一种适用于富水砂层先渗后劈的注浆施工方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于富水砂层注浆加固的施工方法，包括如下步骤：确定目标加固区域，进行注浆设计，并打设注浆孔；将钢花管放至注浆孔的设定深度，封闭钢花管的上端入口；注浆孔的中心孔通过化学溶液类注浆材料进行前进分段式注浆，形成加固体；中心孔周围的注浆孔采用水泥基浆液进行多次高压劈裂注浆，形成注浆加固网络，相邻两次注浆之间间隔设定时间。首先以低压慢渗的方法注入高渗透性化学溶液材料，通过渗透进入砂颗粒形成固结体，改善地层结构，提供堵水和加固效果，为后续多次劈裂注浆提供良好条件。然后以高压劈裂的方法向砂层注入水泥基浆液，进行二次加固，在砂层中形成浆脉，在富水砂层达到良好网络骨架率。在富水砂层达到良好网络骨架率。在富水砂层达到良好网络骨架率。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于富水砂层先渗后劈的注浆施工方法


[0001]本专利技术涉及地下工程灾害注浆治理
，提出了一种适用于富水砂层先渗后劈的注浆施工方法。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。
[0003]富水砂层自身结构的特殊性(富水性强、结构松散、胶结性能弱、自稳能力差等)与工程地质水文地质条件的差异性，如粒径大小不一(粉细砂、中砂、粗砂等)介质松散、粘聚力小等，采用注浆加固往往较其它地层更为困难。由于砂层具有结构松散、胶结能力差、透水性强的特点，砂层注浆加固效果具有显著的“木桶效应”，砂层的整体注浆加固效果取决于最薄弱的区域，因为当地下工程开挖揭露砂层时，若某处砂层力学性能较差，在施工扰动和地下水作用下，该处为最易发生溃砂塌方灾害的薄弱点，一旦该薄弱点发生溃砂塌方，则会引起连锁反应，造成围岩整体失稳。
[0004]传统的砂层注浆以水泥基材料为主，容易出现“渗滤”现象，使得砂层“吃水不吃浆”，砂颗粒并不能均匀的被胶结。因为砂层孔隙尺寸较小且连通性较差时，水泥基材料很难以渗透的方式注入砂层中，浆液无法进入砂层的孔隙空间，浆液凝胶固结体难以对砂层施加粘接作用。注浆加固时，浆液常以劈裂形式扩散，砂层的非均匀地应力状态会造成浆液扩散方向具有一定的方向性，经过多次注浆后，最终形成多条近似平行浆脉贯穿砂层的“三明治”结构，造成砂层注浆加固体力学性能的各向异性。砂层结构松散，被压密后力学性能提升不显著，因此注浆加固体难以满足隧道开挖稳定性，无法有效提高砂层性能。因此颗粒类浆液因扩散不均匀，使得其对砂层注浆加固效果较差。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种适用于富水砂层注浆加固的施工方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0007]一种适用于富水砂层注浆加固的施工方法，包括如下步骤：
[0008]确定目标加固区域，进行注浆设计，并打设注浆孔；
[0009]将钢花管放至注浆孔的设定深度，封闭钢花管的上端入口；
[0010]注浆孔的中心孔通过化学溶液类注浆材料进行前进分段式注浆，形成加固体；
[0011]中心孔周围的注浆孔采用水泥基浆液进行多次高压劈裂注浆，形成注浆加固网络，相邻两次注浆之间间隔设定时间。
[0012]上述本专利技术的一种或多种实施例取得的有益效果如下：
[0013]化学溶液类浆液选用丙烯酸盐类材料可为砂层提供粘聚力，使砂层胶凝成为均匀介质，具有粘度低、不含颗粒成分、可注入砂层、凝胶时间可控以及凝胶渗透系数低(丙烯酸盐凝胶体的渗透系数为1.7
×
10
‑7～3.0
×
10
‑
10
cm/s)等优势，其得到的固砂体的渗透系数为
3.0
×
10
‑5～5.0
×
10
‑8cm/s)，是一种较好的用于胶结砂层的材料。
[0014]水泥基材料具有强度高、价格低等优势。在化学溶液类材料施工后，选用水泥基材料进行多次劈裂注浆。多次劈裂注浆是一个孔中多次注浆，相邻2次注浆要有一定的时间间隔，后次注浆应从上次注浆体内一定深度开始注浆，并将上次注浆体劈裂，扩大浆脉厚度，提高浆脉骨架率，实现注浆加固体的承载力提升。
[0015]本专利技术中，首先以低压慢渗的方法注入高渗透性化学溶液材料，通过渗透进入砂颗粒形成固结体，改善地层结构，提供堵水和加固效果，为后续多次劈裂注浆提供良好条件。然后以高压劈裂的方法向砂层注入水泥基浆液，进行二次加固，在砂层中形成浆脉，通过多次劈裂注浆，在富水砂层达到良好网络骨架率，保证注浆加固体强度，为地层提供强度保障，在某些高地应力环境下，提高后续工程开挖施工的稳定性，保障了地层的安全。
