一種氣驅(qū)式注漿方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種氣驅(qū)式注漿方法，屬于巖土工程技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在目前的巖土工程注漿方法中，通過一定壓力把漿液注入巖土層后，漿液的滲流 在很大程度上被動(dòng)地取決于巖土介質(zhì)裂隙、孔隙的分布情況，常常無法準(zhǔn)確到達(dá)治理位置， 造成材料大量浪費(fèi)和工時(shí)拖延，注漿效果差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中無法主動(dòng)控制漿液在裂隙、孔隙中的流向的技術(shù)問題，本發(fā) 明的目的在于提供一種新型的氣驅(qū)式注漿方法。
[0004] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種氣驅(qū)式注漿方法，包括，在注漿區(qū)域按設(shè)計(jì)參 數(shù)施工注漿鉆孔，還包括以下步驟： 1) 向施工好的注漿鉆孔內(nèi)插入與鉆孔深度相等的注漿管，該注漿管的一端接觸孔底， 其另一端通過注漿壓力控制閥與注漿軟管相連； 2) 配制漿液； 3) 利用注氣井進(jìn)行注氣及利用抽氣井進(jìn)行抽氣時(shí)，對(duì)該注漿管進(jìn)行注漿。
[0005] 進(jìn)一步地，其中步驟2)所述漿液由聚丙烯酰胺固體與水配制而成，二者的重量配 比為1-4%。。
[0006] 進(jìn)一步地，其中步驟2)所述漿液為水泥漿，其水灰比為0. 75:1~1: 1。
[0007] 進(jìn)一步地，其中步驟2)所述漿液為由水泥漿與水玻璃混合制得的水泥-水玻璃漿 液，其中水泥漿與水玻璃的體積比為1 :〇. 8~1: 1，水泥漿的水灰比為0. 75:1~1: 1，水玻璃 的濃度為20~35波美度，水玻璃模數(shù)為1. 5~3。
[0008] 進(jìn)一步地，其中步驟3)中所述注漿在無地下水環(huán)境中進(jìn)行。
[0009]進(jìn)一步地，其中步驟3)中，根據(jù)注漿方位的設(shè)計(jì)要求，在注漿的目標(biāo)位置設(shè)置與真 空泵相連接的抽氣井，在漿液滲流方向的上游設(shè)置與空壓機(jī)相連接的注氣井，注氣井和抽 氣井同時(shí)工作，且所述注氣井在土層中產(chǎn)生高于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的正氣壓，所述抽氣井在土層 中產(chǎn)生低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的負(fù)氣壓（因此土層中氣體的壓力梯度得到了提高)，從而使?jié){液的 滲流壓力梯度提高并且方向指向注漿的目標(biāo)位置，對(duì)漿液滲流方向進(jìn)行控制。而且，注氣管 和抽氣管在相同距離的土層中產(chǎn)生的壓差越大，壓力梯度越大。
[0010] 進(jìn)一步地，其中所述注漿的目標(biāo)位置距離其上流5-6m。
[0011] 進(jìn)一步地，其中所述注漿的目標(biāo)位置為所述漿液需要到達(dá)并凝固的位置。
[0012] 本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有的有益效果為： 本發(fā)明采用氣體驅(qū)動(dòng)方法，其對(duì)注入地下的漿液的流向進(jìn)行主動(dòng)控制，達(dá)到在無地下 水環(huán)境中定向注漿目的，提高注漿的準(zhǔn)確度和效果，節(jié)省材料。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明無水條件下氣驅(qū)式定向注漿的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ拖浣Y(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明無水條件下氣驅(qū)式定向注漿的原理示意圖； 圖3為本發(fā)明氣驅(qū)式注漿的漿液流向圖； 圖4為現(xiàn)有技術(shù)中靜壓注漿的漿液分布圖； 其中，本體-1 ;注氣井-2 ;注漿管-3 ;抽氣井-4 ;膨潤(rùn)土密封層-5 ;氣壓表-6 ;真空 表-7 ; 抽氣-10 ;氣流方向-11 ;注氣-20 ;注漿-30 ;漿液的流向-31 ;注漿體-32 ;注漿中 心-40 ;氣壓梯度方向-41 ;注漿中心-50。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)本發(fā)明的技 術(shù)方案進(jìn)行以下詳細(xì)說明，但不能理解為對(duì)本發(fā)明的可實(shí)施范圍的限定。
