專利名稱：承壓水地區(qū)深層水泥土攪拌樁加注漿止水方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于巖土工程勘察和巖土工程施工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及承 壓水地區(qū)巖土工程勘察或施工過程中出現(xiàn)涌水時的一種止水技術(shù)。
背景技術(shù)：
在承壓水地區(qū)施工時，對可能出現(xiàn)的涌水災(zāi)害，必須采取有效措 施進行止水。通常在處理涌水災(zāi)害時， 一般采用先壓水頭(降低水位)再封堵 即可；或采用在井口管外地平下挖一定深度的圓坑，逐層填入粘土或水泥沙漿， 并振實至地表，然后封堵井口管，堵死各出水通道。但若初期處理不當(dāng)，特別 是地表為松散地層，井口受到破壞，原井口難以找到，且地下涌水量較大，以 致于由一般的承壓水處理事件變?yōu)槌袎核『φ螘r，常規(guī)止水封堵方法難以 奏效
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種承壓水地區(qū)深層水泥土攪拌樁加注漿 止水方法，該方法能夠有效解決承壓水地區(qū)涌水病害問題，并能消除可能對既 有構(gòu)筑物造成的威脅，實現(xiàn)迅速有效止水的目的。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是
一種承壓水地區(qū)深層水泥土攪拌樁加注漿止水方法，該方法包括以下步驟
(1) 帷幕施工在鉆孔涌水點周圍施工水泥土深層攪拌樁形成帷幕，樁帷 幕設(shè)計為二至四排，且排樁密切相切；
(2) 蓋板施工帷幕形成后，在樁頂開挖一深槽，槽內(nèi)均勻布設(shè)鋼筋，并 向帷幕中心彎折，形成放射狀鋼筋網(wǎng)，然后澆注混凝土形成蓋板，要確保樁頭 與混凝土緊密連接；
G)進行帷幕內(nèi)注漿固化地層澆注蓋板前，在混凝土蓋板中預(yù)留注漿管， 待蓋板達到預(yù)期強度后，打孔注漿，采用水泥、水玻璃單液、雙液或混液注漿 固化帷幕內(nèi)土體；
(4)試關(guān)導(dǎo)流管閥門，當(dāng)導(dǎo)流管外無滲水時，止水完成；若導(dǎo)流管外仍有
少量滲水，則加深封水點；
(5)加深封水點從導(dǎo)流管中擠壓最大可泵濃度的水泥漿，直到導(dǎo)流管中無涌水時，隨即關(guān)死閥門，從而達到止水目的。
作為上述技術(shù)方案的進一步完善，當(dāng)關(guān)死閥門后仍出現(xiàn)滲水，則采取在蓋 板上再次打孔注漿，直至關(guān)閥后無滲水或滲水極少為止。
所述帷幕施工中，對成樁影響大的淺部地段采取2 3次復(fù)噴以保證成樁質(zhì)量。
所述帷幕施工中，樁徑為0400 mm 800腿，樁長視涌水處理區(qū)域地層具體 情況而定，攪拌樁水泥摻入量150 240kg/m3，并按水泥重量的2% 4%添加速凝 早強劑。
所述帷幕內(nèi)注漿固化地層施工中，在蓋板上預(yù)留注漿孔中注入水灰比為1: 0. 5 0.8的水泥漿，同時按水泥重量2% 4%的比例加入水玻璃，以固化帷幕內(nèi) 的土體，當(dāng)注漿壓力達到1.5Mpa 2Mpa時，停止注漿。
所述加深封水點施工中，往導(dǎo)流管中擠壓水灰比為1: 0.5 l的水泥漿。
