專利名稱：高壓水泥-化學(xué)漿材復(fù)合灌漿的原位補強加固的施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于軟弱破碎地基加固技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種適用于大型水電工程軟弱破碎地基的高壓水泥-化學(xué)漿材復(fù)合灌漿的原位補強加固的施工方法。
背景技術(shù)：
在我國水力資源豐富的西南部地區(qū)，在建或計劃建設(shè)不少大庫高壩，其壩基一般都存在斷層、破碎帶和軟弱巖層，它們將影響大壩的安全，所以必須進(jìn)行處理。目前，國內(nèi)外對斷層、破碎帶和軟弱巖層的處理一般采用挖除、用混凝土置換和預(yù) 應(yīng)カ錨固等工程措施，這些處理方法施工難度大、費用高、エ期長，特別是對于深埋的軟弱基礎(chǔ)，在洞室開挖時會引起地應(yīng)カ釋放，使周邊巖體受到不同程度的損傷、破壞，就算回填混凝土也難以滿足大壩對基礎(chǔ)的抗剪、抗拉要求，所以迫切希望以原位補強加固技術(shù)取代之。以往化學(xué)灌漿界普遍認(rèn)為滲透系數(shù)K ( 10_6cm/s的低滲透性軟弱地層是化學(xué)漿液無法灌入的化灌“禁區(qū)”，在高滲透性環(huán)氧化學(xué)灌漿材料研發(fā)成功后才得以打破“禁區(qū)”，實現(xiàn)泥土巖性化、軟巖改性的目的。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的針對斷層、破碎帶和軟弱巖層的加固方法的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高壓水泥-化學(xué)漿材復(fù)合灌漿的原位補強加固的施工方法；該方法可對水電大壩基礎(chǔ)中的斷層、破碎帶和軟弱巖層進(jìn)行原位固結(jié)、補強，提高該處理部位的力學(xué)性能以滿足大型水電站大壩對基礎(chǔ)的各項要求。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)—種高壓水泥-化學(xué)漿材復(fù)合灌漿的原位補強加固的施工方法，是先對待處理基礎(chǔ)的軟弱部位進(jìn)行高壓水泥灌漿，然后進(jìn)行磨細(xì)水泥灌漿，磨細(xì)水泥灌漿后壓水檢測孔段透水率小于或等于ILu時，再灌注高滲透環(huán)氧化學(xué)漿材。上述的高壓水泥-化學(xué)漿材復(fù)合灌漿的原位補強加固的施工方法，具體包括以下步驟( I)布孔在待處理基礎(chǔ)的軟弱部位上分三排布孔，上下兩排為水泥灌漿孔，中間一排為高滲透環(huán)氧化學(xué)漿材灌漿孔，相鄰排錯開布孔，孔深度為穿越軟弱部位中的待處理斷層及其影響帶；所述的水泥灌漿孔交替設(shè)置高壓水泥灌漿孔和磨細(xì)水泥灌漿孔；所述的高滲透環(huán)氧化學(xué)漿材灌漿孔交替設(shè)置化學(xué)灌漿I序孔和化學(xué)灌漿II序孔；高滲透環(huán)氧化學(xué)漿材灌漿孔的最末段不鉆孔不灌注(比水泥灌漿少灌最末一段)，以免高滲透環(huán)氧化學(xué)漿材竄出水泥灌漿所圍閉的區(qū)間。(2)鉆孔灌漿
對于全部的灌漿孔而言，鉆孔灌漿的先后順序是高壓水泥灌漿孔、磨細(xì)水泥灌漿孔、化學(xué)灌漿I序孔、化學(xué)灌漿II序孔；在前一順序孔的全部操作(鉆孔、洗孔、壓水試驗、灌漿、待凝)完成后才開始下一順序孔的操作；對于單個的灌漿孔而言，鉆孔灌漿的操作順序是分段次自上而下地鉆孔、洗孔、壓水試驗、灌漿、待凝；在前一段次的全部操作完成后才開始下一段次的操作；高滲透環(huán)氧化學(xué)漿材灌漿孔要做壓水試驗(水泥灌漿孔不需要做壓水試驗)，當(dāng)透水率> ILu時要補灌磨細(xì)水泥灌漿，凝結(jié)后把孔段內(nèi)的水泥固結(jié)體鉆開，重新進(jìn)行洗孔和壓水試驗，直至透水率< lLu，才進(jìn)行化學(xué)灌漿。步驟(I)中，排距為I 2m，排內(nèi)孔距為0. 7 2m，各灌漿孔的孔徑為56 91mm。步驟(2)中，各個段次的段長為第一段2m，第二段3m，第三段及第三段之后的段次均為5m，最后一段為4 8m。
步驟(2)中，各個灌漿孔各個段次的灌漿壓カ為高壓水泥灌漿孔第一段2MPa，第ニ段2 2. 5MPa，第三段3 3. 5MPa，第四段4 5MPa，之后的段次是5MPa ;磨細(xì)水泥灌漿孔第一段2MPa，第二段2. 5 3MPa，第三段3. 5 4MPa，第四段4. 5 5MPa，之后的段次是5MPa ;高滲透環(huán)氧化學(xué)漿材灌漿孔第一段f 2MPa，第二段I、. 5MPa，第三段2 3MPa，之后的段次是2 4MPa。上述施工方法中使用的高滲透環(huán)氧化學(xué)漿材由下列重量份數(shù)的成分制成環(huán)氧樹脂45份活化劑 8份羰基化合物50份活性稀釋劑10份多元胺 10份硅烷偶聯(lián)劑1份表面活性劑1份促進(jìn)劑 5份。所述的環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂、酚醛型環(huán)氧樹脂或雙酚F型環(huán)氧樹脂中的ー種以上，優(yōu)選雙酚A型環(huán)氧樹脂；所述的雙酚A型環(huán)氧樹脂為環(huán)氧樹脂E-35、環(huán)氧樹脂E-44或環(huán)氧樹脂E_51中的一種以上。所述的活化劑為中國發(fā)明專利CN 1151204C (申請?zhí)枮?1107590. 2，申請日為2001-02-28)中所述的線型中間體。所述的羰基化合物為酮和醛的混合物；所述的酮優(yōu)選環(huán)己酮、丙酮或丁酮中的一種以上；所述的醛優(yōu)選苯甲醛和/或糠醛。所述的活性稀釋劑為丁基縮水甘油醚、辛基縮水甘油醚、1，4-丁ニ醇ニ縮水甘油醚、こニ醇ニ縮水甘油醚、1，6-己ニ醇ニ縮水甘油醚、新戊ニ醇ニ縮水甘油醚、芐基縮水甘油醚、苯基縮水甘油醚或甲苯基縮水甘油醚中的ー種以上。所述的多元胺為脂肪胺、脂環(huán)胺、改性酰胺或芳胺中的ー種以上。所述的硅烷偶聯(lián)劑為能夠與環(huán)氧基團或多元胺反應(yīng)的硅氧烷類偶聯(lián)劑，優(yōu)選Y -氨丙基ニこ氧基娃燒、Y -氨丙基ニ甲氧基娃燒、N-P -(氨こ基)-Y -氨丙基甲基ニ甲氧基硅烷或苯胺甲基三こ氧基硅烷中的ー種以上。所述的表面活性劑為ニ(辛基磷酰氧基)鈦酸こニ酯和/或三(ニ辛基焦磷酰氧基)鈦酸異丙酷。所述的促進(jìn)劑為N，N- ニ甲基苯胺、ニ甲基對甲基苯胺、2，4，6_三(ニ甲基氨基甲基)苯酚、I-こ基咪唑、三こ醇胺、咪唑、こ酰苯肼或ニ苯基甲酰肼中的ー種以上。上述高滲透環(huán)氧化學(xué)漿材的制備方法，包括以下步驟( I)將環(huán)氧樹脂、活化劑、羰基化合物、活性稀釋劑和表面活性劑混合，得到A液；(2)將多元胺、促進(jìn)劑和硅烷偶聯(lián)劑混合，得到B液；
(3)將A液和B液混合，得到高滲透環(huán)氧化學(xué)漿材。本發(fā)明施工方法的原理是首先進(jìn)行高壓水泥灌漿，然后進(jìn)行磨細(xì)水泥灌漿，其作用是充填、封閉一切屬于水泥、磨細(xì)水泥可灌入的裂隙中，以改善被處理地層的不均勻性，為高滲環(huán)氧漿液向低滲透性介質(zhì)滲透、固結(jié)提供良好的條件，并使磨細(xì)水泥灌漿后壓水檢測孔段透水率小于等于ILu為止。在進(jìn)行化學(xué)灌漿前首先要做壓水試驗，當(dāng)透水率> ILu時要補灌磨細(xì)水泥，待凝后重新掃開此段，再進(jìn)行洗孔和壓水試驗，直至透水率< lLu，才能開始進(jìn)行化學(xué)灌漿(所灌注的化學(xué)漿材是高滲透環(huán)氧化學(xué)漿材)。由于水泥灌漿的作用，使化學(xué)漿液被控制在指定的圍封區(qū)間內(nèi)滲透固結(jié)，因此能顯著提高軟弱基礎(chǔ)的力學(xué)性能，滿足大壩對基礎(chǔ)的技術(shù)要求。以往對含水裂縫或飽水軟弱基礎(chǔ)灌注環(huán)氧類漿材前都要先灌點丙酮起排水、開路作用。由于高滲透環(huán)氧化灌漿材自身就具有排水功能，無需以丙酮開路；從滲透機理考慮，對于低滲透性軟弱基礎(chǔ)的處理，化灌前先灌丙酮實為有害無利的步驟，因此必須取消。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及效果(I)本發(fā)明的施工方法用廉價的水泥、磨細(xì)水泥灌入它們能進(jìn)入的裂隙(> 0. Imm)中，可節(jié)省后序施工所用的昂貴化灌材料，節(jié)約施工成本。(2)通過本發(fā)明的施工方法能形成連續(xù)的水泥漿脈，在軟基中成為“骨架”，對提高被處理地層的變形模量效果顯著。(3)本發(fā)明的施工方法能改善被灌地層滲透系數(shù)的不均勻性，使化學(xué)漿液只能向〈O. Imm的微細(xì)裂隙或巖土粘粒間隙中滲透，達(dá)到泥土巖性化，軟巖改性的目的。(4)本發(fā)明的施工方法取消了化灌前灌丙酮步驟，不但省エ、省時、節(jié)省投資，更為重要的是避免環(huán)氧化灌漿材被丙酮稀釋，保證灌漿效果。(5)本發(fā)明的施工方法能省エ、省時、省投資地對深埋的低滲透性軟弱、破碎基礎(chǔ)做原位固結(jié)、補強，滿足大型水電站大壩對基礎(chǔ)的力學(xué)要求。


圖I是本發(fā)明施工方法的布孔示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例
一種對某水電站大壩基礎(chǔ)的軟弱部位進(jìn)行高壓水泥-化學(xué)漿材復(fù)合灌漿的原位補強加固的施工方法，包括以下步驟( I)布孔首先在待處理水電站大壩基礎(chǔ)的軟弱部位上分三排布孔(見圖1)，上下兩排為水泥灌漿孔，中間ー排為高滲透環(huán)氧化學(xué)漿材灌漿孔。排距為2m，相鄰排錯開布孔，孔距為2m?？咨疃葹榇┰杰浫醪课恢械拇幚頂鄬蛹捌溆绊憥АＫ喙酀{孔交替設(shè)置高壓水泥灌漿孔和磨細(xì)水泥灌漿孔，高滲透環(huán)氧化學(xué)漿材灌漿孔交替設(shè)置化學(xué)灌漿I序孔和化學(xué)灌漿II序孔。(2)鉆孔灌漿對于全部的灌漿孔而言，鉆孔灌漿的先后順序是高壓水泥灌漿孔、磨細(xì)水泥灌漿 孔、化學(xué)灌漿I序孔、化學(xué)灌漿II序孔；在前一順序孔的全部操作(鉆孔、洗孔、壓水試驗、灌漿、待凝)完成后才開始下一順序孔的操作；對于單個的灌漿孔而言，鉆孔灌漿的操作順序是分段次自上而下地鉆孔、洗孔、壓水試驗、灌漿、待凝；在前一段次的全部操作完成后才開始下一段次的操作；洗孔、壓水試驗鉆孔后按常規(guī)方法進(jìn)行洗孔，然后進(jìn)行壓水試驗。高滲透環(huán)氧化學(xué)漿材灌漿孔要做壓水試驗(水泥灌漿孔不需要做壓水試驗)，壓水試驗的結(jié)果是判別能否進(jìn)行化學(xué)灌漿的依據(jù)，當(dāng)透水率> ILu時要補灌磨細(xì)水泥灌漿，凝結(jié)后把孔段內(nèi)的水泥固結(jié)體鉆開，重新進(jìn)行洗孔和壓水試驗，直至透水率< lLu，才進(jìn)行化學(xué)灌漿。各個灌漿孔的孔徑、分段段長和灌漿壓カ等具體數(shù)據(jù)請見表1-2。其中，各孔的第一段為孔ロ段，孔徑為91mm，此段灌漿完成后進(jìn)行孔ロ鑲鑄，再依次進(jìn)行下一段次的鉆孔灌衆(zhòng)，孔徑改為56 76mm。表I水泥灌漿孔的段長及灌漿壓カ
灌漿段次12 3 4 5 6 7
孔徑(mm)91 76 76 76 76 76 76
段長(m)2 355555
高壓水泥
一ル,て—,,H、2.0 2.5 3.5 4.0 5.0 5.0 5.0
漼漿壓力(MPa)
評？20 3.0 4.0 5.0 5.0 50 5.0 灌衆(zhòng)壓力(MPa)表2化學(xué)灌漿段長及灌漿壓カ
灌漿段次 ri r~2 ri ri ri r~6
孔徑(rnn)91 56 56 56 56 5權(quán)利要求
1.一種高壓水泥-化學(xué)漿材復(fù)合灌漿的原位補強加固的施工方法，其特征在于包括以下步驟先對待處理基礎(chǔ)的軟弱部位進(jìn)行高壓水泥灌漿，然后進(jìn)行磨細(xì)水泥灌漿，磨細(xì)水泥灌漿后壓水檢測孔段透水率小于或等于ILu時，再灌注高滲透環(huán)氧化學(xué)漿材。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓水泥-化學(xué)漿材復(fù)合灌漿的原位補強加固的施工方法，其特征在于包括以下步驟 (1)布孔 在待處理基礎(chǔ)的軟弱部位上分三排布孔，上下兩排為水泥灌漿孔，中間ー排為高滲透環(huán)氧化學(xué)漿材灌漿孔，相鄰排錯開布孔，孔深度為穿越軟弱部位中的待處理斷層及其影響帶; 所述的水泥灌漿孔交替設(shè)置高壓水泥灌漿孔和磨細(xì)水泥灌漿孔； 所述的高滲透環(huán)氧化學(xué)漿材灌漿孔交替設(shè)置化學(xué)灌漿I序孔和化學(xué)灌漿II序孔； (2)鉆孔灌漿 對于全部的灌漿孔而言，鉆孔灌漿的先后順序是高壓水泥灌漿孔、磨細(xì)水泥灌漿孔、化學(xué)灌漿I序孔、化學(xué)灌漿II序孔；在前一順序孔的全部操作完成后才開始下一順序孔的操作； 對于單個的灌漿孔而言，鉆孔灌漿的操作順序是分段次自上而下地鉆孔、洗孔、壓水試驗、灌漿、待凝；在前一段次的全部操作完成后才開始下一段次的操作； 高滲透環(huán)氧化學(xué)漿材灌漿孔的壓水試驗，當(dāng)透水率> ILu時要補灌磨細(xì)水泥灌漿，凝結(jié)后把孔段內(nèi)的水泥固結(jié)體鉆開，重新進(jìn)行洗孔和壓水試驗，直至透水率< lLu，才進(jìn)行化學(xué)灌漿。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓水泥-化學(xué)漿材復(fù)合灌漿的原位補強加固的施工方法，其特征在于步驟(I)中，排距為I 2m，排內(nèi)孔距為0. 7 2m，各灌漿孔的孔徑為56 91mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓水泥-化學(xué)漿材復(fù)合灌漿的原位補強加固的施工方法，其特征在于步驟(2)中，各個段次的段長為第一段2m，第二段3m，第三段及第三段之后的段次均為5m，最后一段為4 8m。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓水泥-化學(xué)漿材復(fù)合灌漿的原位補強加固的施工方法，其特征在于各個灌漿孔各個段次的灌漿壓カ為高壓水泥灌漿孔第一段2MPa，第二段2 2. 5MPa，第三段3 3. 5MPa，第四段4 5MPa，之后的段次是5MPa ;磨細(xì)水泥灌漿孔第一段2MPa，第二段2. 5 3MPa，第三段3. 5 4MPa，第四段4. 5 5MPa，之后的段次是5MPa ；高滲透環(huán)氧化學(xué)漿材灌漿孔第一段f 2MPa，第二段2 2. 5MPa，第三段2 3MPa，之后的段次是2 4MPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓水泥-化學(xué)漿材復(fù)合灌漿的原位補強加固的施工方法，其特征在于所述的高滲透環(huán)氧化學(xué)漿材由下列重量份數(shù)的成分制成 環(huán)氧樹脂45份 活化劑 8份 羰基化合物50份 活性稀釋劑10份 多元胺 10份 硅烷偶聯(lián)劑1份 表面活性劑1份促進(jìn)劑 5份。