一种覆盖层孔口封闭高压帷幕灌浆施工方法
【专利摘要】本发明涉及一种覆盖层孔口封闭高压帷幕灌浆施工方法，它包括以下步骤：（1）非灌浆段施工；（2）灌浆段造孔；（3）灌浆段长划分；（4）灌浆压力确定；（5）灌浆方法确定。本发明采用套管跟进至非灌浆段，泥浆固壁造孔，可以极大地提高钻孔速度和成孔率，解决了深厚覆盖层地层的成孔困难问题；在深厚覆盖层采用较高的灌浆压力，灌浆注入量明显增加，扩散半径增大，灌浆效果较好；在覆盖层中采用孔口封闭帷幕灌浆施工工法，灌浆质量有保证，且基本上解决了灌浆过程中经常出现的“抱管”孔内事故，提高了施工效率。
【专利说明】一种覆盖层孔口封闭高压帷幕灌浆施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种覆盖层高压帷幕灌浆的施工方法，不仅适用于深厚覆盖层，对软弱夹层、完整岩体等地层同样适用。
【背景技术】
[0002]随着水电建设的不断发展，建坝条件越来越复杂，深厚覆盖层和地质条件较差地层上的建坝情况越来越多，在覆盖层中的灌浆一般采用循环钻灌法、预埋花管法、套管法等，这些方法对于深厚覆盖层，特别是复杂的深厚覆盖层，要么成本太高，要么就很难实施。
【发明内容】
[0003]为克服传统的“循环钻灌法、预埋花管法、套管法”等方法在深厚覆盖层钻孔和灌浆的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种新型的深厚覆盖层钻孔和灌浆施工方法，即“自上而下分段、循环钻灌法”。
[0004]本发明采用的技术方案:
一种覆盖层孔口封闭高压帷幕灌浆施工方法，它包括以下步骤:
(1)非灌浆段施工
用跟管钻机施工时，配置同一管径的套管跟进，用高压风作动力，岩粉由孔内余风冲出孔外，由跟进的套管护壁成孔，为避免发生卡钻、塌孔孔内事故，采取小钻压、低转速、大泵量冲洗液的钻进方法，并结合从孔口填黏土捣实、填水泥黏土球以及注浆堵漏待凝措施，具体成孔工艺如下:
1)以岩芯管作为护壁套管，穿过严重失浆地层，钻进过程中，针对严重失浆地层，采取了 3?4级变径钻进，变径深度根据每个孔实际钻孔情况不同而确定，以岩芯管作为护壁套管的工艺，随着钻孔的加深加长岩芯管留在孔内；
2)掏芯钻进，初期钻进过程中由于加长岩芯管作为套管在孔内阻力较大，也易发生孔内事故，针对上述事故的发生，采取在岩芯管内变小一级口径掏芯钻进，然后再用原口径扩大钻进的方法；
3)堵漏式灌浆，覆盖层钻进遇有块石层，孔内严重失浆时，先进行预灌浆堵漏处理，待漏浆量明显减少、孔口返出浆液时，再进行钻进；
4)镶铸套管，以最后一级岩芯管作为套管留在孔内，然后起拔外面的I?3级套管，最后孔口封闭灌注水灰质量比为0.5:1的水泥浓浆镶铸套管；
(2)灌浆段造孔
针对覆盖层灌浆段孔深、孔内阻力大的特点，采用大功率钻机钻孔，并用泥浆作冲洗液进行钻进，冲洗液采用黏土加黏土质量为3%的纯碱拌制，其黏度控制在25-30S ；
(3)灌衆段长划分
采用不同的灌浆段长，第一段为2m，以下各段I?5m，灌浆段长根据被灌段地层情况及渗透性结合钻孔过程中的地层变化情况、实际的送浆能力因素综合确定，钻进情况正常且孔口返浆时，段长按5m控制；钻进遇块石、砂砾石层不返浆地段时，立即停止钻进，作为一段进行灌浆；
(4)灌浆压力确定
灌浆压力，覆盖层采用1.5-3.5MPa，含砂量较多地层灌浆时注入量较小，通过采用适当加大灌浆压力的方法进行灌浆，灌浆过程中，根据灌段的具体情况确定灌浆压力的升压方式，采用一次升压法或分级升压法；
