強滲漏地層的速凝高噴灌漿截滲方法及其裝置的製作方法
2023-06-06 14:12:06
專利名稱：強滲漏地層的速凝高噴灌漿截滲方法及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明公開一種強滲漏地層的截滲方法，具體地說，是一種強滲漏地層的速凝高噴灌漿截滲方法，屬於截滲技術領域。
背景技術：
為了滿足水利水電、水運公路、港口碼頭等各類工程的幹法施工作業，需在作業場地四周或局部方向修築臨時圍堰，臨時圍堰的上部一般由不透水的粘土堆填，但臨時圍堰的下部常常由砂層、砂卵石層甚至卵漂石層等各種各樣的透水地層組成，這種透水地層一般都需要進行截滲處理。目前，對於這種透水地層常用的截滲方法主要有地下混凝土連續牆法和高噴灌漿成牆法兩種。其中高噴灌漿以其經濟適用、工期短、設備進場運輸容易而普遍被採用，特別是三重管高噴灌漿方法在河床原生卵漂石層中的截滲每每取得滿意的效果，而三重管高噴灌漿的總造價只有地下連續牆的50%左右。然而這種三重管高噴灌漿截滲方法的使用也有其局限，在處理因各種原因形成的強滲漏地層時，如一些發達地區在原始河床上用淘砂船採集建築用砂，剩下的級配單一的卵漂石堆積層時，使用普通三重管高噴灌漿工藝往往達不到預期效果。究其所然，是因為這種地層孔隙太大，孔隙與河床或水體連通性太好，致使所灌水泥漿液沿孔隙通道漏失殆盡。出現這種情況，當場地條件許可時往往是轉回採用地下混凝土連續牆的老方法；而當受到場地的局限地下連續牆方法不能夠被採用時，則各顯各的神通，但採取的方法在施工完成後往往工程造價超出地下連續牆的價格，完工期限也大大推後。
發明內容
針對上述問題，本發明公開一種操作性強、經濟效益顯著、工程工期縮短，改造費用低廉的強滲漏地層的速凝高噴灌漿截滲方法。為解決上述技術問題，本發明的前一技術方案是這樣的:該強滲漏地層的速凝高噴灌漿截滲方法，依次包括下述步驟:1)在常規三重管高噴灌漿系統的清水供應管路並聯帶流量控制開關的水玻璃速凝劑管路；2)按常規的三重管高噴灌漿方法灌漿；3)當步驟2)的三重管高噴灌漿的孔口不返漿時，打開水玻璃速凝劑管路上的流量控制開關，使水玻璃速凝劑進入高壓噴灌漿臺車，並逐漸加大水玻璃速凝劑的進入量，使三重管高噴灌漿的孔口有漿液返出；4)當步驟3)的三重管高噴灌漿的孔口返漿穩定時，調節流量控制開關，逐漸減少水玻璃速凝劑的進入量，直至流量控制開關完全關閉，重複步驟2 ); 5 )當三重管高噴灌漿的孔口再次出現不返漿時，重複步驟3)和步驟4)的過程。上述的強滲漏地層的速凝高噴灌漿截滲方法，所述的水玻璃速凝劑的模數為
2.4 3.3。上述的強滲漏地層的速凝高噴灌漿截滲方法，所述的水玻璃速凝劑的濃度為38.4 48.3波美度。進一步的，上述的強滲漏地層的速凝高噴灌漿截滲方法，所述的高噴灌方式為擺噴。進一步的，上述的強滲漏地層的速凝高噴灌漿截滲方法，所述的高噴灌漿方式為旋噴。本發明的後一技術方案是這樣的:強滲漏地層的速凝高噴灌漿截滲方法所用的裝置，包括高壓噴灌漿臺車，高壓噴灌漿臺車分別與水泥漿攪拌桶、空氣壓縮機和清水桶連接，高壓噴灌漿臺車與水泥漿攪拌桶之間設有泥漿泵，高壓噴灌漿臺車與清水桶之間還設有高壓清水泵，其特徵在於，所述清水的進口管路還連接一個水玻璃速凝劑儲存桶，與水玻璃速凝劑儲存桶之間還設有流量控制開關。上述的強滲漏地層的速凝高噴灌漿截滲方法所用的裝置，所述的水玻璃速凝劑儲存桶安裝高度不低於清水桶的安裝高度。