双注浆泵注浆工艺论文（共9篇）
双注浆泵注浆工艺论文 篇1
前言
鹅岭隧道进口DK6+625-DK7+482处在隧道浅埋段, 覆盖层10-30m不等, 地质条件极差, 围岩为流-软塑性粘土, 地下水丰富, 湧水量17-25m3/h, 土层强度低, 灵敏度高, 开挖后自稳能力差。其中DK7+330-DK7+482段覆盖层仅10-15米, 地面上斜穿一段河道和公路, 极易造成穿水和塌方。虽然也采用了锚杆、小导管超前注浆、型钢钢架等预加固措施, 但效果均不够理想。究其原因, 采用单液水泥注浆也可能是围岩加固失败的原因之一。
本试验研究的目的旨在克服单液水泥注浆强度发展缓慢、易被地下水稀释失效的缺点, 寻求一种固化速度快, 早期强度高的注浆料, 水泥—水玻璃双液注浆料是首选品种之一。
1 水泥—水玻璃浆液性能试验
水泥—水玻璃浆液性能能主要表现为:①浓度 (可灌性) ;②凝胶时间 (指在水泥浆液中混入水玻璃浆液后, 混合浆液突然变稠的时间) ;③强度等三个指标, 试验对以上三个指标进行研究。
1.1 原材料的选择与配制
(1) 水泥采用齐峰P.O42.5;
按水泥:水=1∶1 (重量比) 搅拌均匀成水泥浆后备用。
(2) 水玻璃 (液体硅酸钠) 采用佛山市南海区大沥中发水玻璃厂生产的模数2.2～2.5, 50Be (密度1.53g/ml) 的水玻璃, 按以下两种比例加水稀释, 调成40Be和25Be两种水玻璃溶液。
①40Be:水玻璃原液:水 (体积比) =100∶40;
②25Be:水玻璃原液:水 (体积比) =100∶100;
1.2 试验配合比的选择 (体积比)
(1) 水泥浆液与40Be水玻璃浆液的体积比采用1∶1;1∶0.8;1∶0.6;1∶0.4;1∶0.2;1∶0.1;1∶0.05进行试验;
(2) 水泥浆液与25Be水玻璃浆液的体积比采用1∶0.6;1∶0.4进行试验。
1.3 凝胶时间与强度试验结果水泥—水玻璃浆液的试验结果
2 试验结果分析
从以上试验结果可以看出, 在水泥浆液水灰比为1的情况下, 凝胶时间随水玻璃的掺量减少而减少, 而强度随水玻璃掺量的减少而增加, 在水泥浆液:水玻璃浆液 (体积比) =1∶0.4时达到峰值, 随后随着水玻璃浆液掺量继续减少, 强度也随之下降, 25Be的水玻璃亦呈现同样的规律。
水泥的凝结和硬化, 主要是水泥水化析出的凝胶性的胶体物所引起的。水泥水化生成硅酸二钙、硅酸三钙和氢氧化钙等水化矿物, 当加入水玻璃以后, 水玻璃马上与新生成的氢氧化钙产生反应, 生成具有一定强度的凝胶体水化硅酸钙, 因此水玻璃的加入加快了水泥的水化速度, 也加快了水泥的凝结和硬化。随着水玻璃和氢氧化钙之间反应的进行, 生成的胶体物质越来越多, 结石体强度也越来越高, 所以水泥—水玻璃浆液结石体的初期强度是水玻璃与氢氧化钙的反应起主要作用。而后期强度则是水泥本身水化起主要作用, 因为水泥水化所产生的氢氧化钙量是固定的, 而与之起反应的水玻璃的量也是固定的, 如果水玻璃加入过量, 有一部分水玻璃不能与氢氧化钙产生反应而存留在结构体中, 造成强度下降, 如果掺量过少, 有一部分氢氧化钙不能与水玻璃产生反应生成水化硅酸钙, 早期强度同样不高。所以在双液灌浆中严格控制水泥、水玻璃浆液的比例是隧道围岩注浆成败的关键所在。
3 施工方案
3.1 经研究和论证, 开挖掘进决定采用正台阶法施工, 下台阶应滞后3-5m。
围岩土体加固采用两种方案
(1) DK6+625-DK7+330段对拱部施作Φ42超前小导管加强支护, 小导管长度3.5m, 顶部20cm切削成尖靴, 尾部预留止浆段为1m, 并对尾部焊接垫圈, 在起拱线以上沿拱边轮廓线安设, 尾部与型钢钢架焊接 (钢架纵向间距为0.8m) 使之连为一体, 其环向间距为0.4m, 纵向间距1.8m, 小导管安设后用塑料胶泥封堵孔口及周围裂隙, 开挖长度应小于导管长度, 预留部分作下一循环的止浆墙
(2) DK7+330-DK7+482段从起拱线开始环向等距增设28根Φ108钢管与钢架焊接成大管棚, 以提高围岩的稳定性, 其余同上。
3.2 双液劈裂注浆的目的
双液劈裂注浆的目的主要是通过对超前小导管进行劈裂注浆在隧道开挖轮廓线上25cm～30cm范围内形成一加固的环状土体, 并对隧道掌子面的地层进行劈裂注浆改良, 然后在加固围岩和管棚的保护下进行开挖支护与衬砌。根据鹅岭隧道进口土质性状采用劈裂注浆施工方法, 是实现以上目的的最佳途径。
3.3 劈裂注浆原理
劈裂注浆是近年来地下工程使用最广泛的加固软弱土层的施工方法, 它与普通注浆工艺不同之处在于采用了高压注浆工艺 (压力一般达到1～2MPa) 。它的加固原理是:通过高压注浆将流—软塑性土体劈裂成网状通道, 浆液通过网状通道填充到其中, 凝固后形成网脉骨架。另一方面在形成网脉骨架的同时又挤密了土体使流—软塑性土体得到压密和脱水形成硬塑性土体。这样使整个土体性状发生了根本的改变, 变形得到约束, 围岩强度提高, 稳定性抗渗性都得到极大的改善。
3.4 劈裂注浆参数
(1) 注浆压力:1.0MPa～1.5MPa 终注压力2.0MPa;
(2) 浆液扩散半径18cm～30cm;
(3) 注浆速度:不大于30L/min;
(4) 双液注浆机:水玻璃压注速度可调, 注浆安全压力应大于等于5.0MPa。可选用KBY双液注浆泵系列机械。
3.5 建议采用配合比
40Be的水玻璃;水泥浆液:水玻璃浆液 (体积比) =1∶0.4;该配合比凝胶时间适中, 早期强度高, 完全能满足围岩加固要求, 建议在地下水较少时采用。
25Be的水玻璃:水泥浆液:水玻璃浆液 (体积比) =1∶0.4;
该配合比凝胶时间较短, 早期强度适中, 能满足围岩加固要求, 建议在地下水丰富时采用。
4 现场施工成果
(1) 经采用上述方案, 隧道成功地穿过了浅埋段, 施工中未出现湧泥, 突水等地质灾害, 公路面在未封闭的情况下未出现下沉, 隧道衬砌断面误差控制在设计范围之内。
(2) 对湧水量小的地段采用40Be水玻璃配合比, 能明显提高土体强度, 对湧水量大的地段采用25Be水玻璃配合比堵水效果明显, 但应采取二次补压措施。
(3) 劈裂注浆时应先下后上, 先外后中间, 每环钻孔间隔依次进行, 以增强土体挤密效果。
