水泥封孔技术参数配方工艺

水泥封孔技术参数、配方、工艺水泥浆液配制一、材料用量计算1、有实测法求水泥用量和加水量加水量和水泥用量之比称为水灰比m。水灰比m=G1/G2式中：G1——水的重量（kg）；G2——水泥的重量（kg）。用不同水灰比配制水泥浆液，实测其体积可列出下表。按表可求得配置一定体积某种水灰比的水泥浆所需的水泥及水的用量。不同浓度水泥浆实测体积：水灰比/m所用水量/G1所用水泥量/G2浆液体积/V10.3030100630.3535100680.4040100730.4545100780.5050100830.6060100940.7070100103加水量=V×(G2÷V1)水泥用量=V×(G1÷V1)式中：V——需配置的水泥浆体积（L）2、用计算法求水泥量和加水量⑴先求出所需灌注的浆液体积V=K×(3.14·D2)×H=0.785KD2H式中：V——该孔段所需灌注的浆液量（L）；D——灌注孔段直径（dm）；H——灌注孔段长度（dm）；K——附加系数（包括超径、漏失、地面损耗）K=1.8~2.5。⑵再求配制V升水泥浆液所需水泥及水量水泥用量G2=v·q(kg)加水量G1=G2·m(kg)式中：q——配置一升水泥浆所需水泥量；q=(r2·r1)÷(r1+mr2)r2——水泥比重，一般取3.1；r1——水的比重，一般为1；m——水灰比。为使用方便，把每米材料用量按不同情况预先计算到列表，实际工作中只需查表取值、乘以灌注孔段长度即可求得水与水泥用量。见配制方法表（另一种方式是预先计算出每袋水泥所能灌注的钻孔长度）。二、配制方法配制方法和冲洗液配制类似，有机械搅拌法、水力混合搅拌及人工搅拌法。人工搅拌时，先将水按需用量注入专用搅拌桶或清理好的水源箱内，边加水泥边搅拌，直至均匀。如使用外加剂，固态药剂应先溶解，所用水量计算在加水量内。K=1.8各种口径灌注1m所需水泥及清水用量表钻孔直径/mm钻孔每米理论容积/L水灰比0.30水灰比0.40水灰比0.50水灰比0.60水泥清水水泥清水水泥清水水泥清水15017.6751.5215.4644.3417.7438.9119.4634.6720.8013013.2738.7311.6233.3213.3329.2414.6226.0515.631109.5027.718.3123.859.5420.9310.4718.6511.19916.5018.965.6916.326.5314.327.1612.767.66754.4212.403.8711.104.449.744.878.685.21663.429.982.998.953.448.543.776.724.03592.738.392.527.172.876.253.125.553.33461.664.851.454.171.673.661.833.261.96K=2各种口径灌注1m所需水泥及清水用量表钻孔直径/mm钻孔每米理论容积/L水灰比0.30水灰比0.40水灰比0.50水灰比0.60水泥清水水泥清水水泥清水水泥清水15017.6757.2417.1749.2619.7043.2321.6238.5223.1113013.2743.0512.9137.0414.8232.5116.2628.9617.381109.5030.799.2426.5010.0623.2611.6320.7212.43916.5021.076.3218.137.2515.917.9614.188.51754.4213.744.1212.334.9310.825.419.645.78663.4211.093.339.543.828.374.197.464.48592.739.282.787.973.196.933.476.173.70461.665.381.614.631.8545.062.033.622.17K=2.2各种口径灌注1m所需水泥及清水用量表钻孔直径/mm钻孔每米理论容积/L水灰比0