CN114319546A - 注浆浆液及地下管道注浆方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种注浆浆液及地下管道注浆方法，属于管道堵漏技术领域，所述注浆浆液包括水泥浆和聚氨酯注浆材料；制成所述聚氨酯注浆材料的原料包括甲苯异氰酸酯和三羟基水溶聚醚；所述地下管道注浆方法依次经检查井降水、孔位放样和钻孔、注入上述注浆浆液，再经封孔完成。本发明的注浆浆液不遇水时稳定性好，当被灌注到漏水部位时，立即与水发生反应，同时放出二氧化碳气体，注浆浆液积膨胀并二次渗透扩散深入混凝土缝隙，不断的进行交联反应，交联反应所得的生成物黏度增大，形成网状结构，最终形成容积大、强度高，且不溶于水的固结物，进而在渗透有注浆浆液的土壤和裂缝中形成混凝土结构，能够达到对地下管道裂缝进行堵漏的效果。
Description
技术领域
本发明涉及地下管道的注浆材料，尤其涉及一种注浆浆液及地下管道注浆方法。
背景技术
城市管网中经常会出现管道破损、开裂、沉降导致渗漏的情况，对于此种情况，一般的处理方法是大开挖进行管道的更换，或者通过拉管、顶管新修建管道。由于管道周边的配套设施早已完善，重新开挖或新建管道的造价高，周期长，对周围的构(建)筑物、交通及周边居民的生产生活影响大。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种注浆浆液及地下管道注浆方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种注浆浆液，所述注浆浆液包括水泥浆和聚氨酯注浆材料；
制成所述聚氨酯注浆材料的原料包括甲苯异氰酸酯和三羟基水溶聚醚。
进一步的，制成所述聚氨酯注浆材料的有效成分的原料包括：
甲苯二异氰酸酯3重量份、邻苯二甲酸二丁酯1～1.2重量份、聚醚N-2041～1.2重量份、聚醚N-3030.9～1重量份、丙酮0.9～1.1重量份。
进一步的，所述聚氨酯注浆材料是取甲苯二异氰酸酯和邻苯二甲酸二丁酯置于干燥的容器中，边搅拌边加入聚醚N-204和聚醚N-303，再于45～55℃进行预反应，然后冷却、加入丙酮稀释制得。
进一步的，预反应的时间为2～3h。
进一步的，所述水泥浆是取水泥、防水剂与水混合制浆后制得。
进一步的，所述水泥、防水剂与水的重量比为1∶0.04～0.06∶1。
一种地下管道注浆方法，所述地下管道注浆方法依次经检查井降水、孔位放样和钻孔、注入上述注浆浆液，再经封孔完成。
进一步的，所述地下管道注浆方法，包括依次进行的以下步骤：
1)检查井降水
在检测到的地下管道的裂缝位置两侧且与地下管道相连的检查井处安设气囊，并砌管堵，待管堵强度达到100％后，采用管道内修补结合外部注浆的方法进行处理；
管道内部采用水不漏和微膨胀水泥修补；
2)孔位放样和钻孔
确定注浆范围，并定位多个注入注浆浆液的放样孔的位置；
在定位的放样孔的位置进行钻孔，获得多个放样孔；
3)注浆
采用劈裂注浆法进行注浆；
注浆时，将水泥浆和聚氨酯注浆材料分别经注浆管注入放样孔孔底，水泥浆和聚氨酯注浆材料在放样孔孔底的注浆管出口处混合，混合后水泥浆和聚氨酯注浆材料发生反应并扩散到土和/或管道缝隙中；
4)封孔
注浆完成后，进行封孔；
然后对下一个放样孔，按照步骤3)和步骤4)进行注浆和封孔，依次循环进行，直至所有放样孔全部完成注浆和封孔。
进一步的，步骤3)中，劈裂注浆法的具体步骤包括：
首先从放样孔的孔底开始，进行常压注浆，当注浆量大于理论的注浆量或锚具排气孔的孔口有注浆浆液溢出时，结束第一次注浆；这里的锚具是指，注浆管和放样孔之间的缝隙用锚具封闭时所用的锚具。
当第一次注浆的注浆浆液凝固后，再进行补充注浆，直至注满为止。
进一步的，当注浆量小于1L/min，稳压时间为2～3分钟，且注浆的压力下降在5％以下时，则停止进行注浆。
本发明的注浆浆液及地下管道注浆方法的有益效果为：
