度较好，防止钻杆弯曲，提高成孔质量。
岩芯采取率应达到有关要求钻探，每一回次采取率：在粘性土不应低于90％，完整岩层不应低于85％，砂类土、碎石类土不应低于80％，破碎岩层不应低于65％，从而保证成孔质量；为保证采取率，对不同的地层采用不同的方法，控制措施如下：回次应在保证获得准确的地质资料的前提下，根据地层条件和钻具的长度确定。在碎石类土中钻进时，应适当控制其进尺，以确保分层与描述的要求；在软土及松散层中钻进时不大于0.5m，在粘性土及粉土层中钻进时，一般回次进尺不大于1.0m；在完整岩层中钻进时，回次进尺不得超过1.5m。对于软岩采用合金钻头回转钻进；对于硬质岩，采用金刚石钻有回转钻进；对于破碎带，采用单动双管钻进回转钻具取芯；并注意观察、记录钻孔中的异常气味，如发现异常气体，将使用气体检查仪器检查其成份，并做好现场保护措施，保证人员安全。
S400：洗孔、第二套管置换跟管套管：注浆孔钻孔完成后进行洗孔，因钻机跟管套管为定型产品，在岩溶注浆期间需拔出孔外，因此在洗孔后要采用第二套管置换钻机跟管套管，并将第二套管尾部伸至溶洞内；具体地，迅速采用小直径PVC套管置换跟管套管，PVC套管伸至溶洞内0.3～0.5m，这样既能起到稳定孔壁防止垮塌的作用、又能减少注浆浆液流入到周边的空隙中，减少浆液流失既避免了资源浪费，保护了地下水资源。
S500：止浆塞定位及安装、加压固定，实测溶洞洞顶标高,并根该标高通过压力泵将止浆塞固定在溶洞洞顶以上；具体包括如下步骤：
S501：加压泵调试及管路连接，首先调试加压泵及连接管路，根据实测溶洞洞顶标高，安装止浆塞，并将其固定在洞顶以上0.5m处；
S502：加压至设计压力并稳定监测，通过加压管路对止浆塞进行打压，并把压力控制在1.0～1.6Mpa，使止浆塞充分膨胀牢固卡在洞顶上方。
S600：溶洞注浆、返浆压力监测：通过注浆泵控制注浆压力对止浆塞柔性管路进行注浆，通过灌浆记录仪和止浆阀实时监控施工过程中的一系列注浆施工参数，并根据施工参数进行不同水灰比注浆浆液变换，直到达到终止注浆控制标准；
主要包括以下步骤：
S601：注浆浆材选择及浆液制备，注浆采用的水泥采用强度等级不低于42.5级的硅酸盐水泥；注浆浆液包括普通纯水泥浆或根据需要在其中掺加外加剂；
S602：注浆浆液水灰比质量检测：普通水泥浆浆液水灰比为1:1、0.8:1或0.5:1；开灌水灰比为1:1；灌浆过程中，注浆压力保持不变，注入率持续减少；当注入率不变而压力持续升高时，浆液水灰比不变；当注入量大于300L或灌注时间大于1h，且压力和注入率保持不变时，应将水灰比灌浆变浓一级；当注浆率大于30L/min时，视具体情况越级变浓水灰比；
S603：注浆压力控制：土岩接合面处注浆压力为0.2MPa，溶洞注浆压力控制在0.3～0.5MPa；注浆压力应随着注浆过程逐步提高，达到设计注浆压力并继续注浆时间≥30min。
S700：注浆结束及封孔：根据终止注浆控制标准结束注浆孔注浆，并采用压力灌浆封孔法灌浆封孔，封孔浆液采用双液浆；
当注浆达到下列标准之一时，结束该孔注浆：
第一标准，孔口或邻孔返浆；
第二标准，注浆钻孔基岩完整，或多次注浆，孔口压力超过1.5MPa；
第三标准，注浆孔口压力维持在0.5～0.8MPa，吸浆量不大于40L/min，维持30min；
第四标准，单孔注浆量达到平均注浆量的1.5～2.0倍，且进浆量明显减少。
在灌浆完成后，所有灌浆孔与检查孔灌浆或压水结束后应紧接着进行灌浆封孔；灌浆封孔采用"压力灌浆封孔法"，封孔浆液采用双液浆。
S800：对整体的注浆效果进行检测：
①对溶洞处理采用钻孔取芯为主、压水试验为辅的综合方法进行注浆质量检查；
②检测标准：在岩溶发育或相对较发育区每个溶洞加固区须进行质量检查，岩溶相对不发育区对洞径大于2m的溶洞须进行质量检查，其余按溶洞处理总数的10％进行溶洞注浆质量检查。
③钻孔取芯后做抗压试验及标准贯入试验，注浆固结体28d(固结度)的无侧限抗压强度≥0.15MPa。
本发明的一种岩溶发育区水下溶洞注浆处理方法的工作原理：施工时，首先定位布孔，并根据孔位将第一套管安置在水下黏土层，将地表水与水下淤泥层、黏土层隔离开来，在第一套管内采用地质钻机钻进成孔，成孔后置换第二套管至溶洞洞内，然后安设止浆塞至溶洞顶部一定高度处，接着通过加压泵对止浆塞进行加压打压并使其膨胀固定在第二套管内，最后通过注浆泵控制注浆压力对止浆塞柔性管路进行注浆，并通过孔内返浆监测返浆压力，最后进行封孔、效果检测；本发明采用双套管+止浆塞对溶洞进行注浆处理，采用成本较低的PVC套管置换钻机跟管并能够有效隔离地表水及水下淤泥和地下水和软弱土层及流砂，能够有效隔离地表水及水下淤泥，且能稳定注浆孔壁防止垮塌，减少注浆液流失对环境保护、水资源保护有较好的保护作用，采用新型止浆塞膨胀紧固技术避免常规注浆的封孔难、返浆压力难以控制的问题，岩溶溶洞注浆质量高，填充加固效果好；并通过注浆泵对止浆塞柔性管路进行注浆可实时监测浆液压力、调整注浆参数，做到钻孔、注浆、封孔、监测与环境保护一体化施工，极具创造性。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种岩溶发育区水下溶洞注浆处理方法，采用注浆系统进行注浆，其特征在于：所述注浆系统包括第一套管(1)、第二套管(2)、止浆塞(3)以及依次通过第一套管(1)、第二套管(2)与止浆塞(3)连通的注浆泵(6)和压力泵(7)；所述注浆处理方法包括以下步骤：