.30水灰比0.40水灰比0.50水灰比0.60水泥清水水泥清水水泥清水水泥清水15017.6762.9718.8954.1821.6747.5523.7842.3725.4213013.2747.3114.1940.7116.2834.7217.8631.7819.101109.5033.8710.1629.1511.6625.5812.7922.7913.68916.5023.186.9519.947.9817.158.7515.509.38754.4215.754.7312.935.1711.305.9510.606.36663.4212.193.6610.454.619.024.608.204.92592.7310.213.068.773.517.633.816.794.07461.665.921.775.092.044.472.243.982.30K=2.4各种口径灌注1m所需水泥及清水用量表钻孔直径/mm钻孔每米理论容积/L水灰比0.30水灰比0.40水灰比0.50水灰比0.60水泥清水水泥清水水泥清水水泥清水15017.6768.9620.6159.1123.6451.8725.9446.2227.7313013.2751.6215.4944.4217.7738.9819.4934.7820.841109.5036.9511.0931.1812.7227.9113.9524.8614.92916.5025.287.5821.768.7019.099.5517.0110.21754.4217.205.6114.785.9112.996.5011.576.94663.4213.313.9911.454.5810.055.028.955.37592.7311.143.349.573.808.324.I67.404.44461.666.451.945.552.224.872.444.342.60三、注意事项（1）水泥应注意保管，不能受潮，过期或硬化结块超过30%不能使用。轻微结块可将团块压碎、筛选后使用。（2）按确定的配方配浆，不得任意改变。（3）配浆水应洁净。（4）外加剂的加入程序可能不同，应按规定执行，不得任意颠倒。如搅拌好的水泥浆后加入外加剂溶液，应再次搅拌，使之分散均匀。（5）水灰比的确定受气温、水泥品种、外加剂种类及加量的影响。温度有促凝作用，当水温高、水化热大时，可适当加大水灰比，反之可适当减小水灰比。（6）氯化钙等速凝剂水化热大，使用时应先配成溶液，冷却后再加入浆液。低温条件下可提高拌合水温来加快水化反应，如使用氯化钙等水化热较高的外加剂，可不用热水。（7）水泥有刺激性、操作时应佩戴防护用品，如口罩、风镜、橡胶手套等，尽量避免浆液接触皮肤。水泥浆灌注一、灌注前的准备工作1、地面准备（1）与技术部门共同研讨，选定水泥品种及浆液配方，确定灌注方法并做好现场分工。（2）原材料及工具的准备与现场检查。（3）设备及钻具检查：要求水泵状况良好，钻具及管线畅通、不泄漏。如为金刚是小口径钻进孔段，最好用小一级钻具灌注，以减小灌注阻力；如利用冲、探孔钻具直间灌浆（不提钻），钻具不得带有扩孔器。（4）操作人员应佩戴必须的防护用品。2、孔内准备（1）尽可能掌握灌注孔段的孔径、孔壁、地下水等情况。（2）孔段中部灌注，应该再灌注孔段以下孔壁较完整、孔壁较小处下隔离赛“架桥”，投卡料卡劳后，投粘土球冲压填实。（3）灌注前要冲孔、扫孔，扫孔视情况采用清水或稀泥浆。二、灌注方法1、水泵灌注法水泵灌注不需增加设备工具，不受孔深限制，灌浆量大，灌注效率高。操作过程为：（1）将钻具下到距孔底（或人工孔底）0.3~0.5m处。泵送扫孔所用冲洗液，畅通后，将莲蓬头置水泥浆内，开泵并打开回水阀，排出水泵及管线中的冲洗液，排光后改送孔内。（2）全部浆液一次送完，不得中途停泵和提动钻具。泵将过程中，莲蓬头、水泵、孔口、升降机应分工把守。（3）注浆完毕应立即替入清水。替浆（压水）量应力求适当，将浆液压送到预定位置而又不被稀释。