本发明使用的聚氨酯注浆材料为非水溶性聚氨酯注浆材料，它是由甲苯二异氰酸酯和邻苯二甲酸二丁酯与多羟基的聚醚(聚醚N-204和聚醚N-303)反应生成低聚氨酯“预聚体”，再与水泥浆配合作为注浆浆液使用；本发明的注浆浆液不遇水时稳定性好，当被灌注到漏水部位时，立即与水发生反应，同时放出二氧化碳气体，注浆浆液积膨胀并二次渗透扩散深入混凝土缝隙，不断的进行交联反应，交联反应所得的生成物黏度增大，形成网状结构，最终形成容积大、强度高，且不溶于水的固结物，进而在渗透有注浆浆液的土壤和裂缝中形成混凝土结构，所形成的混凝土结构抗压强度和抗渗能力极强，能够达到对地下管道裂缝进行堵漏的效果；
本发明的地下管道注浆方法，内部采用水不漏和微膨胀水泥修补，达到防渗漏的目的；外部采用本发明的注浆浆液进行注浆，完成后不会发现浆液渗入管道现象，闭水试验合格，能够达到对地下管道裂缝进行堵漏的效果；
本发明的地下管道注浆方法，通过内外结合的治理方法，有效的加固了管道周围的土体，提高了周围土体的承载力，消除了管道基础不均匀沉降引起的错位及管道渗漏间题，延长了使用年限；
本发明的地下管道注浆方法经济性高、费用低、适用性强、应用面广、工期短、工艺简单、安全性高、环保无污染，治理效果显著；
本发明的地下管道注浆方法，噪声低、无污染、施工周期短，将施工对周围环境及居民的影响降至最低，并能短时间内恢复正常的生产生活，消除了大开挖存在的安全隐患，同时保证了作业人员的安全，避免了因员工伤亡给公司带来的经济损失。
附图说明
图1是本发明实施例中的工艺流程图；
图2是本发明实施例中放样孔布置图；
其中，1、地下管道；2、放样孔；3、注浆范围；4、燃气管道；5、雨水方沟；6、地面。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。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它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例一种注浆浆液及地下管道注浆方法
本实施例是编号为WS42～WS43段污水管道堵漏工程，位于河北省石家庄市正定新区迎旭路K2+594中桥南北两侧，均穿越河道。
WS42-WS43段污水管道位于K2+594中桥北侧，两井间距60m，管道直径为DN800，管道为钢筋混凝土管，承插式连接。污水检查井处，管道埋深约9m。河道段，管道埋深约3m。管道南侧约3m位置为雨水方沟5，北侧约2.5m位置为燃气管道4。
本段污水管道穿越河道，管内水位较高，压力较大，污水渗入上部河道内，污染了河道水质。
采用管道检测机器人进行探测发现，此井段污水管道接口损坏，发生错位，管壁有裂缝。
针对上述问题，进行分析并出具方案，具体分析如下：
方案一：大开挖施工。此方案最为常见，但本实施例管道埋深达9m，管道两侧有燃气和雨水方沟5。放坡开挖，需要基坑支护、土方二次倒运等，施工难度大，不确定因素多，安全隐患大，施工周期长，造价高约68万。
方案二：拉管顶管施工。此方案开挖量小，但需要建立工作井，重铺管道，管道施工完成后需要新旧井贯通，管道的质量有保证，但施工有一定的难度，工期长，造价高达53万。
方案三：注浆施工。管道内部修补，外部注浆。此种方法，不涉及土方开挖，在一定程度上缩短了工期。内部修补管道缝隙，外部注浆填补缝隙的同时加固管道周围的土体，形成包裹体，将管道包裹在内，既止漏又提高了抗压能力，增加了整体性，保证了质量。此种方法工艺简单、工期短、造价低(约15万)、安全性高、质量有保证。
为了保证周围居民正常的生产生活，在安全第一，保质保量无污染的前提下将污水管道迅速治理完成，将对周围居民的影响降至最低，采用第方案三进行施工，即污水管道内部修补、外部注浆的方法进行管道的治理，即本发明的地下管道注浆方法。本实施例中，地下管道1即为污水管道，当然在其它工程中地下管道1并不限于污水管道。
一种地下管道注浆方法，见图1，具体制备过程包括依次进行的以下步骤：
1)检查井降水
本次工程检测到的地下管道1的裂缝位置是编号为WS42～WS43段污水管道段，首先在检测到的地下管道1的裂缝位置两侧且与地下管道1相连的检查井处安设气囊，并砌管堵；即在WS41和WS44这两座检查井下游方向安设气囊，再将WS41～WS44段管道内的污水排除，对管道进行清洗，清洗完成后在WS42和WS43这两座检查井处砖砌管堵；待管堵强度达到100％后，采用管道内修补结合外部注浆的方法进行处理；
管道内部采用水不漏和微膨胀水泥修补；