本發(fā)明提供的上述承壓水地區(qū)深層水泥土攪拌樁加注漿止水方法，充分結(jié) 合水泥土深層攪拌樁帷幕加注漿止水技術(shù)的優(yōu)點。首先在涌水點周圍設(shè)置水泥 土深層攪拌樁，由于攪拌機械的切削攪拌作用，使得土體結(jié)構(gòu)破壞，當(dāng)拌入水泥 后，將形成強度較大和水穩(wěn)性較好的水泥石區(qū)，從而形成帷幕，阻止水的側(cè)向流 動。然后通過蓋板內(nèi)的預(yù)留注漿管，擠壓高濃度的水泥獎，在注漿點使土體擠 密，并在注漿管端部附近形成"漿泡"。當(dāng)漿泡向外擴展時將在土體中引起復(fù)雜 的徑向和切向應(yīng)力體系，緊靠漿泡處的土體將遭受嚴(yán)重破壞和剪切，并形成塑 性變形區(qū)，此時土體結(jié)構(gòu)破壞，與水泥漿結(jié)合的更充分，增大土體強度；離漿 泡較遠的土體因擠壓作用而發(fā)生彈性變形，變得更加密實，增加了與樁間的相 互作用力，使水泥土深層攪拌樁、土體和蓋板組成的封水體系更緊密的連接成
整體，形成一個結(jié)構(gòu)新、強度大、防水性能好和化學(xué)穩(wěn)定性良好的"結(jié)石體"。
本發(fā)明提供的深層水泥土攪拌樁加注漿止水方法，經(jīng)實踐證明能夠有效地解 決承壓水大量外涌，并消除可能由此造成的對既有構(gòu)筑物造成的潛在威脅，止 水效果良好，而且施工簡單，方法易行。


圖1為本發(fā)明帷幕樁及預(yù)留注漿孔平面位置示意圖
具體實施例方式
本發(fā)明提供的承壓水地區(qū)深層水泥土攪拌樁加注漿止水方
法，成功地應(yīng)用于西格線K548 + 516右30m承壓水病害搶險應(yīng)急處理工程中。 在青藏鐵路西格二線增建過程中，因需要須在k548+516處增設(shè)下穿立交橋一座， 在橋址處進行地質(zhì)勘察時，施鉆機組在鉆至地面下29. 6m時揭穿承壓含水層頂 板，自流水涌出地表，出水量約為5000m3/d且水頭壓力大。現(xiàn)場處理單位曾積 極采取措施，但由于處理方法欠妥(作業(yè)人員從鉆孔內(nèi)拔出了套管，采用自孔 口壓入水泥樁和方木等堵塞出水口的方法宣告失敗，原因由于承壓水水頭壓力 大且頂板以上地層松軟，主要為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和粉質(zhì)粘土，導(dǎo)致由孔內(nèi)單一 出水變?yōu)殂@孔周圍附近均有涌水的現(xiàn)象，問題十分復(fù)雜。)未能封堵成功，而不 斷從孔口涌出的地下水，受場地條件限制，排泄渠道不暢，已在既有鐵路右側(cè) 匯聚呈長條型水塘，積水容積還在不斷擴大，將會對既有鐵路路基本體產(chǎn)生軟 化作用，嚴(yán)重危機青藏鐵路西格段既有鐵路及新增二線的運營安全，性質(zhì)由一 般的孔內(nèi)承壓水封堵處理事件變?yōu)槌袎核『岆U應(yīng)急處理工程。
通過對承壓水病害丁點處自然地理特征、地層結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)條件及前期 治理過程和目前現(xiàn)狀等進行了深入細致的研究分析，綜合比較多種止水方案， 最后采用水泥土深層攪拌樁帷幕加注漿技術(shù)成功解決了這一難題。
本發(fā)明提供的水泥土深層攪拌樁帷幕加注漿止水方法，其主要創(chuàng)新點如圖1 所示即在涌水點周圍設(shè)計水泥土深層攪拌樁形成帷幕，然后在帷幕內(nèi)注漿的 綜合加固治理方案，樁帷幕1設(shè)計為二至四排且排樁相切，帷幕樁形成后，在 樁頂開挖一環(huán)形槽，均勻布設(shè)鋼筋，并向帷幕中心彎折，形成放射狀鋼筋網(wǎng)，
然后澆注混凝土形成蓋板，確保了樁頭與混凝土蓋板能緊密連接在一起，形成 整體混凝土蓋板，且在澆注前，在混凝土蓋板中預(yù)留注漿管2，澆注后打孔注漿，
中心導(dǎo)流管3中無滲水時，關(guān)閉導(dǎo)流管3閥門，從而達到止水目的。
具體施工步驟如下
