專利名稱：一種自密實(shí)砂漿及其深孔帷幕灌注施工方法
一種自密實(shí)砂漿及其深孔帷幕灌注施工方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于建筑防滲漏施工方法領(lǐng)域，尤其屬于深孔帷幕防滲漏灌注施工方法領(lǐng)域，特別涉及采用自密實(shí)砂漿進(jìn)行深孔帷幕灌注施工技術(shù)和自密實(shí)砂漿組合背景技術(shù)
在現(xiàn)有大型建筑施工中，防滲漏施工是重要的施工內(nèi)容。帷幕防滲漏灌注是經(jīng)常采用的方法，帷幕防滲漏灌注施工一般有純水泥漿靜壓灌注、雙液灌漿、水泥膏漿及普通砂漿等漿材灌注。
靜壓注漿一般在地層裂隙發(fā)育嚴(yán)重，即地層的裂隙寬度大，較破碎地層，且有動(dòng)水的地層中進(jìn)行靜壓注漿，靜壓注漿控性較差、水泥單耗大、待凝時(shí)間長(zhǎng)，尤其不能按照返漿或有壓的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)束，而采用定量的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)束時(shí)，其效果的評(píng)價(jià)、可靠性等難以確定控制。 在已有的研究表明，普通硅酸鹽水泥在水下，尤其是動(dòng)水條件下凝結(jié)時(shí)間需要10個(gè)小時(shí)以上，甚至發(fā)生假凝或不凝現(xiàn)象。
雙液灌漿采用雙液灌漿，如水泥-水玻璃、控制性灌漿等，在進(jìn)行深孔帷幕灌漿施工時(shí)(最深孔深145m)，容易發(fā)生堵孔事故，且其擴(kuò)散范圍、漿液的凝固時(shí)間、非親水性等性能不好評(píng)價(jià)和控制，因此在施工過程中其效果評(píng)價(jià)和可靠性等難以確定。
水泥膏漿由于水泥膏漿漿液(含速凝膏漿)有其特定的適用范圍，如膏漿的孔排距根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地層情況確定，由于膏漿的屈服強(qiáng)度較大，因此其擴(kuò)散范圍受到一定約束，故孔排距比水泥灌漿的孔排距小。為進(jìn)一步提高灌漿效果，可在兩排膏漿灌漿孔中間設(shè)置一排水泥灌漿孔，但對(duì)于此類地層中要求的防滲標(biāo)準(zhǔn)、抗壓強(qiáng)度、抗凍、初凝時(shí)間及流動(dòng)度等控制指標(biāo)無法滿足要求。
普通砂漿在間擠壓破碎帶地層中采用砂漿灌注，但不解決水下凝固時(shí)間長(zhǎng)、漿液擴(kuò)散范圍、有效帷幕防滲效果等問題，尤其在動(dòng)水下其灌漿效果更差。
自密實(shí)砂漿具有高流動(dòng)性、不離析、耐久性、均勻性和穩(wěn)定性，無需振搗加壓而達(dá)到密實(shí)的砂漿性能，不同濃度的自密砂漿配合比對(duì)巖層的裂隙擴(kuò)散度不同，在現(xiàn)有各項(xiàng)建筑施工中已有應(yīng)用。
自密實(shí)砂漿成分和配比差異大，根據(jù)不同的建筑施工要求和條件有較大的區(qū)別， 這也是自密實(shí)砂漿及其施工方法一直處于探究、發(fā)展中的原因。在電站大壩等大型建設(shè)施工，防滲漏等加固施工，如深孔帷幕灌漿施工中一直都在尋找一種成本低、施工方便、對(duì)環(huán)境友好等具有更優(yōu)性能的灌漿材料及其施工方法。自密實(shí)砂漿是一種優(yōu)異的灌漿材料，但針對(duì)深孔帷幕灌漿施工，特別是針對(duì)不同裂隙的深孔帷幕灌漿還沒有合適的自密實(shí)砂漿及其施工方法。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足公開了一種自密實(shí)砂漿及其深孔帷幕灌注施工方法， 本發(fā)明要解決的問題是提供一種適合各種裂隙要求的自密實(shí)砂漿組合，本發(fā)明要解決的另一個(gè)問題是提供采用上述自密實(shí)砂漿進(jìn)行深孔帷幕灌注施工的工藝方法。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
