CN109235440B - 一种全风化花岗岩地层的防渗灌浆方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全风化花岗岩地层的防渗灌浆方法，包括以下步骤：(1)对灌浆段进行钻孔至设计深度；(2)灌注套壳料；(3)下注浆管；(4)针对不同地层深度采用不同的瞬间冲击式压力进行间隔提升灌浆，灌浆结束后封孔。本发明通过对不同深度地层采用不同的瞬冲式灌浆压力，以大口径注浆管进行灌注，可有效的使整个防渗处理地层形成一种密实性更高、抗渗性能更好的均质体复合地基，达到小于5Lu的工程设计防渗要求。

Description

一种全风化花岗岩地层的防渗灌浆方法
技术领域
本发明属于岩土工程地基防渗灌浆处理领域，尤其涉及一种适用于全风化花岗岩地层的防渗灌浆方法。
背景技术
花岗岩风化体具有不同于其他岩土体的一些特性，且不同地区花岗岩风化体的物理状态又有所差异。全风化花岗岩的特性介于土石之间，地表普遍全风化，大多为不良级配的砂土，表层结构松散，手搓即碎，残余母岩结构。全风化花岗岩体既具有松散砂土体的相应特征，又具有岩体强度较高的特点。全风化花岗岩成分以石英为主，强度坚硬，呈棱角状，粒度成分中，粘粉粒含量一般为5％～15％，角砾含量为5％～60％，砂粒含量基本上大于30％，呈稍密至中密砂土状，其间夹有一些坚硬球状孤石及不规则的团块状强风化岩体或少量透镜状后期侵入岩脉。全风化花岗岩地层地基承载力不均一，偏差较大，最低100KPa，最高达400K Pa，大多为100～250KPa。
全风化花岗岩体既具有松散砂土体的相应特征，又具有岩体强度较高的特点。目前常用的防渗灌浆方法有：塑性砼连续墙、高压喷射灌浆、静压灌浆、常规帷幕灌浆、纯压式灌浆、循环式灌浆等。塑性砼连续墙主要适用于均质土坝及土质基础防渗，施工中遇到球状大岩块时就很难继续施工，且易塌孔壁，在施工槽中处理岩块非常困难。高压喷射灌浆由于全风化花岗岩较密实，水力切割较困难，影响半径小，且当遇到岩块时会喷不开，造成防渗帷幕体连续性不好，影响施工质量。静压灌浆只能对裂隙及薄弱地方进行灌注充填挤密，很难形成一道完整的隔水墙，防渗效果欠佳。常规帷幕灌浆同一管段中经常出现大量漏浆、固管埋塞、吸水不进浆、浆液回浓等问题。而全风化花岗岩地层中纯压式灌浆工艺存在灌浆质量难保证，事故易发生，施工效率低等问题，主要原因为水泥浆液在孔内不循环，孔壁易形成附着层堵塞微小裂隙，浆液水泥颗粒易沉淀或凝固于浆管、止浆塞和孔壁之间。而循环式灌浆工艺虽然较纯压式事故有所减少，效率略有提高，但仍属于低效率生产，且对于破碎地层或垂直裂隙地层以及孔径不均的孔段，仍较易发生事故并难以保证施工质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种适用于全风化花岗岩地层的防渗灌浆方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种全风化花岗岩地层的防渗灌浆方法，包括以下步骤：
(1)对灌浆段进行钻孔至设计深度；
(2)灌注套壳料；
(3)下注浆管，连接管路、灌浆设备、压力表等；
(4)针对不同地层深度采用不同的瞬间冲击式压力进行间隔提升灌浆，以定压标准控制灌浆结束，灌浆结束后封孔。
上述的防渗灌浆方法，优选的，步骤(1)中，钻孔直径为75mm～110mm。
上述的防渗灌浆方法，优选的，所述步骤(2)中，套壳料主要由水泥、粘土和水混合制备而成；其中，水泥和粘土的质量比为(1:2)～(1:3)，水泥和粘土的总质量与水的质量比为(1:1)～(1:1.5)。
上述的防渗灌浆方法，优选的，步骤(3)中，注浆管的内直径为50mm～70mm。
上述的防渗灌浆方法，优选的，步骤(4)中，灌浆的浆料主要由水、水泥和过20mm方孔筛的全风化花岗岩混合而成，其中，水、水泥与过20mm方孔筛的全风化花岗岩的质量比为(0.6～0.8):1:(2～4)。
上述的防渗灌浆方法，优选的，所述浆料的坍落度为100mm～200mm。
上述的防渗灌浆方法，优选的，步骤(4)的间隔提升灌浆过程中，灌注地层深度超过20m时，灌浆的峰值压力为2.5～3.0MPa；灌注到15～20m时，灌浆的峰值压力控制在2.0～2.5MPa；灌注到10～15m时，灌浆的峰值压力为1.5～2.0MPa；灌注到5～10m时，灌浆的峰值压力峰值为1.0～1.5MPa；当灌注至5m后，结束防渗灌浆处理。
各深度范围峰值压力表
Figure GDA0002829885530000021
上述的防渗灌浆方法，优选的，步骤(4)的间隔提升灌浆过程中，间隔提升段长为0.3m～0.5m；即该段灌浆压力连续三次达到峰值后，上提0.3m～0.5m注浆管继续灌浆，每上提1m即卸一根注浆管。
上述的防渗灌浆方法，优选的，定压标准控制结束的定压标准是指连续三次达到该段峰值压力要求。
防渗灌浆的质量标准与检查：
a.灌浆质量标准主要依据灌浆工程性质与目的由设计制定，防渗灌浆质量标准主要为灌浆后基础渗透系数标准；
b.质量检查方法主要依据设计质量标准一般采用钻孔原状取样力学试验、钻孔水文地质试验等。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明研究的是一种针对全风化花岗岩地层的灌浆方法，灌浆过程中采用过筛后全风化花岗岩砂土作为主要灌浆材料，与水泥、水混合配制成一种带骨料的浆液，这种浆液中的细颗粒部分以渗透劈裂为主，粗骨料成分可以控制浆液的扩散半径并同时产生压密效应；同时本发明还通过对不同深度地层采用不同的瞬冲式灌浆压力，以大口径注浆管进行灌注，可有效的使整个防渗处理地层形成一种密实性更高、抗渗性能更好的均质体复合地基，达到小于5Lu的工程设计防渗要求。
(2)本发明的灌浆方法能够有效解决全风化花岗岩地层的防渗处理问题，且经济环保，容易达到工程设计的防渗要求。
(3)本发明的全风化花岗岩地层防渗灌浆方法，不需要因地层中存在球状孤石而另设方案或额外增加大量工作量；且由于本发明采用的特定的灌浆材料和工艺参数，使得本发明的方法对全风化花岗岩地层具有的宽大裂隙相应特征和细微裂隙相应特征均有着充分的适宜性，使得处理后的地层通过灌浆质量检查具有很好的防渗能力。
附图说明
图1为本发明实施例1中对全风化花岗岩地层的防渗灌浆处理工艺流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本文发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例：
本实施例待处理的全风化花岗岩地层上部为花岗岩风化残积土，厚2～5m；下部为全风化花岗岩，厚20～35m。
本实施例的全风化花岗岩地层的防渗灌浆方法，其工艺流程图如图1所示，包括以下步骤：
(1)采用普通地质钻机跟管钻进，开孔直径110mm，终孔直径75mm，一次钻进成孔；
(2)孔内灌注水泥粘土浆套壳料(套壳料是由水泥、粘土和水混合制备而成；其中，水泥和粘土的质量比为1:3，水泥和粘土的总质量与水的质量比为1:1.5)；
(3)连接直径55mm的大口径注浆管，下至孔底，孔口高出1m左右，安装拔管机，拔出套管，接好管路、压力表等装置；
(4)采用高压脉动灌浆泵以峰值3MPa的瞬冲压力间隔提升灌浆(灌浆由质量比为0.8:1:2.2的水、水泥与过20mm方孔筛的全风化花岗岩砂土混合成100～200mm坍落度的带骨料的浆液)，提升间隔段长为0.5m，即该段灌浆压力连续三次达到该段峰值压力要求后，上提0.5m注浆管继续灌浆，每上提1m即卸一根注浆管；灌注至20m后压力峰值降低至2.5MPa，每提升5m压力峰值降低0.5MPa，至5～10m压力峰值为1.5MPa；灌注至5m后以浓浆置换并封孔，即结束该孔防渗灌浆处理。
对灌浆前后地层钻孔进行声波测试，灌后Vp值提高，波动幅度变小，说明灌浆处理效果较好。对灌浆前后地层取样进行土工试验检测：原土样平均干密度1.77g/cm3，平均孔隙率32.2％；灌浆后土样平均干密度1.88g/cm3，平均孔隙率28.2％，说明灌浆后土体密实度有所提高。原土样渗透系数3.4×10-4cm/s和4.9×10-4cm/s，为中透水等级；灌浆后土体渗透系数8.3×10-5cm/s和7.3×10-5/s，为弱透水等级。检验说明防渗处理后地层形成一种密实性高、抗渗性能好的均质体复合地基，达到了小于5Lu的工程设计防渗要求。

