CN109707382A - 裂隙单侧封堵方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种裂隙单侧封堵方法，包括以下步骤：S1、在裂隙中投入相应尺寸的膨胀管，膨胀管到达裂隙的预设深度后，使膨胀管张开；S2、在裂隙中投入网布和/或纤维团；S3、在裂隙中灌注膨化砂浆；S4、在裂隙中灌注速干砂浆；通过以上步骤，实现从单侧封堵裂隙。通过采用以上的方案，能够实现从单侧对发展较深，覆盖范围较大，以及互相连通的裂隙的可靠封堵。网布和纤维团能够对较小的缝隙进一步封堵，进一步减少浆液浪费。采用的膨化砂浆，能够在到达封堵位置后，在3‑6个小时内快速膨胀10‑200倍，通过调节拌和水的pH值，控制膨化砂浆的膨胀倍数，砂浆中的其余部分为超缓凝砂浆，能够在膨化砂浆中的吸水凝胶膨化完成后在完成初凝，从而形成初步封堵。

Description

裂隙单侧封堵方法

技术领域

本发明涉及裂隙地质条件下的施工领域，特别是一种裂隙单侧封堵方法。

背景技术

在我国部分地区，例如云南和贵州等地区存在大量的溶岩地貌；或者在部分地区由于地质变化生成较多的裂隙结构，克服该地质结构缺陷的施工方法通常采用注浆封堵方案，例如中国专利文献CN101994513A中记载的一种上半断面完成全断面帷幕注浆隧道施工方法，采用注浆形成帷幕的方式实现固结岩体的结构。或者如中国专利文献CN108589704A中所记载的冲孔灌注桩施工方法。但是该方法也存在较大技术问题，若裂隙发展较深，覆盖范围较大，需要灌注大量的浆液完成封堵，在实际工况中还出现过裂隙互相连通，封堵失败的案例。现有技术中尚无较好的方案解决该问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种裂隙单侧封堵方法，能够实现从单侧对发展较深，覆盖范围较大，以及互相连通的裂隙的封堵。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种裂隙单侧封堵方法，包括以下步骤：

S1、评估裂隙的宽度，在裂隙中投入相应尺寸的膨胀管，膨胀管到达裂隙的预设深度后，使膨胀管的上膨胀杆和下膨胀杆张开；

S2、在裂隙中投入网布和/或纤维团；

S3、在裂隙中灌注膨化砂浆；

S4、在裂隙中灌注速干砂浆；

通过以上步骤，实现从单侧封堵裂隙。

优选的方案中，在步骤S1之前还设有在裂隙中投入钢筋笼或钢筋架的步骤。

优选的方案中，所述的钢筋笼的结构为：棱骨为钢筋结构，钢筋的端头互相固定连接，棱骨之间的面为钢丝网结构的笼体；

在钢筋笼内设有级配的骨料，骨料的最小粒径大于钢丝网的网孔外接圆直径；

笼体的形状为矩形体或三角体。

优选的方案中，所述的钢筋架的结构为：棱骨为钢筋结构，钢筋靠近端头的位置互相固定连接，棱骨从互相连接处向外延伸一段距离，棱骨之间的面为钢丝网结构，整体构成笼体结构；

在笼体内设有级配的骨料，骨料的最小粒径大于钢丝网的网孔外接圆直径；

笼体的形状为六边形体、六边形柱状体、矩形体或三角体。

优选的方案中，所述的膨胀管中，管体与沿圆周分布的多个上膨胀杆的一端铰接，管体端头与沿圆周分布的多个下膨胀杆的一端铰接，相邻的上膨胀杆和下膨胀杆两个一组的在靠近另一端端头或靠近中间的位置铰接；

