大埋深岩石裂隙加固防渗灌浆工艺的制作方法

本发明涉及深基坑工程中，基坑底部强风化、中风化及微风化岩层的垂直截水帷幕灌浆施工工艺；同时也可在环境修复工程中，实现对污染土四周分隔防渗的目的。

背景技术：

随着我国经济发展，城市人口增多、城市寸土寸金；为解决人口增多与可利用土地资源稀缺的矛盾，办公、住宅楼房设计高度逐渐增大，基坑也越来越深。对于部分超深基坑，地连墙、咬合桩进入中风化岩，未深入微风化岩隔水层，为避免因地连墙、咬合桩等支护防渗结构下部发生地下水绕流导致基坑外侧地表沉降、基坑底部隆起等事故发生，部分工况需对支护结构下部的中风化及微风化岩层进行帷幕注浆。

同时，随着人们对土壤保护、治理逐渐重视，污染土区域四周需设置阻隔以避免因雨水、地下水渗流导致二次污染。对于污染土厚度较小的工况，采用塑料膜进行垂直阻隔即可满足要求；但对于污染土厚度较深的工况，上部填土层采用塑料膜可实现四周垂直阻隔，下部中风化微风化岩层需通过注浆工艺实现四周垂直阻隔。

针对大埋深岩石裂隙灌浆工况，采用通常的跟管灌浆工艺浆液易通过孔壁渗出，孔内难以维持稳定的压力。目前通常做法是在基坑开挖到基坑底部后进行分段注浆，这严重影响了工期，也不利于现场施工安排。

因此需有一种可以在地面进行大埋深岩石裂隙灌浆的工艺，使得基坑地连墙、咬合桩下部形成完整的止水帷幕，隔绝基坑内外动水联系，达到截水目的。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种大埋深岩石裂隙灌浆的工艺，以提高基坑四周防渗效果，解决采用跟管灌浆不易憋压且防渗效果不佳的问题。

为实现以上目的，本发明提供一种大埋深岩石裂隙加固防渗灌浆工艺，该工艺具体包括以下步骤：

①场地平整：钻孔施工前，平整场地以提高钻孔垂直度，保证套管及注浆管下放、上提顺利。

②非灌浆区段钻孔：采用地质钻机进行钻孔，边钻孔边下套管，钻孔位置达到灌浆区段顶部时停止钻进。

③第一灌浆段钻孔及洗孔：减小钻头直径，进行第一灌浆段钻孔，钻孔位置达到第一灌浆段底部后停止钻进，采用风水联合冲洗方法对第一灌浆孔段进行冲洗。

④第一灌浆段灌浆：第一灌浆孔段冲洗结束后，下放注浆管，出浆口位置到达第一灌浆段上部时停止下放；在套管底部0.5m范围内安装气囊塞并充气，使之可有效分隔注浆段和非注浆段；气囊塞安装完成后，采用灌浆设备进行多比级浆液灌浆，灌浆结束后降低气囊压力并取出气囊塞及注浆管。

⑤第二段灌浆段钻孔并洗孔：第一段灌浆结束5-7天后进行再次钻孔，钻孔位置达到第二灌浆段底部停止钻进；采用风水联合冲洗方法对第二灌浆孔段进行冲洗。

⑥第二灌浆段灌浆：第二灌浆孔段冲洗结束后，下放注浆管，出浆口位置到达第二灌浆段上部时停止下放；在第二灌浆段顶部以上0.5m范围内安装气囊塞并充气，使之可有效分隔两注浆段；气囊塞安装完成后，采用灌浆设备进行多比级浆液灌浆，灌浆结束后降低气囊压力并取出气囊及注浆管。