(4) 劈裂注浆后, 对掌子面土体进行开挖, 目测土体自稳能力大大增强, 浆脉分布明显, 注浆孔周围土体明显被挤密。从对劈裂注浆前后近40个土样含水率和无侧限抗压强度分析, 含水量从62～82%降至25～28%, 强度从0～0.05MPa增至0.38～3.23MPa, 说明劈裂注浆改良流-软塑性粘土效果明显, 采用此方法能够满足隧道施工要求。
(5) 管棚超前支护极大地约束了拱部围岩变形, 实测拱部最大位移6.7mm, 拱顶最大下沉8.5m, 满足验标要求。
5 结语
本文对双液灌浆材料配比进行了对比试验研究, 提出了最优配合比的建议, 实践证明采用该配合比使用劈裂注浆施工工艺可极大地改善流—软塑性粘土的物理力学性能, 配合使用大导管, 小导管超前注浆, 管棚法施工等综合治理措施能有效解决该类地层隧道掘进的难题, 该综合治理措施简单易行, 社会效益、经济效益十分明显, 是一种值得推广的施工方法。
双注浆泵注浆工艺论文 篇2
1 工程概况
引汉济渭工程中秦岭输水隧洞全长 98. 30km，处于秦岭岭北中低山区，围岩为角闪石英片岩、千枚岩夹角闪石英片岩，微风化 ～ 未风化，受地质构造影响较重～ 严重，节理裂隙较发育 ～ 发育，呈块状及中厚层状结构，隧洞埋深为 350 ～ 700m( 属深埋越岭隧洞) ，角闪石英片岩以Ⅲ类围岩为主，fk= 800kPa; 千枚岩以Ⅳ类围岩为主，fk= 700kPa。本区域内断层带主要物质为碎裂岩、糜棱岩、断层角砾，Ⅴ 类围岩，fk= 300 ～500kPa。施工中在断层带可能产生围岩失稳、突然涌水; 在炭质千枚岩分布带局部可能产生坍塌变形。在引水隧洞穿越富水标段过程中，洞壁与掌子面出现的滴水、渗水现象均较为严重，甚至在局部洞内壁出现小股水流。
目前，本段日常涌水量约 7000m3/ d，其中下游主要涌水里程段分别为 K66 + 280 ～ K66 + 290( 涌水量约 500m3/ d) 、K66 + 529. 5 ～ K66 + 544. 5 ( 涌水量约m3/ d) 、K66 + 710 ～ K66 + 730( 涌水量约 2800m3/d) ; 上游主要涌水里程段分别为 K64 + 880 ～ K64 +860( 涌水量约 300m3/ d) 、K64 + 690 ～ K64 + 680( 涌水量约 200m3/ d ) 、K64 + 640 ～ K64 + 630 ( 涌水量约320m3/d) 、及 K64 + 500 ～ K64 + 350( 涌水量约 500m3/d) ，预测隧洞可能出现的最大涌水量 32040m3/ d。裂隙水非常发育，并呈长流水状况，对施工造成严重干扰，尤其是该隧洞处于水资源保护地，为尽可能减少涌水量，实施堵水注浆加固施工。
2 注浆堵水加固设计
2. 1 设计原则
本段堵水为施工期注浆堵水加固，主要是实现减少隧洞涌水量，保证隧道人员及机械设备安全，并且对于保护水资源环境意义重大。基于对此洞段地下涌水特征分析，属于较大水量出水口且具有承压力的地下水封堵，张性节理较多，且平行发育，沿张性节理分布的裂隙走向范围较广，再结合此洞段的锚喷支护型式，综合考虑确定此洞段堵水注浆的布孔形式及孔深。
2. 2 设计参数
2. 2. 1 注浆孔布置堵水注浆孔布置根据不同里程段涌水形式、出水点位置及涌水量大小分别制定设计参数，里程段 K66+ 529. 5 ～ K66 + 544. 5、K66 + 710 ～ K66 + 730( 边墙及洞底均有出水点) 采用间排距 2. 2m × 1. 5m 均匀布孔方式( 图 1) ; K64 +880 ～ K66 +860、K64 +690 ～ K64 +680、K64 + 640 ～ K64 + 630 及 K66 + 280 ～ K66 + 290( 边墙局部有出水点) 采用间距1. 0m ×1. 0m 出水孔周边加密布置; K64 +500 ～ K64 +350( 拱墙大面积渗水)采用 3. 0m ×1. 5m 拱墙均匀布控方式( 图 2) ，注浆孔呈梅花型布置，孔向呈放射状，并在漏水部位适当加密注浆孔; 通过对主孔进行压水试验，在裂隙走向和倾向比较明确的情况下，根据裂隙结构面走向、产状位置有针对性的布孔，使钻孔尽量与裂隙面斜向相交。【图略】
2. 2. 2 孔深设计一般情况下径向注浆孔 5. 0m，顶水注浆孔 8. 0m，集中出水点 0. 5m 范围内加密注浆孔，加密径向注浆孔 3. 5m; 孔径 50mm。在实际施工中根据孔位的不同并通过现场试验进行合理的调整，以确保堵水注浆效果。
双注浆泵注浆工艺论文 篇3
摘 要：针对冀中能源张矿集团宣东矿瓦斯抽采封孔质量差、抽采瓦斯浓度偏低的问题，引进了赛瑞新型封孔剂和配套矿用手动注浆泵组合封孔工艺。通过在III3209轨巷试验，结果表明：赛瑞封孔剂和配套矿用手动注浆泵联合使用的封孔工艺比原封孔工艺平均瓦斯抽采浓度提高了近40%，单孔平均多抽瓦斯量约为1036.8 m3。
关键词：封孔；赛瑞封孔剂；注浆泵；试验
一、概述
瓦斯治理是煤矿安全生产工作过程中的重中之重，做好煤矿瓦斯治理工作、保护矿工生命安全的重要举措。在煤矿生产过程中常常会出现由于抽采钻孔封堵不严造成漏气，使得抽出瓦斯浓度偏低，煤体中大量的瓦斯不能被抽出，采掘过程中经常出现瓦斯超限的情况，从而影响煤矿的安全生产。“一通三防”的关键是防突，防突的关键是抽采，而抽采的关键还在于钻孔的封孔质量，只有保证封孔质量才能有效地将煤层内的瓦斯抽出来，才能消除突出事故发生。
冀中能源张矿集团宣东矿位于河北省张家口宣化区境内，矿井于1997年6月开工建设，2001年11月正式建成投产，设计生产能力120万吨/年，井田面积26km2，是公司的主力生产矿井之一。自1999年矿井进入采区煤层巷道掘进施工后，煤巷掘进工作面经常出瓦斯超限现象。2001年8月矿井瓦斯等级鉴定为高瓦斯矿井，2009年该矿瓦斯等级鉴定为煤与瓦斯突出矿井。
宣东矿目前Ⅲ3煤层瓦斯含量高，瓦斯涌出较大，严重威胁矿井采掘安全。该矿瓦斯抽采钻孔采用在抽放管路上缠棉布，将聚氨酯类化学封孔材料涂抹或浇淋于棉布上的封孔方法，此种方法短期看效果较好，但随着时间的推移，抽采效率显著降低，难以满足现阶段采掘抽采要求，迫切需要改进封孔材料及封孔工艺。
二、封孔工艺
1、赛瑞封孔剂
本产品是由中国矿业大学针对矿井煤层瓦斯抽放研发的高分子聚合材料，在聚酯材料中加入微膨胀颗粒，增大材料膨胀性与渗透性，更加适宜封堵微裂隙。产品主要用于密封瓦斯抽放钻孔，提高矿井瓦斯抽放效果。以1：1的体积比混合使用，根据现场工作需要可提供不同发泡倍数及聚合时间的产品。此封孔剂具有膨胀性大、可塑性和抗压、抗剪能力强、粘结力和气密性好等优点。该材料根据煤矿现场对起泡时间、发泡倍数等参数需求分为三种类型。