S100：在水面采用全站仪放样定位布孔，并在孔位处设置明显标识；
S200：将第一套管锤入孔位处的水面底部黏土层，第一套管顶面标高高于最高水位0.5～0.7m，并清理第一套管中的水和淤泥；
S300：对第一套管采用潜孔钻跟管钻机进行注浆孔钻进形成注浆孔；
S400：注浆孔钻孔完成后进行洗孔，洗孔后采用第二套管置换钻机跟管套管，并将第二套管尾部伸至溶洞内；
S500：实测溶洞洞顶标高,并根该标高通过压力泵将止浆塞固定在溶洞洞顶以上；
S600：通过注浆泵控制注浆压力对止浆塞柔性管路进行注浆，通过孔内返浆监测返浆压力通过灌浆记录仪和止浆阀实时监控施工过程中的一系列注浆施工参数，并根据施工参数进行不同水灰比注浆浆液变换，直到达到终止注浆控制标准；
S700：根据终止注浆控制标准结束注浆孔注浆，并采用压力灌浆封孔法灌浆封孔，封孔浆液采用双液浆；
S800：对溶洞处理采用钻孔取芯为主、压水试验为辅的综合方法并根据检测标准进行注浆质量检查。
2.根据权利要求1所示的一种岩溶发育区水下溶洞注浆处理方法，其特征在于，步骤S600中的溶洞注浆及返浆压力监测包括如下步骤：
S601：注浆采用的水泥采用强度等级不低于42.5级的硅酸盐水泥，注浆浆液包括普通水泥浆和/或在其中加入外加剂；
S602：所述普通水泥浆浆液水灰比为1:1、0.8:1或0.5:1；开灌水灰比为1:1；灌浆过程中，注浆压力保持不变，注入率持续减少；当注入率不变而压力持续升高时，浆液水灰比不变；当注入量大于300L或灌注时间大于1h，且压力和注入率保持不变时，应将水灰比灌浆变浓一级；当注浆率大于30L/min时，视具体情况越级变浓水灰比；
S603：土岩接合面处注浆压力为0.2MPa，溶洞注浆压力控制在0.3～0.5MPa；注浆压力应随着注浆过程逐步提高，达到设计注浆压力并继续注浆时间≥30min。
3.根据权利要求1所示的一种岩溶发育区水下溶洞注浆处理方法，其特征在于，所述终止注浆控制标准包括：
第一标准，孔口或邻孔返浆；或
第二标准，注浆钻孔基岩完整，或多次注浆，孔口压力超过1.5MPa；或
第三标准，注浆孔口压力维持在0.5～0.8MPa，吸浆量不大于40L/min，并维持30min；或
第四标准，单孔注浆量达到平均注浆量的1.5～2.0倍，且进浆量明显减少。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种岩溶发育区水下溶洞注浆处理方法，其特征在于，步骤S500中止浆塞固定还包括如下步骤：
S501：加压泵调试及管路连接，首先调试加压泵及连接管路，根据实测溶洞洞顶标高，安装止浆塞，并将其固定在洞顶以上0.5m处；
S502：加压至设计压力并稳定监测，通过加压管路对止浆塞进行打压，并把压力控制在1.0～1.6Mpa，使止浆塞充分膨胀牢固卡在洞顶上方。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种岩溶发育区水下溶洞注浆处理方法，其特征在于，步骤S300中注浆孔的形成还包括如下步骤：
S301：将潜孔钻跟管钻机深入第一套管内；
S302：根据地层条件和钻具的长度确定回次进尺深度；
S303：根据回次进尺深度在第一套管内进行钻进并通过潜孔锤锤击连接在跟管钻机套管上的管靴，使其同步跟进；
S304：根据需要深度完成钻进后，将跟管套管留置在钻进深度位置，完成注浆孔钻进。
6.根据权利要求5所述的一种岩溶发育区水下溶洞注浆处理方法，其特征在于，步骤S302中所述根据地层条件和钻具的长度确定回次进尺深度包括：在软土及松散层中钻进时回次进尺不大于0.5m，在粘性土及粉土层中钻进时回次进尺不大于1.0m；在完整岩层中钻进时回次进尺小于等于1.5m；对于软岩采用合金钻头回转钻进；对于硬质岩，采用金刚石钻有回转钻进；对于破碎带，采用单动双管钻进回转钻具取芯。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的一种岩溶发育区水下溶洞注浆处理方法，其特征在于，步骤S800中所述检测标准包括：岩溶发育每个溶洞加固区必须进行质量检查；岩溶不发育区对洞径大于2m的溶洞必须进行质量检查，其余按溶洞处理总数的10％进行溶洞注浆质量检查；
所述注浆效果检测采用钻孔取芯后做抗压试验及标准贯入试验，注浆固结体28d的无侧限抗压强度≥0.15MPa。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的一种岩溶发育区水下溶洞注浆处理方法，其特征在于，所述第一套管(1)采用低锤密击的方式锤入水面底部淤泥层内1m，且保持垂直度≤1％。