⑦下一段灌浆：第二段灌浆结束5-7天后，重复步骤⑤、⑥进行下一段灌浆，如此往复直至完成全孔段灌浆。

⑧封孔：灌浆结束后取出气囊塞及注浆管，采用掺有微膨胀水泥的浓浆进行全孔灌浆封孔，封孔压力不小于0.5mpa。

进一步所述步骤②、③、⑤钻孔应成完整圆形，钻孔偏斜小于1%；洗孔从孔底向孔外冲洗，冲洗时间至回水淸净时止且不大于20min。

进一步所述步骤④、⑥气囊塞充气压力需保证灌浆全过程中气囊塞不被浆液顶出。

本发明的有益效果如下：

①灌浆区段钻孔直径较非灌浆区段钻孔直径减小，不仅可以控制套管下放深度，而且可以很好的通过气囊塞隔断浆液向上回流路径，保证灌浆过程中孔内浆液压力稳定，提高灌浆效果。

②通过减小灌浆区段钻孔直径，控制下放套管深度，可以降低浆液上流导致套管同土层粘结无法拔出造成损失的机率。

③采用自上而下灌浆，下部灌浆段压力较上部灌浆段压力增大，提高了灌浆防渗效果，且不会导致地表隆起现象发生。

附图说明

附图用来对本发明的进一步说明，构成本发明的一部分，但不构成对本发明的限定。在附图中：

图1为大埋深岩石裂隙加固防渗灌浆工艺流程图

图2为灌浆孔结构示意图

附图中标记名称：

1-注浆管，2-套管，3-孔壁，4-非灌浆孔段，5-灌浆孔段，6-第一灌浆段，7-下部灌浆段，8-气囊塞，9-注浆体。

具体实施方式

为使本发明工艺技术方案更加清楚，下面结合实施例及附图来进一步说明。

如图1所示，本发明大埋深岩石裂隙防渗灌浆工艺包括如下步骤：

（1）基坑支护完成后，对支护内侧场地地表进行整平，便于测量。

（2）根据设计间距，进行测量定位，确定钻孔位置。钻孔位置在基坑支护结构内侧，通常采用2-3排孔，分2-3序灌浆。

（3）采用潜孔锤进行钻孔，边钻进边下套管2，保证钻孔完整，非灌浆段4钻孔孔径为130mm。

（4）非灌浆区段4共32m，该段钻孔结束后，钻头直径改为90mm，进行第一灌浆区段6钻孔。

（5）第一灌浆段6共4m，钻孔结束后，采用风水联合冲洗方法对第一灌浆孔段6进行冲洗，冲洗压力为1mpa。

（6）冲洗结束后，下灌浆管1并通过气囊塞8分隔灌浆段与非灌浆段，然后采用五比级的浆液进行第一段灌浆，五比级浆液水灰比分别为：3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.5:1，结束灌浆后憋压0.5h。