自密實(shí)砂漿深孔帷幕灌注施工方法，其特征是包括以下步驟
a、施工準(zhǔn)備，包括進(jìn)行準(zhǔn)確的孔位放樣；
b、鉆孔，采用超前同心鉆孔，從上到下逐段進(jìn)行鉆孔，逐段安裝灌漿塞進(jìn)行灌注， 直至孔底，鉆孔孔徑彡Φ 76mm,段長(zhǎng)2 5m ；
C、鉆孔檢測(cè)，包括孔斜測(cè)量、壓水試驗(yàn)和孔內(nèi)電視，每段鉆孔完成后對(duì)鉆孔孔斜進(jìn)行測(cè)量，然后對(duì)孔段進(jìn)行壓水試驗(yàn)，收集數(shù)據(jù)，壓水試驗(yàn)結(jié)束后，待孔內(nèi)水澄清，用孔內(nèi)電視觀察孔內(nèi)裂隙發(fā)育情況，確定砂漿配合比；
d、灌注，與鉆孔施工交替進(jìn)行，每段鉆孔完畢，根據(jù)每段鉆孔檢測(cè)結(jié)果確定灌注材料；鉆孔有返水孔，采用水泥漿灌注，鉆孔無返水孔，采用自密實(shí)砂漿灌注；
e、灌注結(jié)束，每段灌注砂漿至孔口，停止灌注，待凝4小時(shí)后進(jìn)行掃孔，并進(jìn)行灌后壓水，當(dāng)壓水達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行下段施工；當(dāng)壓水達(dá)不到檢查標(biāo)準(zhǔn)，繼續(xù)進(jìn)行砂漿灌注，直至達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)；
f、灌注效果檢查，全孔灌注完成，待凝14天，通過鉆孔取芯、分段壓水試驗(yàn)、灌后聲波檢測(cè)和/或孔內(nèi)電視對(duì)灌注效果進(jìn)行檢查；
g、封孔，全孔灌注效果檢查合格后，采用全孔水泥漿灌注封孔，封孔灌注結(jié)束后孔口抹平。
進(jìn)一步所述d步驟中采用自密實(shí)砂漿灌注時(shí)根據(jù)孔內(nèi)電視判斷出孔段裂隙大小選用相應(yīng)的自密實(shí)砂漿配比及灌注方式，大裂隙采用滲透性方式灌注，小裂隙采用控制性灌漿泵進(jìn)行擠壓控制性灌注。
采用滲透性灌注時(shí)，當(dāng)孔內(nèi)注滿砂漿，孔內(nèi)砂漿面保持5min不下降或砂漿下降高度< lcm/min即可結(jié)束注漿；采用擠壓控制性灌注時(shí)，當(dāng)孔口壓力達(dá)到設(shè)計(jì)壓力保持5min后可結(jié)束灌注。
本發(fā)明采用的自密實(shí)砂漿包括如下重量份數(shù)的組分
水0. 52 0. 94 份；
水泥1份；
粉煤灰0 0. 55份；
砂2. 83 ~ 4. 89 份；
外加劑0.01 0. 03 份；
其中外加劑由下列重量份數(shù)的組分組成三聚氫胺1份；聚丙烯酰胺高效不分散劑0. 2 0. 6份；UffB-II型水下不分散劑0. 1 0. 5份；絮凝劑0. 05 0. 15份。
更進(jìn)一步在所述孔位放樣后可首先進(jìn)行關(guān)門孔鉆孔和灌注，然后進(jìn)行中間帷幕孔鉆孔和灌注。
所述孔位放樣是關(guān)門孔排距3. 0m、孔距0. 75m ；中間帷幕孔雙排，排距1. Om、孔距 1. 5m ；關(guān)門孔與中間帷幕孔錯(cuò)位布置形成梅花形，關(guān)門孔與中間帷幕孔排距1. Om。
另一種孔位放樣是關(guān)門孔排距3. Om、孔距0. 75m沖間帷幕孔單排，孔距1. 5m ；關(guān)門孔與中間帷幕孔錯(cuò)位布置形成梅花形，關(guān)門孔與中間帷幕孔排距1. 5m。
更進(jìn)一步所述從上到下逐段進(jìn)行鉆孔，可采用第一段段長(zhǎng)為2m，第二段段長(zhǎng)為3m，第三段以后各段長(zhǎng)為5m的段長(zhǎng)進(jìn)行。