9.一种岩溶发育区水下溶洞注浆处理系统，其特征在于：包括用于钻孔的潜孔钻跟管钻机、用于隔离地表水及水下淤泥层的第一套管(1)、设于所述第一套管(1)内部并深入到溶洞(4)内部的第二套管(2)、设于所述第二套管(2)内部且位于溶洞(4)上方的止浆塞(3)以及依次通过第一套管(1)、第二套管(2)与止浆塞(3)连通的注浆泵(6)和压力泵(7)；
所述注浆泵(6)和压力泵(7)位于地面；通过所述注浆泵(6)控制注浆压力并对止浆塞柔性管路进行注浆和监测返浆压力；通过所述压力泵(7)对所述止浆塞(3)进行加压打压并使止浆塞膨胀进而固定在所述第二套管(2)内。
10.根据权利要求9所述的一种岩溶发育区水下溶洞注浆处理系统，其特征在于：所述第一套管(1)一端开口位于水面以上0.5～0.7m处；
所述第二套管(2)的一端设于所述第一套管(1)内部，另一端伸入所述溶洞(4)内部0.3～0.5m；
所述第一套管(1)为钢套管，钢管壁厚6～8mm；
所述第二套管(2)为PVC套管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110501235.9A CN113216142A (zh) | 2021-05-08 | 2021-05-08 | 一种岩溶发育区水下溶洞注浆处理方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110501235.9A CN113216142A (zh) | 2021-05-08 | 2021-05-08 | 一种岩溶发育区水下溶洞注浆处理方法及系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113216142A true CN113216142A (zh) | 2021-08-06 |
Family
ID=77094057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110501235.9A Pending CN113216142A (zh) | 2021-05-08 | 2021-05-08 | 一种岩溶发育区水下溶洞注浆处理方法及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113216142A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115404845A (zh) * | 2022-08-08 | 2022-11-29 | 中国建筑第七工程局有限公司 | 溶土洞处理施工方法 |
| CN117419772A (zh) * | 2023-12-19 | 2024-01-19 | 中铁三局集团广东建设工程有限公司 | 一种用于溶洞注浆控制的传感数据处理方法及装置 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20080048107A (ko) * | 2006-11-28 | 2008-06-02 | (주)리치이엔씨 | 발파 및 그라우팅에 의한 공동 충전공법 |
| CN103410149A (zh) * | 2013-08-08 | 2013-11-27 | 葛洲坝集团试验检测有限公司 | 一种深水条件下的基岩灌浆方法 |
| CN104762970A (zh) * | 2015-04-28 | 2015-07-08 | 中铁五局（集团）有限公司 | 一种深孔岩溶注浆辅助拔管装置及施工方法 |
| CN105019458A (zh) * | 2015-07-30 | 2015-11-04 | 中铁五局（集团）有限公司 | 深厚砂层覆盖下溶洞注浆系统设备及施工方法 |
| CN110258567A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-09-20 | 李艳 | 一种双套管穿越地下障碍的灌浆方法 |
| CN111997620A (zh) * | 2020-07-28 | 2020-11-27 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | 一种岩溶塌陷区的注浆施工系统及方法 |
-
2021
- 2021-05-08 CN CN202110501235.9A patent/CN113216142A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20080048107A (ko) * | 2006-11-28 | 2008-06-02 | (주)리치이엔씨 | 발파 및 그라우팅에 의한 공동 충전공법 |
| CN103410149A (zh) * | 2013-08-08 | 2013-11-27 | 葛洲坝集团试验检测有限公司 | 一种深水条件下的基岩灌浆方法 |