(5)灌浆方法确定
上部非灌段使用套管隔离，覆盖层灌浆全部采用“孔口封闭，自上而下分段循环”灌浆法，其具体工艺包括:
I)灌浆使用高压灌浆泵，配备双层搅拌桶，与灌浆自动记录仪配套使用；
2 )浆液比级由稀至浓，逐级变换，水灰质量比为3:1、2:1、1:1和0.5:1四个比级。
[0005]上述的钻机钻进时，配置金刚石钻头，用泥浆作冲洗液，采用套管护壁成孔。
[0006]本发明取得的技术效果:
(1)采用套管跟进至非灌浆段，泥浆固壁造孔，可以极大地提高钻孔速度和成孔率，解决了深厚覆盖层地层的成孔困难问题；
(2)在深厚覆盖层采用较高的灌浆压力，灌浆注入量明显增加，扩散半径增大，灌浆效果较好；
(3)在覆盖层中采用孔口封闭帷幕灌浆施工工法，灌浆质量有保证，且基本上解决了灌浆过程中经常出现的“抱管”孔内事故，提高了施工效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是本发明的非灌浆段施工示意图；
图2是本发明的第一段灌浆段施工示意图；
图3是本发明的第二段及其以后段的灌浆段施工示意图。
[0008]其中，1-进浆管，2-压力表，3-闸阀，4-回浆管，5-非灌浆段，6_钻孔，7_法兰盘，8-第一段，9-第二段，10-灌浆塞。
【具体实施方式】
[0009]下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
[0010]参见图1-3，一种覆盖层孔口封闭高压帷幕灌浆施工方法，其特征在于它包括以下步骤:
(I)非灌浆段施工
用跟管钻机施工时，配置同一管径的套管跟进，用高压风作动力，岩粉等均由孔内余风冲出孔外，由跟进的套管护壁成孔。
[0011]用岩芯钻机钻进时，配置金刚石钻头，用泥浆作冲洗液，采用套管护壁成孔。为避免发生卡钻、塌孔等孔内事故，分别采取了小钻压(2?3kN)、低转速(300?400r/min)、大泵量(50?60L/min)冲洗液的钻进方法，并结合从孔口填黏土捣实、填水泥黏土球以及注浆堵漏待凝等措施。具体成孔工艺如下:
O以岩芯管作为护壁套管，穿过严重失浆地层。钻进过程中，针对严重失浆地层，采取了 3?4级变径钻进，变径深度根据每个孔实际钻孔情况不同而确定，以岩芯管作为护壁套管的工艺，随着钻孔的加深加长岩芯管留在孔内。
[0012]2)掏芯钻进法。初期钻进过程中由于加长岩芯管作为套管在孔内阻力较大，也易发生孔内事故，如卡钻、断钻具、断接头等现象；针对上述事故的发生，又采取了在岩芯管内变小一级口径掏芯钻进，然后再用原口径扩大钻进的方法。
[0013]3)堵漏式灌浆。覆盖层钻进遇有块石层，孔内严重失浆时，先进行预灌浆堵漏处理，待漏浆量明显减少、孔口返出浆液时，再进行钻进。
[0014]4)镶铸套管。以最后一级岩芯管作为套管留在孔内，然后起拔外面的I?3级套管，最后孔口封闭灌注0.5:1水泥浓浆镶铸套管。
[0015](2)灌浆段造孔
针对覆盖层灌浆段孔深、孔内阻力大的特点，采用大功率(大于35KW)钻机钻孔。
[0016]因地制宜选用优质泥浆作冲洗液进行钻进。冲洗液采用黏土加3%的纯碱拌制，其黏度控制在25?30S。
[0017](3)灌浆段长划分
采用不同的灌浆段长。第一段为2m，以下各段I?5m。灌浆段长根据被灌段地层情况及渗透性结合钻孔过程中的地层变化情况、实际的送浆能力等因素综合确定。主要原则:根据孔内地层情况、是否失浆、卡钻、塌孔等来确定灌浆段的长短。钻进情况正常且孔口返浆时，段长按5m控制；钻进遇块石、砂砾石层不返浆地段时，立即停止钻进，作为一段进行灌浆。