2、封孔设备
针对钻孔封孔深度大、赛瑞起泡的特性以及井下对机械设备轻便、灵巧、安全、实用的要求，封孔时采用中国矿业大学开发出一种高质量注浆的矿用手动注浆泵——KSZB160-2多功能双料注浆泵。
注浆泵无需用电，气驱动，工作时不产生噪声。它适用于化学材料注浆工作，能准确高效地完成注浆工作，注浆泵重量轻，操作简单，运输方便，封孔质量高，效果显著，成本相对低廉，是技术先进、性能安全的用于煤矿瓦斯钻孔注浆设备。该设备包括吸料装置，泵体、出料装置和混合装置，动力来源于人力，吸料装置包括吸料管、弯管；泵体包括泵、拉杆、泵架、连杆以及摇杆；出料装置包括出料管、直通接头；混合装置包括枪头和外接管。
3、具体封孔工艺
（1）在抽采管前端约1.5～2m处开始往外缠麻袋片（或棉纱、布料等），缠绕长度约为0.2～0.5m，并用铁丝扎紧。
（2）在麻袋片或棉纱上均匀涂上1：1比例的赛瑞封孔黑料和白料，然后依次连接抽采管，并迅速塞入孔内。
（3）在抽采管末端安装上阀门，然后把管径为4分的注浆铁管插入孔中，用蘸有黑料和白料的赛瑞封孔材料的棉纱封堵住孔口。
（4）安装好KSZB160-2型矿用手动注浆泵，注浆泵使用参照KSZB160-2型矿用手动注浆泵说明书。
（5）在手动注浆泵的两个料杯内加入黑白料（赛瑞封孔剂），开始压泵，待两个出料管都出料后，再接上枪头，并将枪头通过四分阀门接到注浆铁管上。
（6）随后使用手动注浆泵向钻孔内形成的封闭空间中注入一定量的赛瑞封孔材料，根据宣东矿的封孔深度计算得出黑白料各3L。
（7）完成注浆后，从注浆铁管上卸下枪头，并关闭注浆铁管末端的阀门。
（8）把进料管插入到混有少量清洗剂的清水中，冲洗设备及枪头，再用清水冲洗一次。
（9）卸下进料管和出料管及枪头，并将设备擦拭干净。
新型封孔工艺在增加封孔密实性的同时又增长了封孔长度，可有效封堵钻孔裂隙带，杜绝漏气的可能，可提高钻孔瓦斯的抽采浓度，延长瓦斯抽采期。
三、应用效果及效益
1、应用效果
经过现场实际考察并与矿方协商后，决定选取正在掘进的III3209轨巷作为本次试验地点。
在III3209轨巷同一钻场相邻钻孔或该巷道相邻钻场分别使用原封孔材料封孔及赛瑞封孔剂注浆泵组合封孔，接入抽采管路后在相同抽采条件下测定两种封孔材料封孔后的瓦斯浓度。赛瑞注浆泵组合封孔工艺比原封孔工艺瓦斯抽采浓度平均提高了近40%，且延长了瓦斯有效抽放期，充分反映了赛瑞封孔剂及带压注浆封孔工艺的优越性。
2、应用效益
赛瑞封孔剂具有抗压强度大、柔韧性好、煤孔壁粘合性优等特点，使用其和珠江本的组合封孔后钻孔抽放周期、抽放浓度等与原封孔方式相比均取得了较大的改善。综合对比得出：高抽放浓度维持周期长，一次封孔后一般可达2个月，单孔平均多抽瓦斯量约为1036.8 m3（按抽2个月算），以0.5元/m3计算瓦斯收益，则单孔创造利润为518.4元。赛瑞封孔剂和注浆泵组合封孔工艺的成功使用对宣东矿的瓦斯治理提供了有力的保障，良好的钻孔抽采效果使大量瓦斯提前被抽出，有效降低了采掘过程中煤与瓦斯突出的可能性，赛瑞封孔剂和注浆泵的应用不仅为宣东矿创造了巨大的经济效益，同时也取得了显著的社会效益。
四、结论
（1）赛瑞封孔剂和注浆泵组合封孔工艺封孔长度可以达到8米以上，增加了封孔深度和长度，有效避开巷道松动圈，比原封孔工艺瓦斯抽采浓度平均提高了近40%，且延长了瓦斯有效抽放期，充分反映了赛瑞封孔剂及带压注浆封孔工艺的优越性。
袖阀管注浆施工工艺介绍 篇4
袖阀管注浆是经实践证明在地基基础加固中一种很好的施工技术, 在深圳地铁工程中被广泛地应用, 其工艺日臻成熟。工艺程序主要有地质勘察、方案设计、设备就位、孔位布置、钻孔、灌注套壳料、插入袖阀管、插入双向密封注浆芯管、多次循环注浆、结束等几个步骤。
1.袖阀管注浆原理
注浆, 按流动浆液与土体相互作用的方式划分, 可分为渗透注浆、压密注浆和劈裂注浆三种。
2.设备及材料的准备
钻孔设备及材料:XB-500型百米液压式回旋钻机、钻杆 (预备30.0m长) 、钻头 (110mm和89mm两种型号) 、套管 (预备30.0m长) 、袖阀管、标贯锤、岩芯管、粘土粉等。
注浆设备及材料:YSB-250/120型半液压式注浆机、搅拌机、压力泵、砂浆泵、双向密封注浆芯管, 注浆镀锌管、压力表、注浆高压管、双液浆三通、强度不低于32.5MPa的普通硅酸盐水泥、水玻璃等。
3.施工工艺概述
袖阀管注浆施工工艺流程主要分为钻孔、灌注套壳料、下袖阀管、注浆等四个过程。
(1) 钻孔
钻孔孔位及钻孔深度严格按照设计进行。钻孔前确定孔位位置, 检查钻机机身的水平度及钻杆的垂直度, 要求钻机基本水平, 钻孔垂直偏差小于1%。开孔采用φ110mm口径钻头, 待钻进2m～3m时, 换φ89mm口径钻头, 直至终孔。钻孔采用膨润性粘土泥浆护壁。先对第一区域的孔位钻孔注浆, 该区域采取三序法钻孔, 然后对第二区域的采用二序法钻孔。
成孔标准:钻孔深度达到设计孔深或钻进比较困难, 且接近钻孔设计深度时可终孔, 终孔时准确记录钻孔深度, 并注意对孔口和孔壁的保护。钻孔注意事项:①开孔前确保钻机的水平和垂直。②钻孔时保持中速, 遇到硬层时, 减速慢钻, 防止卡钻。③泥浆护壁要做好, 防止塌孔。
(2) 灌注套壳料
成孔后应立即灌注套壳料。灌注套壳料的目的是在袖阀管周边形成一道密封圈, 防止浆液随意渗透, 达不到设计单孔渗透扩散范围的要求, 同时能起到劈裂注浆的效果。套壳料采用膨润性粘土粉和水泥浆搅拌而成的悬浊液体。配制参数为:水灰比为1:0.8～1:1, 水泥和膨润性粘土粉的比例为1:1～1:2。拌制方法是:先拌制水泥浆, 然后加粘土粉搅拌均匀, 使之形成悬浊浆液。采用钻机泥浆泵灌注套壳料。先在终孔处灌注, 然后缓慢提升钻杆, 同时控制进料量大小, 严防钻杆提升过快而进料量小, 使泥浆掺和到套壳料中。套壳料从孔口溢出表示灌注完成。
(3) 埋插袖阀管
套壳料灌注完毕后, 应立即埋插袖阀管。因套壳料的填充下管阻力较大, 可以在袖阀管中灌入适当清水, 缓慢压管入孔, 直至钻孔深度。严禁用力过大, 管被压弯曲或折断。每下完一节管接头处粘结牢固。袖阀管应埋插在孔位中心, 这样套壳料就能均匀地固结在袖阀管周围, 注浆效果更为明显。袖阀管的制作:本次注浆加固地层的袖阀管采用PVC管加工而成, 依据钻孔需要, 袖阀管设计成4.0和2.0m/节?
