沥青灌浆渗堵漏技术

摘要

本发明是一种用于各种水下或地下建筑物或在渗漏条件作业的工作面的防渗堵漏技术，广泛应用于各种水下建筑物及基础、隧道、桥桩、围堰等防渗堵漏技术领域。本发明的特点是将沥青加热，然后用耐高温的耐热泵将热沥青泵入能隔热保温的灌浆管道，使之能顺利地送入渗水处，达到堵漏的目的。使用本发明，造价低、工艺简单，可以改善水电站、桥桩、隧道等地下或水下建筑物的施工条件，提高工程施工质量，缩短施工工期。

说明书

本发明属于各种水下或地下建筑物或在渗漏条件作业的工作面的防渗堵漏技术，特别涉及到各种水下建筑物及基础、隧道、桥桩、围堰的防渗堵漏技术领域。

在各种水工建筑、隧道、桥桩、围堰的施工过程或建成后，常由于渗漏水影响工程的正常施工或影响建筑物的安全使用。常用的灌浆防渗堵漏技术为水泥灌浆和化学灌浆，它们都是基于灌浆材料的化学反应生产一种新物质，达到建筑物的防渗堵漏的目的。美国专利US-3252290采用大于水比重的乳化沥青，通过沥青颗粒的离析沉淀进入缝隙而堵塞渗水通道。上述灌浆防渗堵漏技术，对于渗漏量小的处理是有效的。然而由于上述灌浆材料遇水后都有被水流稀释而流失的缺点，因此它们对流量大、流速高的渗漏处理是很难奏效的。

本发明的目的就在于提供一种适用于处理各种水工建筑、隧道、桥桩、围堰在施工过程中或建成后所遇到的流速高流量大的渗漏且简单易行、投资少的沥青灌浆防渗堵漏技术。

本发明的构思是基于沥青灌浆物理作用，它不怕流量、流速大，具有不被水流稀释而流失的特点。利用沥青的物理性能，加热后变为易于流动的液体，冷却后又变为固体，从而达到防渗堵漏目的。为此先将沥青加热到适当温度，使之具有一定的流动度，再输送到渗漏部位。由于沥青与水不互溶，热沥青遇水后，即分散成一些颗粒，随着沥青的不断灌入，分散的沥青不断凝聚并铺展开来，逐渐粘附在缝壁上。随着沥青层的不断加厚，渗水通道的不断缩小至完全堵塞，从而达到堵水作用。由于沥青与水接触时，在其表面形成了一层导热性不好的薄膜，灌入的沥青在裂隙与孔洞中冷却较慢，极有利于沥青浆液的扩散，因此它尤其适用于缝隙开度大、流量和流速大的渗漏。

为了有效地处理缝隙开度大、流量和流速大的渗漏，本发明技术关键是：第一沥青的加热温度应以易流动，易输送为准，加热温度为120℃～200℃;第二使用的泵应为耐高温的耐热泵;第三为了保持沥青温度，使之能顺利地送入渗水处，输送管道应为隔热保温的灌浆管道。

本发明的详细技术叙述如下：

先将沥青加热为易于流动的液体，再用泵将热沥青泵送灌入隔热保温的灌浆管，热沥青通过隔热保温的灌浆管进入渗水部位，热沥青遇水后，分散成一些颗粒，分散的沥青不断凝聚並铺展开，逐渐粘附在缝壁上，随着沥青吸附层的不断加厚，渗水通道不断缩小直至完全堵塞，防渗堵漏结束后，通过泵体循环，用清洗剂清洗泵。

根据沥青灌浆的要求，所述的沥青为各种牌号的沥青，包括道路石油沥青、建筑石油沥青和普通石油沥青以及加入各种添加剂的以石油沥青为主的各种改性沥青。具体选择沥青牌号时，应根据具体的工程要求和所用的施工机械而定。

沥青的加热设备由一个或一个以上的加热罐组成，加热罐的容积和数量根据工程需要而定，一次加热的沥青量要满足一个孔或一个孔段的灌浆用量。沥青加热方式为煤火加热或柴火加热，同时配备鼓风设施。沥青的加热温度视沥青的品种而定，主要以沥青在输送过程中易流动为准，但沥青的最高加热温度不得超过该沥青所允许的最高加热温度，故沥青的加热温度为120℃～200℃。

用于输送沥青的泵必需是耐高温的耐热泵，包括齿轮泵、离心泵及往复泵在内的各种适合沥青输送的电动机械泵。热沥青的输送压力必须确保能将热沥青压入渗水通道内为宜，因此耐热泵出口压力大于0.03MPa。当达到设计输送压力后，没有明显的吸浆即可中止灌浆。

另外，热沥青的粘度随温度的降低而增大，如果输送管道特别是灌浆管（尤其是埋入水中部分）的保温措施不当。热沥青的降温率过快就会造成热沥青在管道内堵塞而迫使灌浆中断。考虑到施工现场使用条件、经济实用等因素，本发明的隔热保温灌浆管采用如下保温措施：

（1）对钻孔较浅的灌浆孔和孔内积水较少，孔隙又较大且进浆量较大的灌浆孔，采用保温软管，包括橡胶管、塑料管或采用钢管;

（2）对钻孔较深，孔内积水较多的灌浆孔采用：a.钢管外套上保温软管，包括钢管外套上橡胶管或塑料管;b.双层钢管，钢管之间充填隔热保温材料，隔热保温材料为膨胀珍珠岩、浮石、玻璃纤维、石棉和岩棉等。

灌浆终止后，应立即用未加热或经加热的清洗剂进行清洗，清洗剂为柴油或煤油或其它有机溶剂或掺加乳化剂的热水清洗剂，乳化剂为平平加系列、OP系列等能将石油沥青乳化成水溶液的各种乳化剂及其辅助添加剂。

附图说明：

图1：本发明施工工艺示意图

图2：本发明为双层钢管的隔热保温灌浆管结构示意图

图3：本发明为双层钢管的隔热保温灌浆管（带射浆管）结构剖面示意图

图4：本发明为双层钢管的隔热保温灌浆管的管接剖面示意图

图5：本发明为钢管外套保温软管的隔热保温灌浆管结构示意图

下面结合附图和实施例作进一步说明。

实施例1：先将100号道路沥青加热到120℃～150℃成为易于流动的液体，再用耐高温的齿轮泵将热沥青泵送灌入钢管外套上橡胶管的隔热保温的灌浆管，如图5所示它是由一节或一节以上的这样管子组装而成，橡胶管25套在钢管24的外部，橡胶管两端用铅丝或其它方法扎紧，防止水进入橡胶管与钢管之间的夹层，最下端的一节为射浆花管27，各节管子之间用内接26连接。泵出口压力大于0.03MPa;热沥青通过隔热保温的灌浆管进入渗水部位，热沥青遇水后，分散成一些颗粒，分散的沥青不断凝聚並铺展开，逐渐粘附缝壁上，随着沥青吸附层的不断加厚，渗水通道不断缩小直至完全堵塞，防渗堵漏结束后，通过泵体循环，用未经加热或经适当加热的煤油或柴油清洗泵。

实施例2：先将30号建筑石油沥青加热到180℃～190℃成为易于流动的液体，再用耐高温的离心泵将热沥青泵送灌入双层管的隔热保温的灌浆管，如图2所示它是由三个不同的部件组装而成，即双层钢管20，管接21和带射浆泵的双层钢管22，双层管之间充填膨胀珍珠岩散料23，最下端的一段为射浆为花管（如图3所示），各节管子之间用管接21连接（见图4）。泵出口压力大于0.03MPa;热沥青通过隔热保温的灌浆管进入渗水部位，热沥青遇水后，分散成一些颗粒，分散的沥青不断凝聚並铺展开，逐渐粘附缝壁上，随着沥青吸附层的不断加厚，渗水通道不断缩小直至完全堵塞，防渗堵漏结束后，通过泵体循环，用加热的沥青乳化液清洗泵。

上述实施例工艺过程如图1所示：用钻孔机造孔，钻孔深度要求达到需要堵水加固的部位，灌浆管17插入套管16内，套管16穿过复盖层18深入渗水层19，套管16起保护作用，防止塌孔，套管管壁钻一些小孔，以利浆液通过。

将沥青原料砸碎或预热后倒入沥青加热罐1和2，开动鼓风机3和4调节火焰大小，待沥青加热到规定温度具有一定流动性能后（视沥青品种而定），打开球阀5或6，将热沥青放入集料罐7，打开阀门8和14，並关闭阀门9、13、和12，即可开动沥青输送泵11，将热沥青通过隔热保温灌浆管17进入渗水部位，开机后通过调节阀12调节热沥青的送入量，以控制压力表15的读数不超过设计值。当压力表15到达设计压力后，且无明显进浆即可中止灌浆。

灌浆结束后，迅速关闭阀门8、14和和12，并打开阀门9和13，将贮料桶10中的清洗液通过泵体反复循环清洗。

使用上述实施例，灌入1m³沥青，孔隙率以40%计，则可固结的体积为2.5m³，如孔隙率30%，则可固结的体积为3.3m³，由于浆液难以将孔隙完全充满，因此实际上浆液固结体要高于这个值。

在灌浆过程中及灌浆后未见浆液流失，说明灌入的沥青浆有效地起到了充填孔隙的作用。与其它速凝灌浆材料（如水泥-水玻璃等）相比造价低、工艺简单，可以改善水电站、桥桩、隧道等地下或水下建筑物的施工条件，提高工程施工质量，缩短施工工期，从而降低工程造价，具有极大的经济效益和社会效益。