上述的強滲漏地層的速凝高噴灌漿截滲方法所用的裝置，所述的高壓清水泵、清水桶和水玻璃速凝劑儲存桶之間採用三通管連接。與現有技術相比，本發明具有如下優點:改造費用低廉、可操作性強、施工質量可靠。從而在施工工期和經濟效益方面具有顯著的優勢。I)改造費用低廉。本發明需要進行的設備改造僅僅在普通三重管高壓旋噴的基礎上增加一個水玻璃桶、一個水玻璃流量控制開關、一個管道三通和數米連接管道以及一些輔助設備，全部改造費用不過數千元；2)可操作性強。本發明將水玻璃桶與清水桶並聯接入高壓清水泵，利用水玻璃溶液的比重高於清水的物理特性，使得按不同比例摻加水玻璃集中在水玻璃流量控制開關的開合上。與正常的三重管高噴灌漿施工相比，只需要記住一個返漿的標準，掌握一個開閉開關操作就能夠滿足要求。如果高噴灌漿在施工中正常返漿，則按正常高噴灌漿施工就可以了 ；如果高噴灌漿在施工時出現不返漿的情況，則逐漸開啟控制水玻璃速凝流量的開關直至返漿；當孔口從不返漿轉變為開始返漿時，可以逐漸關閉控制水玻璃速凝劑的開關；返漿正常時完全關閉控制水玻璃流量控制開關。3)施工質量可靠。高噴灌漿特別是三重管高噴灌漿適用於砂層、砂卵石層、卵漂石層和相類似粒徑的人工堆積層的加固和止水施工，是通過切割或掏動原地層然後將水泥漿混合其中，從而改變土體的成分及結構而達到增加軟弱地層的強度和改變滲漏地層防滲性能目的的。其中，密閉或半密閉的環境至關重要，如果這些地層由於人工或自然的原因存在較大的與水體相聯繫的漏失通道(水面之上的較大的漏失通道很容易被返漿充填故對噴灌質量無影響)時，高噴頭附近密閉或半密閉的環境將被打破，則水泥漿不能與土體充分混合，高噴固結體不可避免的存在缺陷。本發明採用的是一種簡便易行的方法向三重管高噴灌漿高壓水中摻加水玻璃速凝劑，使得高噴灌漿返漿濃度增大甚至成為半固態返漿，這些濃度較大的返漿先行充填較大漏失通道，使得高噴頭附近的環境轉回到密閉或半密閉的狀態，即原具有強滲漏特性的地層轉變成正常狀態的透水地層，對強滲漏地層的高噴截滲被轉變成對正常滲漏地層的高噴截滲，故本發明對強滲漏地層的高噴截滲質量是有保證的。4)施工工期及經濟效益分析。正常砂卵石地層採用三重管高噴灌漿就是一種工期最短、經濟效益最好截滲止水方法，但存在水下與附近水體有聯繫的較大漏失通道，也就是遇到強滲漏地層的時候，三重管高噴灌漿不能起到應有的止水效果。本發明就是通過向水源中摻加水玻璃速凝劑的方法使得三重管高噴截滲灌漿成為可行，三重管高噴灌漿與地下連續牆工藝相比其工期僅一半，故採用本發明的方法工期仍然只有地下連續牆的一半；三重管高噴灌漿與地下連續牆相比其工程造價也大概為50%，因為本發明中增加了水玻璃速凝劑的成本支出，故本發明採用的三重管速凝高噴灌漿法施工其成本約為地下連續牆施工的60%。可見，採用本發明的方法施工，其工期效益和經濟效益都非常顯著。
圖1是本發明的工作原理圖1 ;圖2是本發明的工作原理圖2 ；圖3是本發明的工作原理圖3 ；圖4是本發明的裝置結構示意圖；其中:高壓噴灌漿臺車1，水泥漿攪拌桶2，空氣壓縮機3，清水桶4，泥漿泵5，高壓清水泵6，水玻璃速凝劑儲存桶7，流量控制開關8。
發明內容
下面結合具體實施方式
