一种形成砂卵层中注浆空间的方法
【专利摘要】本发明公开了一种形成砂卵层中注浆空间的方法，其步骤为：（1）在拟形成幕墙的部位形成钻孔3，穿过透水地层7；（2）利用上述钻孔3在河卵石层6位下入钢笼4，钢笼4上设有纵向的条形长槽10；（3）在钻杆2的底端安装喷头5，下入河卵石层位，喷嘴方向与钢笼上的条形长槽10一致；（4）在钻杆2外侧下入与高压气输送管9，直达钻孔3底部；（5）所述的喷头5通过钻杆接通高压水流，并上下移动钻杆2，高压水流切割砂卵石层6，泥砂流向钻孔底部；（6）同时高压气输送管9输入高压空气，高压空气从钻孔底部带动泥砂浆喷出地表，从而在砂卵石中形成预设的注浆空间。本方法保证了所注入的浆液在规定空间内形成有效的地下堵水连续帷幕。
【专利说明】 一种形成砂卵层中注浆空间的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种注浆堵水治理技术，尤其是一种形成砂卵层中注浆空间的方法。【背景技术】
[0002]目前对于厚大第四系边坡进行堵水治理时，注浆的方法极为常用。但在注浆过程中，浆液常沿在地层中随机形成的优势通道扩散很远，浪费了大量浆液，却无法形成有效的堵水帷幕，是造成注浆工程“效果不可控、造价不可控、工期不可控”的重要因素(王梦恕.中国隧道及地下工程修建技术.[M].北京:人民交通出版社，2010)。
[0003]在厚大第四系砂卵石中实施注浆堵水工程时，由于地层结构与组成的各向异性，致使高压浆液在地层中所形成的劈裂浆液充填缝，在距钻孔不远处就形成了优势通道，并沿优势通道向外扩展，浆液也随之向外填充。但这个优势通道是由地层构造及其组成物质所决定，其扩展方向带有一定的随机性，往往并不是目标充填方向，所形成的充填体也不会形成有效的堵水幕墙。同时，由于优势通道的形成，使注浆压力下降，浆液在钻孔周边的其它空间方向的渗透性与致裂能力都显著下降，不能形成所设定的，以钻孔为中心的有效桩径。再者，由于目前没有有效的工具与方法对浆液在地下地层中的流动进行实时监测与观察，只能根据注浆压力表的示数与地层的钻探资料，依据操作人员的个人经验来判断合理的注浆量与停止注浆的时间。一旦地层中优势通道形成，注浆压力呈稳定或下降状态，要注入大量浆液才能达到经验(或实验)所设定的注浆压力，或者始终不能达到设定压力，往往会造成极大的注浆材料的浪费。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种形成砂卵层中注浆空间的方法，以在欲注入浆液的空间，事先形成人工的优势通道，使其尺寸、形状可控。
[0005]为解决上述技术问题，本发明所采取的方法步骤为:
(1)在拟形成堵水地下幕墙的部位形成钻孔，穿过透水地层；
(2)利用上述钻孔，在河卵石层的位置下入钢笼作为支撑，钢笼上设有纵向的条形长
槽；
(3)在钻杆的底端安装喷头，并下入河卵石层位；喷头的喷嘴方向与钢笼上的条形长槽
一致；
(4)在钻杆外侧下入与闻压气输送管,直达钻孔底部；
(5)所述的喷头通过钻杆接通高压水流，并上下移动钻杆，高压水流通过喷头的喷嘴扰动切割指定方向的砂卵石层，被扰动的泥砂在重力作用下流向钻孔底部；
(6)同时高压气输送管输入高压空气，高压空气从钻孔底部带动泥砂浆喷出地表，从而在砂卵石中形成预设的注浆空间。
[0006]本发明所述步骤(2)中，钢笼的直径介于钻孔直径与钻杆直径之间。
[0007]本发明所述步骤(2 )中，条形长槽对称设置在钢笼的两侧，且条形长槽的方向与形成幕墙的方向一致。
[0008]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明利用定向喷射高压水流，并用高压气吹出砂卵石层中的泥砂，从而在砂卵层中形成预设注浆空间；通过本发明，可在拟形成地下帷幕的地层中，在欲注入浆液的空间，事先形成人工的优势通道，使其尺寸、形状可控，从而保证所注入的浆液在规定空间内形成有效的地下堵水连续帷幕。