Claims (1)

1.一种全风化花岗岩地层的防渗灌浆方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）对灌浆段进行钻孔至设计深度，所述钻孔直径为75mm~110mm；
（2）灌注套壳料，套壳料主要由水泥、粘土和水混合制备而成；其中，水泥和粘土的质量比为(1:2)~ (1:3)，水泥和粘土的总质量与水的质量比为(1:1)~(1:1.5)；
（3）下注浆管，注浆管的内直径为50mm~70mm；
（4）针对不同地层深度采用不同的瞬间冲击式压力进行间隔提升灌浆，灌浆结束后封孔；其中，灌浆的浆料主要由水、水泥和过20mm方孔筛的全风化花岗岩混合而成，其中，水、水泥与过20mm方孔筛的全风化花岗岩的质量比为(0.6~0.8):1:(2~4) ，所述浆料的坍落度为100mm~200mm；间隔提升灌浆过程中，灌注地层深度超过20m时，灌浆的峰值压力为2.5~3.0MPa；灌注到15m＜地层深度≤20m时，灌浆的峰值压力控制在2.0~2.5MPa；灌注到10m＜地层深度≤15m时，灌浆的峰值压力为1.5~2.0MPa；灌注到5m＜地层深度≤10m时，灌浆的峰值压力为1.0~1.5MPa；当灌注至地层深度≤5m后以浓浆置换并封孔，结束防渗灌浆处理；间隔提升灌浆过程中，间隔提升段长为0.3m~0.5m；以定压标准控制间隔段灌浆结束，所述定压标准是指连续三次达到该段峰值压力要求。
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