CN110685716A - 孤石***处理后的袖阀管注浆方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种孤石***处理后的袖阀管注浆方法，包括下列步骤：布孔和钻孔、封闭泥浆置换、袖阀管安设、置换套壳料和注浆施工，本发明采取间隔跳孔钻孔和注浆，分序进行钻孔、注浆作业，将注浆段落成若干区域进行，注浆过程中能够有效避免串浆、跑浆、卡管和堵管，注浆段间距根据现场时间情况，有利于平行作业，加快注浆进度。
Description
技术领域
本发明涉及盾构掘进技术领域，具体涉及一种孤石***处理后的袖阀管注浆方法。
背景技术
在盾构机掘进破岩过程中会遇到孤石，孤石处理方法根据孤石的大小、位置、形状、周边环境因素确定，主要处理方法有注浆加固、钻孔***、人挖孔桩、旋挖钻机械处理、冲击破碎、密钻孔等。有时孤石体积大、强度高、分布广，刀具破岩难度大，孤石区掘进易造成刀盘、刀具损坏，就需要先对孤石进行钻孔***处理，***处理破碎后的石块若粒径大于格栅开口尺寸，或始发端头洞门密封性较差，就会引起泥水仓无法建压导致泥浆携渣能力差，易造成泥浆滞排、堵仓。***处理完成后，原状地层被破坏，受***影响，地层中将产生大量的缝隙、碎屑，为了确保盾构机安全、顺利通过此段时不发生冒浆、坍塌，就采取袖阀管注浆对***区域进行加固处理。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种孤石***处理后的袖阀管注浆方法，能够对***区域进行有效加固，避免发生冒浆、坍塌，确保盾构机安全、顺利通过。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
设计一种孤石***处理后的袖阀管注浆方法，包括下列步骤：
（1）布孔和钻孔：采用***后的***孔，***完成后下钻破坏***管，下袖阀管；基岩段采取钻机直接成孔，基岩凸起段***完成后，对***预处理段进行重新布孔；
（2）封闭泥浆置换：钻孔完成后，孔底存在部分钻孔期间塌落、掉落的渣土，成孔后立即通过钻杆用新鲜的封闭泥浆，即膨润土浆液，置换钻孔护壁泥浆，封闭泥浆配比按膨润土：水＝4:1，封闭泥浆采用钻杆从孔底压入，充填钻孔空间，直到封闭泥浆完全代替护壁泥浆；
（3）袖阀管安设：在孔内压入封闭泥浆完成后，立即***袖阀管，在下管的同时预先压入的封闭泥浆会从孔口溢出，管下到位后封闭泥浆会自动下陷，至浆液基本凝胶后，下陷深度一般会达到2m，此时用水泥砂浆进行补充封闭；安设袖阀管的同时安设φ20mmPVC管，并将φ20mmPVC管与袖阀管用胶带绑在一起后进行安设；
（4）置换套壳料：灌注套壳料置换孔内封闭泥浆，将φ20mmPVC管接到注浆机上，在注浆压力的作用下，通过φ20mmPVC管孔内泥浆置换成套壳料；套壳料在0.5MPa压力的作用下，通过φ20mmPVC管进入钻孔底部，随着套壳料的进入，泥浆从地面孔口置换出来，置换出来的泥浆通过钻孔口的泥浆沟排到泥浆循环池；当排出的泥浆中含有套壳料时，停止置换；在孔口部位2～3m范围采用水泥砂浆封孔；
（5）注浆施工：注浆方式采用后退式分段注浆，即在注浆管内由孔底向上分段进行注浆，每次注浆段长为0.4～0.5m，注完此段后，再后退注另一段，直至全孔注浆完毕；每段注浆由止浆塞控制，浆液在止浆塞控制下，只能在该段向地层扩散，当全孔注浆结束后，立即取出芯管清洗，以防止浆液在芯管中凝固；每孔注浆完成后应立即封堵注浆管处孔口，并及时封孔。