其中，气囊安设位置为：WS41检查井处下游管道内和WS44检查井处下游管道内。
管堵砌筑位置为：WS42检查井处上游管道口和WS43检查井处下游管道口。
2)孔位放样和钻孔
根据地下管道1的位置、深度，对注浆范围3进行确定。
注浆范围3的确定原则为：以地下管道1管壁外缘为基准，需要在地下管道1上方1m范围内，地下管道1两侧各2m内，地下管道1管底以下1m范围内全部进行注浆，且在检查井处，以检查井井壁外缘为基准，在检查井井壁外缘周围3m范围内，检查井的井底板下方1m范围内，检查井的盖板上方1m范围内全部进行注浆；
依据注浆范围3的确定原则，确定本次工程的注浆范围3，在根据注浆范围3，定位多个注入注浆浆液的放样孔2的位置；
相邻两个放样孔2之间的孔间距为0.9～1.1m，本实施例放样孔2之间的孔间距为1m，多个放样孔2呈梅花形布置。
本实施例具体实施时，先将本实施例中周围的雨水方沟5、燃气管道4及本实施例中的地下管道1(污水管道)、检查井的轮廓进行测量得不同的，用白灰标记，然后根据不同的轮廓线向外侧偏移0.5m作为第一排孔位，再根据上述方法确定注浆范围3和多个放样孔2的位置。
根据确定的放样孔2的位置，在地面6就位钻机，钻机安放需要平稳，并且需要调整垂直度与钻机水平。同时制浆机、注浆机配套放置，铺设并固定注浆管，注浆管不宜过长，需控制在30～50m，以防压力损失。
无法使用钻机的地方用手持台式水钻机代替。
再采用200型钻机，110mm钻头，在定位的放样孔2的位置进行钻孔，获得多个放样孔2。
3)注浆
31)注浆浆液的制备
注浆浆液由掺防水剂的水泥浆和聚氨酯注浆材料(泡沫剂)这两种浆液组成。
311)水泥浆的制备：
根据制浆机容量称取定量水，注入制浆机内，然后根据水泥、防水剂与水的重量比为1∶0.04～0.06∶1，本实施例为1∶0.05∶1，称取对应重量的水泥(本实施例中水泥采用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥)、防水剂(本实施例中采用高级脂肪酸防水剂)，开启制浆机，边搅拌边加入水泥和防水剂，搅拌时间大于3分钟，浆液无明显的沉淀即可，完后将水泥浆倒入储浆桶，水泥浆在储浆桶内储存时需要不停的搅拌，防止浆液沉淀离析。
312)聚氨酯注浆材料的制备：
分别称量甲苯二异氰酸酯3重量份、邻苯二甲酸二丁酯1～1.2重量份、聚醚N-2041～1.2重量份、聚醚N-3030.9～1重量份、丙酮0.9～1.1重量份备用；本实施例中分别称量300g甲苯二异氰酸酯、110g邻苯二甲酸二丁酯、110g聚醚N-204、100g聚醚N-303、100g丙酮，备用；
按照上述原料用量制备聚氨酯注浆材料，首先将称量好的甲苯二异氰酸酯和邻苯二甲酸二丁酯放入干燥的搪瓷容器中，边搅拌边加入聚醚N-204和聚醚N-303，升温并控制在45～55℃进行预反应2～3h(实施例中预反应的温度为50℃、时间为2.5h)，然后经冷却后，再加入丙酮稀释，即得聚氨酯注浆材料，测定相对密度在1.1～1.25，本实施例为1.15，然后储于密闭铁桶中备用，需要注意严禁水溅入容器内。
32)劈裂注浆法注浆
采用劈裂注浆法进行注浆；
当需要注浆时，分别启动连接盛放水泥浆的储浆桶和盛放聚氨酯注浆材料的密闭铁通的注浆泵，2台注浆泵与注浆管相连，分别通过注浆管将水泥浆和聚氨酯注浆材料注入放样孔2孔底，水泥浆和聚氨酯注浆材料在放样孔2孔底的注浆管出口处混合，混合后水泥浆和聚氨酯注浆材料发送反应并扩散到土和/或管道缝隙中；
注入的这种注浆浆料不遇水时稳定性好，当被灌注到漏水部位时，立即与水发生反应，同时放出二氧化碳气体，注浆浆液积膨胀并二次渗透扩散深入混凝土缝隙，不断的进行交联反应，交联反应所得的生成物黏度增大，形成网状结构，最终形成容积大、强度高，且不溶于水的固结物，进而在渗透有注浆浆液的土壤和裂缝中形成混凝土结构，所形成的混凝土结构抗压强度和抗渗能力极强，能够达到对地下管道1裂缝进行堵漏的效果。
劈裂注浆法的具体步骤包括：
首先从放样孔2的孔底开始，进行常压注浆，当注浆量大于理论的注浆量或锚具排气孔的孔口有注浆浆液溢出时，结束第一次注浆；
为了避免一次注不满，浆液凝固后产生沉降达不到预期的止水效果，再进行两次补充注浆，直至注满为止。补注浆在前一次注浆形成的水泥体强度达到5.0Mpa后分段依次由下至上进行，注浆压力、注浆数量和注浆时间根据锚具的体积及锚具的固地层情况确定。