[0009]本发明使用钢笼作为支撑，防止了卵石层中易形成的塌孔事故；使用高压水喷射砂卵石层，形成预设注浆空间；使用高压气喷出泥砂浆，使高压水流的喷射空间得以扩展。本方法可以有效地防止在厚大卵石层中注浆时不能形成有效堵水幕墙的严重事故；特别是在地下水流场已经形成，地下水流速较大的情况下，更为有效。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0011]图1是本发明的设备结构示意图；
图2是本发明中钢笼的结构示意图。
[0012]图中:1、高压水管；2、钻杆；3、钻孔；4、钢笼；5、喷头；6、河卵石层；7、透水地层；8、高压气泵；9、高压气输送管；10、条形长槽。
【具体实施方式】
[0013]图1所示，本形成砂卵层中注浆空间的方法采用下述具体的工作步骤:
(1)首先在拟形成堵水地下幕墙的部位按照设计的密度与孔径形成钻孔3，钻孔3穿过透水地层7到达河卵石层6 ；
(2)在河卵石层6的位置下入钢笼4，钢笼4的直径介于钻孔直径与钻杆直径之间，作为支撑防止塌孔；图2所示，钢笼4两侧设有对称的纵向的条形长槽10，条形长槽10方向要与形成幕墙的方向一致；
(3)在钻杆2的底端安装喷头5，用钻机下入河卵石层位，喷头5的喷嘴方向与钢笼上的条形长槽10 —致；
(4)在钻杆2外侧下入高压气输送管9，直达钻孔3的底部，高压气输送管9与高压气泵8连通；
(5)钻杆2接通高压水管1，输入高压水流，高压水流通过钻杆中心孔进入喷头5，并通过喷头5上的喷嘴射向钻孔3两侧的砂卵石层；并缓慢上下移动钻杆2，水流通过喷头5的喷嘴扰动切割指定方向的砂卵石层，被扰动的泥砂在重力作用下流向钻孔3的底部，高压喷嘴正前方的卵石受到高压水柱的比切割，会形成一个切割槽；
(6)同时开动高压气泵8，高压空气通过高压气输送管9进入钻孔底部，将钻孔底部的泥砂浆并汇入的地下水吹出至地表，从而在砂卵石中形成预设的注浆空间。
【权利要求】
1.一种形成砂卵层中注浆空间的方法，其特征在于，其方法步骤为: (1)在拟形成堵水地下幕墙的部位形成钻孔(3)，穿过透水地层(7); (2)利用上述钻孔(3)，在河卵石层(6)的位置下入钢笼(4)作为支撑，钢笼(4)上设有纵向的条形长槽(10)； (3)在钻杆(2)的底端安装喷头(5)，并下入河卵石层位；喷头(5)的喷嘴方向与钢笼上的条形长槽(10) —致； (4 )在钻杆(2 )外侧下入与高压气输送管(9 )，直达钻孔(3 )底部； (5)所述的喷头(5)通过钻杆接通高压水流，并上下移动钻杆(2)，高压水流通过喷头的喷嘴扰动切割指定方向的砂卵石层(6)，被扰动的泥砂在重力作用下流向钻孔底部； (6)同时高压气输送管(9)输入高压空气，高压空气从钻孔底部带动泥砂浆喷出地表，从而在砂卵石中形成预设的注浆空间。
2.根据权利要求1所述的一种形成砂卵层中注浆空间的方法，其特征在于:所述步骤(2)中，钢笼(4)的直径介于钻孔直径与钻杆直径之间。
3.根据权利要求1或2所述的一种形成砂卵层中注浆空间的方法，其特征在于:所述步骤(2)中，条形长槽(10)对称设置在钢笼(4)的两侧，且条形长槽(10)的方向与形成幕墙的方向一致。
【文档编号】E02D19/16GK103556645SQ201310453723
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年9月29日 优先权日:2013年9月29日
【发明者】南世卿, 郭献章, 李凤柱, 杨天鸿, 张娟霞 申请人:河北钢铁集团矿业有限公司, 东北大学秦皇岛分校, 北方燕盛工程技术有限公司