优选的，步骤（1）中所述钻孔的步骤为：
①回填层采用钻机引孔，下部地层利用地质钻机采用Φ89的钻头按设计要求钻孔；钻孔水平孔位误差≤5cm，钻孔垂直度≤±1°，钻孔深度超过设计深度0.5～1m，以满足下管深度；
②使用稀泥浆护壁或干钻成孔，成孔孔径不少于89mm；
③钻孔内/套管内不得有杂物，以便有利于注浆管的安设；
④完成钻孔，安设好注浆管后，将套管拔出。
优选的，步骤（3）中袖阀管的安设方法为：袖阀管长度每节长4m，相邻两节用长度为20cm的PVC连接套管连接，采用U—PVC胶合剂将袖阀管和连接套管粘牢；第一节袖阀管底部必须加闷盖封闭底口，管口加上闷盖，管接头要密封可靠；在袖阀管***过程中要边***边灌入清水，以减小袖阀管的弯曲直；袖阀管每节连接好后，依次下放到钻孔中，直到孔底，下放时使袖阀管的中心与钻孔中心重合；另外，加入清水保持管内外的压力平衡，减少管的浮力，利于下管。
优选的，步骤（4）中套壳料的配比为：水泥：彭润土：水 =1：1.5-2.5：1，重量比，所述水泥为PC32.5复合硅酸盐水泥。
优选的，步骤（5）中采用KBY-50/70注浆泵或SYB-60/160型注浆泵进行注浆作业。
优选的，步骤（5）中采取钻一孔注一孔的注浆施工方式，当采取钻孔、注浆施工平行作业时，钻孔和注浆孔间隔距离在6m以上。
优选的，步骤（5）中，水泥单液浆浆液比重为1.6；注浆压力控制：洞身碎石段注浆压力1.5～2.0MPa；隧洞洞顶1m区域内注浆压力1.5～2.0 MPa；预设注浆压力为注浆管口压力，注浆泵泵击压力为注浆管口压力的2.0倍；基岩***段预设注浆压力每延米吸浆量约0.8m³。
优选的，步骤（5）中，每段注浆完成后，立即进行孔内冲洗，将冲洗管***袖阀管的底部，压入清水，直至孔口返回的水基本干净，在冲洗过程中要反复上下移动水管，将管内的水泥浆冲洗干净，便于后续注浆进行。
优选的，洞身碎石段的注浆量为：600～800L/M，隧洞洞顶6m区域内的注浆量为：400L/M左右，隧洞洞顶回填层区域的吸浆量为400～600L/M。
本发明孤石***处理后的袖阀管注浆方法的有益效果在于：
采用本发明中的注浆方法，对于孤石***后的区域进行注浆，注浆范围为隧道横断面方向沿隧道边缘各外放1m，隧道纵断面方向沿***孤石（基岩突起）空孔外放2m，根据***钻孔深度确定注浆加固深度，注浆加固从隧洞***底部至钻孔顶面全部加固（即从隧洞底部加固至地面），能够确保***产生的裂隙被完全填充、压实、固结，注浆质量和加固效果好。
本发明采取间隔跳孔钻孔和注浆，分序进行钻孔、注浆作业，将注浆段落成若干区域进行，注浆过程中能够有效避免串浆、跑浆、卡管和堵管，注浆段间距根据现场时间情况，有利于平行作业，加快注浆进度。
具体实施方式
下面结合实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。在以下实施例中所涉及的设备元件如无特别说明，均为常规设备元件；所涉及的工业原料如无特别说明，均为市售常规工业原料。
实施例1：一种孤石***处理后的袖阀管注浆方法，其特征在于，包括下列步骤：
（1）布孔和钻孔：采用***后的***孔，***完成后下钻破坏***管，下袖阀管；基岩段采取钻机直接成孔，基岩凸起段***完成后，对***预处理段进行重新布孔；
所述钻孔的步骤为：
