一种气驱式注浆方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种气驱式注浆方法，属于岩土工程技术领域。
【背景技术】
[0002] 在目前的岩土工程注浆方法中，通过一定压力把浆液注入岩土层后，浆液的渗流 在很大程度上被动地取决于岩土介质裂隙、孔隙的分布情况，常常无法准确到达治理位置， 造成材料大量浪费和工时拖延，注浆效果差。
【发明内容】
[0003] 为了解决现有技术中无法主动控制浆液在裂隙、孔隙中的流向的技术问题，本发 明的目的在于提供一种新型的气驱式注浆方法。
[0004] 为达到上述目的，本发明提供了一种气驱式注浆方法，包括，在注浆区域按设计参 数施工注浆钻孔，还包括以下步骤： 1) 向施工好的注浆钻孔内插入与钻孔深度相等的注浆管，该注浆管的一端接触孔底， 其另一端通过注浆压力控制阀与注浆软管相连； 2) 配制浆液； 3) 利用注气井进行注气及利用抽气井进行抽气时，对该注浆管进行注浆。
[0005] 进一步地，其中步骤2)所述浆液由聚丙烯酰胺固体与水配制而成，二者的重量配 比为1-4%。。
[0006] 进一步地，其中步骤2)所述浆液为水泥浆，其水灰比为0. 75:1~1: 1。
[0007] 进一步地，其中步骤2)所述浆液为由水泥浆与水玻璃混合制得的水泥-水玻璃浆 液，其中水泥浆与水玻璃的体积比为1 :〇. 8~1: 1，水泥浆的水灰比为0. 75:1~1: 1，水玻璃 的浓度为20~35波美度，水玻璃模数为1. 5~3。
[0008] 进一步地，其中步骤3)中所述注浆在无地下水环境中进行。
[0009]进一步地，其中步骤3)中，根据注浆方位的设计要求，在注浆的目标位置设置与真 空泵相连接的抽气井，在浆液渗流方向的上游设置与空压机相连接的注气井，注气井和抽 气井同时工作，且所述注气井在土层中产生高于标准大气压的正气压，所述抽气井在土层 中产生低于标准大气压的负气压（因此土层中气体的压力梯度得到了提高)，从而使浆液的 渗流压力梯度提高并且方向指向注浆的目标位置，对浆液渗流方向进行控制。而且，注气管 和抽气管在相同距离的土层中产生的压差越大，压力梯度越大。
[0010] 进一步地，其中所述注浆的目标位置距离其上流5-6m。
[0011] 进一步地，其中所述注浆的目标位置为所述浆液需要到达并凝固的位置。
[0012] 本发明相对于现有技术具有的有益效果为： 本发明采用气体驱动方法，其对注入地下的浆液的流向进行主动控制，达到在无地下 水环境中定向注浆目的，提高注浆的准确度和效果，节省材料。
【附图说明】
[0013]图1为本发明无水条件下气驱式定向注浆的实验模型箱结构示意图； 图2为本发明无水条件下气驱式定向注浆的原理示意图； 图3为本发明气驱式注浆的浆液流向图； 图4为现有技术中静压注浆的浆液分布图； 其中，本体-1 ;注气井-2 ;注浆管-3 ;抽气井-4 ;膨润土密封层-5 ;气压表-6 ;真空 表-7 ; 抽气-10 ;气流方向-11 ;注气-20 ;注浆-30 ;浆液的流向-31 ;注浆体-32 ;注浆中 心-40 ;气压梯度方向-41 ;注浆中心-50。
【具体实施方式】
[0014] 为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技 术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
