喀斯特地區(qū)高壓群孔置換灌漿方法及其結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及喀斯特巖溶地質(zhì)處理方法，具體涉及一種喀斯特地區(qū)高壓群孔置換灌漿方法及其結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]喀斯特地形是指具有溶蝕力的水對可溶性巖石進(jìn)行溶蝕等作用所形成的地表和地下形態(tài)的總稱。水以溶蝕作用為主，還包括流水的沖蝕、淺蝕，以及坍陷等機(jī)械侵蝕過程。
[0003]在喀斯特地區(qū)修建水利水電工程，其水庫喀斯特滲漏是主要工程問題之一，選用合適且有效的防滲方案關(guān)系到水庫能否正常蓄水。目前喀斯特地區(qū)防滲灌漿處理工程以水泥灌漿為主。在灌漿施工過程中，經(jīng)常會遇到大大小小的充填粘土、砂質(zhì)粘土的溶洞，采用常規(guī)的灌漿方法達(dá)不到設(shè)計(jì)要求?，F(xiàn)行規(guī)范(DL/T5148-2012)中雖然充填型溶洞灌漿有專門要求，即可采用高壓灌漿、高壓旋噴灌漿、低壓，濃漿，限流，限量，間歇等工程措施，但在實(shí)際施工過程中這些方法往往存在施工期長、費(fèi)用高、防滲效果較差等缺點(diǎn)。
[0004]當(dāng)灌漿孔遇到粘土、砂質(zhì)粘土等充填的溶洞時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)塌孔、卡鉆、埋鉆、串孔漏漿等問題，除了吸漿量非常大外，還嚴(yán)重影響施工進(jìn)度及施工質(zhì)量，雖然采用常用灌漿措施處理有一定效果，但是當(dāng)重新施工至該溶洞段后，其施工用水往往又將其性狀惡化，又不得不重復(fù)進(jìn)行灌漿，如此往復(fù)多次，造成了灌漿材料的極大浪費(fèi)，且還達(dá)不到理想的處理效果O
[0005]因此，對于該類地質(zhì)缺陷的處理，現(xiàn)有技術(shù)中依然沒有理想的技術(shù)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于為解決現(xiàn)有技術(shù)中對喀斯特巖溶地區(qū)的工程防滲灌漿處理的問題，提供一種喀斯特地區(qū)高壓群孔置換灌漿方法。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的:
它采用了這樣一種灌漿結(jié)構(gòu):在溶洞區(qū)的上方設(shè)置灌漿廊道或平洞，在灌漿廊道或平洞向溶洞區(qū)布設(shè)鉆孔，鉆孔的下端位于溶洞區(qū)中，將鉆孔所在范圍劃分為置換進(jìn)口區(qū)和置換出口區(qū)；在區(qū)域內(nèi)的鉆孔的孔口處安裝有孔口密封器。鉆孔的孔距為2?2.5m。灌漿時(shí)，在置換進(jìn)口區(qū)的鉆孔中高壓注入質(zhì)量比為0.5:1的摻砂水泥漿，將溶洞充填全部或大部分從置換出口區(qū)的鉆孔中擠出，待凝24h?36h后再采取常規(guī)水泥灌漿方法進(jìn)行灌注。
[0008]具體的，該群孔置換灌漿方法包括如下步驟:
1)利用灌漿孔、先導(dǎo)孔(一般為灌漿先導(dǎo)孔或I序灌漿孔)或物探手段查明溶洞區(qū)中溶洞的發(fā)育規(guī)模、充填物的性質(zhì)、頂?shù)装蹇咨罡叱蹋?br> 2)將溶洞區(qū)內(nèi)所有灌漿孔按設(shè)計(jì)要求的灌漿次序施工至溶洞頂板以上I?2m后，再鉆入溶洞底板以下完整基巖I?2m ;
3 )確定置換進(jìn)口區(qū)和置換出口區(qū)，并確定可作為置換進(jìn)口區(qū)和置換出口區(qū)的鉆孔的灌漿孔，然后在所有鉆孔的孔口處安裝孔口密封器，其中置換出口區(qū)的鉆孔上的孔口密封器上的閥門處于打開狀態(tài)；