(4) 注浆
当套壳料达到预定强度 (即套壳料自袖阀管埋插之后10h-12h) 后, 可以进行注浆。
注浆浆液的配制参数需由专职实验员通过多次实验并结合实际情况最终确定。通过试验总结出影响水泥—水玻璃双液浆胶凝时间的几种因素, 及其在不同条件下影响的程度情况分析对照。此次试验的方法是根据概率与数理统计学的观点, 并采用最为常见的直角坐标分析法。
根据以上实验数据综合分析, 结合实际施工现场条件最终决定此次注浆浆液的配制参数为:水灰比0.6:1～1:1, 水玻比30Be～45Be, C:S1:0.5～1:1, 初凝时间60sec～80sec, 终凝时间1h～2h
注浆的具体施工方法:将接有双向密封注浆芯管插入袖阀管内, 接好注浆芯管。将其通过注浆高压管与“三通”连接, 然后与注浆机相连。“三通”上接有注浆压力表 (其大小视注浆设计压力压力大小而定, 但不宜相差过大) 。当所有的准备工作做好后, 可以进行注浆作业。在注浆过程中应注意以下几个方面:①每次正式注浆前, 均要用清水试泵, 看注浆机性能是否良好。②注浆过程中力求连续作业, 确保注浆达到设计效果和防止浆液堵管。③注浆压力宜控制在0.15Mpa-0.5Mpa间。④应遵循自下而上, 逐节灌注的原则。⑤严格控制注浆流量在7-10L/S。对填充型灌注时也不宜大于20L/S。⑥正式注浆后当压力达到或超过0.5Mpa, 或者吃浆量小于1.1L/min时应停止注浆, 严防爆管喷漏浆液伤人。
二袖阀管注浆效果分析
(1) 本次注入浆量总数约为380T, 与设计时预算的数量多了近30T, 可见土层的吃浆量比较大, 经注浆后土体变得密实了。
(2) 通过注浆期间不间断 (每日进行3次沉降和形变监测) 的监控量测, 从地表深层袖阀管注浆加固土层起至二次衬砌完成共计45个日历天, 累计沉降Ф1000混凝土上水管为1.92㎝、地表为2.46㎝、拱顶为3.15㎝, 边墙累计变形量左侧为1.23㎝、右侧为1.85㎝, 说明本次注浆控制地表、管线和隧道的沉降量以及防渗漏水的主要目的已实现。
(3) 通过打设探测孔, 并在注浆前后做标准惯入试验对比得出土层土体的密实度大大的加强, 其物理力学性能大大的提高:土体承载力注浆后是注浆前的4.5～10倍, 注浆后所取的土样中灌注浆液与土体密实地结合在一起, 呈劈裂脉状固结体。
三袖阀管注浆的特点总结
(1) 钻孔和注浆分开, 提高了钻孔机械的利用率。
(2) 可以在同一孔内灌注几种不同的浆液。
(3) 可根据需要灌注袖阀管的任何一段, 并可以重复多次灌注浆液。
(4) 可以使用较高的压力, 注浆时冒浆和窜浆的可能性小。
(5) 注浆加固地层和防止渗漏水的效果明显。
(6) 每个注浆段的长度固定, 不能根据地层情况调整。
(7) 袖阀管难以拨出, 不能重复使用, 管材浪费较大。
双注浆泵注浆工艺论文 篇5
呼家楼站是北京地铁十号线的中间站, 与规划M6线呈十字换乘关系。受京广桥桩的影响, 站台分开设置在东三环北路东西辅路下, 埋深10m, 车站长179.5m。车站设5个出入口, 两组风亭、风道。
车站为分离岛式暗挖车站。主体为双线双洞, 双层结构, 单拱单跨断面。主线标准断面开挖宽度12.6m, 高15.15m。主体结构为洞桩法施工。
车站周边环境:该车站设在繁华商业地区。地面建筑物居民楼、朝阳剧场地基距主体结构最近处2.2m;地下管线有Φ700mm、Φ1250mm污水管、Φ1400mm自来水管、Φ1050mm雨水管, 管线距主体结构最近处0.9m。热力管沟、电力、电信管沟密布。暗河 (雨水方沟3.2m×4.5m) 横跨主体结构上方, 距主体结构2.4m, 桥桩距主体结构2.4m。
根据本工程的特点, 整个工程的重点是开挖初支施工的安全。由于本工程开挖拱部地处含水粘土层、粉细砂层、圆砾层, 其自稳性差。如果开挖初支施工不当, 将引起地层较大的变形, 危及地面交通、管线及房屋安全。因此, 将车站的开挖初支防坍塌、控制沉降, 作为施工的首要重点。将超前小导管注浆止水、加固地层作为施工的关键工艺和环节。
2 注浆材料、浆液配比
2.1 注浆材料
注浆材料见表1。
2.2 浆液配比
通过20多组不同组合的配比试验, 优选出两类4个浆液配比, 见表2。
2.3 水泥—水玻璃 (CS浆液) 浆液堵水加固原理
硅酸盐水泥的成分硅酸三钙 (3CaO·SiO2) 、硅酸二钙 (2CaO·SiO2) 占水泥重量的70%～80%, 当水泥配水泥浆后, 其主要成分硅酸三钙发生水化作用, 生成含水硅酸二钙和活性很强的氢氧化钙, 即
3CaO·SiO2+nH2O=2CaO·SiO2 (n-1) +Ca (OH2)
其中另一主要成分硅酸二钙也发生水化作用, 生成含水硅酸二钙, 即
2CaO·SiO2+ mH2O=2CaO·SiO2·mH2O
以上反应生成的含水硅酸二钙呈胶质状态, 不溶于水, 生成的氢氧化钙与水玻璃 (Na2O·mSiO2) 很快发生反应, 生成凝胶性硅酸钙, 即
Ca (OH2) + Na2O·mSiO2+nH2O= Cao·mSiO2·mH2O+ 2NaOH
由于水泥浆液和水玻璃浆液发生化学反应, 其混合浆液很快形成一定强度的胶质体。随着反应连续进行, 胶质体强度不断提高, 变为稳定的凝固体, 从而起到堵水与加固地层的作用。胶质体的前期强度是水玻璃起主要作用, 后期强度是水泥起主要作用。
2.4 改性水玻璃浆液堵水加固原理
改性水玻璃就是将水玻璃进行酸化, 使其在弱酸性条件消耗体系中的NaOH, 是平衡右移产生硅酸。硅酸成胶凝体, 其反应如下:
Na2O·nSiO2+ (n-1) H2SO4 →nSi (OH2) SO4+ Na2SO4+H2O
2.5 试验结果分析
影响水泥—水玻璃 (CS浆液) 浆液初凝时间的主要因素:
(1) 当C—S比例和波美度一定时, 水泥浆中w/c越大初凝时间越长;当C—S比例一定时, 水玻璃波美度越高初凝时间越长。
(2) 当水泥浆w/c和水玻璃波美度一定时, C—S浆液水玻璃体积大初凝时间长, 水玻璃体积小, 浆液初凝时间短。
(3) 新鲜水泥活性高, 浆液初凝时间短, 水泥存放时间长活性降低, 浆液初凝时间则延长。
(4) 温度低浆液初凝时间则延长, 温度高浆液初凝时间则缩短。
3 超前小导管注浆工艺
超前注浆是用带孔的钢花管, 在工作面周边按一定的角度打入地层进行注浆, 在工作面周围形成承载薄壳, 达到加固地层的目的。超前小导管既作为注浆导管注浆加固地层, 又可起到超前小管棚支护的作用。