和附圖對本發明的權利要求作進一步的詳細說明，但不構成對本發明的任何限制，任何在本發明權利要求範圍內所做的有限次的修改，仍在本發明權利要求範圍內。實施例1參閱圖1，本發明所用的強滲漏地層的速凝高噴灌漿截滲方法所用的裝置，包括高壓噴灌漿臺車1，高壓噴灌漿臺車I分別與水泥漿攪拌桶2、空氣壓縮機3和清水桶4連接，高壓噴灌漿臺車I與水泥漿 攪拌桶2之間設有泥漿泵5，高壓噴灌漿臺車I與清水桶4之間還設有高壓清水泵6，所述高壓清水泵6的進口管路還連接一個水玻璃速凝劑儲存桶7。其中，高壓清水泵6、清水桶4和水玻璃速凝劑儲存桶7之間採用三通管連接。所述的水玻璃速凝劑儲存桶7安裝高度不低於清水桶4的安裝高度，使得水玻璃速凝劑優先進入高壓清水泵6。高壓清水泵6與水玻璃速凝劑儲存桶7之間還設有流量控制開關8。本發明的施工方法依次包括下述步驟:1)在常規三重管高噴灌漿系統的清水供應管路並聯帶流量控制開關的水玻璃速凝劑管路；2)所述的常規三重管高噴灌漿是按《水利水電工程高壓噴射灌漿技術規範》(DL/T 5200-2004)或其它國家或行業規範中所述由水、氣、漿三種介質(即三重管)切割攪拌土體的地基基礎處理工藝灌漿，所述的高噴灌方式為擺噴或者旋噴；3)當步驟2)的三重管高噴灌漿的孔口不返漿時，打開水玻璃速凝劑管路上的流量控制開關，使水玻璃速凝劑進入高壓清水泵，並逐漸加大水玻璃速凝劑的進入量，使三重管高噴灌漿的孔口有漿液返出；4)當步驟3)的三重管高噴灌漿的孔口返漿穩定時，調節流量控制開關，逐漸減少水玻璃速凝劑的進入量，直至流量控制開關完全關閉，重複步驟2) ；5)當三重管高噴灌漿的孔口再次出現不返漿時，重複步驟3)和步驟4)的過程。所用的水玻璃速凝劑其化學式為Na2O n SiO2 ;模數為2.4 3.3，水玻璃速凝劑的濃度為38.4 48.3波美度。具體實施時:1、根據先期勘探資料或者其它資料確定截滲地層中存在較大的漏水通道，且這種漏水通道與附近水體相聯繫時，應做好在三重管灌漿中摻加水玻璃速凝劑的準備，按附圖1所示將水玻璃儲存桶連接到三重管高噴灌漿後臺。2、按一定間距在強滲漏的地層中成孔，成孔直徑一般大於130mm。3、下入三重管噴杆至孔底，開動高壓清水泵、泥漿泵和空氣壓縮機向高噴灌漿臺車中輸入高壓水、水泥漿和壓縮空氣，同時提升和旋轉(擺動)噴杆進行高噴灌漿施工。施工工程中如孔口有水泥漿液返出，表明該地段無大的滲漏通道，可以繼續按照原設計噴灌。4、施工中出現孔口長時間不返漿時，表明該地段存在大的漏失通道，立即開啟水玻璃流量控制開關向高壓水中摻加水玻璃溶液，逐漸加大水玻璃進入量使得孔口有漿返出並通過控制水玻璃流量控制開關的大小始終維持孔口有漿返出的狀態。5、當完全關閉了水玻璃流量控制開關孔口仍然有漿返出時，表明較大的漏水通道已經填滿，此時不再向三重管高壓水中摻加水玻璃溶液，轉回按正常三重管高噴灌漿的工藝施工完剩餘工程量。6、在下一個孔中或一個孔的後續噴灌中再次出現不返漿的狀態時，重複以上步
驟，直至全部高噴灌漿工程量完成。本發明的工作原理，主要是基於水玻璃速凝劑的兩點特性，其一，不管是水玻璃速凝劑的模數是I還是3，在壓力環境下水玻璃速凝劑與水是無限互溶的，水玻璃速凝劑和水在經過高壓清水泵30多兆帕的高壓下形成均勻的水玻璃速凝劑水溶液；其二，這種水玻璃速凝劑水溶液與水泥漿液混合後，混合液的粘度會發生變化，且在水泥漿濃度不變的情況下，水玻璃速凝劑含量越高則混合液的粘度越大，直至以半固態的形式出現。雖然地層中的孔隙大小和連通性各不相同，但隨著水玻璃速凝劑的進入量越來越大，總有一個濃度級別的混合液適合充填最大的孔隙，而且在達到合適的濃度之前有一個水玻璃速凝劑濃度不斷增加，混合液粘度不斷增大的過程，地層中連通性好的較小的孔隙也被粘度較小的混合液充填，參閱圖1至圖3，其中:圖1是剛開始灌漿時地層中存在與附近水體相連通的孔隙通道，採用常規高噴灌漿方法施工孔內漿液流失，孔口不返漿；圖2是通過在高壓水中摻加水玻璃，返漿濃度變稠從而先行堵塞這些連通性強的孔隙通道；圖3是在這些連通性強的孔隙被堵塞後，強滲漏地層的截滲止水轉變為一般地層的高噴灌漿截滲止水施工。只要孔口出現返漿就預示著地層中連通性強的大小孔隙都得到充填，原來的強滲漏地層就改變為一般性的滲漏地層，使用常規的三重管高噴灌漿就能夠達到目的。