本实施例中在第一次注浆的注浆浆液凝固后，再进行两次补充注浆，其中第三次为高压劈裂注浆，直至注满为止。
注浆压力与土的重度、强度、初始应力、孔深、位置及注浆次序等因素有关，本实施例中的注浆压力是结合上述因素进行确定的，本实施例中注浆浆液注入的压力控制在0.4～4MPa，注浆半径为0.5m。在应用于其它工程时，可根据实际情况及时进行调整。
在0.4～4MPa条件下，当注浆量小于1L/min，稳压时间为2～3分钟，且注浆的压力不下降或注浆的压力下降在5％以下时，即可停止进行注浆，注浆停止后，即完成注浆。
注浆完成后，将注浆管和注浆所用设备(注浆枪、注浆套管等)清洗干净。
4)封孔
注浆完成后，用细石混凝土或其他材料进行封孔；
清洗注浆泵、制浆机、储浆灌，移机至下一放样孔2，对下一个放样孔2，按照步骤3)和步骤4)进行注浆和封孔，依次循环进行，直至所有放样孔2全部完成注浆和封孔。
所有放样孔2均完成注浆和封孔，且注浆浆液凝固后，检查检查井是否存在漏水现象，本实施例检查后无漏水现象。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。
Claims (10)
1.一种注浆浆液，其特征在于，所述注浆浆液包括水泥浆和聚氨酯注浆材料；制成所述聚氨酯注浆材料的原料包括甲苯异氰酸酯和三羟基水溶聚醚。
2.根据权利要求1所述的注浆浆液，其特征在于，制成所述聚氨酯注浆材料的有效成分的原料包括：
甲苯二异氰酸酯3重量份、邻苯二甲酸二丁酯1～1.2重量份、聚醚N-2041～1.2重量份、聚醚N-3030.9～1重量份、丙酮0.9～1.1重量份。
3.根据权利要求2所述的注浆浆液，其特征在于，所述聚氨酯注浆材料是取甲苯二异氰酸酯和邻苯二甲酸二丁酯置于干燥的容器中，边搅拌边加入聚醚N-204和聚醚N-303，再于45～55℃进行预反应，然后冷却、加入丙酮稀释制得。
4.根据权利要求3所述的注浆浆液，其特征在于，预反应的时间为2～3h。
5.根据权利要求1.4中任一项所述的注浆浆液，其特征在于，所述水泥浆是取水泥、防水剂与水混合制浆后制得。
6.根据权利要求5所述的注浆浆液，其特征在于，所述水泥、防水剂与水的重量比为1∶0.04～0.06∶1。
7.一种地下管道注浆方法，其特征在于，所述地下管道注浆方法依次经检查井降水、孔位放样和钻孔、注入权利要求1-6中任一项所述的注浆浆液，再经封孔完成。
8.根据权利要求7所述的地下管道注浆方法，其特征在于，所述地下管道注浆方法，包括依次进行的以下步骤：
1)检查井降水
在检测到的地下管道的裂缝位置两侧且与地下管道相连的检查井处安设气囊，并砌管堵；
2)孔位放样和钻孔
确定注浆范围，并定位多个注入注浆浆液的放样孔的位置；
在定位的放样孔的位置进行钻孔，获得多个放样孔；
3)注浆
采用劈裂注浆法进行注浆；
注浆时，将水泥浆和聚氨酯注浆材料分别经注浆管注入放样孔孔底，水泥浆和聚氨酯注浆材料在放样孔孔底的注浆管出口处混合，混合后水泥浆和聚氨酯注浆材料发生反应并扩散到土和/或管道缝隙中；
4)封孔
注浆完成后，进行封孔；
然后对下一个放样孔，按照步骤3)和步骤4)进行注浆和封孔，依次循环进行，直至所有放样孔全部完成注浆和封孔。
9.根据权利要求8所述的地下管道注浆方法，其特征在于，步骤3)中，劈裂注浆法的具体步骤包括：
首先从放样孔的孔底开始，进行常压注浆，当注浆量大于理论的注浆量或排气孔的孔口有注浆浆液溢出时，结束第一次注浆；
当第一次注浆的注浆浆液凝固后，再进行补充注浆，直至注满为止。
10.根据权利要求8或9所述的地下管道注浆方法，其特征在于，当注浆量小于1L/min，稳压时间为2～3分钟，且注浆的压力下降在5％以下时，则停止进行注浆。
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- 2022-01-07 CN CN202210019136.1A patent/CN114319546A/zh active Pending
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