專利名稱：可溶巖溶洞上方勘探孔封堵方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及巖土工程勘察(土木工程)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說它是一種可溶巖溶洞上方勘探孔封堵方法。
背景技術(shù)：
在工程建設(shè)與探礦等領(lǐng)域，勘探孔封堵方法是地質(zhì)勘探中的一項(xiàng)重要工作。迄今為止，水利行業(yè)已形成了成熟的粘土球封孔方法和水泥砂漿封孔方法，并廣泛應(yīng)用于堤壩工程地質(zhì)勘察中。粘土球封孔方法主要用于堤防工程地質(zhì)勘察中，避免因勘探導(dǎo)致堤防在汛期發(fā)生滲透破壞；水泥砂漿封孔方法主要用于水壩工程地質(zhì)勘察中，防止壩基因勘探產(chǎn)生較大的揚(yáng)壓力。探礦行業(yè)采用瑪麗散封孔方法，主要解決高壓地下水、油、氣的泄漏封堵等問題。在可溶巖分布地區(qū)，巖溶地面塌陷是一種常見的地質(zhì)災(zāi)害。產(chǎn)生巖溶地面塌陷原因可以分為內(nèi)因和外因，內(nèi)因是可溶巖中發(fā)育溶洞，并有與覆蓋層連通的通道；外因有自然因素(地下水活動(dòng)等)和人為因素(人工抽取地下水、鉆孔、打樁等)。在可溶巖地區(qū)開展地質(zhì)勘察工作，一項(xiàng)很重要的工作就是要防止因勘探鉆孔導(dǎo)致巖溶地面塌陷，避免因勘探而留下巖溶地面塌陷的隱患，引發(fā)塌陷災(zāi)害的發(fā)生，造成環(huán)境地質(zhì)問題。因此，在勘探完成后如何及時(shí)有效地封堵勘探鉆孔，并使之不影響地下水的天然循環(huán)條件是值得研究的一個(gè)課題。本發(fā)明為在可溶巖地區(qū)遇溶洞情況下勘探孔的封堵方法，可有效解決因勘探孔誘發(fā)巖溶地面塌陷等次生地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，填補(bǔ)了國內(nèi)巖土工程勘察領(lǐng)域這方面的空白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有背景技術(shù)的不足之處，而提供一種可溶巖溶洞上方勘探孔封堵方法。本發(fā)明的目的是通過如下措施來達(dá)到的可溶巖溶洞上方勘探孔封堵方法，其特征在于它包括如下步驟( I)柔性杯型栓塞的制作采用天然橡膠制作栓塞；(2)放置栓塞利用鉆機(jī)動(dòng)力，用鉆桿將栓塞由孔口頂入鉆孔內(nèi)溶洞上方完整可溶巖位置，為保證將栓塞準(zhǔn)確地送達(dá)預(yù)定位置，用力應(yīng)均勻，速度宜緩慢；(3)水泥砂漿制備按早強(qiáng)劑結(jié)構(gòu)膠水泥砂水=1 1 :10 :15 4的比例制備水泥砂漿；(4)灌注水泥砂漿將導(dǎo)漿管放入鉆孔內(nèi)，導(dǎo)漿管出口距栓塞頂面IOcm為宜；(5)通過導(dǎo)漿管將配制好的水泥砂漿注入鉆孔內(nèi)，至基巖面為止，邊注漿邊提升導(dǎo)漿管；(6)注漿完成后，提升出導(dǎo)漿管，并使水泥砂漿凝固30min ；(7)采用重型動(dòng)力觸探對砂漿封孔質(zhì)量進(jìn)行檢查，將圓錐型動(dòng)力觸探頭改為平底探頭，5次連續(xù)錘擊，記錄貫入度；(8)封孔檢測合格后，上覆土層按“以土還土，以砂還砂”的原則進(jìn)行封孔。在上述技術(shù)方案中，所述杯狀高度H等于鉆孔直徑的25%，柱狀高度Hl等于鉆孔直徑的15%，杯頂直徑Dl等于鉆孔直徑的110%，杯底直徑D2等于鉆孔直徑的90% ;杯內(nèi)徑R=2. 5cm,杯深 Η2=1· 9cm ( Φ 110 孔徑)或1. 6cm ( Φ91 孔徑)；杯壁厚 L=3. 