也就是將現(xiàn)有的灌漿孔作為置換灌漿的鉆孔，而可以不用進(jìn)行二次鉆孔。但并非所有的已有的灌漿孔都能作為本發(fā)明的置換灌漿的鉆孔，確定置換進(jìn)口區(qū)和置換出口區(qū)的鉆孔的原則是:
當(dāng)溶洞發(fā)育為水平或近水平方向時(shí)，溶洞區(qū)內(nèi)的灌漿孔均可作為置換進(jìn)口區(qū)和置換出口區(qū)的鉆孔；
當(dāng)溶洞發(fā)育為傾斜方向時(shí)，溶洞區(qū)內(nèi)低高程的灌漿孔作為置換進(jìn)口區(qū)的鉆孔。
[0009]4)將高壓砂漿泵上的高壓膠管與置換進(jìn)口區(qū)的孔口密封器相連，并加壓向孔內(nèi)注入水灰比為0.5:1水泥漿，灌漿壓力控制在4?6MPa ；
5)當(dāng)置換出口區(qū)的鉆孔孔口出現(xiàn)溶洞充填物時(shí)，置換進(jìn)口區(qū)的鉆孔內(nèi)注入物調(diào)整為摻砂水泥漿，摻砂比(水泥重量比)為10%、20%、30%三級，且按從小至大逐級向水泥漿內(nèi)摻入；
6)當(dāng)置換出口區(qū)的鉆孔孔口出現(xiàn)水泥漿時(shí)，暫停置換操作；將置換出口區(qū)的鉆孔上的孔口密封器閥門關(guān)閉后再繼續(xù)灌注摻砂水泥漿，直至進(jìn)口鉆孔注入率不大于5L/min即可結(jié)束置換，并待凝36h?48h ；
7)達(dá)到待凝時(shí)間后，對溶洞區(qū)內(nèi)按常規(guī)灌漿方法按次序進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)灌漿，直到通過該溶洞灌段。
[0010]采用本發(fā)明在喀斯特地區(qū)粘土及砂質(zhì)粘土充填的溶洞地段進(jìn)行灌漿時(shí)，合理利用灌漿孔(不增加工程量)置換溶洞充填物，能快速有效地達(dá)到設(shè)計(jì)要求，同時(shí)也能大幅度提高施工工效和減少灌漿材料浪費(fèi)。本發(fā)明的高壓置換灌漿方法是針對高度小于5m的充填型溶洞的一種快速、經(jīng)濟(jì)、高效的灌漿處理技術(shù)，具有方法簡單(使用現(xiàn)場灌漿設(shè)備和作業(yè)人員，不需要增加特殊施工設(shè)備和特種作業(yè)人員)、能大幅度提高施工期、費(fèi)用低、效果顯著、能保證灌漿質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。
[0011]本發(fā)明以一種全新的思路，以簡單、高效的方式解決了喀斯特地區(qū)的中小型充填型溶洞等地質(zhì)缺陷地段的灌漿問題。
【附圖說明】
[0012]
圖1為本發(fā)明的群孔置換灌漿平面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1中的A-A剖面示意圖。
[0013]附圖標(biāo)記說明:1-溶洞區(qū)，2-灌漿廊道或平洞，3-鉆孔，4-置換進(jìn)口區(qū)，5-置換出口區(qū)。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0015]看圖1和圖2，其中圖1展示了本發(fā)明的這種灌漿結(jié)構(gòu)的平面示意圖，而圖2展示了圖1中的A-A剖面示意圖，從圖2中可以看到，該溶洞區(qū)I的發(fā)育方向近似于水平方向，略向右下方傾斜，本發(fā)明是在溶洞區(qū)I的上方設(shè)置灌漿廊道或平洞2，在灌漿廊道或平洞2向溶洞區(qū)I布設(shè)鉆孔3，可利用前一個(gè)工序中已鉆好的I序灌漿孔作為鉆孔3，鉆孔3的下端位于溶洞區(qū)I中；確定了鉆孔3后，將鉆孔3所在范圍劃分為置換進(jìn)口區(qū)4和置換出口區(qū) 5。
