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超细水泥—水玻璃双液浆:超细水泥浆水灰比2:1,水玻璃浓度30~35Be′,水泥—水玻璃浆液体积比1:1~1:0.5。
5、注浆施工
5.1 注浆施工工艺流程
注浆施工工艺流程如图5所示

图5 注浆施工工艺流程图
5.2 施工准备
(1)注浆站布置:井内因场地狭小,将注浆泵、搅拌机等设备布置在地面,大部分注浆人员在地面操作,以减少井下钻孔和注浆相互干扰,提高工作效率。
(2)封闭工作面:砂层表面用C20砼封闭30cm,并对工作面上的裂隙进行封堵,以免浆液从裂隙泄漏。
(3)根据预计的注浆量,检查注浆材料数量能否满足连续注浆要求,如不能保证连续注浆要求,则要等补足数量后才能注浆。
5.3 注浆钻孔及注浆管安设
(1)注浆管加工如图6所示:
图6 注浆花管加工示意图
(2)地表注浆管安装
竖井地表注浆钻孔属于深孔注浆,须采用轻型地质钻机钻孔,垂直向下钻孔,开孔直径φ55。然后在注浆管末段用棉纱缠成纺锤形,用钻机将注浆管旋转顶入注浆孔中,边顶入边焊接至设计深度,然后用速凝水泥砂浆抹平孔口。
(3)井内注浆管安装
注浆管末段用棉纱缠成纺锤形,用风镐或重力撞击将注浆花管顶入注浆孔中,然后用速凝水泥砂浆抹平孔口。
(4)安装止浆阀
在止浆阀是通过同直径的球阀跟注浆管连接或加工变径接头跟球阀、注浆管相连接。
5.4 压水试验
注浆管安设完毕后,要对钻孔进行压水检查,压水试验压力一般为设计注浆压力的1.2倍。以检查各注浆机具的密封性和完好性,判断空隙率,调整注浆参数。
5.5 注浆
(1)地表注浆先注涌水侧,以单液水泥浆为主,双液浆为辅;井内沿直径方向两个孔同时钻孔注浆,以双液浆为主。作好注浆记录,将每个孔的注浆时间、注浆压力、注浆量详细记录下来。
(2)注浆压力的控制
时刻观察注浆压力的变化,当压力达到设计值并延时10min后,关闭进浆阀开泄浆阀减压,结束注浆。
(3)注浆泵流量的控制
注浆泵初始流量通过调整注浆泵的运行速度来控制。
(4)凝胶时间的控制
通过变换水泥浆浓度,可以调整双液浆的凝胶时间,为保证胶凝时间的准确,须经常对浆液浓度、流量进行测试,同时在泄浆口测定混合后双液浆的凝胶时间,避免异常情况发生。
5.6 效果检查分析
对注浆效果的分析评价采取了以下三种方法。
(1)分析法
注浆结束后,汇总各孔注浆量,通过对地层填充率的反算分析,地层中空隙中浆液的填充率达92%,。
(2)钻检查孔法
检查孔出水量0.1 l/min·m,小于设计值:0.2l/min·m。
(3)压水试验法
对检查孔进行注水试验,在P=1MPa时,地层吸水量1.2l/min·m,小于设计值2~5l/min·m。井筒外注浆后,抽干井筒内涌水时,并无水继续涌出,井内注浆开挖时,亦无涌水涌砂现象,注浆达到了预期的效果。
5.7 注浆质量保证措施
(1)注浆过程中对附近范围内的地表进行沉降隆起监控量测,随时调整注浆参数防止沉井开裂及地表隆沉影响井架使用安全。
(2)确保钻孔深度和角度,做好钻孔记录,为保证注浆效果奠定基础;
(3)严格按照技术交底作业,按照注浆工艺流程施工,做好注浆记录确保孔口管与管壁之间封闭密实,防止孔口处跑浆;注浆开始时宜采用小流量以免堵塞浆液渗透通道,注浆结束标准必须达到设计要求注浆压力或注浆量,确保注浆质量。
(4)注浆结束后,应综合分析钻孔注浆记录,并在出水量较大或注浆薄弱处打检查孔,检查注浆效果,如不能满足要求,则要补注。
(5)注双液浆时,注浆压力突然升高,应停止水玻璃注浆泵,只注入水泥浆或清水,待泵压恢复正常时,再进行双液注浆。
(6)当进浆量很大,压力长时间不升高,则应调整浆液浓度及配合比,缩短凝胶时间,进行小泵量、低压力注浆,以使浆液在岩层裂隙中有相对停留的时间,以便凝胶;有时也可以间歇注浆,但停注时间不能超过浆液凝胶时间;当需停止时间较长,则先停水玻璃泵,再停水泥浆泵,使水泥浆冲出管路,防止堵管。
(7)当发生跑浆时,则应缩短浆液的凝胶时间,进行小泵量、低压力注浆,以使浆液快速凝固,堵塞裂隙。
6、开挖施工
6.1 井筒内开挖
井筒内由人工开挖,经吊桶提升至地面。开挖时先挖中间,再挖周边,使开挖面成锅底形,使少量水汇积于锅底,以方便施工。在第二次封底及井底注浆完成后,向下打4根5m长的探水管进行探水,渗水量较小,向下开挖3.5m。
6.2 井底开挖
在涌水涌砂前,井底东南侧已完成立拱喷砼(进入基岩),西北侧也已开挖完成未支护。在进行井底开挖时,将西北侧分为三部分,每部分立一节钢架,同时将前三榀格栅架间距由原来的0.5m变为0.25m。每部分开挖后,立即挂钢筋网并进行初喷,初喷完成后立即架设钢架并复喷至设计厚度。开挖顺序见下图7。进入基岩后,按设计0.75m/榀架设。
图7 西北侧开挖支护顺序图
6.3 开挖注意事项
开挖前在井底准备了若干砂袋和排水设施,一旦发生涌水、涌砂,及时用砂袋封挡,并及时抽排水。
开挖严格分层分块,井底开挖严禁放炮,应用风镐或静态膨胀预裂爆破,快速开挖,并及时素喷5cm厚C20砼,再安装好拱架,迅速喷浆至设计厚度。
7、结束语
实践证明:在其他施工条件不允许的情况下,采用注浆技术处理涌水、涌砂淹井事故是有效可行的。其不仅投入设备小、少,还能节约造价,缩短处理工期,达到事半功倍的效果,为今后类似工程提供借鉴。
参考文献
1. 崔云龙.简明建井工程手册.北京:煤炭工业出版社,2003
2. 杜嘉鸿等.地下建筑注浆工程简明手册.北京.科学出版社,1992
3. 程骁.张凤祥.土建注浆与施工与效果检测.上海.同济大学出版社,1998
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