權利要求
1.一種強滲漏地層的速凝高噴灌漿截滲方法，其特徵在於，依次包括下述步驟:1)在常規三重管高噴灌漿系統的清水供應管路並聯帶流量控制開關的水玻璃速凝劑管路；2)按常規的三重管高噴灌漿方法灌漿；3)當步驟2)的三重管高噴灌漿的孔口不返漿時，打開水玻璃速凝劑管路上的流量控制開關，使水玻璃速凝劑進入高壓噴灌漿臺車，並逐漸加大水玻璃速凝劑的進入量，使三重管高噴灌漿的孔口有漿液返出；4)當步驟3)的三重管高噴灌漿的孔口返漿穩定時，調節流量控制開關，逐漸減少水玻璃速凝劑的進入量，直至流量控制開關完全關閉，重複步驟2);5)當三重管高噴灌漿的孔口再次出現不返漿時，重複步驟3)和步驟4)的過程。
2.根據權利要求1所述的強滲漏地層的速凝高噴灌漿截滲方法，其特徵在於，所述的水玻璃速凝劑的模數為2.4 3.3。
3.根據權利要求1所述的強滲漏地層的速凝高噴灌漿截滲方法，其特徵在於，所述的水玻璃速凝劑的濃度為38.4 48.3波美度。
4.根據權利要求1所述的強滲漏地層的速凝高噴灌漿截滲方法，其特徵在於，所述的高噴灌方式為擺噴。
5.根據權利要求1所述的強滲漏地層的速凝高噴灌漿截滲方法，其特徵在於，所述的高噴灌漿方式為旋噴。
6.權利要求1所述的強滲漏地層的速凝高噴灌漿截滲方法所用的裝置，包括高壓噴灌漿臺車，高壓噴灌漿臺車分別與水泥漿攪拌桶、空氣壓縮機和清水桶連接，高壓噴灌漿臺車與水泥漿攪拌桶之間設有泥漿泵，高壓噴灌漿臺車與清水桶之間還設有高壓清水泵，其特徵在於，所述清水的進口管路還連接一個水玻璃速凝劑儲存桶，與水玻璃速凝劑儲存桶之間還設有流量控制開關。
7.根據權利要求6所述的強滲漏地層的速凝高噴灌漿截滲方法所用的裝置，其特徵在於，所述的水玻璃速凝劑儲存桶安裝高度不低於清水桶的安裝高度。
8.根據權利要求6所述的強滲漏地層的速凝高噴灌漿截滲方法所用的裝置，其特徵在於，所述的高壓清水泵、清水桶和水玻璃速凝劑儲存桶之間採用三通管連接。
全文摘要
本發明公開一種強滲漏地層的速凝高噴灌漿截滲方法，旨在提供一種操作性強、經濟效益顯著、工程工期縮短，改造費用低廉的強滲漏地層的速凝高噴灌漿截滲方法；其技術要點依次包括下述步驟 1)在常規三重管高噴灌漿系統的清水供應管路並聯帶流量控制開關的水玻璃速凝劑管路；2)按常規的三重管高噴灌漿方法灌漿；3)當步驟2)的三重管高噴灌漿的孔口不返漿時，打開水玻璃速凝劑管路上的流量控制開關，使水玻璃速凝劑進入，4)當步驟3)的三重管高噴灌漿的孔口返漿穩定時， 調節流量控制開關，逐漸減少水玻璃速凝劑的進入量，重複步驟2)；5)當三重管高噴灌漿的孔口再次出現不返漿時，重複步驟3)和步驟4)的過程；屬於截滲技術領域。
文檔編號E02D19/16GK103114601SQ20131005165
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月17日 優先權日2013年2月17日
發明者楊松平 申請人:廣州市吉特高噴灌漿工程有限公司