[0015] 本發(fā)明提供了一種氣驅(qū)式注漿方法，包括，在注漿區(qū)域按設(shè)計(jì)參數(shù)施工注漿鉆孔， 還包括以下步驟： 1) 向施工好的注漿鉆孔內(nèi)插入與鉆孔深度相等的注漿管，該注漿管的一端接觸孔底， 其另一端通過注漿壓力控制閥與注漿軟管相連； 2) 配制漿液，所述漿液由聚丙烯酰胺固體與水配制而成，二者的重量配比為1-4%。； 3) 根據(jù)無地下水環(huán)境中注漿方位的設(shè)計(jì)要求，在注漿的目標(biāo)位置設(shè)置與真空泵相連接 的抽氣井，在漿液滲流方向的上游設(shè)置與空壓機(jī)相連接的注氣井，注氣井和抽氣井同時(shí)工 作，且所述注氣井在土層中產(chǎn)生高于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的正氣壓，所述抽氣井在土層中產(chǎn)生低于 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的負(fù)氣壓，從而使?jié){液的滲流壓力梯度提高并且方向指向注漿的目標(biāo)位置，對(duì) 漿液滲流方向進(jìn)行控制。所述注漿的目標(biāo)位置距離其上流5-6m。所述注漿的目標(biāo)位置為所 述漿液需要到達(dá)并凝固的位置。
[0016] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0017] 實(shí)施例1 以下對(duì)無地下水環(huán)境中注漿進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ拖淙鐖D1所示。其中，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?箱長(zhǎng)100cm，寬20cm，高100cm;該實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ拖浒ū倔w1，該本體1內(nèi)填設(shè)有80cm高的砂土， 該砂土內(nèi)分別插入有注氣井2、注漿管3及抽氣井4,且該注氣井2、該注漿管3及該抽氣井 4由該砂土部分露出，該注氣井2與該本體1的一側(cè)之間相距20cm，該注氣井2與該注漿管 3之間相距30cm，該抽氣井4與該本體1的另一側(cè)之間相距20cm，該抽氣井4與該注漿管3 之間相距30cm，另該注氣井2上設(shè)有氣壓表6,該抽氣井4上設(shè)有真空表7,而該砂土表面覆 蓋有膨潤(rùn)土密封層5,且該注氣井2的注氣壓力為5kPa，該抽氣井4的抽氣壓力為5kPa。
[0018] 采用PVC管制作該注氣井2,該注氣井2由上部PVC管和下部PVC管兩部分組成， 上部PVC管長(zhǎng)50cm，外徑為2cm，其上口連接有一個(gè)抽氣接頭，下部PVC管長(zhǎng)20cm，直徑為 7. 5cm，下部PVC管的管身鉆設(shè)直徑為5mm的圓孔并在其側(cè)壁包纏兩層50目的尼龍網(wǎng)。上 部PVC管內(nèi)插入橡膠塞，且該橡膠塞塞入下部PVC管中。該抽氣井4的制作方法及參數(shù)與 該注氣井2相同。
[0019] 采用PVC管上接漏斗作為注漿管3,PVC管直徑5cm，其下端20cm處鉆設(shè)梅花形的 開孔，外纏50目尼龍網(wǎng)。
[0020] 該膨潤(rùn)土密封層5采用膨潤(rùn)土泥漿覆蓋密封（以增大真空度)，膨潤(rùn)土和水的質(zhì)量 比為1 :3,人工攪拌均勻后倒在土層表面，并用刮刀刮平，該膨潤(rùn)土密封層的厚度為lcm。
[0021] 實(shí)施例2 實(shí)驗(yàn)操作步驟如下： 首先，在模型箱中填設(shè)80cm高度的砂土，土樣粒度分布如表1所示。
[0022]表 1
其次，將注氣井2、注漿管3及抽氣井4組裝完畢后覆蓋lcm厚的膨潤(rùn)土密封層5 ; 之后，在該注漿管3內(nèi)倒入漿液，其中注漿材料為著色的聚丙烯酰胺漿液(著色的目的 是為了觀察漿液的滲流過程)。聚丙烯酰胺固體質(zhì)量與水的重量配比為2wt%。，試驗(yàn)時(shí)將水 在攪拌機(jī)上邊攪拌邊加入染料(染料為市售的日落紅色素，按比例〇. 01%與聚丙烯酰胺水 溶液混合）和聚丙烯酰胺，攪拌速度為300r/min，攪拌3分鐘至混合完畢，并用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì) 測(cè)其表觀粘度，經(jīng)計(jì)算表觀粘度約為3mPa?s。
[0023]首先在沒有真空抽氣的條件下進(jìn)行灌漿，將1L漿液持續(xù)倒入漏斗，直至漿液擴(kuò)散 完畢，測(cè)量漿液擴(kuò)散半徑，漿液的擴(kuò)散半徑如圖4所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后清除實(shí)驗(yàn)土體，按照相 同條件重新裝入80cm高度的砂土、組裝實(shí)驗(yàn)設(shè)備(注氣井2、注漿管3、抽氣井4、氣壓表6及 真空表7組裝完畢后覆蓋膨潤(rùn)土密封層5)，進(jìn)行真空抽氣實(shí)驗(yàn)。