在收缩状态下，上膨胀杆和下膨胀杆沿着管体的外壁延伸，上膨胀杆和下膨胀杆被弹性圈约束；在膨胀状态下，上膨胀杆和下膨胀杆突出于管体的外壁。

优选的方案中，拉绳穿过管体与管体端头固定连接，通过拉动拉绳使膨胀管切换到膨胀状态；

或者在上膨胀杆和下膨胀杆的位置，管体内设有膨胀囊，膨胀囊与管路连接，管路延伸至裂隙之外，通过在膨胀囊内注入液体或空气使膨胀管切换到膨胀状态；

或者在在上膨胀杆和下膨胀杆的位置，管体内设有膨胀囊，膨胀囊内设有吸水凝胶，膨胀囊设有用于进水的孔，通过吸水凝胶的吸水使膨胀管切换到膨胀状态；

或者上述方案一种或多种的组合。

优选的方案中，所述的管体远离上膨胀杆和下膨胀杆的位置设有多个注浆孔，管体与注浆管连接。

优选的方案中，所述的膨化砂浆按重量份计的组分包括：吸水凝胶10-60份、膨胀珍珠岩3-8份，粉煤灰20-55份，硅酸盐矿物粉体40-60份、硫铝酸盐矿物15-30份、骨料50-100份、火山灰活性粉体20-25份、脱硫磷石膏7-33份，木质素磺酸盐0.5-1份；

根据工况加入适量水。

优选的方案中，所述的吸水凝胶为琥珀酰壳聚糖、羧甲基纤维素和环氧氯丙烷的组合物；

制备方法为：

S01、将重量份计的3-4份琥珀酰壳聚糖溶解至NaOH溶液中，加入6-10份羧甲基纤维素搅拌至完全溶解；

NaOH溶液浓度为20-40g·L^-1，羧甲基纤维素浓度为35-55g·L^-1；

S02、将重量份计的5-7份的环氧氯丙烷、1-8份明矾、0.1-0.5份聚丙烯酸钠加入混合均匀；

S03、加温并保温至50-70℃，反应3小时以上；

S04、取出湿的吸水凝胶，洗涤干燥后得到吸水凝胶。

优选的方案中，在步骤S4之后还设有打孔锚桩压力注浆的步骤。

本发明提供的一种裂隙单侧封堵方法，通过采用以上的方案，能够实现从单侧对发展较深，覆盖范围较大，以及互相连通的裂隙的可靠封堵。采用的钢筋笼、钢筋架和膨胀管的结构，能够对发展较深，覆盖范围较大的裂隙实现预定位封堵，将较大的裂隙封堵成较小的缝隙，且便于挂浆，大幅减少浆液浪费，作为浇注基层。网布和纤维团能够对较小的缝隙进一步封堵，进一步减少浆液浪费。采用的膨化砂浆，能够在到达封堵位置后，在3-6个小时内快速膨胀10-200倍，通过调节拌和水的PH值，控制膨化砂浆的膨胀倍数，砂浆中的其余部分为超缓凝砂浆，能够在膨化砂浆中的吸水凝胶膨化完成后在完成初凝，从而形成初步封堵，吸水凝胶中析出的水分也能在后继砂浆凝固过程中，提供足够的水化环境。然后在裂隙中灌注速干砂浆，则能够实现裂隙的可靠封堵。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的施工方法流程图。

图2为本发明中的钢筋笼的结构示意图。

图3为本发明中的钢筋架的结构示意图。

图4为本发明中膨胀管收缩时的主视结构示意图。

图5为本发明中膨胀管张开时的俯视结构示意图。

图6为本发明中膨胀管另一控制方式的主视结构示意图。

图7为本发明中纤维团的结构示意图。

图中：钢筋笼1，钢筋架2，膨胀管3，端头段30，管体31，上膨胀杆32，下膨胀杆33，膨胀囊34，注浆孔35，拉绳36，注浆管37，弹性圈38，管体端头39，纤维团4。

具体实施方式

如图1中，一种裂隙单侧封堵方法，包括以下步骤：

在封堵之前，通过打入的管桩大致确认裂隙的具体情况，例如裂隙的的深度和裂隙的的范围，还有岩层主要结构。

S1、评估裂隙的宽度，在裂隙中投入相应尺寸的膨胀管3，膨胀管3到达裂隙的预设深度后，使膨胀管3的上膨胀杆32和下膨胀杆33张开；张开的膨胀管3挂住岩壁，为后继的材料提供基底支撑；所述的膨胀管3通常为多个。

