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水泥浆液灌注技术-工程钻探与取样技术

时间:2023-10-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:分流接头有6个φ11.5mm通孔可流通水泥浆液。可换垫圈有不同中心孔径,用于调节水泥浆与速凝剂的混合比例。

水泥浆液灌注技术-工程钻探与取样技术

8.6.7.1 灌注前的准备工作

1)地面准备

(1)与技术部门共同研讨,选定水泥品种及浆液配方,确定灌注方法并做好现场分工。

(2)原材料及工具的准备与现场检查。

(3)设备及钻具检查:要求水泵状况良好,钻具及管线畅通、不泄漏。如为金刚石小口径钻进孔段,最好用小一钻杆灌注,以减小灌注阻力;如利用冲、探孔钻具直接灌浆(不提钻),钻具不得带有扩孔器。

(4)操作人员应佩戴必需的防护用品。

2)孔内准备

(1)尽可能掌握灌注孔段的孔径、孔壁、地下水等情况。

(2)孔段中部灌注,应在灌注孔段以下孔壁较完整、孔径较小处下隔离塞“架桥”,投卡料卡牢后,投黏土球冲压填实。

(3)灌注前要冲孔、扫孔,扫孔视情况采用清水或稀泥浆。

8.6.7.2 灌注方法

1)水泵灌注法

水泵灌注不需增加设备工具,不受孔深限制,灌浆量大,灌注效率高。操作过程为:

(1)将钻具下到距孔底(或人工孔底)0.3~0.5m处。泵送扫孔所用冲洗液,畅通后,将莲蓬头置水泥浆内,开泵并打开回水阀,排除水泵及管线中的冲洗液,排光后改送孔内。

(2)全部浆液一次送完,不得中途停泵和提动钻具。泵浆过程中,莲蓬头、水泵、孔口、升降机应分工把守。

(3)注浆完毕应立即替入清水。替浆(压水)量应力求适当,将浆液压送到预定位置而又不被稀释。替浆量常用计算公式为:

Q=Kq(L-l)+Q

式中:q——钻杆每米容积,L/m;

L——孔深,m;

l——孔内水位,m;

K——压水系数,孔深300m以内取K=0.9,300m以上取K=0.95;

Q——地面管线及水泵容积,大口径取60~65L,小口径取55~60L。

替浆后将钻杆提离水泥浆面15~20m后开泵清洗钻杆。

(4)提升钻杆,未离开浆液面时提升速度要慢,防止产生抽吸。小口径钻孔提升过程中应回灌。

2)管柱灌注法

当钻孔漏水,地下水位低时,可用导管(钻杆或水管)自流灌注。与水泵灌注比较,因不使用水泵而省去清洗水泵程序,也避免了水泵的磨损,操作更为方便;灌注效率不及水泵灌注,但较其他方法高;浆液不经地面管线,损耗较少;只要浆液均匀、过滤良好,可灌注水灰比0.45左右的浆液和比重较大的砂浆;灌注压力小,不易流失也不易被稀释,但如灌注不连续或上提钻杆掌握不当,也可能造成浆液稀释或不凝固。由于人工提灌,劳动强度较大。

注浆导管上应拧接储浆筒,筒上旋转漏斗,而不应把漏斗直接插在管口注浆。

注浆完毕,卸去储浆筒,对立轴替水,使管内外浆液面平衡即可。然后提离浆液面20m左右,送水清洗导管。清洗完毕,提出全部导管。

如漏失层地下水流速高,钻孔超径(或有洞穴)严重时,为防止浆液流失,可采用布袋(尼龙帆布等材料)灌注水泥(图8-5)。

图8-5 帆布袋灌注水泥法

1—正反钻杆接手;2—夹子;3—帆布袋;
4—漏失带;5—带孔钻杆

3)灌注器灌注法(www.xing528.com)