①回填层采用钻机引孔，下部地层利用地质钻机采用Φ89的钻头按设计要求钻孔；钻孔水平孔位误差≤5cm，钻孔垂直度≤±1°，钻孔深度超过设计深度0.5～1m，以满足下管深度；
②使用稀泥浆护壁或干钻成孔，成孔孔径不少于89mm；
③钻孔内/套管内不得有杂物，以便有利于注浆管的安设；
④完成钻孔，安设好注浆管后，将套管拔出。
（2）封闭泥浆置换：钻孔完成后，孔底存在部分钻孔期间塌落、掉落的渣土，成孔后立即通过钻杆用新鲜的封闭泥浆，即膨润土浆液，置换钻孔护壁泥浆，封闭泥浆配比按膨润土：水＝4:1，封闭泥浆采用钻杆从孔底压入，充填钻孔空间，直到封闭泥浆完全代替护壁泥浆；
（3）袖阀管安设：在孔内压入封闭泥浆完成后，立即***袖阀管，在下管的同时预先压入的封闭泥浆会从孔口溢出，管下到位后封闭泥浆会自动下陷，至浆液基本凝胶后，下陷深度一般会达到2m，此时用水泥砂浆进行补充封闭；安设袖阀管的同时安设φ20mmPVC管，并将φ20mmPVC管与袖阀管用胶带绑在一起后进行安设；
袖阀管的安设方法为：袖阀管长度每节长4m，相邻两节用长度为20cm的PVC连接套管连接，采用U—PVC胶合剂将袖阀管和连接套管粘牢；第一节袖阀管底部必须加闷盖封闭底口，管口加上闷盖，管接头要密封可靠；在袖阀管***过程中要边***边灌入清水，以减小袖阀管的弯曲直；袖阀管每节连接好后，依次下放到钻孔中，直到孔底，下放时使袖阀管的中心与钻孔中心重合；另外，加入清水保持管内外的压力平衡，减少管的浮力，利于下管。
（4）置换套壳料：灌注套壳料置换孔内封闭泥浆，将φ20mmPVC管接到注浆机上，在注浆压力的作用下，通过φ20mmPVC管孔内泥浆置换成套壳料；套壳料在0.5MPa压力的作用下，通过φ20mmPVC管进入钻孔底部，随着套壳料的进入，泥浆从地面孔口置换出来，置换出来的泥浆通过钻孔口的泥浆沟排到泥浆循环池；当排出的泥浆中含有套壳料时，停止置换；在孔口部位2～3m范围采用水泥砂浆封孔；所述套壳料的配比为：水泥：彭润土：水 =1：1.5-2.5：1，重量比，所述水泥为PC32.5复合硅酸盐水泥。
（5）注浆施工：注浆方式采用后退式分段注浆，即在注浆管内由孔底向上分段进行注浆，每次注浆段长为0.4～0.5m，注完此段后，再后退注另一段，直至全孔注浆完毕；每段注浆由止浆塞控制，浆液在止浆塞控制下，只能在该段向地层扩散，当全孔注浆结束后，立即取出芯管清洗，以防止浆液在芯管中凝固；每孔注浆完成后应立即封堵注浆管处孔口，并及时封孔。
每段注浆完成后，立即进行孔内冲洗，将冲洗管***袖阀管的底部，压入清水，直至孔口返回的水基本干净，在冲洗过程中要反复上下移动水管，将管内的水泥浆冲洗干净，便于后续注浆进行。
其中，采用KBY-50/70注浆泵或SYB-60/160型注浆泵进行注浆作业；采取钻一孔注一孔的注浆施工方式，当采取钻孔、注浆施工平行作业时，钻孔和注浆孔间隔距离在6m以上。
其中注浆量要求：洞身碎石段的注浆量为：600～800L/M，隧洞洞顶6m区域内的注浆量为：400L/M左右，隧洞洞顶回填层区域的吸浆量为400～600L/M。水泥单液浆浆液比重为1.6；注浆压力控制：洞身碎石段注浆压力1.5～2.0MPa；隧洞洞顶1m区域内注浆压力1.5～2.0 MPa；预设注浆压力为注浆管口压力，注浆泵泵击压力为注浆管口压力的2.0倍；基岩***段预设注浆压力每延米吸浆量约0.8m³。
单孔单段注浆结束标准：
①浆液达到预定注入量，可以结束本段注浆；
②浆液注入量未能达到预定注入量，但注浆压力超出规定值，可稳压10～15min后结束本段注浆；