小导管布置在起拱线以上隧道周边上, 导管间距为0.3m, 外插角10～30°, 该站标准断面布导管23根, 每隔一榀隔栅钢架打设一环 (如图1) , 导管长3.5m, 外露20cm以便安设注浆管路。经现场检验有效注浆范围达开挖轮廓线外3m。
(1) 超前小导管的制作。
导管采用Φ32mm焊接水煤气管制成。先将钢管结成3.5m, 一端做成尖锥形, 另一端焊上Φ6mm钢筋制成的箍;在距头部1.0～1.5m以下每隔10cm交叉钻Φ8～Φ10mm的孔。
(2) 注浆。
进浆速度一般每根管控制在30L/min以内, 每根管内注入100～150 L浆液后结束注浆;注浆压力0.3～0.5MPa。
(3) 单管注浆结束标准。
注浆过程中, 压力逐渐上升, 流量逐渐减小, 当压力达到注浆终压, 注浆量达到设计注浆量的85%以上, 可结束该孔注浆;注浆压力未能达到设计终压, 而注浆量已达到设计注浆量, 也可结束该孔注浆。
4 结语
通过近一年的现场试验、实践, 不同地层选择不同的浆液超前小导管注浆, 其效果有:
(1) 超前小导管注浆后在开挖面周围地层形成硬壳保护拱, 在拱的保护下掌子面很少坍塌, 并且开挖轮廓规整、稳定。
(2) 喷射混凝土时间由过去8h左右减少到2h左右, 提高工效3倍。喷射混凝土回弹减少50%以上。
(3) 根据监控量测结果, 拱顶下沉及地表总沉降量最大值23mm, 小于设计风险值 (总沉降量不超过30mm) 。保证了施工安全, 管线、建筑物及路面交通安全。
摘要：北京地铁十号线呼家楼站, 主体结构开挖其拱部地层为粉细砂、圆砾、高含水量粘土, 其自稳性差。通过水泥—水玻璃浆液、改性水玻璃浆液不同配比在不同地层止水、加固的试验应用及优化注浆工艺, 提高了工效, 确保了地面沉降的控制范围和施工安全。
地基加固注浆施工工艺运用浅谈 篇6
随着人们经济水平的提高人们对房屋的居住体验也有了较高的要求, 在此次的房屋设计当中主要是针对办公用房, 对于地基进行加固的过程中需要能够结合项目的实际需求, 对建筑的结构特点进行分析和研究, 从而合理的运用注浆施工技术来对地基进行加固。在施工之前需要能够制定出较为完善和严谨的施工方案, 在施工过程中要能够严格按照各种规范和标准的要求来进行施工。以下结合工程项目展开详细的分析和探讨。
二、工程概况
本工程位于青海省玉树县结古镇南部。南区事业单位用房为玉树县行政中心项目的子项之一。本工程地上三层, 局部四层, 建筑高度16.10m (包括局部屋顶及楼梯间) , 建筑面积4001.70m2。主要功能为办公用房, 为框架结构, 独立基础, 持力层为卵石层。在基础工程施工时, 采用了大开挖, 基坑深度约6m, 基础工程完工后进行了基坑回填, 回填料为素填土。主体工程完工后, 外装饰设计变更为在办公房外墙保温层外侧增设厚度为200mm的装饰砌块墙, 因该装饰砌块墙自重不能传于主体结构, 于是在该装饰砌块墙底部增加了钢筋混凝土圈梁及条形基础, 但该钢筋砼圈梁及钢筋砼底板基础以下地基为人工回填土, 而非卵石层。现因钢筋混凝土圈梁及条形基础下回填土地基发生不均匀沉降, 导致该房屋装饰外墙出现局部开裂, 并且与主体外墙脱离、下错约0.5~3cm, 房屋南侧装饰外墙变形为最大, 已影响办公楼的正常使用, 因此首先需要对该病害体地基进行加固治理。
三、地基加固注浆施工工艺运用特点
在房屋的建造过程中注浆技施工工艺在这方面的应用具有其独有的优势, 现将这些优势表述如下:
1、在房屋的建造中, 使用注浆技术对地基进行加固时, 在操作工艺上较为简单, 实际的施工也不复杂, 比较适合这种规模较小的建筑。
而且在施工的过程中没有涉及到较大型的设备的使用, 因此在施工中设备的使用也较为简单。更进一步的将, 在施工中注浆技术不容易受到施工环境的限制, 墙体能够完整地保留, 不仅如此, 在进行注浆技术的同时还能够同时进行别的施工, 而不会对其他操作产生干扰作用。最后, 在注浆施工的过程中对于施工人员的要求也相对不高, 因为工艺操作简单, 工艺技术较为容易掌握。
2、在对房屋地基的处理上, 采用注浆技术能够对地基扩散的处理上取得较为良好的效果。
对于房屋表面的加固工作也有较好的效果。不仅如此, 使用注浆工艺技术能够最大程度地保留砼结构的完整性, 使其不受到破坏。
3、在传统的地基加固技术中普遍存在着防水性能无法达到使用要求的问题, 而注浆工艺技术的运用能够很好地解决这一点。
在注浆工艺的施工过程中采用的注浆方式是一次性完成的, 具有较好的连贯性, 使得浆液和砼结构更好地粘接到一起, 这样就使得地基在防水性方面有较好的表现。
4、与传统的施工技术相比, 注浆工艺技术过程中所使用的主将材料在粘性上有着独特的优越性。
在注浆工艺中对于浆液的配备有着较为严格的要求, 需要能够在经过多次的试验之后才能得到各个组成成分之间最良好的配比。这样的材料应用于房屋地基的加固中能够对其抗老化能力有着明显的提高。因此在房屋建造中, 使用注浆工艺技术对房屋地基进行加固与传统加固方式相比能够起到较为良好的效果, 对于房屋耐老化能力的提高有着显著的效果。
四、地基加固注浆施工工艺在运用过程中需要注意的几点
在房屋的建造中, 注浆工艺的应用原则是要能够实现对材料的充分利用和对效率最大化的追求。在施工过程中要能够结合房屋的基本状况对施工材料的性能和价格等多方面进行综合考量, 从而合理地选择施工材料, 以更好地达到预期的施工效果。在注浆技术的实际操作和运用上要能够结合实际情况进行合理运用, 这需要施工人员进行科学的把握。
1、注浆工艺技术中技术的选择
在进行地基加固的施工过程中需要注意的是对砼结构的完整性的保证。因此在进行技术选择时要充分注意到技术对裂缝问题的处理能力和对其稳固性的保证上的能力。此外还值得注意的一点是在工艺的进行中对于周围环境的影响要降到最低。
2、注浆工艺技术中材料的选择
对注浆材料进行选择时需要考虑到的是材料在渗透性方面所具有的表现能力是否良好, 还要能够注意在浇筑的过程中材料的大小能够满足顺利进入到缝隙当中这一条件的要求。此外在进行砼结构的防水能力的提高上, 需要注浆材料在粘连性能上具有较好的表现。此外需要考虑的是材料对地基抗老化能力的影响、对稳固性和安全性等方面的影响进行综合的考虑和选择。在注浆施工过程中较为常见的材料有水泥和一些高分子的有机材料。在进行选择时从以上介绍的性能进行综合考虑进行谨慎选择。在此次的房屋施工过程中对地基的加固进行的注浆施工选择的材料是水泥。水泥作为注浆过程中最常采用的材料注意, 在稳定性能上有着较强的表现, 能够在浇筑一定时间之后在空气中凝结成坚硬的块状胶结体。