（7）第一灌浆段6灌注结束后，待凝5天，进行第二灌浆段7钻孔、清洗、灌浆，第二灌浆段灌浆压力较第一灌浆段灌浆压力增加20%，以提高防渗效果。

（8）灌浆结束后，采用微膨胀水泥进行封孔，封孔压力为0.5mpa。

（9）灌浆结束7天后，在灌浆区域内进行钻孔取芯，通过观察岩芯完整程度及压水试验确定灌浆防渗效果。

技术特征：

1.大埋深岩石裂隙加固防渗灌浆工艺其特征在于包括以下步骤：

①场地平整：钻孔施工前，需平整场地以提高钻孔垂直度，保证套管及注浆管下放、上提顺利；②非灌浆区段钻孔：采用钻机进行钻孔，边钻孔边下套管，钻孔位置达到灌浆区段顶部时停止钻进；③第一灌浆段钻孔及洗孔：减小钻头直径，进行第一灌浆段钻孔，钻孔位置达到第一灌浆段底部后停止钻进，采用风水联合冲洗方法对第一灌浆段进行冲洗；④第一灌浆段灌浆：第一灌浆段冲洗结束后下放注浆管，出浆口位置到达第一灌浆段上部时停止下放，在套管底部0.5m范围内安装气囊塞并充气使之有效分隔注浆段和非注浆段，气囊塞安装完成后采用灌浆设备进行多比级浆液灌浆，灌浆结束后降低气囊压力并取出气囊塞及注浆管；⑤第二灌浆段钻孔及洗孔：第一段灌浆结束5-7天后进行再次钻孔，钻孔位置达到第二灌浆段底部停止钻进，采用风水联合冲洗方法对第二灌浆段进行冲洗；⑥第二灌浆段灌浆：第二灌浆孔段冲洗结束后，下放注浆管，出浆口位置到达第二灌浆段上部时停止下放，在上段灌浆体底部0.5m范围内安装气囊塞并充气，使之有效分隔两注浆段，气囊塞安装完成后，采用灌浆设备进行多比级浆液灌浆，灌浆结束后降低气囊压力并取出气囊塞及注浆管；⑦下一段灌浆：第二段灌浆结束5-7天后，重复步骤⑤、⑥进行下一段灌浆，如此往复直至灌浆孔段全部完成灌浆；⑧封孔：灌浆全部结束并取出气囊塞及注浆管后，采用掺有微膨胀水泥的浓浆进行全孔灌浆封孔。

2.根据权利要求1所述的大埋深岩石裂隙加固防渗灌浆工艺，其特征在于，所述步骤②中的套管外径同钻孔直径相等；第一段灌浆过程中，气囊塞安装在套管底部，下部段灌浆过程中气囊塞安装在上部灌浆体底部；各灌浆段长度不大于5米。

3.根据权利要求1所述的大埋深岩石裂隙加固防渗灌浆工艺，其特征在于，所述步骤④或⑥中的多比级浆液灌浆，灌浆压力随流量变化而变化，两者关系如下表1

表1灌浆压力与注入率控制关系表

初始设定压力为流量大于10l/min的压力，当流量发生变化后，灌浆压力按照表1对应关系进行调整；其中p1为全灌浆孔段长度的水柱压力，p2为结束灌浆压力并由现场试验确定；当灌浆流量小于1l/min后持续15-30min结束灌浆。

4.根据权利要求1所述的大埋深岩石裂隙加固防渗灌浆工艺，其特征在于，所述步骤⑦中的微膨胀水泥为掺膨胀剂的水泥，膨胀剂包括铝粉、氧化钙。

5.当灌浆段范围内不存在易坍塌的破碎岩石、砂土、黏土地层，本工艺能变换为自下而上分段灌浆，即灌浆段一次全部完成钻孔，然后先进行最下部孔段灌浆，下部孔段灌浆结束后提管并进行上一孔段灌浆，如此往复直至灌浆孔段全部完成灌浆。

技术总结
本发明公开了大埋深岩石裂隙加固防渗灌浆工艺，具体步骤包括：1、场地平整；2、非灌浆区段钻孔，边钻孔边下套管；3、减小钻头直径进行第一灌浆段钻孔并洗孔；4、下注浆管，采用气囊塞分隔第一灌浆段与非灌浆段，后通过灌浆设备对第一灌浆段进行多比级浆液灌浆；5、第一段灌浆结束5~7天后进行第一段、第二段钻孔并洗孔；6、下注浆管，采用气囊塞分隔第一灌浆段与第二灌浆段，后通过灌浆设备对第二灌浆段进行多比级浆液灌浆；7、第二段灌浆结束5~7天后，重复步骤5及步骤6进行下一段灌浆，如此往复直至灌浆孔段全部完成灌浆；8、封孔。本发明通过变化钻头直径，减小灌浆区域孔段直径，使套管稳定停留在非灌浆区域保护成孔完整，进而使得基坑底部以下防渗灌浆施工可在地面完成，加快工程进度。

技术研发人员：李凯;姬贺飞;刘光磊;武思宇
受保护的技术使用者：北京中岩大地科技股份有限公司
技术研发日：2020.09.14
技术公布日：2020.12.08