CN113737799A - 一种劈裂注浆技术及其注浆方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种劈裂注浆技术及其注浆方法，涉及劈裂灌浆技术领域。该一种劈裂注浆技术及其注浆方法，包括以下步骤：S1、使用回转钻机在土坝的坝轴线上垂直钻孔；S2、向搅拌机内加入水和浆料搅拌制得稀浆和浓浆；S3、将稀浆和浓浆依次注入钻孔内进行劈裂；S4、注入浓浆填满钻孔。通过浆料包括CW环氧树脂、高聚性注浆材料、改性脲醛树脂、乳化低热沥青和微生物菌液中的一种或多种，将浆料注入钻孔内进而分散，浆料在裂缝中急剧膨胀，达到快速填充的目的，并且抗压强度更高，微生物菌液在新陈代谢过程中，可以在其自身表面析出具有胶凝作用的碳酸钙晶体，从而将周围土颗粒牢牢固结，地基承载力大幅度提高，值得大力推广。
Description
技术领域
本发明涉及劈裂灌浆技术领域，具体为一种劈裂注浆技术及其注浆方法。
背景技术
劈裂灌浆是利用水力劈裂原理，对存在隐患或质量不良的土坝在坝轴线上钻孔、加压灌注泥浆形成新的防渗墙体的加固方法，堤坝体沿坝轴线劈裂灌浆后，在泥浆自重和浆、坝互压的作用下，固结而成为与坝体牢固结合的防渗墙体，堵截渗漏；与劈裂缝贯通的原有裂隙及孔洞在灌浆中得到填充，可提高堤坝体的整体性；通过浆、坝互压和干松土体的湿陷作用，部分坝体得到压密，可改善坝体的应力状态，提高其变形稳定性。
目前在进行劈裂灌浆时所使用的浆料大多为清水或砂浆，清水或砂浆的压力较小，劈裂效果较差，并且凝固后固化能力较差。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种劈裂注浆技术及其注浆方法，解决了劈裂时所使用的的浆料压力较小，劈裂效果较差，并且凝固后固化能力较差的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种劈裂注浆技术及其注浆方法，包括以下步骤：
S1.钻孔
使用回转钻机在土坝的坝轴线上垂直钻孔，孔径大小为80～100mm，钻孔的深度应穿过待注浆地层进入下部地层1～2m，钻孔完成后在孔口埋设孔口管，孔口管的长度为2～3m；
S2.制浆
向两个搅拌机内分别倒入适量的水，并向搅拌机内倒入一定比例的浆料，并以200～400r/min的转速对搅拌机内持续搅拌30～40min，待浆料与水充分混合后，将两个搅拌机内浆料取出制得稀浆和浓浆；
S3.注浆
首先使用稀浆向钻孔内灌注，待坝体被劈裂后立即停止灌注，并改用浓浆，首先将注浆管伸至里钻孔底部0.5～1m处，启动灌浆泵将浓浆由注浆管喷出，浆液劈裂坝体始于注管底部，沿小主应力作用面，逐渐向上发展，孔底注浆可施加较大压力，使坝体内部劈开，把较多的泥浆压入坝体，产生挤压变形，待停灌后，坝体产生回弹，有利于提高坝体和浆脉的密度，注浆厚度达到1～1.5m时停止注浆，并将注浆管向上提起1～1.5m，多次灌注后待钻孔不再吃浆或坝顶连续3次冒浆即可停止灌注；
S4.封孔
先将注浆管插入孔底，再注入浓浆将稀浆置换掉，直至浓浆填满钻孔为止，待浆液折水沉淀后，再进行第二次封填，直至钻孔封满为止。
优选的，所述浆料包括CW环氧树脂、高聚性注浆材料、改性脲醛树脂、乳化低热沥青和微生物菌液中的一种或多种。
优选的，所述高聚性注浆材料包括多异氰酸酯、聚醚多元醇和聚酯多元醇中的一种或多种，所述微生物菌液包括球式芽孢杆菌或反硝化细菌。
优选的，所述S2步骤制浆中，浓浆中浆料与水的比例为0.5:1，稀浆中浆料与水的比例为0.3:1。
优选的，所述S4步骤封孔中，第一次封填时，浓浆填满钻孔后停止灌注，并静置30～60min待浆液折水沉淀。