替浆水量常用计算公式为：Q替=Kq(L－l)+Q地式中：q——钻杆每米容积（L/m）（直径50×5.51.2；直径50×6.51.1；直径42×50.8）L——孔深（m）；l——孔内静水位至孔口高度（m）；K——压水系数，300m以内取K=0.9，孔深300m以上取K=0.95；Q地——地面管线及水泵容积，大口径取60~65L，小口径取55~60L。替浆后将钻杆提离水泥浆面15~20m后开泵清洗钻杆。（4）提升钻杆，末离开浆液面时提升速度要慢，防止产生抽吸。小口径钻孔提升过程中应回灌。2、管柱灌注法当钻孔漏水，地下水位低时，可用导管（钻杆或水管）自留灌注。与水泵灌注比较，因不使用水泵而省去清洗水泵程序，也避免了水泵的磨损，操作更为方便；灌注效果不及水泵灌注，但较其它方法高；将也不经地面管线，损耗较少；只要浆液均匀、过滤良好，可灌注水灰比0.45左右的浆液和比重较大的砂浆；灌注压力小，不易流失也不易被稀释，但如灌注不连续或上提钻杆掌握不当，也可能造成浆液稀释或不凝固。由于人工提灌，劳动强度较大。注浆导管上应拧接储浆筒，筒上放置漏斗，而不应将漏斗直接插在管口注浆。注浆完毕，卸去储浆筒，对立轴替水，使管内外浆液面平衡即可。然后提离浆液面20m左右，送水清洗导管。清洗完毕，提出全部导管。如漏失地层地下水流速高，钻孔超径（或有洞穴）严重时，为防止浆液流失，可采用布袋（尼龙或帆布等材料）灌注水泥。3、灌注器灌注法当钻孔较深，孔内水位较高，水灰比小且灌注量不大时，采用灌注器输送浆液能保证灌注效果。4、速效混合器灌注是一种双浆灌注方法，对混合器要求较高。混合器下入注浆孔段，使水泥浆与速凝剂按一定比例在孔内混合，在破碎带及裂隙中迅速凝结。混合器图在有关资料里可以找到。5、干料投入法干料投入法也是一种速效混合方式。将水泥干料和速凝剂按比例分别装入特制塑料袋或软管投入孔内（每根长度不超过3-4米），然后下入翼片钻头，开车搅拌均匀后提钻候凝。此法主要用于直孔、口径较大而孔深不很大的情况。水泥球投入法类似投粘土球，下钻挤压捣实，使进入裂隙。水泥球应半干，投速不宜过快，防止中途堵塞。三、水泵灌注操作注意事项1、做好灌驻前的准备工作（1）确定方案、准备材料、检查管路；（2）泥浆钻进钻孔灌注前应洗孔；清水或乳状液钻进钻孔应冲孔；（3）配置前应做现场小型试验；（4）保证浆液可泵期，防止泵送困难或在钻杆中凝固。可泵期见下表：不同孔深的最小可泵期灌注孔段长度/m最小可泵期/min＜25030~35250~50040~45500~80050~55800~100060~652、灌注过程的操作（1）统一指挥、分工明确。要有专人清理莲蓬头，灌注过程中还要有专人搅动浆液，保持其流动性能。（2）发现钻杆堵塞，立即提钻检查。处理完毕再次下钻灌注时，钻杆底端应停留在离浆液面约5m处，泵送水泥浆将钻杆内清水排出后，再下入浆液中继续灌注。（3）灌注时一般不要提动钻具，保持连续作业，使浆液连续均匀。（4）如中途修理水泵，修好后应排净泵体及吸水管中清水再继续灌注。（5）从配浆开始，至清洗水泵及钻具结束，全部灌注时间不得超过初凝时间的75%。（6）准确替浆，缓缓提升，防止浆液稀释。四、灌注效果检查与透孔1、灌注效果检查方法（1）取样检查。灌注结束后，待水泥浆液与上部清水产生明显界线时（普通水泥约3h），下液样采取器，取样观测水泥浆液面是否达到设计位置。取样器有球阀式和水压式两种，前者简单，后者可靠。（2）探测液面位置。可利用清水与水泥浆比重差较大，用可浮于水泥浆液，但沉入清水的浮子（简易探位器，比重1.5~1.6）测液面。如下入钻杆探测，需在水泥初凝之后（普通水泥8~10h）。（3）注浆12h后向孔内注水或送水，可初步判断堵漏效果。2、透孔（1）掌握好候凝时间候凝时间不能太短，否则水泥石强度不足，扫孔时易脱落而影响护壁堵漏效果；候凝时间也不宜过长，否则，水泥石强度高，透孔时间长且易跑偏。最好稍提前一点用小一级口径透穿，继续候凝一段