[0015] 本发明提供了一种气驱式注浆方法，包括，在注浆区域按设计参数施工注浆钻孔， 还包括以下步骤： 1) 向施工好的注浆钻孔内插入与钻孔深度相等的注浆管，该注浆管的一端接触孔底， 其另一端通过注浆压力控制阀与注浆软管相连； 2) 配制浆液，所述浆液由聚丙烯酰胺固体与水配制而成，二者的重量配比为1-4%。； 3) 根据无地下水环境中注浆方位的设计要求，在注浆的目标位置设置与真空泵相连接 的抽气井，在浆液渗流方向的上游设置与空压机相连接的注气井，注气井和抽气井同时工 作，且所述注气井在土层中产生高于标准大气压的正气压，所述抽气井在土层中产生低于 标准大气压的负气压，从而使浆液的渗流压力梯度提高并且方向指向注浆的目标位置，对 浆液渗流方向进行控制。所述注浆的目标位置距离其上流5-6m。所述注浆的目标位置为所 述浆液需要到达并凝固的位置。
[0016] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0017] 实施例1 以下对无地下水环境中注浆进行了模拟实验，实验模型箱如图1所示。其中，实验模型 箱长100cm，宽20cm，高100cm;该实验模型箱包括本体1，该本体1内填设有80cm高的砂土， 该砂土内分别插入有注气井2、注浆管3及抽气井4,且该注气井2、该注浆管3及该抽气井 4由该砂土部分露出，该注气井2与该本体1的一侧之间相距20cm，该注气井2与该注浆管 3之间相距30cm，该抽气井4与该本体1的另一侧之间相距20cm，该抽气井4与该注浆管3 之间相距30cm，另该注气井2上设有气压表6,该抽气井4上设有真空表7,而该砂土表面覆 盖有膨润土密封层5,且该注气井2的注气压力为5kPa，该抽气井4的抽气压力为5kPa。
[0018] 采用PVC管制作该注气井2,该注气井2由上部PVC管和下部PVC管两部分组成， 上部PVC管长50cm，外径为2cm，其上口连接有一个抽气接头，下部PVC管长20cm，直径为 7. 5cm，下部PVC管的管身钻设直径为5mm的圆孔并在其侧壁包缠两层50目的尼龙网。上 部PVC管内插入橡胶塞，且该橡胶塞塞入下部PVC管中。该抽气井4的制作方法及参数与 该注气井2相同。
[0019] 采用PVC管上接漏斗作为注浆管3,PVC管直径5cm，其下端20cm处钻设梅花形的 开孔，外缠50目尼龙网。
[0020] 该膨润土密封层5采用膨润土泥浆覆盖密封（以增大真空度)，膨润土和水的质量 比为1 :3,人工搅拌均匀后倒在土层表面，并用刮刀刮平，该膨润土密封层的厚度为lcm。
[0021] 实施例2 实验操作步骤如下： 首先，在模型箱中填设80cm高度的砂土，土样粒度分布如表1所示。
[0022]表 1
其次，将注气井2、注浆管3及抽气井4组装完毕后覆盖lcm厚的膨润土密封层5 ; 之后，在该注浆管3内倒入浆液，其中注浆材料为着色的聚丙烯酰胺浆液(着色的目的 是为了观察浆液的渗流过程)。聚丙烯酰胺固体质量与水的重量配比为2wt%。，试验时将水 在搅拌机上边搅拌边加入染料(染料为市售的日落红色素，按比例〇. 01%与聚丙烯酰胺水 溶液混合）和聚丙烯酰胺，搅拌速度为300r/min，搅拌3分钟至混合完毕，并用旋转粘度计 测其表观粘度，经计算表观粘度约为3mPa?s。