③未达到预定注入量，但出现串浆，停止本段注浆；
④在规定的注浆压力下，如果吸浆量不大于0.5L/min，持续注浆10～30min，或吸浆量不大于1L/min，持续注浆20～50min，注浆工作方可结束。
单孔注浆结束标准：
①分析注浆数据，如果浆液注入量基本达到预定值，可以结束本孔注浆；
②对引串浆、跑浆、卡管等原因造成注浆量不够的段落进行补注，基本达到预定量后，可结束本孔注浆。
③对于孔堵塞，套管变形无法注浆的，结束本孔注浆，做好记录，采取其他补救措施；
群孔注浆结束标准：
①各单孔单段达到注浆结束标准。
②单孔注浆达到注浆结束标准占全部注浆孔的90％。
注浆效果检查评定：
通过对注浆效果进行检查，对注浆施工做以评价，这样可以进一步确定注浆材料及其配比，同时为下一步施工提供依据和保障。
①单孔注浆结束后，通过对地层填充率的反算分析，确定地层中浆液的填充情况，定量地确定注浆效果。
②施工两排注浆孔后进行取芯，通过芯样判断注浆的效果。
注浆施工过程中的要求：
（1）注浆范围：隧道横断面方向沿隧道边缘各外放1m，隧道纵断面方向沿***孤石（基岩突起）空孔外放2m。
（2）注浆深度：为确保***产生的裂隙被完全填充、压实、固结，注浆加固深度按照***钻孔深度设计。
（3）加固范围：注浆加固从隧洞***底部至钻孔顶面全部加固（即从隧洞底部加固至地面）。洞身基岩***下1米及隧洞顶部上1m范围采用单液注浆，隧洞顶部上1m至地面采用单液灌浆。
（4）加固范围:水灰比=1:1,单液注浆注浆压力1.5～2.0MPa。
（5）布孔方式：2m*2m梅花型布置。
（6）注浆方式：均为单液浆。
（7）注浆顺序：按隔一注一跳孔注浆，采取间隔跳孔钻孔和注浆，将注浆段落成若干区域进行。
袖阀管注浆工艺的要求：
袖阀管后退式分段注浆工艺是采取地质钻机成孔后，下入袖阀式注浆管，利用配套的止浆***，自下而上按一定的设计注浆分段长度进行注浆。
袖阀管芯管是袖阀管***的重要部分，注浆芯管由花头、宝塔头、止浆塞组成。花管采用φ22mm焊接钢管加工，其长度根据步距需要，一般为0.6～1m，其周围均匀布设12～18个φ8mm的溢浆孔。通过宝塔头，在花管两端各加上3～4个止浆塞，形成止浆构造，达到注浆时止浆的目的。其止浆原理是止浆塞在浆液压力的作用下被撑开与袖阀管内壁密贴，达到止浆目的，在停止注浆后，止浆塞在弹性的作用下恢复和收缩，使得芯管能上下提升。袖阀管注浆就是通过袖阀管和配套的止浆***构成双向式止浆体系，从而达到分段注浆工艺的要求。
注浆钻孔采用跟管潜孔钻机与地质钻机成孔，使用钢套管与稀泥浆护壁，钻孔孔位误差小于5cm，深度超过0.5～1m，垂直度误差应小于1％，钻孔达到设计深度后，做好钻孔记录。为保证钻孔质量，在钻孔时应注意：①钻孔时，保证转速均匀；②在换钻杆时，钻杆提升应保持垂直，以免扩孔。
通过钻杆从孔底压入封闭泥浆，直到封闭泥浆完全代替护壁泥浆。
在连接好的袖阀管底部加设闷盖，将注浆管下入钻孔中，要确保注浆管下入孔底，上部要高出地面30cm以上，然后在注浆管内加入清水，使注浆管不会上浮。最后在灌浆管上部套上闷盖，防止杂物掉入孔内。
待封闭泥浆凝固后，在袖阀管内***注浆芯管至预定注浆段。注浆采用从孔底开始分段压注，分段长度（步距）即为花管长度，每段注浆完成后，向上移动一个步距的芯管，每完成3～4段，应拆除一段注浆芯管。
每次注浆完毕后，应立即用清水冲洗袖阀注浆管，并盖上闷盖，以便于多次注浆。
异常处理及应急处理措施：