真空抽氣實(shí)驗(yàn)時(shí)，抽氣井 4持續(xù)抽氣10 (其氣流方向11見圖2所示)，注氣井2內(nèi)注氣20 (其氣流方向21見圖2所 示)，并使真空井內(nèi)的真空度穩(wěn)定在_6〇kPa，注氣井氣壓維持在5kPa,然后將1L漿液持續(xù)倒 入漏斗進(jìn)行注漿30,直至漿液擴(kuò)散完畢(漿液的流向31及注漿體32的擴(kuò)散見圖2所示)， 測(cè)量漿液擴(kuò)散半徑。漿液的擴(kuò)散半徑如圖3所示。圖4為現(xiàn)有技術(shù)中靜壓注漿的漿液分布 圖。由圖3及圖4可以看出，在圖3中可以看出，土層中的氣壓梯度方向41為從左至右，壓 差驅(qū)動(dòng)漿液從左向右流動(dòng)，注漿管(注漿中心40)右側(cè)的漿液比左側(cè)的漿液擴(kuò)散距離大。而 圖4可以看出漿液基本在注漿管(注漿中心50)兩側(cè)對(duì)稱擴(kuò)散分布。
[0024] 以上僅為本發(fā)明所列舉的較佳實(shí)施例，并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，所屬技 術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員運(yùn)用本發(fā)明所作的等效修飾或變化，均同理應(yīng)屬于本發(fā)明的專利 保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種氣驅(qū)式注漿方法，包括，在注漿區(qū)域按設(shè)計(jì)參數(shù)施工注漿鉆孔，其特征在于，還 包括以下步驟： 1) 向施工好的注漿鉆孔內(nèi)插入與鉆孔深度相等的注漿管，該注漿管的一端接觸孔底， 其另一端通過注漿壓力控制閥與注漿軟管相連； 2) 配制漿液； 3) 利用注氣井進(jìn)行注氣及利用抽氣井進(jìn)行抽氣時(shí)，對(duì)該注漿管進(jìn)行注漿。2. 如權(quán)利要求1所述的氣驅(qū)式注漿方法，其特征在于，步驟2)所述漿液由聚丙烯酰胺 固體與水配制而成，二者的重量配比為1-4%。。3. 如權(quán)利要求1所述的氣驅(qū)式注漿方法，其特征在于，步驟2)所述漿液為水泥漿，其水 灰比為〇? 75:1~1:1。4. 如權(quán)利要求1所述的氣驅(qū)式注漿方法，其特征在于，步驟2)所述漿液為由水泥漿與 水玻璃混合制得的水泥-水玻璃漿液，其中水泥漿與水玻璃的體積比為1 :〇. 8~1: 1，水泥漿 的水灰比為0. 75:1~1: 1，水玻璃的濃度為20~35波美度，水玻璃模數(shù)為1. 5~3。5. 如權(quán)利要求1所述的氣驅(qū)式注漿方法，其特征在于，步驟3)中所述注漿在無地下水 環(huán)境中進(jìn)行。6. 如權(quán)利要求5所述的氣驅(qū)式注漿方法，其特征在于，步驟3)中，根據(jù)注漿方位的設(shè)計(jì) 要求，在注漿的目標(biāo)位置設(shè)置與真空泵相連接的抽氣井，在漿液滲流方向的上游設(shè)置與空 壓機(jī)相連接的注氣井，注氣井和抽氣井同時(shí)工作，且所述注氣井在土層中產(chǎn)生高于標(biāo)準(zhǔn)大 氣壓的正氣壓，所述抽氣井在土層中產(chǎn)生低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的負(fù)氣壓，從而使?jié){液的滲流壓 力梯度提高并且方向指向注漿的目標(biāo)位置，對(duì)漿液滲流方向進(jìn)行控制。7. 如權(quán)利要求6所述的氣驅(qū)式注漿方法，其特征在于，所述注漿的目標(biāo)位置距離其上 游 5_6m。8. 如權(quán)利要求7所述的氣驅(qū)式注漿方法，其特征在于，所述注漿的目標(biāo)位置為所述漿 液需要到達(dá)并凝固的位置。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種氣驅(qū)式注漿方法，屬于巖土工程技術(shù)領(lǐng)域，該方法包括，在注漿區(qū)域按設(shè)計(jì)參數(shù)施工注漿鉆孔；向施工好的注漿鉆孔內(nèi)插入與鉆孔深度相等的注漿管，該注漿管的一端接觸孔底，其另一端通過注漿壓力控制閥與注漿軟管相連；配制漿液；利用注氣井進(jìn)行注氣及利用抽氣井進(jìn)行抽氣時(shí)，對(duì)該注漿管進(jìn)行注漿。本發(fā)明所提供的氣驅(qū)式注漿方法，其對(duì)注入地下的漿液的流向進(jìn)行主動(dòng)控制，達(dá)到在無地下水環(huán)境中定向注漿目的，提高注漿的準(zhǔn)確度和效果，并節(jié)省了材料。
【IPC分類】E21B33/13, E02D15/04
【公開號(hào)】CN104895525
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510335721
【發(fā)明人】王貴和, 黃峰
【申請(qǐng)人】中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）
【公開日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年6月17日