第一步帷幕施工施工前下挖出水區(qū)域30cm，打薄層水泥埋設(shè)引流管，集 中排出地下涌水，便于施工；然后設(shè)備和人員進場，安裝調(diào)試設(shè)備并進行現(xiàn)場 試樁，最后根據(jù)試樁情況確定采用干噴法施工，同時決定采用三排樁帷幕，設(shè) 計樁長15m，間距O. 5m，樁徑①500mm，帷幕直徑14m。在施工過程中，考慮到 0 7m段地層擾動嚴(yán)重對成樁影響大，因此在此段范圍內(nèi)采取3次復(fù)噴以保證成 樁質(zhì)量；在完成一圈后，為了能使第二圈和第三圈咬合更加緊密、更利于封水， 采取第二圈和第三圈-起交叉施工的工序；攪拌樁水泥摻入量150kg/m3，復(fù)噴 段水泥摻入量240 kg/m3 ，并且采取在水泥中添加速凝早強劑以達到更好的效果， 速凝早強劑的添加比例為水泥重量的4%。
第二步蓋板施工首先清理上部虛樁頭0.5m左右，清除帷幕內(nèi)上部泥土及 廢棄的充填物。然后先做30 40cm底板逐歩封堵各出水點，保證后續(xù)的蓋板施 工在干燥的環(huán)境下進行；等其達到一定強度后再連續(xù)澆注施工剩余厚度的蓋板。 為確保關(guān)閥后蓋板周邊不滲漏，在中間的一排樁樁頂剔出深約l米，寬約0.45m 的環(huán)形槽，并按每50cm間距重點布設(shè)①16mm鋼筋，并向帷幕中心彎折，形成 OU6腿放射狀鋼筋網(wǎng)，澆注C20混凝土蓋板，同時將蓋板擴大至外包樁頭，蓋 板直徑約15m、厚約lm (蓋板厚度一般需根據(jù)水泥強度、水頭壓力等現(xiàn)場具體 施工情況來設(shè)計)。
第三步進行帷幕內(nèi)注漿固化地層等蓋板達到預(yù)訃強度后，在蓋板上預(yù)留 注漿孔中打10個注漿孔，注入水灰比為1: 0.5的水泥漿，同時加入水泥重量 4%的水玻璃，固化帷幕內(nèi)的十.體，當(dāng)注漿壓力達到1.6Mpa時，停止注漿。
第四步關(guān)閉導(dǎo)流管閥門首先試關(guān)導(dǎo)流管閥門，由于砼蓋板強度還未達設(shè) 計強度，耐壓力不夠，在閥門還未關(guān)死時，砼封蓋三分之一處即被壓裂，沿裂
縫水冒出lm多高，于是采取在蓋板上再次打孔注漿的措施，堵死小的出水通道，
從而更大范圍的增加蓋板、樁及地層的相互連接面積，使壓力水對蓋板的作用 集中在導(dǎo)流管的周圍，減少承壓水對蓋板整體的作用力。然后進行第二次關(guān)閥， 此時，雖然蓋板處理后裂縫不再漏水，但粉噴樁外面出現(xiàn)滲水，隨即打開閥并
開挖出現(xiàn)滲水處，發(fā)現(xiàn)有6根樁斷裂，水從裂縫處漏出，于是在處理斷樁的同 時往砼蓋板上堆載增壓。當(dāng)砼凝結(jié)達到強度后第三次關(guān)閥，效果非常明顯，只 有極少量滲水，日出水量不大于12m3，僅在導(dǎo)流管周圍及局部裂縫處滲出。
第五步加深封水點從導(dǎo)流管中擠壓水灰比為1: 1的水泥漿約5000kg后， 導(dǎo)流管中無涌水，且出現(xiàn)倒吸現(xiàn)象，說明水泥漿在沿出水通道緩慢下沉，隨即 關(guān)死閥門，所有滲水停止。
結(jié)論
① 深層水泥土攪拌樁帷幕加注漿技術(shù)施工過程簡單易行，縮短了治理周期 且降低了費用，成功的保證了青藏鐵路西格段的正常運營，避免了柴達木盆地
地下水資源的大量損失，按出水量半年計算就挽回地下水資源近200萬元，取 得了巨大的經(jīng)濟效益。
② 成功地解決了承壓水大量外涌，并消除了由此造成的對沿線鐵路的潛在 威脅，確保了青藏鐵路西格段的暢通，取得了巨大的社會效益?，F(xiàn)在止水工作 已完成一年多，經(jīng)過了四季的考驗仍未有承壓水滲出，治水效果很好。
③ 由于施工簡單和費用低，此技術(shù)在氣候惡劣、環(huán)境復(fù)雜的高原地區(qū)的承 壓水治理中有良好的應(yīng)用前景，同時為處理同類問題提供了新的治理思路。
權(quán)利要求