优选的方案如图4~6中，所述的膨胀管3中，管体31与沿圆周分布的多个上膨胀杆32的一端铰接，管体端头39与沿圆周分布的多个下膨胀杆33的一端铰接，相邻的上膨胀杆32和下膨胀杆33两个一组的在靠近另一端端头或靠近中间的位置铰接；

在收缩状态下，上膨胀杆32和下膨胀杆33沿着管体31的外壁延伸，上膨胀杆32和下膨胀杆33被弹性圈38约束；在膨胀状态下，上膨胀杆32和下膨胀杆33突出于管体31的外壁。上膨胀杆32和下膨胀杆33的自由端头用于挂住岩壁实现自身的限位。本例中的膨胀管3通过预设管路长度后，以风或水流送入预定深度位置，然后使上膨胀杆32和下膨胀杆33张开。

如图6中，膨胀管3的使用方案1为：拉绳36穿过管体31与管体端头39固定连接，由于膨胀管3与注浆管37连接，且注浆管37不能轴向压缩，通过拉动拉绳36使膨胀管3切换到膨胀状态；

或者如图5中，膨胀管3的使用方案2为：在上膨胀杆32和下膨胀杆33的位置，管体31内设有膨胀囊34，膨胀囊34与管路连接，管路延伸至裂隙之外，通过管路在膨胀囊34内注入液体或空气使膨胀管3切换到膨胀状态；同时，膨胀囊34采用例如类似气球的橡胶材质，由于膨胀囊34的变形，膨胀囊34能够突出在上膨胀杆32和下膨胀杆33组成的支架结构之外，形成更好的封堵效果。上膨胀杆32和下膨胀杆33组成的支架结构也非常容易挂住投入的网布和/或纤维团4。

或者如图5中，膨胀管3的使用方案3为：在在上膨胀杆32和下膨胀杆33的位置，管体31内设有膨胀囊34，膨胀囊34内设有吸水凝胶，膨胀囊34设有用于进水的孔，通过吸水凝胶的吸水使膨胀管3切换到膨胀状态；该方案的优势是无需设置额外的充气或注入液体的管路。使用更为简便，且根据工况中的水，或者补充注入的水的pH值，吸水凝胶能够膨胀到需要的倍数，从而实现可控的膨胀封堵。

或者更多的使用方案中，为上述方案一种或多种的组合。例如同时设置的拉绳36和膨胀囊34的结构，通过拉绳先使膨胀管3张开，膨胀囊34具有初始的变形，以使膨胀囊34内的吸水凝胶能够接触更多的水，且能够向需要封堵的位置发展。甚至同时设置拉绳36和多个膨胀囊34的结构，向部分的膨胀囊34内注入水或空气，以实现初始的张开动作，部分的膨胀囊34内填充有吸水凝胶，能够实现缓慢的膨胀，拉绳则使膨胀囊34局部变形，以形成较为扁平的结构，向裂隙的周边扩展。

优选的方案如图6中，所述的管体31远离上膨胀杆32和下膨胀杆33的位置设有多个注浆孔35，管体31与注浆管37连接。由此方案，投入裂隙的膨胀管3也能够作为注浆锚杆，从而减少注浆管的数量。当初步封堵后，从注浆管37中注入砂浆，砂浆从注浆孔35排出到裂隙内，以充分利用膨胀管3。

在优选的方案如图1~3中，对于较大的裂隙，在步骤S1之前还设有在裂隙中投入钢筋笼或钢筋架2的步骤。

优选的方案如图2中，所述的钢筋笼的结构为：棱骨为钢筋结构，钢筋的端头互相固定连接，棱骨之间的面为钢丝网结构的笼体；

在钢筋笼内设有级配的骨料，骨料的最小粒径大于钢丝网的网孔外接圆直径；

笼体的形状为矩形体或三角体。

优选的方案如图3中，所述的钢筋架2的结构为：棱骨为钢筋结构，钢筋靠近端头的位置互相固定连接，棱骨从互相连接处向外延伸一段距离，棱骨之间的面为钢丝网结构，整体构成笼体结构；