（1）串浆，是指在注浆过程中，浆液由正在注浆的注浆孔中经过溢浆孔溢出，再经过地层进入未注浆（或已注浆）的注浆孔中的一种现象。
造成串浆这一现象的主要原因是注浆管丝扣脱节，浆液经丝扣脱节的部位进入注浆管内，堵塞注浆管，形成串浆，为防止串浆可以采取以下措施：
①袖阀管管段之间连接应充分，下管前检查橡皮袖套是否松动脱落。
②强化注浆孔的回填和封孔质量；
③注浆参数要不断调整完善，适应地层；
④分序进行钻孔、注浆作业。
（2）下不进芯管：下不进芯管是袖阀管注浆过程中常发生的一种现象，它是指注浆芯管无法下入注浆管内部，或者无法下到指定的部位进行正常注浆作业。
针对下不进芯管，应采取适当措施进行解决处理：
①提高钻孔垂直度，采取套管跟进钻孔；
②袖阀管管段之间连接应充分，下管前检查橡皮袖套是否松动脱落。；
③强化注浆孔的回填和封孔质量；
④注浆参数要不断调整完善，适应地层；
⑤选用合理的注浆材料；
⑥分序进行钻孔、注浆作业。
（3）卡管
卡管是指注浆芯管掉入或卡入注浆管内无法提出的现象。产生卡管现象，会使注浆管及芯管、花管报废，无法继续正常注浆或重复注浆。解决卡管的措施如下：
①采用国标镀锌管加工芯管；
②提高芯管及注浆管的加工质量；
③提高钻孔及下管质量；
④加强注浆作业人员的责任心，袖阀管下管前检查内外光滑程度；
⑤调整合适的注浆参数，在较大压力下，泄压后再提管；
⑥注浆过程中向上提管后，减少芯管回按的次数。
（4）堵管，是指水泥浆液在注浆芯管中提前凝结的一种现象，堵管主要是由于施工突然停电、浆液凝结时间不合理等原因形成的。疏通注浆管又是一项非常耗时、耗力的工作，严重影响工期进度，因此预防注浆管堵塞非常重要，预防堵管的措施如下：
①袖阀管注浆施工尽量配用专用的电箱，防止突然停电，来不及清洗注浆管。
②注完浆液时，及时清洗、疏通注浆管。
（5）钻孔掉杆，是指钻孔时由于操作不当、机械自身等原因将钻杆掉落在钻孔中的现象。钻杆掉入钻孔中如不采取措施取出，将对后续盾构机掘进带来一定的安全隐患，预防掉杆的措施如下：
①开钻前应清理孔内落物，零星铁物可用电磁铁吸出，较大落物和钻具可以打捞锤打捞，钻孔完毕后，及时用沙袋进行添堵孔口，防止异物落进。
②开钻前检查钻具、钻杆、钢丝绳以及联结装置。
上面结合实施例对本发明作了详细的说明，但是所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。
Claims (9)
1.一种孤石***处理后的袖阀管注浆方法，其特征在于，包括下列步骤：
（1）布孔和钻孔：采用***后的***孔，***完成后下钻破坏***管，下袖阀管；基岩段采取钻机直接成孔，基岩凸起段***完成后，对***预处理段进行重新布孔；
（2）封闭泥浆置换：钻孔完成后，孔底存在部分钻孔期间塌落、掉落的渣土，成孔后立即通过钻杆用新鲜的封闭泥浆，即膨润土浆液，置换钻孔护壁泥浆，封闭泥浆配比按膨润土：水＝4:1，封闭泥浆采用钻杆从孔底压入，充填钻孔空间，直到封闭泥浆完全代替护壁泥浆；
（3）袖阀管安设：在孔内压入封闭泥浆完成后，立即***袖阀管，在下管的同时预先压入的封闭泥浆会从孔口溢出，管下到位后封闭泥浆会自动下陷，至浆液基本凝胶后，下陷深度一般会达到2m，此时用水泥砂浆进行补充封闭；安设袖阀管的同时安设φ20mmPVC管，并将φ20mmPVC管与袖阀管用胶带绑在一起后进行安设；