更進(jìn)一步所述鉆孔檢測(cè)是根據(jù)壓水試驗(yàn)和孔內(nèi)電視將鉆孔分為a、地下水位以上段，b、地下水位以下段，C、小裂隙段1mm彡裂隙寬度< 2mm，d、普通裂隙段2mm彡裂隙寬度< 10mm，e、大裂隙段10mm彡裂隙寬度。所述a、b、c、d或e各類型孔段分別對(duì)應(yīng)使用自密實(shí)砂漿1、2、3、4或5號(hào)。如表1所示
表1適應(yīng)于不同裂隙的砂漿重量比
編號(hào)單方用量(kg/m3)適應(yīng)條件水水泥粉煤灰砂外加劑1248405012824. 73地下水位以上223445212805. 56地下水位以下3249405012826. 16小裂隙Imm彡裂隙寬度<2mn)424726214412826. 01普通裂隙2mm<裂隙寬度ClOmm523328815812827. 75超大裂隙IOmnS裂隙寬度
本發(fā)明首創(chuàng)上述自密實(shí)砂漿及其深孔帷幕灌注施工方法。通過檢測(cè)不同地質(zhì)條件，提供不同組合的自密實(shí)砂漿和施工方法實(shí)現(xiàn)灌注施工。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
(1)自密實(shí)砂漿綜合成本較常規(guī)砂漿大幅降低，降低率可達(dá)15-30%。
(2)無需振搗工序，砂漿自己能填充滿破碎帶的空隙，600mm的擴(kuò)散度還不離析， 不泌水，現(xiàn)場(chǎng)施工管理措施簡(jiǎn)單有效，控制標(biāo)準(zhǔn)固定，可操作性強(qiáng)，減少人為干預(yù)，施工質(zhì)量和穩(wěn)定性更容易保證。
(3)施工工藝簡(jiǎn)單，能顯著提高砂漿的施工效率，有效縮短工期，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。
(4)自密實(shí)砂漿水泥含量低，水化溫度升小，可大大簡(jiǎn)化，甚至取消溫控措施。
(5)自密實(shí)砂漿水泥用量大幅減少，屬于環(huán)境友好工程，節(jié)能減排效益明顯。


圖1是孔位放樣一種布置示意圖2是孔位放樣另一種布置示意圖。
圖中，1是關(guān)門孔，Ia是關(guān)門孔排軸線，2是中間帷幕孔，加是中間帷幕孔排軸線。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明，具體實(shí)施方式
是對(duì)本發(fā)明原理的進(jìn)一步說明，不以任何方式限制本發(fā)明，與本發(fā)明相同或類似技術(shù)均沒有超出本發(fā)明保護(hù)的范圍。
實(shí)施例1
自密實(shí)砂漿制備根據(jù)不同自密實(shí)砂漿配比要求制備，自密實(shí)砂漿生產(chǎn)過程包括 (1)生產(chǎn)前應(yīng)做的準(zhǔn)備①選定好自密實(shí)砂漿配合比，并進(jìn)行相應(yīng)的原料準(zhǔn)備；②自密實(shí)砂漿生產(chǎn)前應(yīng)對(duì)原材料進(jìn)行檢測(cè)，了解砂的含水率和細(xì)度模數(shù)。③確保運(yùn)輸罐車中的水已經(jīng)排盡，在運(yùn)輸中要注意進(jìn)行攪拌。( 生產(chǎn)過程中注意事項(xiàng)①自密實(shí)砂漿的攪拌順序?yàn)?將稱量好的砂和膠凝材料分別投入攪拌機(jī)干拌，攪拌機(jī)干拌時(shí)間不低于10秒，在加入水和外加劑后繼續(xù)攪拌60秒以上，氣溫低于15°C時(shí)攪拌時(shí)間應(yīng)不低于120秒，自密實(shí)砂漿工作6性能達(dá)到要求之后出機(jī)。②在生產(chǎn)過程中需要補(bǔ)加水時(shí)，單次補(bǔ)加水的幅度最大值不超過 5kgo③如果出現(xiàn)因?yàn)樗考尤脒^多，砂漿狀態(tài)達(dá)不到出機(jī)要求，可以適量的加一些水泥，單次補(bǔ)加水泥最大值不超過20kg.④定期對(duì)生產(chǎn)用砂進(jìn)行抽檢，根據(jù)要求細(xì)度模數(shù)變化應(yīng)不超過0. 2。