当钻孔较深,孔内水位较高,水灰比小且注浆量不大时,采用灌注器输送器输送浆液能保证灌注效果。

4)速效混合器灌注

这是一种双液灌浆方法,对混合器要求较高。混合器(图8-6)下入注浆孔段,使水泥浆与速凝剂按一定比例在孔内混合,在破碎带及裂隙中迅速凝结。

灌注器外管(4)上下分别接接头(1、9)。内管(5)的上端用定中帽(2)定位,下端通过接头(6)与分流接头(7)连接,分流接头与下接头(9)连接。分流接头(7)有6个φ11.5mm通孔可流通水泥浆液。二阶木塞(10)将下接头(9)及可换垫圈(8)的通孔堵塞。可换垫圈有不同中心孔径,用于调节水泥浆与速凝剂的混合比例。混合器下孔前,内管装入速凝剂,内外管间隙盛水泥浆。到位后开泵,木塞被压脱,水泥浆和速凝剂同时被压出。

图8-6 活塞式速效混合器

1—异径接头;2—定中帽;3—活塞;4—外管;5—内管;6—下异径接头;
7—分流接头;8—可换垫圈;9—下接头;10—二阶木塞

5)干料投入法

干料投入法也是一种速效混合方式。将水泥干料和速凝剂按比例分别装入特制塑料袋或软管投入孔内(每根长度不超3~4m),然后下入翼片钻头,开车搅拌均匀后提钻候凝。此法主要用于直孔、口径较大而孔深不很大的情况。水泥球投入法类似投黏土球,下钻挤压捣实,使进入裂隙。水泥球应半干,投速不宜过快,防止中途堵塞。

8.6.7.3 水泵灌注操作注意事项

1)做好灌注前的准备工作

(1)确定方案、准备材料、检查管路。

(2)泥浆钻进钻孔灌注前应洗孔;清水或乳状液钻进钻孔应冲孔。

(3)配制前应做现场小型试验。

(4)保证浆液的可泵期(表8-7),防止泵送困难或在钻杆中凝固。

表8-7 不同孔深的最小可泵期

2)灌注过程中的操作

(1)统一指挥、分工明确。要有专人清理莲蓬头,灌注过程中还要有专人搅动浆液,保持其流动性能。

(2)发现钻杆堵塞,立即提钻检查。处理完毕再次下钻灌注时,钻杆底端应停留在离浆液面约5m处,泵送水泥浆将钻杆内清水排出后,再下入浆液中继续灌注。

(3)灌注时一般不要提动钻具,保持连续作业,使浆液连续均匀。

(4)如中途修理水泵,修好后应排净泵体及吸水管中清水再继续灌注。

(5)从配浆开始,至清洗水泵及钻具结束,全部灌注时间不得超过初凝时间的75%。

(6)准确替浆,缓缓提升,防止浆液稀释。

8.6.7.4 灌注效果检查与透孔

1)灌注效果检查方法

(1)取样检查。灌注结束后,待水泥浆液与上部清水产生明显界线时(普通水泥约3h),下入液样采取器,取样观测水泥浆液面是否达到设计位置。取样器有球阀式和水压式两种,前者简单,后者可靠。

(2)探测液面位置。因清水与水泥浆比重差较大,用可浮于水泥浆液,但沉入清水的浮子(简易探位器,比重1.5~1.6)测液面。如下入钻杆探测,需在水泥浆初凝之后(普通水泥8~10h)。

(3)注浆12h后向孔内注水或送水,可初步判断堵漏效果。

2)透孔

(1)掌握好候凝时间。候凝时间不能太短,否则水泥石强度不足,扫孔时易脱落而影响护壁堵漏效果;候凝时间也不宜过长,否则,水泥石强度高,透孔时间长且易偏孔。最好稍提前一点用小一级口径透穿,继续候凝一段时间后,用原径扫到底。

(2)钻进措施要得当。扫孔钻具长度与原粗径钻具相近,上端宜带导正。若已透小眼,可在钻具下端带导正。钻水泥石时应轻压、慢转,较大泵量,钻速快时适当控制钻压。金刚石钻进孔不宜用乳化液,可暂用清水钻穿水泥石。发现进尺异常要提钻检查,起、下钻要平稳,防止碰撞孔壁。

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