[0016]圖2中左邊部分為置換出口區(qū)5，右邊部分為置換進(jìn)口區(qū)4，而從圖2中可以看到，右邊的置換進(jìn)口區(qū)4的溶洞高程比左邊要低，因此將右邊作為置換進(jìn)口區(qū)4，這樣比較利用右邊灌入的水泥漿將左邊部分溶洞內(nèi)的充填物從左邊部分的鉆孔3中完全擠出；另外，在鉆孔3的孔口處安裝有孔口密封器，這樣將置換進(jìn)口區(qū)4的鉆孔3的孔口封閉，而在置換出口區(qū)5的孔口敞開，這樣水泥漿在高壓作用下，在溶洞中只能從置換進(jìn)口區(qū)4向置換出口區(qū)5的方向流動(dòng)，最終將溶洞中的充填物從置換出口區(qū)5的鉆孔3的孔口擠出。
[0017]從圖1中可以看到，鉆孔3在溶洞區(qū)I的發(fā)育范圍內(nèi)均勻布置，根據(jù)溶洞區(qū)I的發(fā)育范圍選擇梅花形布置或如圖1所示的兩排交錯(cuò)布置，優(yōu)選的，鉆孔3的孔距為2?2.5m。
[0018]實(shí)施例1:
某水電站下平洞帷幕灌漿試驗(yàn)區(qū)的充填型溶洞，充填物主要為粘土，易出現(xiàn)多孔相通(串水、串漿)現(xiàn)象，多孔經(jīng)過多次復(fù)灌均無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，采用本發(fā)明的方法進(jìn)行處理，處理完成后經(jīng)灌漿檢查孔檢查即可滿足設(shè)計(jì)要求。
[0019]當(dāng)然，以上只是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例，本發(fā)明還有其他的實(shí)施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明所要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種喀斯特地區(qū)高壓群孔置換灌漿方法，其特征在于:在溶洞區(qū)(I)的上方設(shè)置灌漿廊道或平洞(2 )，在灌漿廊道或平洞(2 )向溶洞區(qū)(I)布設(shè)鉆孔(3 )，鉆孔(3 )的下端位于溶洞區(qū)(I)中，將鉆孔(3)所在范圍劃分為置換進(jìn)口區(qū)(4)和置換出口區(qū)(5);在置換進(jìn)口區(qū)(4)的鉆孔(3)中高壓注入質(zhì)量比為0.5:1的摻砂水泥漿，將溶洞充填全部或大部分從置換出口區(qū)(5)的鉆孔(3)中擠出，待凝24h?36h后再采取常規(guī)水泥灌漿方法進(jìn)行灌注。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的喀斯特地區(qū)高壓群孔置換灌漿方法，其特征在于該方法包括如下步驟: 1)利用灌漿孔、先導(dǎo)孔或物探手段查明溶洞區(qū)(I)中溶洞的發(fā)育規(guī)模、充填物的性質(zhì)、頂?shù)装蹇咨罡叱蹋? 2)將溶洞區(qū)(I)內(nèi)所有灌漿孔按設(shè)計(jì)要求的灌漿次序施工至溶洞頂板以上I?2m后，再鉆入溶洞底板以下完整基巖I?2m ; 3)確定置換進(jìn)口區(qū)(4)和置換出口區(qū)(5)，并確定可作為置換進(jìn)口區(qū)(4)和置換出口區(qū)(5)的鉆孔(3)的灌漿孔，然后在所有鉆孔(3)的孔口處安裝孔口密封器，其中置換出口區(qū)(5)的鉆孔(3)上的孔口密封器上的閥門處于打開狀態(tài)； 4)將高壓砂漿泵上的高壓膠管與置換進(jìn)口區(qū)(4)的孔口密封器相連，并加壓向孔內(nèi)注入水灰比為0.5:1水泥楽； 