袖阀管法灌浆施工技术应用

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袖阀管法灌浆施工技术应用

1工程概况

工程地质条件:场区地层划分为6个工程地质单元,分别为:(1)卵石(alplQ24):层厚0.8~1.2m,分布于河床;(2)卵石(alplQ14):层厚一般4.0~10.3m,层间夹有砂壤土及粉砂透镜体;(3)黄土状重粉质壤土(alplQ14):层厚1.3~6.9m,厚度不稳定,该层在河床及左岸段夹有卵石、中砂透镜体;(4)卵石(alplQ14):层厚2.5~18.2m,局部夹黄土状重粉质壤土透镜体,在场区东南(NDA16-7~NDA16-9孔附近)变薄;(5)黄土状重粉质壤土(alplQ23):层厚1.1~5.0m,呈薄层或宽大的透镜体状分布,厚度不稳定;(6)卵石(alplQ23):未揭穿,揭露最大厚度11m。

2现场试验确定施工参数

2.1试验目的

通过调整灌浆压力、孔排距、灌浆材料以及其他灌浆参数使灌浆效果能满足设计渗透系数的要求。为下步灌浆施工提供经济合理的参数。

2.2设计参数及设计标准

设计参数:灌浆试验的孔距2.5m,排距2.5m,灌浆压力0.3MPa,灌浆浆液干料与水之比为1∶2(干料中水泥与粉煤灰之比为1∶2)。设计标准:灌浆后地层的渗透系数小于3×10-5cm/s。

2.3试验参数

现场试验分三种参数进行,方案一依据设计图纸拟定的灌浆参数进行。即:灌浆压力0.3MPa,灌浆孔、排距均为2.5m;方案二选定灌浆参数为:灌浆压力0.25MPa,灌浆孔间排距均为2.0m;方案三选定灌浆参数为:灌浆压力0.3MPa,灌浆孔间排距均为2.2m。

2.4试验过程

灌浆试验分三个区域即方案一区、方案二区、方案三区;灌浆试验于2010年3月5日开始,6月19日完成,历时105天。完成试验孔36个,检查孔3个,钻孔总进尺278.66m,灌浆总进尺246.36m,检查孔进尺20.3m,共用干料116.1T(其中水泥38.7T,粉煤灰77.4T)。其中方案一区钻灌浆孔总进尺79m,灌浆总进尺73m,用干料45.675T(其中水泥15.225T,粉煤灰30.45T),平均每米干耗量626Kg;方案二区钻灌浆孔进尺89.68m,灌浆进尺83.68m,用干料34.725T,(其中水泥11.575T,粉煤灰23.15T),平均每米干耗量415kg;方案三区钻灌浆孔进尺89.68m,灌浆进尺83.68m,用干料35.7T(其中水泥11.9T,粉煤灰23.8T),平均每米干耗量427kg。

2.5试验结果

在地层透水性一定的情况下,增加灌浆压力能使浆液扩散的更远,灌入更多的浆液。在灌浆过程中,方案一采用0.3MPa压力灌浆,离孔口3m内灌浆时出现了砼垫层抬动、开裂的情况和从砼垫层外冒浆的情况;方案二采用0.25MPa压力灌浆,也出现了砼垫层抬动、开裂的情况和从砼垫层外冒浆的情况,抬动观测值为0.3cm至2cm不等;方案三采用0.3MPa压力灌浆,出现抬动均小于0.4cm,砼垫层未见开裂。本次灌浆试验通过比较灌浆量和压力的关系、发现灌入量与灌浆压力关系不大,灌入量与灌浆孔每米控制、充填的体积、面积基本成正比。根据试验成果,计算单位控制体积(X)与单位灌入量(Y)的相关系数为0.947,表示单位控制体积(X)与单位灌入量(Y)具有很强的线性相关性。依据试验数据计算得线性回归方程式为:Y=80.45X-7.33。三种试验方案最终渗透率都能满足设计渗透系数小于3×10-5cm/s的要求,但较大的孔排距施工方案可减少钻孔工程量,最终选定孔排距均为2.5m,灌浆压力为0.3MPa的施工方案。

3施工方法

3.1施工布置

灌浆施工时,将钻机布置在砼垫层上,其他施工机械布置在砼垫层以外不影响交通的地方。

3.2工艺流程

灌浆施工流程:钻机定位→开孔→(泥浆护壁)钻孔→终孔→注入套壳料→下袖阀管→待凝→开环→(自下而上分段)灌浆→灌浆结束→移机。

3.3钻孔施工

采用回转式地质钻机成孔。合金钻头要用针形状的,冲洗液用泥浆,开孔的孔径在10mm,灌浆孔孔径91mm。钻孔要一次性成功,钻至设计高程后停止钻进。

3.4灌注套壳料

灌注套壳料:套壳料是由水泥、黏土按一定配比(水泥∶黏土:水为1∶1.5∶1.9)混合制成的浆液。在导管孔底10cm的地方放置,把套壳料用灌浆泵通过导管放置在孔底,浇注套壳料需要一气呵成,在进行的过程中不能停顿,用最短的时间灌注套壳料,时间最长也要在20min以内。下花管:袖阀管在套壳料灌注完以后就马上下入,把袖阀管放置在正中间,同时固定中,设计的条件和要求要与管底高程相符合,管口需加以保护,在离地面10~20cm之间。袖阀管为专用管材,外径55mm,内径39mm,底端封闭,每环钻孔6个,环距33cm,环孔用橡皮箍箍住。袖阀管单根长33cm,可组合任意长度。待凝:套壳料灌注完毕后,须待凝3~5d才能灌浆。