外加劑制備；按所述外加劑各組份比例依次加入三聚氫胺、聚丙烯酰胺高效不分散劑、UffB-II型水下不分散劑和絮凝劑；在容器內(nèi)人工或拌制器進(jìn)行攪拌均勻即可；外加劑在自密實(shí)砂漿制備過程中可先按總量的80%添加后，在攪拌過程中將余下部分分兩次加入。
制備好自密實(shí)砂漿后檢測(cè)，并與水泥漿和普通砂漿檢測(cè)結(jié)果對(duì)比，檢測(cè)結(jié)果見表 2。
表2水泥漿、普通砂漿及自密實(shí)砂漿性能指標(biāo)對(duì)比
權(quán)利要求
1.一種自密實(shí)砂漿深孔帷幕灌注施工方法，其特征是包括以下步驟a、施工準(zhǔn)備，包括進(jìn)行準(zhǔn)確的孔位放樣；b、鉆孔，采用超前同心鉆孔，從上到下逐段進(jìn)行鉆孔，逐段安裝灌漿塞進(jìn)行灌注，直至孔底，鉆孔孔徑彡Φ 76mm,段長(zhǎng)2 5m ；C、鉆孔檢測(cè)，包括孔斜測(cè)量、壓水試驗(yàn)和孔內(nèi)電視，每段鉆孔完成后對(duì)鉆孔孔斜進(jìn)行測(cè)量，然后對(duì)孔段進(jìn)行壓水試驗(yàn)，收集數(shù)據(jù)，壓水試驗(yàn)結(jié)束后，待孔內(nèi)水澄清，用孔內(nèi)電視觀察孔內(nèi)裂隙發(fā)育情況，確定砂漿配合比d、灌注，與鉆孔施工交替進(jìn)行，每段鉆孔完畢，根據(jù)每段鉆孔檢測(cè)結(jié)果確定灌注材料； 鉆孔有返水孔，采用水泥漿灌注，鉆孔無返水孔，采用自密實(shí)砂漿灌注；e、灌注結(jié)束，每段灌注砂漿至孔口，停止灌注，待凝4小時(shí)后進(jìn)行掃孔，并進(jìn)行灌后壓水，當(dāng)壓水達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行下段施工；當(dāng)壓水達(dá)不到檢查標(biāo)準(zhǔn)，繼續(xù)進(jìn)行砂漿灌注，直至達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)；f、灌注效果檢查，全孔灌注完成，待凝14天，通過鉆孔取芯、分段壓水試驗(yàn)、灌后聲波檢測(cè)和/或孔內(nèi)電視對(duì)灌注效果進(jìn)行檢查；g、封孔，全孔灌注效果檢查合格后，采用全孔水泥漿灌注封孔，封孔灌注結(jié)束后孔口抹平。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述自密實(shí)砂漿深孔帷幕灌注施工方法，其特征是所述d步驟中采用自密實(shí)砂漿灌注時(shí)根據(jù)孔內(nèi)電視判斷出孔段裂隙大小選用相應(yīng)的自密實(shí)砂漿配比及灌注方式，大裂隙采用滲透性方式灌注，小裂隙采用控制性灌漿泵進(jìn)行擠壓控制性灌注。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述自密實(shí)砂漿深孔帷幕灌注施工方法，其特征是所述采用滲透性灌注時(shí)，當(dāng)孔內(nèi)注滿砂漿，孔內(nèi)砂漿面保持5min不下降或砂漿下降高度< lcm/min即可結(jié)束注漿；采用擠壓控制性灌注時(shí)，當(dāng)孔口壓力達(dá)到設(shè)計(jì)壓力保持5min后可結(jié)束灌注。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述自密實(shí)砂漿深孔帷幕灌注施工方法，其特征是所述自密實(shí)砂漿包括如下重量份數(shù)的組分水0. 52 0. 94 份；水泥1份；粉煤灰0 0. 55份；砂2. 83 4. 89 份；外加劑0. 