| CN104762970A (zh) * | 2015-04-28 | 2015-07-08 | 中铁五局（集团）有限公司 | 一种深孔岩溶注浆辅助拔管装置及施工方法 |
| CN105019458A (zh) * | 2015-07-30 | 2015-11-04 | 中铁五局（集团）有限公司 | 深厚砂层覆盖下溶洞注浆系统设备及施工方法 |
| CN110258567A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-09-20 | 李艳 | 一种双套管穿越地下障碍的灌浆方法 |
| CN111997620A (zh) * | 2020-07-28 | 2020-11-27 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | 一种岩溶塌陷区的注浆施工系统及方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 全国中级注册安全工程师职业资格考试用书编写组: "《2019建筑施工安全技术 安全生产专业实务》", 同济大学出版社 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115404845A (zh) * | 2022-08-08 | 2022-11-29 | 中国建筑第七工程局有限公司 | 溶土洞处理施工方法 |
| CN115404845B (zh) * | 2022-08-08 | 2024-01-30 | 中国建筑第七工程局有限公司 | 溶土洞处理施工方法 |
| CN117419772A (zh) * | 2023-12-19 | 2024-01-19 | 中铁三局集团广东建设工程有限公司 | 一种用于溶洞注浆控制的传感数据处理方法及装置 |
| CN117419772B (zh) * | 2023-12-19 | 2024-03-12 | 中铁三局集团广东建设工程有限公司 | 一种用于溶洞注浆控制的传感数据处理方法及装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chen et al. | Long rectangular box jacking project: a case study | |
| CN101457853B (zh) | 非开挖拉管施工工法 | |
| CN101737060B (zh) | 土质下穿隧道超大直径管幕施工方法 | |
| CN205172598U (zh) | 管幕旋喷桩支护结构 | |
| CN103088814A (zh) | 一种旋挖钻机配合冲击钻机成孔施工方法 | |
| CN108517877B (zh) | 杂填土超深基坑固结注浆结合双排钢管桩支护工法 | |
| CN110185844A (zh) | 浅覆土大直径顶管施工方法 | |
| CN106088099B (zh) | 一种地铁基坑锚索处理方法 | |
| CN102286984A (zh) | 一种止水帷幕及其施工方法 | |
| CN102943466A (zh) | 微型钢管混凝土桩穿透路基层加固软弱地基施工工法 | |
| CN113216142A (zh) | 一种岩溶发育区水下溶洞注浆处理方法及系统 | |
| CN105970918A (zh) | 一种大粒径卵石砂土且渗水严重地质条件下的桩基成孔的施工工艺 | |
| CN104947649A (zh) | 顶管施工引起的沉井后背土体变形控制方法 | |
| CN112664221A (zh) | 一种用于复杂地质层的顶管施工方法 | |
| CN103015429A (zh) | 长螺旋旋喷搅拌水泥土型钢桩基坑止水支护方法 | |
| CN105064335A (zh) | 适用于砂卵石地层盾构端头井加固的超高压旋喷注浆方法 | |
| CN104452793A (zh) | 泡沫混凝土处理城市高架桥基础处废弃污水管道施工工艺 | |
| CN101701460A (zh) | 控制基坑施工过程中周围地表沉降的施工方法 | |
| CN104775412B (zh) | 地层加固psc施工方法 | |
| CN111733841A (zh) | 一种用于深埋盾构隧道的湖底岩溶处理方法 | |
| CN106049467A (zh) | 复杂地质下冲击钻钻孔灌注桩漏浆处理方法 | |
| CN103015435A (zh) | 长螺旋潜孔锤振动旋喷水泥土型钢桩基坑止水支护方法 | |
| CN110306989A (zh) | 一种非明挖装配式管沟开挖支护加固方法 | |
| CN216588595U (zh) | 一种矩形多隧道加固和监测系统 | |
| CN205975648U (zh) | 冻结管幕钢管 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210806 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |