一种在砂卵石层形成堵水墙的方法
【专利摘要】本发明公开了一种在砂卵石层形成堵水墙的方法，其工艺步骤为：（1）在预形成堵水幕墙的部位的地表设计间隔布置的大孔径钻孔，进行灌注浆作业，形成大孔径钻孔灌注桩；（2）在相邻的灌注桩之间施工形成若干个深入河卵石层的注浆孔，在注浆孔内下入钢笼；（3）在钢笼的位置采用高压水流向两侧喷射、洗井，使各钢笼两侧形成注浆空间，且各钢笼的注浆空间连通，在灌注桩之间的河卵石层形成无泥砂充填的桩间注浆通道；（4）在桩间注浆通道内注浆，从而形成连续封闭的地下堵水幕墙。本方法可在拟形成地下帷幕的地层的欲注入浆液的空间，事先形成人工的优势通道，使其尺寸、形状可控，从而保证所注入的浆液在规定空间内形成有效的地下堵水连续帷幕。
【专利说明】 一种在砂卵石层形成堵水墙的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种边坡注浆堵水治理技术，尤其是一种在砂卵石层形成堵水墙的方法。
【背景技术】
[0002]对于厚大第四系砂卵石地层中的堵水工程，常用的方法有地下连续墙法、高压注浆法、钻孔灌注桩等。但这三种方法在施工过程中都会遇到同样的难题，即无法形成完整的连续的堵水幕墙(止水帷幕)。高压注浆时，如果地下水流速很快，浆液会沿地层中的优势通道扩散，浪费浆液，但以钻孔为中心形成的有效浆液扩散半径却无法达到预定标准。实施地下连续墙时，一是在卵石层中成槽难；二是两槽段的接缝处易形成漏水洞，该洞极难封堵。应用钻孔灌注桩堵水，桩身本身的堵水效果好，其成孔工艺、护壁措施、灌注工艺、灌注材料都较为成熟，施工造价和工期可控，但桩与桩之间的缝隙，成为漏水通道。因此，对于厚大第四系砂卵石地层中的堵水工程，使用上述单一工程方法都难以解决。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种浆液定向流动形成地下连续墙的在砂卵石层形成堵水墙的方法。
[0004]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是:其工艺步骤为:
(1)在预形成堵水幕墙的部位的地表设计间隔布置的大孔径钻孔，进行灌注浆作业，形成大孔径钻孔灌注桩；
(2)在相邻的灌注桩之间施工形成若干个深入河卵石层的注浆孔，在注浆孔内下入钢
龙；
(3)在钢笼的位置采用高压水流向两侧喷射、洗井，使各钢笼两侧形成注浆空间，且各钢笼的注浆空间连通，在灌注桩之间的河卵石层形成无泥砂充填的桩间注浆通道；
(4)在桩间注浆通道内注浆，从而形成连续封闭的地下堵水幕墙。
[0005]本发明所述步骤(3)中注浆空间采用下述工艺步骤形成:A、在钻杆的底端安装喷头，下入注浆孔的河卵石层位；钢笼上设有纵向的条形长槽，喷头的喷嘴方向与钢笼上的条形长槽一致；
B、在钻杆外侧下入高压气输送管，直达注浆孔底部；
C、所述的喷头通过钻杆接通高压水流，并上下移动钻杆，高压水流通过喷头的喷嘴扰动切割指定方向的砂卵石层，被扰动的泥砂在重力作用下流向注浆孔底部；
D、同时高压气输送管输入高压空气，高压空气从注浆孔底部带动泥砂浆喷出地表，从而在砂卵石中形成注浆空间。
[0006]本发明所述步骤(4)中的注浆步骤为:A、在钢笼的顶部下入粘土堵塞材料将注浆孔阻断；再在注浆孔中灌入水泥浆，最后下入高压PVC管；
B、上述水泥浆终凝后，下入注浆管，利用高压PVC管对桩间注浆通道从下往上逐段注浆；
C、每段的注浆孔全部注浆且水泥初凝后，重复下一段的注浆过程。
[0007]本发明所述每段注浆高度为0.5m。
[0008]本发明所述步骤(2)中注浆孔深度以进入下层卵石底面1.0m为准，钻孔直径Φ 130mm。所述钢笼Φ 110m，钢笼的网眼大小为2X2?5X5mm ;所述钢笼底部下入钻孔底，钢笼上口以位于上层的不透水层底面以上1.0m为准。
[0009]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明把钻孔灌注桩法与高压注浆法相结合，利用定向喷射高压水流从而在砂卵层中形成预设注浆空间连通成桩间注浆通道；本发明可在拟形成地下帷幕的地层中，在欲注入浆液的空间，事先形成人工的优势通道，使其尺寸、形状可控，从而保证所注入的浆液在规定空间内形成有效的地下堵水连续帷幕。
[0010]本发明尤其是用高压气吹出砂卵石层中的泥砂，使高压水流的喷射空间得以扩展，从而在砂卵层中更易形成无泥砂桩间注浆通道，从而有效的提升注浆效果，提升地下堵水连续帷幕的牢固性。
【具体实施方式】
[0011]下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0012]本在砂卵石层形成堵水墙的方法采用下述具体的工艺步骤:
1、施工钻孔灌注桩:在预形成堵水幕墙的部位的地表设计间隔布置的大孔径钻孔，进行灌注浆作业，形成大孔径钻孔灌注桩；本步骤采用可普通施工方案。
[0013]2、施工注浆孔:用双动力头和管钻机在相邻的灌注桩之间施工钻孔，形成注浆孔，相邻两个灌注桩之间可根据需要形成多个注浆孔；注浆孔深度以进入下层卵石底面1.0m为准，钻孔直径Φ 130mm;然后在注浆孔内下入Φ IlOm钢丝网笼；钢丝网笼(网眼大小为2X2?5X5mm)，底部下入钻孔底；上口以位于上层粉土(不透水层)底面上1.0m为准。
[0014]3、施工注浆通道:(1)在钻杆的底端安装喷头，下入注浆孔的河卵石层位；钢笼上设有纵向的条形长槽，喷头的喷嘴方向与钢笼上的条形长槽一致；
(2)在钻杆外侧下入高压气输送管，直达注浆孔底部；
(3)所述的喷头通过钻杆接通高压水流，并上下移动钻杆，高压水流通过喷头的喷嘴扰动切割指定方向的砂卵石层，被扰动的泥砂在重力作用下流向注浆孔底部；
(4)同时高压气输送管输入高压空气，高压空气从注浆孔底部带动泥砂浆喷出地表，从而在砂卵石中形成注浆空间；
上述高压水流喷射过程要求洗井抽水20?30分钟后，停止洗井，水位恢复到原始水位，在进行洗井，如此反复3?5次，在钻孔平等帷幕线的方向上两侧，形成定向的注浆空间(无泥砂充填的“干净”河卵石层)；相邻的注浆空间相互连通，从而灌注桩之间的河卵石层形成无泥砂充填的桩间注浆通道。
[0015]上述过程施工注浆通道中，相邻的三个注浆孔同步进行洗孔作业，中心的注浆孔主要进行喷射作业(其中也下吸砂管，主要防止喷嘴被砂埋住)，两边的注浆孔进行抽砂作业，利用人为增大的水力比降，使注浆孔之间的卵石层填充物带入注浆孔内，为确保最后效果，根据出砂量的大小，可交替进行，从而人为制造出相对的均质体，为注浆提供良好的基础(同时，随着钻孔的加深，卵石层的围压逐渐增大(与上部覆盖层的自重应力相关)，喷射作业所能够影响的半径会逐步减小，辅以抽砂作业，将会部分弥补这一缺陷)。
[0016]4、施工粧间注衆:(I)洗井结束后，在钢笼的顶部下入粘土堵塞材料，将钻孔阻断；再在钻孔中灌入水灰比1:0.89 (重量)的水泥衆，最后下入完整的<t89mm闻压PVC管；
(2)固管水泥浆终凝后，下入高压PVC管(注浆管)和止浆塞，利用高压PVC管伸入注浆孔按高度梯度进行逐段注浆，高压PVC管可以上下移动，出浆口与上下止浆塞配合，可以针对水同地层选取不同的压力、不同的浆液、不同的分段高度等注浆参数进行注浆；相邻的注浆孔进行联孔注浆；高压PVC管的管口先下至距离孔底0.5m处，进行注浆作业，注浆量不小于0.54m3 (可适当调整)，高压PVC管提升0.5m进行连续注浆作业；出浆口(高压PVC管的管口)最好每次提升0.5m，每个高度注浆量不少于2.0m3，各分段中间不停留连续注浆；每段注浆的水泥初凝后，重复上述的注浆过程。初步确定，每次注浆时间不宜小于20min，注浆速度50?100L/min，具体根据实际情况进行适当调整；根据出砂量的是否是钻孔间卵石层充填物总量的1.3倍，决定是否反复清洗。
[0017]上述施工桩间注浆过程中，根据卵石层厚度的变化不同，可调整设计注浆量，当注浆量已达到设计注浆量时，但压力一直未能达到设计压力时，可调整浆液配比，增大水灰比；当注浆量满足要求，且压力持续维持在设计压力左右，可停止注浆。
【权利要求】
1.一种在砂卵石层形成堵水墙的方法，其特征在于，其工艺步骤为: (1)在预形成堵水幕墙的部位的地表设计间隔布置的大孔径钻孔，进行灌注浆作业，形成大孔径钻孔灌注桩； (2)在相邻的灌注桩之间施工形成若干个深入河卵石层的注浆孔，在注浆孔内下入钢龙； (3)在钢笼的位置采用高压水流向两侧喷射、洗井，使各钢笼两侧形成注浆空间，且各钢笼的注浆空间连通，在灌注桩之间的河卵石层形成无泥砂充填的桩间注浆通道； (4)在桩间注浆通道内注浆，从而形成连续封闭的地下堵水幕墙。
2.根据权利要求1所述的一种在砂卵石层形成堵水墙的方法，其特征在于:所述步骤(3)中注浆空间采用下述工艺步骤形成:A、在钻杆的底端安装喷头，下入注浆孔的河卵石层位；钢笼上设有纵向的条形长槽，喷头的喷嘴方向与钢笼上的条形长槽一致； B、在钻杆外侧下入高压气输送管，直达注浆孔底部； C、所述的喷头通过钻杆接通高压水流，并上下移动钻杆，高压水流通过喷头的喷嘴扰动切割指定方向的砂卵石层，被扰动的泥砂在重力作用下流向注浆孔底部； D、同时高压气输送管输入高压空气，高压空气从注浆孔底部带动泥砂浆喷出地表，从而在砂卵石中形成注浆空间。
3.根据权利要求1所述的一`种在砂卵石层形成堵水墙的方法，其特征在于:所述步骤(4)中的注 最后下入闻压PVC管； B、上述水泥浆终凝后，下入注浆管，利用高压PVC管对桩间注浆通道从下往上逐段注浆； C、每段的注浆孔全部注浆且水泥初凝后，重复下一段的注浆过程。
4.根据权利要求3所述的一种在砂卵石层形成堵水墙的方法，其特征在于:所述每段注浆高度为0.5m。
5.根据权利要求1一 4任意一项所述的一种在砂卵石层形成堵水墙的方法，其特征在于:所述步骤(2)中注浆孔深度以进入下层卵石底面1.0m为准，钻孔直径Φ130_。
6.根据权利要求5所述的一种在砂卵石层形成堵水墙的方法，其特征在于:所述钢笼Φ 110m，钢笼的网眼大小为2X2~5X5mm;所述钢笼底部下入钻孔底，钢笼上口以位于上层的不透水层底面以上1.0m为准。
【文档编号】E02D19/18GK103556646SQ201310453724
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年9月29日 优先权日:2013年9月29日
【发明者】南世卿, 郭献章, 李凤柱, 杨天鸿, 张娟霞 申请人:河北钢铁集团矿业有限公司, 东北大学秦皇岛分校, 北方燕盛工程技术有限公司