6cm ( Φ 110 孔徑)或2· 5cm ( Φ91孔徑)。在上述技術(shù)方案中，所述早強(qiáng)劑為復(fù)合早強(qiáng)劑，配合比為75. 1%工業(yè)硫酸鈉+0. 9%三乙醇安+9. 0%ΤΕ激發(fā)劑+15. 0%萘碘酸甲醛縮合物減水劑；所述的結(jié)構(gòu)膠性能指標(biāo)(7. 4%膠+73. 5%水泥+19. 1%水)抗壓強(qiáng)度彡50MPa、抗剪強(qiáng)度彡24MPa、膠-老砂漿粘結(jié)拉伸強(qiáng)度彡2. 5MPa、膠-老砂漿粘接剪切強(qiáng)度彡1. 5MPa ;水泥為32. 5級普通硅酸鹽水泥。在上述技術(shù)方案中，所述橡膠材料的性能指標(biāo)為扯斷強(qiáng)度> 16MPa、扯斷伸長率％彡450、300%定伸強(qiáng)力彡12MPa、硬度邵爾A68、沖擊彈性彡45%、橡膠與金屬附著力15KN/m。 本發(fā)明可溶巖溶洞上方勘探孔封堵方法中，封孔栓塞具有環(huán)保性、柔性，栓塞的形狀與規(guī)格具有易放置到預(yù)定位置、易與孔壁牢固結(jié)合等技術(shù)性能；水泥砂漿具有速凝、高強(qiáng)度、凝固后不收縮、易與孔壁粘結(jié)等特點(diǎn)；水泥砂漿封孔質(zhì)量檢測方法操作簡便、不損傷封孔已凝固的水泥砂漿，并可形成封孔質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)；本發(fā)明柔性杯型栓塞采用天然橡膠材料，材料普通環(huán)保；可在工廠成批加工，制作簡便；經(jīng)試驗(yàn)，栓塞對灰?guī)r孔壁的最大環(huán)狀張力與摩擦力之和為500KPa，能承受上部砂漿與填土荷載；具一定的柔性，能順利送達(dá)預(yù)定位置；通過本發(fā)明可建立一套實(shí)用有效、操作簡便、經(jīng)濟(jì)環(huán)保的可溶巖溶洞上方勘探孔封堵方法。


圖1為2011年4月-2011年10月武漢地鐵鉆探封孔質(zhì)量合格率折線圖。圖2為本發(fā)明封孔栓塞的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明勘探孔封堵過程示意圖。圖中1.覆蓋層；2.可溶巖；3.溶洞；4.鉆孔；5.栓塞；6.水泥砂漿；7.以土還土、以砂還砂；H.杯狀高度；H1.柱狀高度；D1.杯頂直徑；D2.杯底直徑；R.杯內(nèi)徑；H2.杯深；
L.杯壁厚。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施情況，但它們并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定，僅作舉例而已。同時(shí)通過說明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚和容易理解。參閱附圖2、圖3可知本發(fā)明可溶巖溶洞上方勘探孔封堵方法，它包括如下步驟( I)柔性杯型栓塞的制作采用天然橡膠制作栓塞；(2)放置栓塞利用鉆機(jī)動(dòng)力，用鉆桿將栓塞由孔口頂入鉆孔內(nèi)溶洞上方完整可溶巖位置，為保證將栓塞準(zhǔn)確地送達(dá)預(yù)定位置，用力應(yīng)均勻，速度宜緩慢；