五、实际运用分析
在房屋建造中, 存在着很多可能对房屋的使用寿命和稳固性造成影响的危险因素。因此在进行地基的加固工作时, 注浆技术在各个部位的应用是比较重要的。以下对房屋墙体和混凝土结构两个方面对注浆技术的运用进行具体分析。
1、注浆技术在墙体地基中的应用
(1) 对于板楼和女儿墙的连接部位的处理上, 需要采取在墙体相互接触的地方进行钻孔, 然后使用埋管的方式来进行。
(2) 在门窗部位进行的注浆施工时, 需要采取周围布孔的方式来进行注浆过程。在这个过程中所使用到的注浆材料是水泥。
(3) 在渗漏面的处理上, 使用到的方法是在墙面进行钻孔的方式来进行注浆。在这个过程中对于压力的把握比较重要, 需要限制在0.5MPa~0.8MPa的范围之内。
2、注浆技术在混凝土结构中的应用
(1) 首先在对于孔距的把握上, 孔间的距离在300mm~400mm范围内是最为合适的距离。
(2) 固化时间的把握上, 通过以往经验分析, 最佳的时间为十四个小时左右。具体的要根据当天气温等状况来进行合理把握。
结合此次工程的房屋建设提出以下几点建议:
地基注浆加固施工时, 先实施第2、3排注浆加固工程, 再实施第1、4排注浆加固工程;施工时做好安全防护措施, 保证注浆工程顺利进行;由于此次注浆加固工程在人工回填土中进行, 在灌浆过程中, 若发现墙面变形、开裂、漏浆或注浆压力超过0.4 MPa时, 应采取措施或停止灌浆。
六、结束语
经过以上对房屋地基加固过程中注浆工艺技术在本次工程中的应用状况的介绍可以知道, 注浆工艺整体上来讲不是一个高难度的技术, 在操作上也较为方便和简单, 但在施工质量上不能够马虎, 其工艺质量的高低对房屋结构整体的稳固性和安全性有着决定性的作用。
摘要：房屋出现沉降后对基础的维修加固处理, 是对建筑整体稳固性保证的重要技术, 注浆施工工艺在房屋的地基加固中较好地应用能够使得房屋在稳固性能上进一步提高, 使得房屋具有更高的使用性, 并能够使得房屋在一定程度上保持较长的使用年限, 本文就针对在此次的房屋建造中对地基的加固使用的注浆施工技术进行研究和分析。
关键词：房屋建造,地基加固,注浆,运用分析
参考文献
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[2]孙若峰.既有建筑物地基基础加固的研究与工程应用[J].河南科技, 2014 (14) :67~68.
[3]张久志.浅谈既有建筑地基基础加工措施[J].商品与质量, 2013 (3) :28~29.
断层破碎带化学注浆工艺技术浅析 篇7
1工程概况
赵固一矿是河南煤化集团焦煤公司新建矿井, 年设计生产能力240万t。主采二1煤层, 煤层倾角2～6°, 平均厚度6.5 m, 属近水平发育的稳定性厚煤层。煤系地层上部被巨厚新生界地层覆盖, 新生界地层平均厚480 m, 煤层埋藏深度平均580 m, 具有煤层埋藏较深、松散覆盖层厚、基岩薄等特点。煤层直接顶厚3～6 m, 岩性为砂质泥岩、泥岩和少量砂岩, 泥岩、砂质泥岩抗压强度分别为8.5～23.2, 13.0～36.0 MPa;基本顶多为厚8～12 m的中粗粒砂岩 (大占砂岩) , 局部相变为砂质泥岩, 抗压强度16.4～79.9 MPa。煤层底板以泥岩、砂质泥岩为主。顶底板泥岩和砂质泥岩风化或吸水后强度明显降低, 并有泥化崩解现象。在断层发育处, 岩石原始结构遭到破坏, 强度明显降低。
赵固一矿东翼首采工作面胶带运输巷沿煤层顶板布置, 在向前掘进过程中遇到断层破碎带。受其影响掘进面附近煤层破碎、松散, 引起片帮, 造成支护困难。另外掘进面后方10 m范围内顶板破碎, 有淋水现象。为确保巷道顺利掘进, 保证行人、运输安全, 决定对该段巷道用锚杆钻机向淋水处顶板和断层破碎带打注浆孔, 然后采用QB-12型气动双液注浆泵通过注浆孔向冒顶处破碎带进行波雷因双液注浆, 直至通过断层破碎带。
2注浆原理
顶板淋水原因为顶板岩性较差, 抗压强度低, 巷道掘出后, 在重新平衡应力的过程中, 顶板受压破碎, 裂隙发育并导通其他含水裂隙。泥岩和砂质泥岩的顶板遇裂隙水发生泥化, 抗压强度弱化, 进一步加剧了顶板的下沉和变形。而断层破碎带的岩石本身松散、破碎, 强度低, 由于围岩淋水影响, 巷道掘进面甚至表现为似泥石流状滑落。对2处地段进行化学注浆基于3点:①对顶板松散围岩进行加固。该化学浆分A、B两组份, 材料本身并无黏结性和抗压强度, 当A、B组份以1∶1混合注入破碎围岩, 二者反应生成黏结性较高的胶质体, 将破碎围岩进行包裹和黏结, 胶质体发泡、膨胀, 封堵和充填破碎岩石间空、裂隙, 从而将顶板破碎围岩胶结成一整体, 增加了顶板的抗压强度。胶质体硬化后, 还具有部分韧性, 使其可以适应、缓冲顶板的局部压力。②通过对破碎围岩裂隙的封堵和充填, 将裂隙水的通路封闭, 切断了水源。③通过将破碎岩石进行黏结, 在巷道掘进过程中, 顶帮破碎围岩不易冒落、塌帮, 且顶板淋水水源被封闭, 从而大大提高了掘进工作面的安全程度, 改善了作业环境。
3注浆方案选取
(1) 顶板淋水治理。
对胶带巷掘进面后方10 m范围内淋水破碎顶板进行加固。在距掘进面0.5 m开始向后布置5排堵水加固孔, 孔距2.5 m, 每排布置3个钻孔, 施工时根据注浆加固效果随机进行调整。钻孔深3 m, 孔径42 mm。每个孔设计注浆量为200 kg, 实际施工中根据注浆效果随时调整。
(2) 巷道超前加固。
对胶带巷预注浆, 直至通过断层破碎带。根据顶板情况和施工工艺, 设计每循环注浆7 m, 掘进7 m。每循环在巷道掘进面和顶板交线位置布置5个注浆孔。正中1个, 两角各1个, 两角与正中间各1个, 外摆5～8°, 各注浆孔均向上倾斜10～15°, 孔深7 m, 孔径42 mm, 每孔设计注浆量200 kg, 实际施工时, 可根据注浆效果对注浆孔密度、深度、角度和注浆量随时进行调整。
4施工工艺
注浆材料选用波雷因注浆材料, 注浆设备采用QB-12型风动化学注浆泵。QB-12型风动高压注浆泵主要适合单液或双液注浆, 当双液注浆时, 2种组份可按1∶1的体积比输出并混合。A料和B料分别通过各自的柱塞和矿用K型高压胶管/单向阀Y型三通/混合器进入封孔器, 并被压注进破碎煤岩层。与注浆设备配套的进风管为Ø25 mm高压风管, 出浆管规格为Ø10 mm。注浆压力设计为10～12 MPa, 保证了浆液的充分渗透与扩散。充填高冒区时, 注浆压力较低, 一般为2～3 MPa, 当对破碎带进行加固注浆时, 注浆压力较高, 最高压力达到5 MPa。