1、一種承壓水地區(qū)深層水泥土攪拌樁加注漿止水方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)帷幕施工在鉆孔涌水點周圍施工水泥土深層攪拌樁形成帷幕，樁帷幕設(shè)計為二至四排，且排樁密切相切；(2)蓋板施工帷幕形成后，在樁頂開挖一深槽，槽內(nèi)均勻布設(shè)鋼筋，并向帷幕中心彎折，形成放射狀鋼筋網(wǎng)，然后澆注混凝土形成蓋板，要確保樁頭與混凝土緊密連接；(3)進行帷幕內(nèi)注漿固化地層澆注蓋板前，在混凝土蓋板中預(yù)留注漿管，待蓋板達到預(yù)期強度后，打孔注漿，采用水泥、水玻璃單液、雙液或混液注漿固化帷幕內(nèi)土體；(4)試關(guān)導(dǎo)流管閥門，當(dāng)導(dǎo)流管外無滲水時，止水完成；若導(dǎo)流管外仍有少量滲水，則加深封水點；(5)加深封水點從導(dǎo)流管中擠壓最大可泵濃度的水泥漿，直到導(dǎo)流管中無涌水時，隨即關(guān)死閥門，從而達到止水目的。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的承壓水地區(qū)深層水泥土攪拌樁加注漿止水方法， 其特征在于當(dāng)關(guān)死閥門后仍出現(xiàn)滲水，則采取在蓋板上再次打孔注漿，直至關(guān) 閥后無滲水或滲水極少為止。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的承壓水地區(qū)深層水泥土攪拌樁加注漿止水方法，其特征在于所述帷幕施工中，對成樁影響大的淺部地段采取2 3次復(fù)噴以保證成樁質(zhì)量。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的承壓水地區(qū)深層水泥土攪拌樁加注漿止水方法，其特征在于所述帷幕施工中，樁徑為0400 mm 800mm，樁長視涌水處理區(qū)域地層 具體情況而定，攪拌樁水泥摻入量150 240kg/m3，并按水泥重量的2% 4%添加速凝早強劑。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的承壓水地區(qū)深層水泥土攪拌樁加注漿止水方法， 其特征在于所述帷幕內(nèi)注槳固化地層施工中，在蓋板上預(yù)留注漿孔中注入水灰比為1: 0.5 0.8的水泥漿，同時按水泥重量2% 4%的比例加入水玻璃，以固 化帷幕內(nèi)的土體，當(dāng)注漿壓力達到1. 5Mpa 2Mpa時，停止注槳。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的承壓水地區(qū)深層水泥土攪拌樁加注漿止水方法， 其特征在于所述加深封水點施工中，往導(dǎo)流管中擠壓水灰比為1: 0.5 1的水 泥漿。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種承壓水地區(qū)深層水泥土攪拌樁加注漿止水方法，包括以下步驟在鉆孔涌水點周圍施工水泥土深層攪拌樁形成帷幕，樁帷幕設(shè)計為二至四排，且排樁密切相切；帷幕形成后，在樁頂開挖一深槽，槽內(nèi)均勻布設(shè)鋼筋，并向帷幕中心彎折，形成放射狀鋼筋網(wǎng)，然后澆注混凝土形成蓋板；進行帷幕內(nèi)注漿固化地層；試關(guān)導(dǎo)流管閥門，當(dāng)導(dǎo)流管外無滲水時，止水完成。該方法能夠有效地解決承壓水大量外涌，并消除可能由此造成的對既有構(gòu)筑物造成的潛在威脅，止水效果良好，而且施工簡單，方法易行。
文檔編號E21B33/13GK101343988SQ20081015073
公開日2009年1月14日 申請日期2008年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月16日
發(fā)明者淦 劉, 張巨川, 蒲有林, 虎保峰, 賀光華, 韓金明 申請人:甘肅鐵道綜合工程勘察院有限公司