(3)水泥砂漿制備按早強(qiáng)劑結(jié)構(gòu)膠水泥砂水=1 1 :10 :15 4的比例制備水泥砂漿；(4)灌注水泥砂漿將導(dǎo)漿管放入鉆孔內(nèi)，導(dǎo)漿管出口距栓塞頂面IOcm為宜；(5)通過導(dǎo)漿管將配制好的水泥砂漿注入鉆孔內(nèi)，至基巖面為止，邊注漿邊提升導(dǎo)漿管；(6)注漿完成后，提升出導(dǎo)漿管，并使水泥砂漿凝固30min ；(7)采用重型動(dòng)力觸探對砂漿封孔質(zhì)量進(jìn)行檢查，將圓錐型動(dòng)力觸探頭改為平底探頭，5次連續(xù)錘擊，記錄貫入度；(8)封孔檢測合格后，上覆土層按“以土還土，以砂還砂”的原則進(jìn)行封孔。所述杯狀高度H等于鉆孔直徑的25%，柱狀高度Hl等于鉆孔直徑的15%，杯頂直徑Dl等于鉆孔直徑的110%，杯底直徑D2等于鉆孔直徑的90% ;杯內(nèi)徑R=2. 5 cm,杯深H2=l. 9cm ( Φ110 孔徑)或 1.6cm ( Φ91 孔徑)；杯壁厚 L=3.6cm ( Φ110 孔徑)或 2. 5cm(Φ91孔徑)。 所述早強(qiáng)劑為復(fù)合早強(qiáng)劑，配合比為75. 1%工業(yè)硫酸鈉+0. 9%三乙醇安+9. 0%ΤΕ激發(fā)劑+15. 0%萘碘酸甲醛縮合物減水劑；所述的結(jié)構(gòu)膠性能指標(biāo)(7. 4%膠+73. 5%水泥+19. 1%水)抗壓強(qiáng)度彡50MPa、抗剪強(qiáng)度彡24MPa、膠-老砂漿粘結(jié)拉伸強(qiáng)度彡2. 5MPa、膠-老砂漿粘接剪切強(qiáng)度彡1. 5MPa ;水泥為32. 5級普通硅酸鹽水泥。所述橡膠材料的性能指標(biāo)為扯斷強(qiáng)度> 16MPa、扯斷伸長率％ ^ 450,300%定伸強(qiáng)力彡12MPa、硬度邵爾A68、沖擊彈性彡45%、橡膠與金屬附著力15KN/m。本發(fā)明采用重型動(dòng)力觸探對砂漿封孔質(zhì)量進(jìn)行檢查，將圓錐型動(dòng)力觸探頭改為平底探頭，5次連續(xù)錘擊，記錄貫入度；采用重型動(dòng)力觸探對基巖段封孔質(zhì)量進(jìn)行無損檢測，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，檢測質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)取5擊貫入度2cm,小于2cm合格,大于等于2cm不合格。重型動(dòng)力觸探進(jìn)行無損檢測，在水泥砂漿灌注完成后30min后進(jìn)行，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)試驗(yàn)，砂漿稠度為8 12cm，速凝高強(qiáng)水泥砂漿易于灌注，初凝5min，終凝15min，抗壓強(qiáng)度3. 5MPa，抗剪強(qiáng)度1. 5MPa，與灰?guī)r面的剪切強(qiáng)度O. 5MPa，強(qiáng)度滿足要求，且水泥漿灌注后30min即可檢測，比常規(guī)操作可節(jié)省約98%的時(shí)間，省時(shí)高效。參閱圖1可知通過對武漢市軌道交通漢陽地區(qū)巖溶專項(xiàng)勘察等項(xiàng)目的鉆探封孔質(zhì)量檢測，采用本發(fā)明可溶巖溶洞上方勘探孔封堵方法后，鉆探封孔質(zhì)量合格率較之前提高了十幾個(gè)百分點(diǎn)，達(dá)到了 97%以上。
權(quán)利要求
1.可溶巖溶洞上方勘探孔封堵方法，其特征在于它包括如下步驟 (1)柔性杯型栓塞的制作采用天然橡膠制作栓塞； (2)放置栓塞利用鉆機(jī)動(dòng)力，用鉆桿將栓塞由孔口頂入鉆孔內(nèi)溶洞上方完整可溶巖位置，為保證將栓塞準(zhǔn)確地送達(dá)預(yù)定位置，用力應(yīng)均勻，速度宜緩慢； (3)水泥砂衆(zhòng)制備按早強(qiáng)劑結(jié)構(gòu)I父水泥砂水=1I 10 15 