01 0.03份；其中外加劑由下列重量份數(shù)的組分組成三聚氫胺1份；聚丙烯酰胺高效不分散劑 0. 2 0. 6份；UWB-II型水下不分散劑0. 1 0. 5份；絮凝劑0. 05 0. 15份。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述自密實(shí)砂漿深孔帷幕灌注施工方法，其特征是所述孔位放樣后首先進(jìn)行關(guān)門孔鉆孔和灌注，然后進(jìn)行中間帷幕孔鉆孔和灌注。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述自密實(shí)砂漿深孔帷幕灌注施工方法，其特征是所述孔位放樣是關(guān)門孔排距3. 0m、孔距0. 75m 1. Om ；中間帷幕孔雙排，排距1. Om、孔距1. 5m ；關(guān)門孔與中間帷幕孔錯(cuò)位布置形成梅花形，關(guān)門孔與中間帷幕孔排距1. Om。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述自密實(shí)砂漿深孔帷幕灌注施工方法，其特征是所述孔位放樣是關(guān)門孔排距3. Om、孔距0. 75m 1. Om沖間帷幕孔單排，孔距1. 5m ；關(guān)門孔與中間帷幕孔錯(cuò)位布置形成梅花形，關(guān)門孔與中間帷幕孔排距1. 5m。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述自密實(shí)砂漿深孔帷幕灌注施工方法，其特征是所述從上到下逐段進(jìn)行鉆孔，第一段段長(zhǎng)為2m，第二段段長(zhǎng)為3m，第三段以后各段長(zhǎng)為5m。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述自密實(shí)砂漿深孔帷幕灌注施工方法，其特征是所述鉆孔檢測(cè)是根據(jù)壓水試驗(yàn)和孔內(nèi)電視將鉆孔分為a、地下水位以上段，b、地下水位以下段，C、小裂隙段1mm彡裂隙寬度< 2mm，d、普通裂隙段2mm彡裂隙寬度< 10mm，e、大裂隙段10mm彡裂隙寬度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述自密實(shí)砂漿深孔帷幕灌注施工方法，其特征是所述a、b、c、d 或e各類型孔段分別對(duì)應(yīng)使用自密實(shí)砂漿1、2、3、4或5號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了自密實(shí)砂漿及深孔帷幕灌注施工方法，包括步驟施工準(zhǔn)備、鉆孔、鉆孔檢測(cè)、灌注、灌注結(jié)束、灌注效果檢查和封孔；施工采用的自密實(shí)砂漿組合是包括如下重量份數(shù)的組分水0.52～0.94份，水泥1份，粉煤灰0～0.55份，砂2.83～4.89份，外加劑0.01～0.03份，外加劑由三聚氫胺1份、聚丙烯酰胺不分散劑0.2～0.6份、UWB-II型不分散劑0.1～0.5份和絮凝劑0.05～0.15份組成。本發(fā)明適合不同地質(zhì)條件，自密實(shí)砂漿水泥含量低，水化溫升小，可簡(jiǎn)化甚至取消溫控措施；無需振搗砂漿能填充滿破碎帶的空隙，600mm的擴(kuò)散度還不離析，不泌水，施工管理簡(jiǎn)單有效，標(biāo)準(zhǔn)固定，操作性強(qiáng)，減少人為干預(yù)，施工質(zhì)量和穩(wěn)定性更容易保證。
文檔編號(hào)C04B28/00GK102505701SQ201110301530
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者代平, 李東福, 田彬, 聶美平, 蔡海燕, 賀小平, 趙毅 申請(qǐng)人:中國(guó)水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司