禁止在顶板或围岩裂隙发育程度较高或者松散程度高时进行化学注浆, 或在已接近或达到设计注入量时继续不断压入, 这样会造成浆液大量逸散、浪费, 导致止水或补强效果不好。在确认注入量设计正确的前提下, 提高浆液的浓度, 调整凝结时间。如需暂时停注, 可采用间隙注浆方式, 停留一段时间再复注, 直到符合设计注浆量以及终量或终压要求。
5注浆效果分析
赵固一矿胶带巷道断层破碎带共打钻孔32个, 注化学浆波雷因7.625 t, 注浆时间仅用4 d。通过注浆, 顶板淋水得到了有效控制, 淋水由原来2.2 m3/h转变为0.3 m3/h。通过对断层破碎带注浆, 使破碎顶板胶结, 顶板变形小, 不易冒落, 为掘进和支护提供了安全、有利条件, 顺利通过了断层破碎带。与传统处理方法相比, 大大减少施工时间, 虽然直接材料费用有所提高, 但掘进工作面能快速掘进, 而且处理冒顶作业的安全性得到提高, 其技术经济效益比较显著。注浆前后顶板下沉速度变化如图1所示。
6结语
双注浆泵注浆工艺论文 篇8
关键词：高水压,受损钻孔,止浆塞,分段注浆
门克庆煤矿3101工作面辅运巷5号联巷F5钻孔因为时间较长的腐蚀原因或者还有套管质量原因加上矿压原因发生了套管漏水现象, 同时出现孔口周围漏水、巷道煤壁渗水、顶板淋水加大的现象, 恶化了矿井生产环境, 增加了排水困难及矿井突水的危险性。为防止钻孔高压水对煤壁继续冲刷破坏, 杜绝安全事故, 需对突水钻孔尽快封堵。
1 高水压突水钻孔分析
1.1 水文地质条件
门克庆煤矿落座于鄂尔多斯盆地陕北斜坡北端, 开采侏罗系延安组煤层。F5钻孔开孔于3-1煤, 在垂高33m见2-2煤, 在2-2煤以上直接顶砂岩施工50m。孔深110m (斜距) 时出水30m3/h。孔深121m时出水153m3/h。水源来自2#煤直接顶砂岩孔隙、裂隙含水层。该孔参数见表1。
该含水层段以中粒砂岩和粗粒砂岩为主, 平均厚度为78.60m。砂岩孔隙、裂隙较为发育, 单位涌水量显示强富水性:1.0 L/ (s·m) <q≤5.0L/ (s·m) , 水压在4MPa~6MPa之间, 具有良好的渗透性。该层孔隙水相对于裂隙水而言体量大, 含水层水量丰富却难以注浆, 可注性 (Groutability) 差。
1.2 钻孔隐患分析
F5钻孔于2014年1月施工, 在2016年5月发现钻孔周围的煤壁往外流水, 巷道顶板出现淋水, 且越来越大, 总水量在15m3/h左右, 且有增长趋势。于是把钻孔放开, 上述现象才基本消失。经探查, 钻孔的套管在孔口内7m处断裂。分析脱扣断裂原因可能是综合作用的结果:时间较长的腐蚀原因加上套管质量原因再加上矿压原因。钻孔虽然打开, 但是排水条件不满足, 于是决定再关上。
钻孔位于巷道右侧3m处, 与3101辅运巷夹角5°, 接近平行, 长期关闭钻孔阀门会使得巷道煤壁压力大, 发生片帮造成安全事故和淹头淹面事故。钻孔水通过裂隙渗透到巷道顶板砂岩与钻孔周围煤层, 有突水危险, 直接威胁生产安全。
2 封堵方案的研究
2.1 封堵技术难点
(1) 水源来自2-2煤顶板砂岩空隙, 必须高压注浆, 否则不进浆。
(2) 突水钻孔附近的煤巷侧帮裂隙发育, 顶板稳定性不确定, 注浆压力过大破坏巷道侧帮及顶板。
(3) 套管在7m处脱扣断裂, 煤层裂隙发育, 套管固结程度较差, 注浆过程此处煤层有可能冲垮, 必须低压注浆。
(4) 钻孔水压大, 水量大, 有可能出现跑浆情况, 造成封堵不成功。
2.2 方案研究
2-2煤顶板砂岩可注性差, 不进浆的特点得到公认, 究其原因首先是水压高, 含水空间以孔隙为主, 因此要解决堵水需要高压, 但是孔口21m范围内煤层裂隙发育, 顶板裂隙发育, 稳定性不好, 特别是套管在7m处脱扣断裂, 必须低压注浆, 越低越好。针对这个矛盾决定将钻孔分为高压注浆段和低压缓凝段。即在孔底段施加高压注浆, 在孔口段, 用最低的压力灌浆。材料:普通硅酸盐水泥及必要时的水玻璃。
封堵大流量、高水压受损钻孔, 报道较多的方法是重下套管, 即“套管隔离封堵法”。对F5顶水作业重下套管有可能导致巷道煤壁片帮突水, 且施工难度大, 耗时长, 消耗材料多, 易导致安全事故。
使用止浆塞能实现分段注浆。孔口段低压注浆需要泄压, 在孔口段增加排气管 (泄压管) 。最后形成“分段注浆, 止浆塞内段高压堵水源、外段单液浆缓凝充填围岩裂隙及低压段空间、最后双液注浆封孔”的方案。
3 注浆方案落实
3.1 施工工艺
(1) 止浆塞。在木塞上缠绕海带。木制止浆塞总长1.3m, 端头长度为0.26m, 底部长度0.4m, 直径70mm, 中部留有0.64m的凹槽段, 直径为54mm。在凹槽处缠绕海带后的直径为73mm。
(2) 排气管。选用DN12钢管, 套丝连接, 不用管箍连接。在下好止浆塞之后手工下进孔内。在实施过程中, 为保证Φ50钻杆孔内孔外高强度连接, 排气管末端使用了一段胶管。
(3) Φ50钻杆。Φ50钻杆三大主要作用:一是作为注浆管对高压注浆段进行注浆;二是作为推送止浆塞的工具;三是通过漏浆孔给低压缓凝段充填浆液。
(4) 漏浆孔。当止浆塞彻底阻止浆液回返, 低压缓凝段便得不到水泥浆的充填, 为此在50钻杆与止浆塞托盘连接处下1m位置, 钻了一个Φ4mm漏浆孔。
(5) 四通法兰盘。孔口阀门外的法兰盘加工为四通法兰盘。见图1。
3.2 实施堵水
钻机把止浆塞推进至孔内100m位置。排气管下进95m位置, 在孔口, 先把钻杆与四通法兰盘上的钻杆接头上紧, 再把排气管连接好, 最后把四通法兰盘紧固到孔口闸阀上。
木塞与海带遇水膨胀30h后基本上封堵了钻孔出水水源。实现了高压注浆段与低压缓凝段的隔离。运用50钻杆这趟管路注单液浆高压封堵孔内深部空间, 注浆时压力循序渐进地提升, 最初, 排气管往外排的是略显浑浊的水。1小时后, 注浆量2.5m3 (水灰比为0.7~1) , 排气管往外排的是非常稠的水泥浆, 表明低压缓凝段基本上被水泥浆充满。
停注待凝时, 将50钻杆这路注浆管立即打开, 其表现是先流浆最后流水 (5m3/h) , 排气管也迅速打开, 其表现是先流浆, 最后流尽。30h后, 使用水玻璃﹢水泥浆双液封堵孔底残留水 (对封排气管也实施了双液浆封闭) , 快速完成了全孔封闭, 堵水成功。
4 结论
⑴受损钻孔异常出水, 对矿井安全生产存在威胁, 是矿井安全隐患。揭露高水压含水层的钻孔, 对其堵水需要高压注浆。