5)當(dāng)置換出口區(qū)(5)的鉆孔(3)孔口出現(xiàn)溶洞充填物時(shí)，置換進(jìn)口區(qū)(4)的鉆孔(3)內(nèi)注入物調(diào)整為摻砂水泥漿，摻砂比為10%、20%、30%三級，且按從小至大逐級向水泥漿內(nèi)摻入； 6)當(dāng)置換出口區(qū)(5)的鉆孔(3)孔口出現(xiàn)水泥漿時(shí)，暫停置換操作；將置換出口區(qū)(5)的鉆孔(3)上的孔口密封器閥門關(guān)閉后再繼續(xù)灌注摻砂水泥漿，直至進(jìn)口鉆孔注入率不大于5L/min即可結(jié)束置換，并待凝36h?48h ； 7)達(dá)到待凝時(shí)間后，對溶洞區(qū)(I)內(nèi)按常規(guī)灌漿方法按次序進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)灌漿。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的喀斯特地區(qū)高壓群孔置換灌漿方法，其特征在于:步驟3)確定置換進(jìn)口區(qū)(4)和置換出口區(qū)(5)的鉆孔(3)的原則是:當(dāng)溶洞發(fā)育為水平或近水平方向時(shí)，溶洞區(qū)(I)內(nèi)的灌漿孔均可作為置換進(jìn)口區(qū)(4 )和置換出口區(qū)(5 )的鉆孔(3 ); 當(dāng)溶洞發(fā)育為傾斜方向時(shí)，溶洞區(qū)(I)內(nèi)低高程的灌漿孔作為置換進(jìn)口區(qū)(4)的鉆孔
4.一種適用于喀斯特地區(qū)的群孔置換灌漿結(jié)構(gòu)，其特征在于:在溶洞區(qū)(I)的上方設(shè)置灌漿廊道或平洞(2 )，在灌漿廊道或平洞(2 )向溶洞區(qū)(I)布設(shè)鉆孔(3 )，鉆孔(3 )的下端位于溶洞區(qū)(I)中，將鉆孔(3)所在范圍劃分為置換進(jìn)口區(qū)(4)和置換出口區(qū)(5);在所有鉆孔(3)的孔口處安裝有孔口密封器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于喀斯特地區(qū)的群孔置換灌漿結(jié)構(gòu)，其特征在于:鉆孔(3)的孔距為2?2.5mο
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種喀斯特地區(qū)高壓群孔置換灌漿方法及其結(jié)構(gòu)，它是在溶洞區(qū)（1）的上方設(shè)置灌漿廊道或平洞（2），在灌漿廊道或平洞（2）向溶洞區(qū)（1）布設(shè)鉆孔（3），鉆孔（3）的下端位于溶洞區(qū)（1）中，將鉆孔（3）所在范圍劃分為置換進(jìn)口區(qū)（4）和置換出口區(qū)（5）；在置換進(jìn)口區(qū)（4）的鉆孔（3）中高壓注入質(zhì)量比為0.5:1的摻砂水泥漿，將溶洞充填全部或大部分從置換出口區(qū)（5）的鉆孔（3）中擠出，待凝24h～36h后再采取常規(guī)水泥灌漿方法進(jìn)行灌注。本發(fā)明可解決喀斯特地區(qū)的中小型充填型溶洞等地質(zhì)缺陷地段的灌漿問題，具有方法簡單、能大幅度提高施工期、費(fèi)用低、效果顯著、能保證灌漿質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】E02D19-16, E02D15-04
【公開號】CN104594369
【申請?zhí)枴緾N201410694710
【發(fā)明人】屈昌華, 郭維祥, 余波, 朱代強(qiáng), 昝廷東
【申請人】中國電建集團(tuán)貴陽勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年11月27日