在笼体内设有级配的骨料，骨料的最小粒径大于钢丝网的网孔外接圆直径；

笼体的形状为六边形体、六边形柱状体、矩形体或三角体。设置的钢筋笼和钢筋架2的结构，能够减少灌浆的使用量，而且能够可靠的挂住岩壁，以及互相之间挂住并锁定，构成可靠的浇注基底。降低裂隙封堵的难度，以及提高封堵施工的成功率。

S2、在裂隙中投入网布和/或纤维团4；投入的网布和/或纤维团4用于封堵膨胀管3之间的间隙，从而进一步减少漏浆。纤维团4的结构如图7中所示，通过采用聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等纤维制成的纤维团4和网布能够非常容易的挂在上膨胀杆32和下膨胀杆33的端头段30上，钢筋笼1和钢筋架2上，进一步封堵住膨胀管3未能封堵的缝隙，从而实现阻浆的效果。

S3、在裂隙中灌注膨化砂浆；优选的方案中，所述的膨化砂浆按重量份计的组分包括：吸水凝胶10-60份、膨胀珍珠岩3-8份，粉煤灰20-55份，硅酸盐矿物粉体40-60份、硫铝酸盐矿物15-30份、骨料50-100份、火山灰活性粉体20-25份、脱硫磷石膏7-33份，木质素磺酸盐0.5-1份；

根据工况加入适量水。

更优选的组分为：吸水凝胶50-60份、膨胀珍珠岩3-4份，粉煤灰45-55份，硅酸盐矿物粉体50-60份、硫铝酸盐矿物20-30份、骨料60-80份、火山灰活性粉体20-25份、脱硫磷石膏10-20份，木质素磺酸盐0.5-1份；

优选的方案中，所述的吸水凝胶为琥珀酰壳聚糖、羧甲基纤维素和环氧氯丙烷的组合物；

制备方法为：

S01、将重量份计的3-4份琥珀酰壳聚糖溶解至NaOH溶液中，加入6-10份羧甲基纤维素搅拌至完全溶解；

NaOH溶液浓度为20-40g·L^-1，羧甲基纤维素浓度为35-55g·L^-1；

S02、将重量份计的5-7份的环氧氯丙烷、1-8份明矾、0.1-0.5份聚丙烯酸钠加入混合均匀；

S03、加温并保温至50-70℃，反应3小时以上；优选的为4~5小时。

S04、取出湿的吸水凝胶，洗涤干燥后得到吸水凝胶。采用去离子水和乙醇各洗涤一次效果更佳，干燥温度不高于70摄氏度。本例中的吸水凝胶能够在3-5小时膨胀10-800g/每g，且膨胀的倍数与水中的pH值相关，在纯水中可达800g/每g，而在pH值1.0溶液中为8g/每g，在pH值5.0溶液中为85g/每g，在pH值7.4溶液中为125g/每g。通过调节不同的水质，即可控制吸水凝胶的膨胀率。必要时也可以在使用前，先以纯水进行浸泡一段时间。在膨化砂浆的初凝后期，吸水凝胶中的水也能够为

S4、在裂隙中灌注速干砂浆；速干砂浆为现有技术中常用的，例如聚合物砂浆或早强砂浆等，此处不再赘述。

进一步优选的方案中，步骤S3步骤S4交替进行。通过膨化砂浆封堵部***隙，通过速干砂浆，巩固封堵效果。

通过以上步骤，实现从单侧封堵裂隙。

优选的方案如图1中，在步骤S4之后还设有打孔锚桩压力注浆的步骤。通过压力注浆提高混凝土浇筑的密实度，以进一步提高封堵效果。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种裂隙单侧封堵方法，其特征是包括以下步骤：