优选的，所述S2步骤制浆中，当选用的浆料为乳化低热沥青时，将浆料和水加入到搅拌机内，对搅拌机内加热至80～90℃，并以200～400r/min的转速对搅拌机内持续搅拌30～40min。
(三)有益效果
本发明提供了一种劈裂注浆技术及其注浆方法。具备以下有益效果：
本发明通过浆料包括CW环氧树脂、高聚性注浆材料、改性脲醛树脂、乳化低热沥青和微生物菌液中的一种或多种，其中CW环氧树脂是以低黏度环氧树脂为主剂，无毒、高韧性且适宜于水下固化的固化体系及反应性表面活性剂为助剂而组成的新型注浆材料，CW环氧树脂具有黏度低、强度高、渗透性优异和长期稳定性高等诸多优势，其中双酚A型环氧树脂因具有挥发性低、耐腐蚀性强的优点；其中高聚性注浆材料按照工程需要向溶洞、空穴或裂隙发育等不良地质体内注射高聚物原材料，材料迅速发生化学反应使得体积急剧膨胀，并生成高强度和高韧性的泡沫状高分子固体，从而达到快速填充溶洞空穴、防渗堵漏或补强加固的目的，高聚物注浆材料在3MPa及以上高注浆压力态势下呈劈裂扩散形式，浆液凝固后呈“多十字”交叉片状结构，砂砾石土中高聚物材料则直接填充其空隙，继而在注浆压力持续作用下不断挤密土体或建(构)筑物，最终形成球状坚实耐用、强度较高的固结体，高聚物注浆加固技术具有结构致密、协调变形好的优点；其中乳化低热沥青具有加热后变为易于流动的液体、遇水冷却后变为流动性较差的固体物，而掺加了乳化机和破乳剂的乳化低热沥青只需要80℃就能熔融流动，有利于节省能源简化施工；其中微生物菌液在新陈代谢过程中，可以在其自身表面析出具有胶凝作用的碳酸钙晶体，从而将周围土颗粒牢牢固结，经过微生物注浆加固处理后，土体的无侧限抗压强度和抗剪强度等各项物理力学指标显著改善，地基承载力大幅度提高。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
本发明实施例提供一种劈裂注浆技术及其注浆方法，包括以下步骤：
S1.钻孔
使用回转钻机在土坝的坝轴线上垂直钻孔，孔径大小为100mm，钻孔的深度应穿过待注浆地层进入下部地层2m，钻孔完成后在孔口埋设孔口管，孔口管的长度为3m；
S2.制浆
向两个搅拌机内分别倒入适量的水，并向搅拌机内倒入一定比例的浆料，并以400r/min的转速对搅拌机内持续搅拌40min，待浆料与水充分混合后，将两个搅拌机内浆料取出制得稀浆和浓浆；
S3.注浆
首先使用稀浆向钻孔内灌注，待坝体被劈裂后立即停止灌注，并改用浓浆，首先将注浆管伸至里钻孔底部1m处，启动灌浆泵将浓浆由注浆管喷出，浆液劈裂坝体始于注管底部，沿小主应力作用面，逐渐向上发展，孔底注浆可施加较大压力，使坝体内部劈开，把较多的泥浆压入坝体，产生挤压变形，待停灌后，坝体产生回弹，有利于提高坝体和浆脉的密度，注浆厚度达到1.5m时停止注浆，并将注浆管向上提起1.5m，多次灌注后待钻孔不再吃浆或坝顶连续3次冒浆即可停止灌注；
S4.封孔
先将注浆管插入孔底，再注入浓浆将稀浆置换掉，直至浓浆填满钻孔为止，待浆液折水沉淀后，再进行第二次封填，直至钻孔封满为止。
浆料包括CW环氧树脂、高聚性注浆材料、改性脲醛树脂、乳化低热沥青和微生物菌液中的一种或多种。
高聚性注浆材料包括多异氰酸酯、聚醚多元醇和聚酯多元醇中的一种或多种，微生物菌液包括球式芽孢杆菌或反硝化细菌。
S2步骤制浆中，浓浆中浆料与水的比例为0.5:1，稀浆中浆料与水的比例为0.3:1。
S4步骤封孔中，第一次封填时，浓浆填满钻孔后停止灌注，并静置60min待浆液折水沉淀。
S2步骤制浆中，当选用的浆料为乳化低热沥青时，将浆料和水加入到搅拌机内，对搅拌机内加热至90℃，并以400r/min的转速对搅拌机内持续搅拌40min。