（4）置换套壳料：灌注套壳料置换孔内封闭泥浆，将φ20mmPVC管接到注浆机上，在注浆压力的作用下，通过φ20mmPVC管孔内泥浆置换成套壳料；套壳料在0.5MPa压力的作用下，通过φ20mmPVC管进入钻孔底部，随着套壳料的进入，泥浆从地面孔口置换出来，置换出来的泥浆通过钻孔口的泥浆沟排到泥浆循环池；当排出的泥浆中含有套壳料时，停止置换；在孔口部位2～3m范围采用水泥砂浆封孔；
（5）注浆施工：注浆方式采用后退式分段注浆，即在注浆管内由孔底向上分段进行注浆，每次注浆段长为0.4～0.5m，注完此段后，再后退注另一段，直至全孔注浆完毕；每段注浆由止浆塞控制，浆液在止浆塞控制下，只能在该段向地层扩散，当全孔注浆结束后，立即取出芯管清洗，以防止浆液在芯管中凝固；每孔注浆完成后应立即封堵注浆管处孔口，并及时封孔。
2.根据权利要求1所述的孤石***处理后的袖阀管注浆方法，其特征在于，步骤（1）中所述钻孔的步骤为：
①回填层采用钻机引孔，下部地层利用地质钻机采用Φ89的钻头按设计要求钻孔；钻孔水平孔位误差≤5cm，钻孔垂直度≤±1°，钻孔深度超过设计深度0.5～1m，以满足下管深度；
②使用稀泥浆护壁或干钻成孔，成孔孔径不少于89mm；
③钻孔内/套管内不得有杂物，以便有利于注浆管的安设；
④完成钻孔，安设好注浆管后，将套管拔出。
3.根据权利要求1所述的孤石***处理后的袖阀管注浆方法，其特征在于，步骤（3）中袖阀管的安设方法为：袖阀管长度每节长4m，相邻两节用长度为20cm的PVC连接套管连接，采用U—PVC胶合剂将袖阀管和连接套管粘牢；第一节袖阀管底部必须加闷盖封闭底口，管口加上闷盖，管接头要密封可靠；在袖阀管***过程中要边***边灌入清水，以减小袖阀管的弯曲直；袖阀管每节连接好后，依次下放到钻孔中，直到孔底，下放时使袖阀管的中心与钻孔中心重合；另外，加入清水保持管内外的压力平衡，减少管的浮力，利于下管。
4.根据权利要求1所述的孤石***处理后的袖阀管注浆方法，其特征在于，步骤（4）中套壳料的配比为：水泥：彭润土：水 =1：1.5-2.5：1，重量比，所述水泥为PC32.5复合硅酸盐水泥。
5.根据权利要求1所述的孤石***处理后的袖阀管注浆方法，其特征在于，步骤（5）中采用KBY-50/70注浆泵或SYB-60/160型注浆泵进行注浆作业。
6.根据权利要求1所述的孤石***处理后的袖阀管注浆方法，其特征在于，步骤（5）中采取钻一孔注一孔的注浆施工方式，当采取钻孔、注浆施工平行作业时，钻孔和注浆孔间隔距离在6m以上。
7.根据权利要求1所述的孤石***处理后的袖阀管注浆方法，其特征在于，步骤（5）中，水泥单液浆浆液比重为1.6；注浆压力控制：洞身碎石段注浆压力1.5～2.0MPa；隧洞洞顶1m区域内注浆压力1.5～2.0 MPa；预设注浆压力为注浆管口压力，注浆泵泵击压力为注浆管口压力的2.0倍；基岩***段预设注浆压力每延米吸浆量约0.8m³。
8.根据权利要求1所述的孤石***处理后的袖阀管注浆方法，其特征在于，步骤（5）中，每段注浆完成后，立即进行孔内冲洗，将冲洗管***袖阀管的底部，压入清水，直至孔口返回的水基本干净，在冲洗过程中要反复上下移动水管，将管内的水泥浆冲洗干净，便于后续注浆进行。
9.根据权利要求1所述的孤石***处理后的袖阀管注浆方法，其特征在于，洞身碎石段的注浆量为：600～800L/M，隧洞洞顶6m区域内的注浆量为：400L/M左右，隧洞洞顶回填层区域的吸浆量为400～600L/M。
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