[0016]克服了传统的砂层注浆容易出现的“渗滤”现象，避免砂层“吃水不吃浆”而导致的砂颗粒并不能均匀的被胶结，注浆不充分的难题，同时化学材料渗透注浆存在的砂层注浆加固体强度不足(＜10MPa)，在某些高地应力环境下，依旧容易发生坍塌破坏的缺陷。
[0017]本专利技术的富水砂层劈裂注浆施工方法具有操作简单、注浆效率高、加固效果好等优点，可有效解决富水砂层注浆浆液分布不均或强度不足的难题。
附图说明
[0018]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0019]图1是本专利技术实施例1中富水砂层注浆加固先渗后劈施工工艺流程图；
[0020]图2为本专利技术实施例1中富水砂层注浆加固先渗后劈施工工艺效果示意图；
[0021]图3为本专利技术实施例1中重复劈裂示意图。
具体实施方式
[0022]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0023]一种适用于富水砂层注浆加固的施工方法，包括如下步骤：
[0024]确定目标加固区域，进行注浆设计，并打设注浆孔；
[0025]将钢花管放至注浆孔的设定深度，封闭钢花管的上端入口；
[0026]注浆孔的中心孔通过化学溶液类注浆材料进行前进分段式注浆，形成加固体；
[0027]中心孔周围的注浆孔采用水泥基浆液进行多次高压劈裂注浆，形成注浆加固网络，相邻两次注浆之间间隔设定时间。
[0028]在一些实施例中，确定目标加固区域后，还包括在上方地表放置变形监测点和结构位移监测点，用于检测注浆过程中的地表隆起变形量的步骤。
[0029]优选的，监测点的布置边界为注浆加固区域平面投影边界外扩3～5m，相邻监测点间距2～4m。
[0030]在一些实施例中，所述注浆设计的项目包括但不限于确定化学注浆段和劈裂注浆段长度及开挖段长度、注浆加固圈厚度、钻孔参数、注浆参数或/和注浆材料选型。
[0031]优选的，所述钻孔参数为钻孔孔底间距、钻孔布置或/和钻孔分段长度。
[0032]优选的，注浆参数为注浆速率、注浆终压或/和单孔注浆量。
[0033]在一些实施例中，相邻两水泥注浆孔之间的间距为500
‑
700mm。
[0034]优选的，钢花管的长度为1.5
‑
2m，钢花管与钻孔之间的间隙采用速凝类浆液充填封固。钢花管端部焊接法兰盘，法兰盘应连接阀门，该阀门可用于封堵涌水溃砂或控制注浆。
[0035]在一些实施例中，所述化学溶液类注浆材料为丙烯酸盐注浆材料。
[0036]优选的，丙烯酸盐的浓度为8％
‑
17％；
[0037]涌水部位采用的丙烯酸盐的浓度为12
‑
17％。
[0038]在一些实施例中，化学溶液类注浆材料采用低压慢渗的方法进行注浆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于富水砂层注浆加固的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：确定目标加固区域，进行注浆设计，并打设注浆孔；将钢花管放至注浆孔的设定深度，封闭钢花管的上端入口；注浆孔的中心孔通过化学溶液类注浆材料进行前进分段式注浆，形成加固体；中心孔周围的注浆孔采用水泥基浆液进行多次高压劈裂注浆，形成注浆加固网络，相邻两次注浆之间间隔设定时间。2.根据权利要求1所述的适用于富水砂层注浆加固的施工方法，其特征在于：确定目标加固区域后，还包括在上方地表放置变形监测点和结构位移监测点，用于检测注浆过程中的地表隆起变形量的步骤；优选的，监测点的布置边界为注浆加固区域平面投影边界外扩3～5m，相邻监测点间距2～4m。3.根据权利要求1所述的适用于富水砂层注浆加固的施工方法，其特征在于：所述注浆设计的项目包括但不限于确定化学注浆段和劈裂注浆段长度及开挖段长度、注浆加固圈厚度、钻孔参数、注浆参数或/和注浆材料选型；优选的，所述钻孔参数为钻孔孔底间距、钻孔布置或/和钻孔分段长度；优选的，注浆参数为注浆速率、注浆终压或/和单孔注浆量。4.根据权利要求1所述的适用于富水砂层注浆加固的施工方法，其特征在于：相邻两水泥注浆孔之间的间距为500
‑
700mm；优选的，钢花管的长度为1.5
‑
2m，钢花管与钻孔之间的间隙采用速凝类浆液充填封固。5.根据权利要求1所述的适用于富水砂层注浆加固的施工方法，其特征在于：所述化学溶液类注浆材料为丙烯酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：马晨阳，李为豪，范奉帅，宫育安，李术才，刘人太，杨磊，白继文，陈孟军，徐先杰，张志朋，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：