具有速凝性能的水泥-水玻璃浆液,不仅对隧洞岩溶涌水的动水有显著的封堵效果,而且相对于其他的化学浆液价格低廉,是非常优良的堵漏灌浆材料;由于其具有速凝的特点,需要采用双液灌浆方式。双液灌浆设备由两个储浆槽、两台灌浆泵、混合器和灌浆管路等辅助设施。双液灌浆除了灌浆泵要满足灌浆压力和灌浆流量外,混合器的型式和灌浆过程中的压力控制是灌浆的两个关键因素。
在实际操作中,由于受到水泥、水玻璃的质量、两种浆液混合比例、材料本身的温度和环境温度、灌注操作、造浆设备及其性能和运转状况等因素的影响,往往会发生双液浆到达灌浆目的层(以下简称目的层)前在钻孔内提前凝固的现象,致使灌浆失败,严重的会发生孔内事故造成钻孔的报废,从而影响整个岩溶涌水灌浆封堵工程的进展。因此如何有效控制灌浆操作中双液浆的凝固时间,使两种浆液混合后能在目的层中凝固,并达到一定结石强度,防止出现在钻孔内凝固的现象,是现场施工操作人员必须严格考虑的问题。
5.4.1.1 双液灌浆流程
双液灌浆工艺流程如图5.4.1-1所示。
图5.4.1-1 双液灌浆工艺流程图
5.4.1.2 双液灌浆过程(www.daowen.com)
(1)混合器的选择。现在应用于双液灌浆的混合器有两种安装型式:一种是安装于孔内,为球阀混合器,压力和流量均能满足工程的要求,结构较复杂,灌浆管路全部采用双管结构,使用不方便;其优点是可在灌浆管出口混合,不易堵住灌浆管路;另一种安装于孔口,分方盒式球阀混合器和孔口球阀混合器,方盒式球阀混合器,由于浆液允许流量和压力较小,不适合于大多工程的堵漏灌浆;孔口球阀混合器适应流量大,压力高,其缺点是深孔由于灌浆管路长,易发生管路堵塞事故。孔内混合器和孔口球阀混合器均能满足施工要求,可根据工程具体施工情况选用。混合器具体型式见孔内混合器、孔口球阀混合器、方盒式球阀混合器。根据工程具体情况,施工中选用适宜的混合器。
(2)压力控制。双液灌浆设备为两台灌浆泵同时灌注两种浆液,通过混合器在孔口或孔内混合。灌浆过程中需要严格控制两泵的压力,如果压力控制不当,可能会造成浆液混合不完全而影响混合浆液的性能;还可能造成堵管事故,因此灌浆过程中应严格按规定的灌浆压力进行控制。根据双液灌浆需要,要选用泵量可调节且能提供一定压力值的变量泵,以满足灌浆中对两种浆液混合比例的变化和灌浆结束标准的需要。
(3)灌浆设备。实际灌浆操作中两种浆液的灌注和混合必须依靠灌浆泵,灌浆泵是灌浆堵水中必不可少的设备,而且会直接影响两种浆液在钻孔中的运行时间及混合比例,因此对灌浆泵的选择也非常重要。
通过市场调查,现在有的生产厂家的灌浆泵已能达到13MPa,可满足施工的需要,并且已有专用于双液灌浆的灌浆泵,压力可达到13MPa,最大流量200L/min,能够满足岩溶涌水灌浆的需要,灌浆过程中的压力控制将会变得更加简单,更加容易操作。
灌浆泵要配备两台,分别用于灌注水泥浆和水玻璃浆液。灌浆泵必须保证运转正常且在同一个档位、在一定灌浆压强下达到泵量的恒定,以保证灌浆中两种浆液的配比不变,从而达到凝固时间的恒定。
(4)辅助灌浆设施。双液灌浆辅助设施主要有水泥和水玻璃容器、水泥浆搅拌设备以及灌浆管路和混合器等。要求水泥浆搅拌设备必须保证制作出密度相对恒定的水泥浆液,以保证水泥浆和水玻璃混合比例的相对稳定性,达到灌浆中能维持双液凝固时间恒定的目的。对灌浆管路要求必须保证浆液运行的畅通无阻,内部不得有杂质或结块,防止出现堵塞混合器喷射孔的现象。要求两种容器卸料正常,能连续稳定供料即可。
要求必须具有足量稳定的电力供应,不得在灌浆进程中发生供电中断现象。配浆用水要选用清洁的中性水,而且必须保证灌浆中的足量供应。要在灌浆前备齐一次灌浆所用全部材料。因为不同批次材料的质量差异会引起双液凝固时间和强度的不同。因供应不及时会引起灌浆操作的突然中断,造成双液浆在钻孔内的凝固,引发灌浆事故。
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