3.5灌浆施工

3.5.1灌浆材料。

使用粉煤灰水泥浆液,水泥采用Po42.5级普通硅酸盐水泥,粉煤灰采用一级粉煤灰,水采用洁净地下水。水泥与粉煤灰之比为1∶2,干料与水之比为1∶2。制浆的材料称量的误差需要保证在5%以内,制浆材料的称量误差应小于5%。每部灌浆机都配备一部专用的灰浆搅拌机。水泥浆搅拌时间不小于3min。必须把浆液在使用前筛一下,浆液制备必须在4h内用完,如果余浆超过4h,就把它们视作废浆,做废浆处理。寒冷季节在施工的时候应做好御寒措施,浆液的温度控制在5℃~40℃。

3.5.2灌浆。

灌浆的方法是从上到下,灌的时候先灌最后一环,最低环,一环一环网上移动,最上面的一环最后再灌。灌浆的程序是:开始灌浆工作是在套壳料凝固,一直到规定强度范围内,第一是先洗干净袖阀管,必须用清水洗,然后向袖阀管内下入双塞式灌浆塞,灌浆塞出浆口与袖阀管环孔位置应一致。袖阀管里的灌浆段在灌浆泵的作用下,压力越来越大,一直到套壳料被清水压开,套壳料有裂缝出现,这样环就是开了。环开以后,把水泥浆灌注在砂卵石层里,灌注一定要按规定操作,开环的比率不能低于95%,中排孔的环必须都要开环,边排空的空段不开环的数量不能超过3个。

3.5.3灌浆结束标准和封孔。

灌浆段在规定最大压力下,注入率要低于每分钟0.4L,之后再灌注大约30min后,灌浆这一过程就可以截止,如果注入率低于每分钟一升,灌注时间可以延长至60min。袖阀管灌浆结束并验收合格后对袖阀管进行封孔,封孔采用纯水泥浆。

3.6质量检查

灌浆的质量必须要严格检测,时间是在灌浆完毕之后的14d,使用钻孔注水的方法进行检查。

4质量控制措施

4.1施工测量控制

测量加深,严格检查工作,为确保准确度,不论是测量的员工还是检测的仪器都需要合理的搭配。加强测量放线及检查工作,配合适当的测量仪器和测量人员,确保钻孔位置和尺寸的准确性。

4.2原材料质量控制

袖阀管灌浆主要是用水泥和粉煤灰这两种作为原材料,这两种材料的质量必须要达到统一标准,在材料进场后,产品是否有合格证,化验单是不是完整,都必须严格核实,并在有资质的实验室进行复检,确保无误后方可使用;材料的存放位置必须要在地势高、不潮湿的地方,并且要确保交通方便,优先使用先到的材料;材料的配比一定要参照规定的浆液比计算,误差不超过5%。

4.3钻孔质量控制

务必平稳牢固的安装钻机。钻机设计的空位和实际的空位偏差要在10cm以内;钻孔的深度要和设计的深度相符合,钻完以后,孔底沉下去的渣子要有小于10cm的厚度;袖阀管的安装位置要在中间,安装的深度误差必须在10cm以内,袖阀管在地面上大概10~20cm的高度,封闭管的底部,在管口放上盖子,做到保护措施。

4.4灌浆质量控制

浆液使用普通搅拌机时应大于3min;浆液在使用前应过筛,浆液自制备至用完的时间不宜大于4h;止塞器止塞于环的上下20cm处,开环压力由小到大,直至开环,当开环压力达到2MPa仍不开环时此环不再开。灌浆时发现砼盖重出现抬动、盖重出现裂缝或边缘地面漏浆,应立即降低灌浆压力、减少进浆量继续灌注直至灌浆结束,对于上述情况久灌(3h以上)不能结束者可暂停本环灌浆,待以后复灌。

4.5整理分析数据资料

详细记录好袖阀管在施工中的数据,资料及时准确的整理好,注浆时遇到难题,应及时有条理的分析,并及时采取相应的措施,尽快处理。

5结语

袖阀管注浆技术作为一种新的技术,一般适用于表面灌浆,深度在50m,它主要具有以下优点:有上下两拦截器,泥浆可以在任何的范围内工作,以达到原有的目的;注浆前,不必设较厚的砼止浆岩墙;注浆的压力变得很大时,发生冒浆和船桨的几率就会降低,结合底层的结构,使用不同的注浆原料,注入一根注浆管道到里面,在进行注浆的工程时,运用不同的参数和方法;此类灌浆的方法在南水北调中得到了运用,对倒虹吸建筑物进出口渐变段基础的加固和防渗起到了良好的效果。

作者:岳秀瑜 单位:河南省水利第二工程局