S1、评估裂隙的宽度，在裂隙中投入相应尺寸的膨胀管（3），膨胀管（3）到达裂隙的预设深度后，使膨胀管（3）的上膨胀杆（32）和下膨胀杆（33）张开；

S2、在裂隙中投入网布和/或纤维团（4）；

S3、在裂隙中灌注膨化砂浆；

S4、在裂隙中灌注速干砂浆；

通过以上步骤，实现从单侧封堵裂隙。

2.根据权利要求1所述的一种裂隙单侧封堵方法，其特征是：在步骤S1之前还设有在裂隙中投入钢筋笼或钢筋架（2）的步骤。

3.根据权利要求2所述的一种裂隙单侧封堵方法，其特征是：所述的钢筋笼的结构为：棱骨为钢筋结构，钢筋的端头互相固定连接，棱骨之间的面为钢丝网结构的笼体；

在钢筋笼内设有级配的骨料，骨料的最小粒径大于钢丝网的网孔外接圆直径；

笼体的形状为矩形体或三角体。

4.根据权利要求2所述的一种裂隙单侧封堵方法，其特征是：所述的钢筋架（2）的结构为：棱骨为钢筋结构，钢筋靠近端头的位置互相固定连接，棱骨从互相连接处向外延伸一段距离，棱骨之间的面为钢丝网结构，整体构成笼体结构；

在笼体内设有级配的骨料，骨料的最小粒径大于钢丝网的网孔外接圆直径；

笼体的形状为六边形体、六边形柱状体、矩形体或三角体。

5.根据权利要求1所述的一种裂隙单侧封堵方法，其特征是：所述的膨胀管（3）中，管体（31）与沿圆周分布的多个上膨胀杆（32）的一端铰接，管体端头（39）与沿圆周分布的多个下膨胀杆（33）的一端铰接，相邻的上膨胀杆（32）和下膨胀杆（33）两个一组的在靠近另一端端头或靠近中间的位置铰接；

在收缩状态下，上膨胀杆（32）和下膨胀杆（33）沿着管体（31）的外壁延伸，上膨胀杆（32）和下膨胀杆（33）被弹性圈（38）约束；在膨胀状态下，上膨胀杆（32）和下膨胀杆（33）突出于管体（31）的外壁。

6.根据权利要求5所述的一种裂隙单侧封堵方法，其特征是：拉绳（36）穿过管体（31）与管体端头（39）固定连接，通过拉动拉绳（36）使膨胀管（3）切换到膨胀状态；

或者在上膨胀杆（32）和下膨胀杆（33）的位置，管体（31）内设有膨胀囊（34），膨胀囊（34）与管路连接，管路延伸至裂隙之外，通过在膨胀囊（34）内注入液体或空气使膨胀管（3）切换到膨胀状态；

或者在在上膨胀杆（32）和下膨胀杆（33）的位置，管体（31）内设有膨胀囊（34），膨胀囊（34）内设有吸水凝胶，膨胀囊（34）设有用于进水的孔，通过吸水凝胶的吸水使膨胀管（3）切换到膨胀状态；

或者上述方案一种或多种的组合。

7.根据权利要求6所述的一种裂隙单侧封堵方法，其特征是：所述的管体（31）远离上膨胀杆（32）和下膨胀杆（33）的位置设有多个注浆孔（35），管体（31）与注浆管（37）连接。

8.根据权利要求1所述的一种裂隙单侧封堵方法，其特征是：所述的膨化砂浆按重量份计的组分包括：吸水凝胶10-60份、膨胀珍珠岩3-8份，粉煤灰20-55份，硅酸盐矿物粉体40-60份、硫铝酸盐矿物15-30份、骨料50-100份、火山灰活性粉体20-25份、脱硫磷石膏7-33份，木质素磺酸盐0.5-1份；

根据工况加入适量水。

9.根据权利要求8所述的一种裂隙单侧封堵方法，其特征是：所述的吸水凝胶为琥珀酰壳聚糖、羧甲基纤维素和环氧氯丙烷的组合物；

制备方法为：

S01、将重量份计的3-4份琥珀酰壳聚糖溶解至NaOH溶液中，加入6-10份羧甲基纤维素搅拌至完全溶解；

NaOH溶液浓度为20-40g·L^-1，羧甲基纤维素浓度为35-55g·L^-1；

S02、将重量份计的5-7份的环氧氯丙烷、1-8份明矾、0.1-0.5份聚丙烯酸钠加入混合均匀；

S03、加温并保温至50-70℃，反应3小时以上；

S04、取出湿的吸水凝胶，洗涤干燥后得到吸水凝胶。

10.根据权利要求1所述的一种裂隙单侧封堵方法，其特征是：在步骤S4之后还设有打孔锚桩压力注浆的步骤。