[0023]首先在没有真空抽气的条件下进行灌浆，将1L浆液持续倒入漏斗，直至浆液扩散 完毕，测量浆液扩散半径，浆液的扩散半径如图4所示。实验结束后清除实验土体，按照相 同条件重新装入80cm高度的砂土、组装实验设备(注气井2、注浆管3、抽气井4、气压表6及 真空表7组装完毕后覆盖膨润土密封层5)，进行真空抽气实验。真空抽气实验时，抽气井 4持续抽气10 (其气流方向11见图2所示)，注气井2内注气20 (其气流方向21见图2所 示)，并使真空井内的真空度稳定在_6〇kPa，注气井气压维持在5kPa,然后将1L浆液持续倒 入漏斗进行注浆30,直至浆液扩散完毕(浆液的流向31及注浆体32的扩散见图2所示)， 测量浆液扩散半径。浆液的扩散半径如图3所示。图4为现有技术中静压注浆的浆液分布 图。由图3及图4可以看出，在图3中可以看出，土层中的气压梯度方向41为从左至右，压 差驱动浆液从左向右流动，注浆管(注浆中心40)右侧的浆液比左侧的浆液扩散距离大。而 图4可以看出浆液基本在注浆管(注浆中心50)两侧对称扩散分布。
[0024] 以上仅为本发明所列举的较佳实施例，并非用以限制本发明的保护范围，所属技 术领域中的普通技术人员运用本发明所作的等效修饰或变化，均同理应属于本发明的专利 保护范围。
【主权项】
1. 一种气驱式注浆方法，包括，在注浆区域按设计参数施工注浆钻孔，其特征在于，还 包括以下步骤： 1) 向施工好的注浆钻孔内插入与钻孔深度相等的注浆管，该注浆管的一端接触孔底， 其另一端通过注浆压力控制阀与注浆软管相连； 2) 配制浆液； 3) 利用注气井进行注气及利用抽气井进行抽气时，对该注浆管进行注浆。2. 如权利要求1所述的气驱式注浆方法，其特征在于，步骤2)所述浆液由聚丙烯酰胺 固体与水配制而成，二者的重量配比为1-4%。。3. 如权利要求1所述的气驱式注浆方法，其特征在于，步骤2)所述浆液为水泥浆，其水 灰比为〇? 75:1~1:1。4. 如权利要求1所述的气驱式注浆方法，其特征在于，步骤2)所述浆液为由水泥浆与 水玻璃混合制得的水泥-水玻璃浆液，其中水泥浆与水玻璃的体积比为1 :〇. 8~1: 1，水泥浆 的水灰比为0. 75:1~1: 1，水玻璃的浓度为20~35波美度，水玻璃模数为1. 5~3。5. 如权利要求1所述的气驱式注浆方法，其特征在于，步骤3)中所述注浆在无地下水 环境中进行。6. 如权利要求5所述的气驱式注浆方法，其特征在于，步骤3)中，根据注浆方位的设计 要求，在注浆的目标位置设置与真空泵相连接的抽气井，在浆液渗流方向的上游设置与空 压机相连接的注气井，注气井和抽气井同时工作，且所述注气井在土层中产生高于标准大 气压的正气压，所述抽气井在土层中产生低于标准大气压的负气压，从而使浆液的渗流压 力梯度提高并且方向指向注浆的目标位置，对浆液渗流方向进行控制。7. 如权利要求6所述的气驱式注浆方法，其特征在于，所述注浆的目标位置距离其上 游 5_6m。8. 如权利要求7所述的气驱式注浆方法，其特征在于，所述注浆的目标位置为所述浆 液需要到达并凝固的位置。
【专利摘要】本发明涉及一种气驱式注浆方法，属于岩土工程技术领域，该方法包括，在注浆区域按设计参数施工注浆钻孔；向施工好的注浆钻孔内插入与钻孔深度相等的注浆管，该注浆管的一端接触孔底，其另一端通过注浆压力控制阀与注浆软管相连；配制浆液；利用注气井进行注气及利用抽气井进行抽气时，对该注浆管进行注浆。本发明所提供的气驱式注浆方法，其对注入地下的浆液的流向进行主动控制，达到在无地下水环境中定向注浆目的，提高注浆的准确度和效果，并节省了材料。
【IPC分类】E21B33/13, E02D15/04
【公开号】CN104895525
【申请号】CN201510335721
【发明人】王贵和, 黄峰
【申请人】中国地质大学（北京）
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月17日