[0018](4)灌浆压力确定
灌浆压力，覆盖层采用1.5?3.5MPa，含砂量较多地层灌浆时注入量较小，通过采用适当加大灌浆压力的方法进行灌浆。
[0019]灌浆过程中，根据灌段的具体情况确定灌浆压力的升压方式，采用一次升压法或分级升压法。
[0020](5)灌浆方法确定
上部非灌段使用套管隔离，覆盖层灌浆全部采用“孔口封闭，自上而下分段循环”灌浆法。
[0021]I)灌浆使用高压灌浆泵，配备双层搅拌桶，与灌浆自动记录仪配套使用。
[0022]2 )浆液比级由稀至浓，逐级变换。参考水灰比为3:1、2:1、1: 1、0.5:1等四个比级。
【权利要求】
1.一种覆盖层孔口封闭高压帷幕灌浆施工方法，其特征在于它包括以下步骤: (1)非灌浆段施工 用跟管钻机施工时，配置同一管径的套管跟进，用高压风作动力，岩粉由孔内余风冲出孔外，由跟进的套管护壁成孔，为避免发生卡钻、塌孔孔内事故，采取小钻压、低转速、大泵量冲洗液的钻进方法，并结合从孔口填黏土捣实、填水泥黏土球以及注浆堵漏待凝措施，具体成孔工艺如下: 1)以岩芯管作为护壁套管，穿过严重失浆地层，钻进过程中，针对严重失浆地层，采取了 3?4级变径钻进，变径深度根据每个孔实际钻孔情况不同而确定，以岩芯管作为护壁套管的工艺，随着钻孔的加深加长岩芯管留在孔内； 2)掏芯钻进，初期钻进过程中由于加长岩芯管作为套管在孔内阻力较大，也易发生孔内事故，针对上述事故的发生，采取在岩芯管内变小一级口径掏芯钻进，然后再用原口径扩大钻进的方法； 3)堵漏式灌浆，覆盖层钻进遇有块石层，孔内严重失浆时，先进行预灌浆堵漏处理，待漏浆量明显减少、孔口返出浆液时，再进行钻进； 4)镶铸套管，以最后一级岩芯管作为套管留在孔内，然后起拔外面的I?3级套管，最后孔口封闭灌注水灰质量比为0.5:1的水泥浓浆镶铸套管； (2)灌浆段造孔 针对覆盖层灌浆段孔深、孔内阻力大的特点，采用大功率钻机钻孔，并用泥浆作冲洗液进行钻进，冲洗液采用黏土加黏土质量为3%的纯碱拌制，其黏度控制在25-30S ； (3)灌衆段长划分 采用不同的灌浆段长，第一段为2m，以下各段I?5m，灌浆段长根据被灌段地层情况及渗透性结合钻孔过程中的地层变化情况、实际的送浆能力因素综合确定，钻进情况正常且孔口返浆时，段长按5m控制；钻进遇块石、砂砾石层不返浆地段时，立即停止钻进，作为一段进行灌浆； (4)灌浆压力确定 灌浆压力，覆盖层采用1.5-3.5MPa，含砂量较多地层灌浆时注入量较小，通过采用适当加大灌浆压力的方法进行灌浆，灌浆过程中，根据灌段的具体情况确定灌浆压力的升压方式，采用一次升压法或分级升压法； (5)灌浆方法确定 上部非灌段使用套管隔离，覆盖层灌浆全部采用“孔口封闭，自上而下分段循环”灌浆法，其具体工艺包括: I)灌浆使用高压灌浆泵，配备双层搅拌桶，与灌浆自动记录仪配套使用； 2 )浆液比级由稀至浓，逐级变换，水灰质量比为3:1、2:1、1:1和0.5:1四个比级。
2.根据权利要求1所述的覆盖层孔口封闭高压帷幕灌浆施工方法，其特征在于:所述的钻机钻进时，配置金刚石钻头，用泥浆作冲洗液，采用套管护壁成孔。
【文档编号】E02D15/04GK103485345SQ201310442280
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月26日 优先权日:2013年9月26日
【发明者】王昇, 童耀, 江旭兵 申请人:葛洲坝集团基础工程有限公司