综上所述，其中CW环氧树脂是以低黏度环氧树脂为主剂，无毒、高韧性且适宜于水下固化的固化体系及反应性表面活性剂为助剂而组成的新型注浆材料，CW环氧树脂具有黏度低、强度高、渗透性优异和长期稳定性高等诸多优势，其中双酚A型环氧树脂因具有挥发性低、耐腐蚀性强的优点；其中高聚性注浆材料按照工程需要向溶洞、空穴或裂隙发育等不良地质体内注射高聚物原材料，材料迅速发生化学反应使得体积急剧膨胀，并生成高强度和高韧性的泡沫状高分子固体，从而达到快速填充溶洞空穴、防渗堵漏或补强加固的目的，高聚物注浆材料在3MPa及以上高注浆压力态势下呈劈裂扩散形式，浆液凝固后呈“多十字”交叉片状结构，砂砾石土中高聚物材料则直接填充其空隙，继而在注浆压力持续作用下不断挤密土体或建(构)筑物，最终形成球状坚实耐用、强度较高的固结体，高聚物注浆加固技术具有结构致密、协调变形好的优点；其中乳化低热沥青具有加热后变为易于流动的液体、遇水冷却后变为流动性较差的固体物，而掺加了乳化机和破乳剂的乳化低热沥青只需要80℃就能熔融流动，有利于节省能源简化施工；其中微生物菌液在新陈代谢过程中，可以在其自身表面析出具有胶凝作用的碳酸钙晶体，从而将周围土颗粒牢牢固结，经过微生物注浆加固处理后，土体的无侧限抗压强度和抗剪强度等各项物理力学指标显著改善，地基承载力大幅度提高。
实施例二：
本发明实施例提供一种劈裂注浆技术及其注浆方法，包括以下步骤：
S1.钻孔
使用回转钻机在土坝的坝轴线上垂直钻孔，孔径大小为80mm，钻孔的深度应穿过待注浆地层进入下部地层1m，钻孔完成后在孔口埋设孔口管，孔口管的长度为2m；
S2.制浆
向两个搅拌机内分别倒入适量的水，并向搅拌机内倒入一定比例的浆料，并以200r/min的转速对搅拌机内持续搅拌30min，待浆料与水充分混合后，将两个搅拌机内浆料取出制得稀浆和浓浆；
S3.注浆
首先使用稀浆向钻孔内灌注，待坝体被劈裂后立即停止灌注，并改用浓浆，首先将注浆管伸至里钻孔底部0.5m处，启动灌浆泵将浓浆由注浆管喷出，浆液劈裂坝体始于注管底部，沿小主应力作用面，逐渐向上发展，孔底注浆可施加较大压力，使坝体内部劈开，把较多的泥浆压入坝体，产生挤压变形，待停灌后，坝体产生回弹，有利于提高坝体和浆脉的密度，注浆厚度达到1m时停止注浆，并将注浆管向上提起1m，多次灌注后待钻孔不再吃浆或坝顶连续3次冒浆即可停止灌注；
S4.封孔
先将注浆管插入孔底，再注入浓浆将稀浆置换掉，直至浓浆填满钻孔为止，待浆液折水沉淀后，再进行第二次封填，直至钻孔封满为止。
浆料包括CW环氧树脂、高聚性注浆材料、改性脲醛树脂、乳化低热沥青和微生物菌液中的一种或多种。
高聚性注浆材料包括多异氰酸酯、聚醚多元醇和聚酯多元醇中的一种或多种，微生物菌液包括球式芽孢杆菌或反硝化细菌。
S2步骤制浆中，浓浆中浆料与水的比例为0.5:1，稀浆中浆料与水的比例为0.3:1。
S4步骤封孔中，第一次封填时，浓浆填满钻孔后停止灌注，并静置30min待浆液折水沉淀。
S2步骤制浆中，当选用的浆料为乳化低热沥青时，将浆料和水加入到搅拌机内，对搅拌机内加热至80℃，并以200r/min的转速对搅拌机内持续搅拌30min。