⑵对同一钻孔使用两种压力注浆, 本工程中以海带做止浆塞“分段注浆, 止浆塞内段高压堵水源、外段单液浆缓凝充填围岩裂隙及低压段空间、最后双液注浆封孔”的方案, 值得借鉴。
双注浆泵注浆工艺论文 篇9
滦河特大桥是一座38孔32 m混凝土梁双线桥, 且上、下行各自分建, 36号墩为三层扩大基础, 23.6 m高的圆柱形墩身。此桥于1992年11月开通运营, 多年后发现36号墩异常, 该处上下行桥梁与梁之间的桥梁盖板有两块掉至桥下, 经丈量发现此处梁间距大于其他处梁间距, 后经对36号墩进行系统测量, 36号上行墩向线路外侧偏移累计达147 mm, 且在继续缓慢偏移, 所以对36号上行墩进行加固势在必行。为弄清该墩倾斜的根本原因, 设计院对36号上行墩基底进行了钻探取样, 结果表明其基础仅有东北角基底为基岩, 其他三个角的基底下均有50 cm～60 cm砾石层, 很明显, 砾石层承载力低造成基底软硬不均, 引起不均匀沉降是造成倾斜的主要原因, 36号上行墩也正是向西南方向倾斜。关于该墩基底三个外角出现砾石夹层的原因, 据施工日志记载, 当时挖基是在水面下7.5 m进行, 基坑中有50 cm砾石层均为强渗水;浇筑基础时使用20台抽水机进行强抽水, 抽水量为200 m3/h, 在这种情况下浇筑混凝土时有可能水泥浆被渗水稀释抽走、混凝土骨料中不再有水泥浆, 以致出现砂砾碎石松散夹层的情况。因此, 建设单位在主持制定桥墩整治方案原则时提出要吸取原桥墩基础施工的教训, 整治方案要充分考虑基础的封水及降水, 防止基底的砂砾石继续流失。根据此原因, 设计院制定的桩基承台托换方案中, 增加了在该墩四周钻孔压浆形成帷幕墙的措施设计。帷幕墙分四层, 最外两层为水泥—水玻璃双液注浆, 主要起隔离河水、封闭桥墩基础四周、阻止基底砾石层中松散石屑及砂继续向外流失的作用, 考虑经济等因素内侧两层设计为水泥浆单液注浆。为了保证注浆质量, 我们先分别在桥墩的东南角及西南角各做两排五个双液注浆孔进行试验, 完成了对施工中各项工艺指标的确定, 经钻探取芯确认了注浆效果, 为正式防水帷幕施工取得了宝贵的经验。
1 钻机的选择
静压注浆中, 常用的地质钻机、工程钻机或其他类型的钻机均适用于其钻孔的施工, 只要钻机能牢固地固定在地面上, 钻孔过程中不会出现偏移而影响精度。本工程中由于上部地基均为回填有砂、砾、卵石土, 而底部为斜长片麻岩, 根据地层情况及进度需要, 在卵石层深度内采用主动冲击式SH-30型工程钻机成孔, 对于片麻岩层则采用JU-1000型岩芯钻机钻进, 切实加快了施工进度。
2 注浆泵的使用
注浆泵是注浆施工中最重要的设备之一, 注浆泵应有足够的排浆量, 泵压应大于最大注浆压力的1/5倍～1/4倍, 以保证注浆工作的顺利进行。就静压注浆而言, 由于浆液对地层裂隙或孔隙的充塞作用, 裂隙或孔隙逐渐变小, 吸浆量也逐渐变低, 相应的注浆压力呈递增趋势。尤其是在不同的注浆深度、不同的岩层条件下, 要求采用不同的注浆流量和压力。特别是双液注浆施工中, 为了能准确控制浆液的凝胶时间, 两液的吸浆量应满足一定的比例关系, 要求注浆泵均匀稳定, 以满足注浆工艺和保证注浆质量的要求, 目前国内专用注浆泵有YSB-250/120型液力调速注浆泵、ZMJ-3/40型隔膜计量泵等, 另外还有各种型号的泥浆泵、小型手压泵、动力泵等, 以及石油化工用的计量泵等。本工程因为水泥类粒状浆液, 故采用吉林Ⅰ型泥浆泵进行, 最高注入压力2.6MPa。
3 浆液的配制
衡量一种浆液的指标很多, 如密度、粘度、pH值、凝胶时间、结石率、抗压强度和抗折强度、渗透性、粘结强度等。根据注浆工程的需要及水泥—水玻璃浆液的特点, 一般注重浆液的凝胶时间和抗压强度这两种性能, 本工程由于双液注浆起充塞隔水的作用, 因而以浆液的凝胶时间作为主要指标来进行配制。凝胶时间是指水泥浆与水玻璃相混合时起至浆液不能流动为止的这段时间, 其影响因素有水泥品种、水泥浆浓度、水玻璃浓度、水泥浆与水玻璃体积及浆液温度等, 但其范围一般只能为0 min～5 min, 由于造价原因, 本工程设计提出0.85 m的扩散半径, 为赢得充分的扩散时间, 我们在浆液中掺入磷酸氢二钠作为缓凝剂, 使浆液的凝胶时间延长至14 min左右, 基本满足了注浆要求。
在配制水泥—水玻璃浆液时, 应分别进行水泥浆的配制和水玻璃的稀释。配制水泥浆时, 力求加料准确, 一定要在加完水及缓凝剂溶解后在搅拌的情况下方能加入水泥, 以免搅拌机卡住;搅拌时间应不少于5 min, 放置时间不宜超过3 min。搅拌时间及放置时间对缓凝效果的影响见表1, 表2。
关于搅拌机的使用, 自制了钢筒搅拌池、电动叶轮搅拌的简易装置, 由人工拆装、上灰, 满足了浆液的迅速拌合及不间断供应。
4 注浆方法
我们在滦河特大桥36号墩地基封水时采用的是钻杆注浆法, 此种方法施工费用低且较易操作, 在钻孔钻到所规定的深度, 洗孔后, 再将钻杆送至注浆位置, 用两台泥浆泵分别将事先配制好的水泥浆和水玻璃通过各自的管路输送至孔口后再令其混合, 然后通过钻杆内管将它们送入地层中。注入后, 随着化学反应的进行, 粘度逐渐升高, 并在地基中凝胶 (见图1) 。
注浆时应按跳孔间隔注浆方式, 以防止串浆;同时遵循先外围后内层的注浆顺序, 以节约浆量, 提高注浆质量。
5 质量检验
为了证实浆液在设计半径内对地层的充填效果, 我们在相邻孔的结合处钻孔取芯观察, 均有浆液胶体充填, 且卵石层含量大, 而上部砂层含量小, 这也是正常的, 因为砂层的孔隙率要比卵石层小得多。由于多种原因, 在防水帷幕竣工9个多月后, 新桥墩的基坑开始开挖, 由于已超过了水泥与水玻璃胶结的有效期 (约半年) , 而可能降低了帷幕的防水效果, 但这次基坑开挖的涌水量大约只有30 m3/h, 也在一定程度上证明了双液注浆的固结封水效果。
6 施工体会
1) 静压注浆的主要对象是砂及砂砾石、软粘土和湿陷性黄土, 实践证明, 它确实是一门重要且颇有发展潜力的地基处理技术。
2) 施工中由于我们对封孔及浆液的混合等技术处理不够, 在一定程度上影响了本次施工的效果, 这也是以后施工中应总结提高的地方。
3) 不同目的注浆孔布置及半径等参数, 应尽可能依据现场试验的效果来确定, 有利于提高注浆质量, 降低工程造价。
4) 在保证浆液扩散半径和可泵性的情况下, 如能进一步提高CS浆液的凝胶体强度, 将大大拓宽其适用性。
参考文献
[1]彭振斌.注浆工程设计计算与施工[M].北京:中国地质大学出版社, 1998.