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高壓水泥-化學(xué)漿材復(fù)合灌漿的原位補強加固的施工方法，其特征在于 所述的環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂、酚醛型環(huán)氧樹脂或雙酚F型環(huán)氧樹脂中的ー種以上； 所述的羰基化合物為酮和醛的混合物；所述的酮為環(huán)己酮、丙酮或丁酮中的ー種以上；所述的醛為苯甲醛和/或糠醛。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高壓水泥-化學(xué)漿材復(fù)合灌漿的原位補強加固的施工方法，其特征在于 所述的活性稀釋劑為丁基縮水甘油醚、辛基縮水甘油醚、1，4- 丁ニ醇ニ縮水甘油醚、乙ニ醇ニ縮水甘油醚、1，6-己ニ醇ニ縮水甘油醚、新戊ニ醇ニ縮水甘油醚、芐基縮水甘油醚、苯基縮水甘油醚或甲苯基縮水甘油醚中的ー種以上； 所述的多元胺為脂肪胺、脂環(huán)胺、改性酰胺或芳胺中的ー種以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高壓水泥-化學(xué)漿材復(fù)合灌漿的原位補強加固的施工方法，其特征在于 所述的娃燒偶聯(lián)劑為Y _氨丙基ニこ氧基娃燒、Y _氨丙基ニ甲氧基娃燒、N-0 -(氨こ基)-Y -氨丙基甲基ニ甲氧基硅烷或苯胺甲基三こ氧基硅烷中的ー種以上； 所述的表面活性劑為ニ(辛基磷酰氧基)鈦酸こニ酯和/或三(ニ辛基焦磷酰氧基)鈦酸異丙酯； 所述的促進(jìn)劑為N，N- ニ甲基苯胺、ニ甲基對甲基苯胺、2，4，6-三(ニ甲基氨基甲基)苯酚、I-こ基咪唑、三こ醇胺、咪唑、こ酰苯肼或ニ苯基甲酰肼中的ー種以上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項所述的高壓水泥-化學(xué)漿材復(fù)合灌漿的原位補強加固的施工方法，其特征在于所述高滲透環(huán)氧化學(xué)漿材的制備方法，包括以下步驟 (1)將環(huán)氧樹脂、活化劑、羰基化合物、活性稀釋劑和表面活性劑混合，得到A液； (2)將多元胺、促進(jìn)劑和硅烷偶聯(lián)劑混合，得到B液； (3)將A液和B液混合，得到高滲透環(huán)氧化學(xué)漿材。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高壓水泥-化學(xué)漿材復(fù)合灌漿的原位補強加固的施工方法，其特征在于包括以下步驟先對待處理基礎(chǔ)的軟弱部位進(jìn)行高壓水泥灌漿，然后進(jìn)行磨細(xì)水泥灌漿，磨細(xì)水泥灌漿后壓水檢測孔段透水率小于或等于1Lu時，再灌注高滲透環(huán)氧化學(xué)漿材。本發(fā)明的施工方法能改善被灌地層滲透系數(shù)的不均勻性，使化學(xué)漿液只能向<0.1mm的微細(xì)裂隙或巖土粘粒間隙中滲透，達(dá)到泥土巖性化，軟巖改性的目的。通過本發(fā)明的施工方法能形成連續(xù)的水泥漿脈，在軟基中成為“骨架”，對提高被處理地層的變形模量效果顯著，對深埋的低滲透性軟弱、破碎基礎(chǔ)做原位固結(jié)、補強，滿足大型水電站大壩對基礎(chǔ)的力學(xué)要求。
文檔編號E02D3/12GK102828502SQ20121029160
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月15日
發(fā)明者胡美龍, 梁利巖, 史珺, 何泳生 申請人:中科院廣州化學(xué)有限公司