4的比例制備水泥砂漿； (4)灌注水泥砂漿將導(dǎo)漿管放入鉆孔內(nèi)，導(dǎo)漿管出口距栓塞頂面IOcm為宜； (5)通過導(dǎo)漿管將配制好的水泥砂漿注入鉆孔內(nèi)，至基巖面為止，邊注漿邊提升導(dǎo)漿管； (6)注漿完成后，提升出導(dǎo)漿管，并使水泥砂漿凝固30min； (7)采用重型動(dòng)力觸探對砂漿封孔質(zhì)量進(jìn)行檢查，將圓錐型動(dòng)力觸探頭改為平底探頭，5次連續(xù)錘擊，記錄貫入度； (8)封孔檢測合格后，上覆土層按“以土還土，以砂還砂”的原則進(jìn)行封孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可溶巖溶洞上方勘探孔封堵方法，其特征在于所述杯狀高度H等于鉆孔直徑的25%，柱狀高度Hl等于鉆孔直徑的15%，杯頂直徑Dl等于鉆孔直徑的110%，杯底直徑D2等于鉆孔直徑的90% ;杯內(nèi)徑R=2. 5cm,杯深H2=l. 9cm或1. 6cm ;杯壁厚L=3. 6cm 或 2. 5cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可溶巖溶洞上方勘探孔封堵方法，其特征在于所述鉆孔直徑為 IlOmm 或 4>91mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可溶巖溶洞上方勘探孔封堵方法，其特征在于所述早強(qiáng)劑為復(fù)合早強(qiáng)劑，配合比為75. 1%工業(yè)硫酸鈉+0. 9%三乙醇安+9. 0%TE激發(fā)劑+15. 0%萘碘酸甲醛縮合物減水劑；所述的結(jié)構(gòu)膠性能指標(biāo)(7. 4%膠+73. 5%水泥+19. 1%水)抗壓強(qiáng)度彡50MPa、抗剪強(qiáng)度彡24MPa、膠-老砂漿粘結(jié)拉伸強(qiáng)度彡2. 5MPa、膠-老砂漿粘接剪切強(qiáng)度彡1. 5MPa ;水泥為32. 5級普通硅酸鹽水泥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可溶巖溶洞上方勘探孔封堵方法，其特征在于所述橡膠材料的性能指標(biāo)為扯斷強(qiáng)度> 16MPa、扯斷伸長率％ ^ 450、300%定伸強(qiáng)力> 12MPa、硬度邵爾A68、沖擊彈性彡45%、橡膠與金屬附著力15KN/m。
全文摘要
可溶巖溶洞上方勘探孔封堵方法，它包括如下步驟柔性杯型栓塞的制作，放置栓塞，水泥砂漿制備，灌注水泥砂漿，通過導(dǎo)漿管將配制好的水泥砂漿注入鉆孔內(nèi)，至基巖面為止，邊注漿邊提升導(dǎo)漿管；注漿完成后，提升出導(dǎo)漿管，并使水泥砂漿凝固30min；采用重型動(dòng)力觸探對砂漿封孔質(zhì)量進(jìn)行檢查，將圓錐型動(dòng)力觸探頭改為平底探頭，5次連續(xù)錘擊，記錄貫入度；封孔檢測合格后，上覆土層按“以土還土，以砂還砂”的原則進(jìn)行封孔。本發(fā)明為在可溶巖地區(qū)遇溶洞情況下勘探孔的封堵方法，可有效解決因勘探孔誘發(fā)巖溶地面塌陷等次生地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，填補(bǔ)了國內(nèi)巖土工程勘察領(lǐng)域這方面的空白。
文檔編號E02D3/12GK103046537SQ20121056381
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者馬貴生, 羅小杰, 張三定, 曾立新, 殷先松, 高健, 高志林, 馮建偉, 梁亞農(nóng), 何愛文, 劉世斌, 甘信懷, 張良平, 雷世兵, 粟玉英, 宋婧, 巫玉皇, 潘坤, 李林, 韓旭 申請人:長江勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司, 長江巖土工程總公司(武漢)