综上所述，其中CW环氧树脂是以低黏度环氧树脂为主剂，无毒、高韧性且适宜于水下固化的固化体系及反应性表面活性剂为助剂而组成的新型注浆材料，CW环氧树脂具有黏度低、强度高、渗透性优异和长期稳定性高等诸多优势，其中双酚A型环氧树脂因具有挥发性低、耐腐蚀性强的优点；其中高聚性注浆材料按照工程需要向溶洞、空穴或裂隙发育等不良地质体内注射高聚物原材料，材料迅速发生化学反应使得体积急剧膨胀，并生成高强度和高韧性的泡沫状高分子固体，从而达到快速填充溶洞空穴、防渗堵漏或补强加固的目的，高聚物注浆材料在3MPa及以上高注浆压力态势下呈劈裂扩散形式，浆液凝固后呈“多十字”交叉片状结构，砂砾石土中高聚物材料则直接填充其空隙，继而在注浆压力持续作用下不断挤密土体或建(构)筑物，最终形成球状坚实耐用、强度较高的固结体，高聚物注浆加固技术具有结构致密、协调变形好的优点；其中乳化低热沥青具有加热后变为易于流动的液体、遇水冷却后变为流动性较差的固体物，而掺加了乳化机和破乳剂的乳化低热沥青只需要80℃就能熔融流动，有利于节省能源简化施工；其中微生物菌液在新陈代谢过程中，可以在其自身表面析出具有胶凝作用的碳酸钙晶体，从而将周围土颗粒牢牢固结，经过微生物注浆加固处理后，土体的无侧限抗压强度和抗剪强度等各项物理力学指标显著改善，地基承载力大幅度提高。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种劈裂注浆技术及其注浆方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.钻孔
使用回转钻机在土坝的坝轴线上垂直钻孔，孔径大小为80～100mm，钻孔的深度应穿过待注浆地层进入下部地层1～2m，钻孔完成后在孔口埋设孔口管，孔口管的长度为2～3m；
S2.制浆
向两个搅拌机内分别倒入适量的水，并向搅拌机内倒入一定比例的浆料，并以200～400r/min的转速对搅拌机内持续搅拌30～40min，待浆料与水充分混合后，将两个搅拌机内浆料取出制得稀浆和浓浆；
S3.注浆
首先使用稀浆向钻孔内灌注，待坝体被劈裂后立即停止灌注，并改用浓浆，首先将注浆管伸至里钻孔底部0.5～1m处，启动灌浆泵将浓浆由注浆管喷出，浆液劈裂坝体始于注管底部，沿小主应力作用面，逐渐向上发展，孔底注浆可施加较大压力，使坝体内部劈开，把较多的泥浆压入坝体，产生挤压变形，待停灌后，坝体产生回弹，有利于提高坝体和浆脉的密度，注浆厚度达到1～1.5m时停止注浆，并将注浆管向上提起1～1.5m，多次灌注后待钻孔不再吃浆或坝顶连续3次冒浆即可停止灌注；
S4.封孔
先将注浆管插入孔底，再注入浓浆将稀浆置换掉，直至浓浆填满钻孔为止，待浆液折水沉淀后，再进行第二次封填，直至钻孔封满为止。
2.根据权利要求1所述的一种劈裂注浆技术及其注浆方法，其特征在于：所述浆料包括CW环氧树脂、高聚性注浆材料、改性脲醛树脂、乳化低热沥青和微生物菌液中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的一种劈裂注浆技术及其注浆方法，其特征在于：所述高聚性注浆材料包括多异氰酸酯、聚醚多元醇和聚酯多元醇中的一种或多种，所述微生物菌液包括球式芽孢杆菌或反硝化细菌。
4.根据权利要求1所述的一种劈裂注浆技术及其注浆方法，其特征在于：所述S2步骤制浆中，浓浆中浆料与水的比例为0.5:1，稀浆中浆料与水的比例为0.3:1。
5.根据权利要求1所述的一种劈裂注浆技术及其注浆方法，其特征在于：所述S4步骤封孔中，第一次封填时，浓浆填满钻孔后停止灌注，并静置30～60min待浆液折水沉淀。
6.根据权利要求1所述的一种劈裂注浆技术及其注浆方法，其特征在于：所述S2步骤制浆中，当选用的浆料为乳化低热沥青时，将浆料和水加入到搅拌机内，对搅拌机内加热至80～90℃，并以200～400r/min的转速对搅拌机内持续搅拌30～40min。
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