单向阀管土体注浆加固工法Word格式文档下载.docx
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（三）、施工要素的确定
要确定的要素包括注浆孔位的布置、浆液配料及配合比、注浆容许压力、注浆量等。
1、注浆孔位的布置
注浆孔位的布置是根据浆液的注浆有效范围，且应相互重迭，使被加固土体在平面及深度范围连成一个整体的原则决定的。
（1）、扩散半径r确定
理论计算的原理及参数一般不易确定，通常采用经验值或现场灌注法来确定。
（2）、单排孔的布置
如图3所示，L为灌浆孔距，r为浆液扩散半径，则灌浆体的设计
厚度b为：
b=r2–L2/4，
当L=2r时两圆相切,b为0。
如果灌浆体的设计厚度为T，则灌浆孔距为：
L=2r2–T2/4。
按以上式进行计算出现以下几种情况：
a、L接近0时，b值仍不能满足设计厚度的要求，应采用多排灌浆孔；
b、单排孔能满足设计要求，但若钻孔过多、孔距太小，就应进行两排孔的方案比较；
c、从图4可以看出，当L值较大而设计T值较小时，对减少钻孔数是有利的，但因L值越大造成的浆液浪费量也越大，故在设计时，应对钻孔费和浆液费用进行比较，图4的T为设计帷幕厚度，h为弓形高，L为弓长，每个注浆孔的无效面积为：
Sn=2×
2/3×
L×
h
式中h=r–T/2,
若设土的空隙率为n,并且浆液填满整个孔隙,则浆液的浪费量为：
qn=Sn×
n=4/3×
h×
n
（3）、多排孔的布置
当单排孔不能满足设计厚度的要求时，就要采用两排以上的多排孔。
多排孔的设计基本原则是，充分发挥灌浆孔的潜力，以获得最大的灌浆体厚度，不同的设计方法，得出的结果也是不同的。
a.排距R大于（r+b/2）。
这种情况两排孔不能紧密搭接，将在灌浆体中留下“窗口”，是不可取的方法，如图5（a）所示；
b.排距R小于（r+b/2），两排孔搭接过多，造成一定的浪费，也不理想，如图5（b）所示；
c.排距R等于（r+b/2），两排孔正好紧密搭接，最大限度地发挥了各灌浆孔的作用，是最优的一种设计，如图6所示。
根据以上分析，可推导出最优排距Rm和最大灌浆量有效厚度Bm的计算式：
1两排孔：
Rm=r+b/2=r+r2–L2/4，
Bm=2r+b=2（r+r2–L2/4）；
2三排孔：
Rm同上，
Bm=2r+2b=2（r+2r2–L2/4）；
3五排孔：
Bm=4r+3b=4（r+1.5r2–L2/4）。
综上所述,可得出多排孔的最优排距：
Rm=r+b/2=r+r2–L2/4，
最优厚度：
奇数排Bm=（n-1）[r+b×
（n+1）/2（n-1）]
偶数排Bm=n（r+b/2）=n（r+r2-L2/4），
n为灌浆孔排数。
2、灌浆材料及配合比的确定
浆材一般分为粒状浆材和化学浆材，而粒状浆材在工程中较为常用。
通常使用的粒状浆材为纯水泥浆、水泥粘土浆和水泥沙浆，即水泥基浆液。
水泥基浆液以水泥浆为主，在地下水无侵蚀性的条件下，一般都采用普通硅酸盐水泥，水泥浆的水灰比一般在0.6~2.0，通常采用的水灰比为1：
1，为调节水泥浆的性能，有时也可加入速凝剂或缓凝剂等附加剂。
3、注浆量
注浆量一般取决于加固土体的空隙率，将土体的空隙用浆液灌满所用的浆量，就是理论注浆量，其计算式为：
Q=V×
式中Q—注浆量,
V—需加固土体体积,
n—土体空隙率。
4、容许压力
容许灌浆压力与一系列因素有关，例如地层土的密度、强度和初始应力，钻孔深度、位置及灌浆次序等。
然而，这些因素又难于准确预知，所以理论上确定容许压力比较困难，工程中普遍采用经验值或现场灌浆试验，来确定并调整容许压力大小。
《上海地基处理技术规范》提供砂土中容许压力经验数值是0.2~0.5MPA，粘性土中的经验数值为0.2~0.3MPA。
（四）、施工方法说明
图7为主要施工步骤示意图。
1、施工准备
准备好检验合格的水泥、泥浆、单向阀管、输浆钢管，接通水源、检查钻机、注浆机使其处于正常工作状态。
2、孔位测量放样
根据设计的孔位布置图，现场拉线放样，可以放出主要控制点，也可以将孔位全部放出。
为便于施工，大多采用放出主要控制点，边钻孔边放样的方法。
3、钻机就位
平整土地，局部需夯实的地方要夯实，以保证机身稳定。
将钻机移至放好的点位，调整垂直度。
4、钻孔
预先调查好加固土体的地质情况，根据设计要求定出钻孔孔深、设计注浆土体范围,钻孔孔径一般在80~100mm范围，钻孔的垂直度误差要小于1%。
边钻孔边压护壁泥浆，直至设计深度。
钻孔时要经常检测钻杆的垂直度，每接一根钻杆，用水准尺在水平面的两个垂直方向调整钻杆的垂直度，保证垂直度合格。
钻孔深度一定要达到设计要求，通常实际深度应略大于设计深度（10cm以内），但也不可钻深太多，以免浪费。
钻孔过程中，有时会遇到岩石，出现这种情况要进一步调查土体地质情况，若确实已钻至岩层，可将孔位稍作偏移继续再钻，若只是遇到小面积岩石，则可加入钢砂或换金刚石钻头继续施工。
5、孔内灌套壳料
套壳料（封闭泥浆）用来防止注浆时浆液翻出。
在钻孔将至设计深度前，配制好套壳料。
套壳料基本都采用以粘性土为主，水泥为副的低强度配方，为提高套壳料的脆性，有时还掺入细砂或采用粉粒含量较高的粘性土。
表1提供了我国某些工程中使用过比较有效的配方，所用土料为粉质粘土。
套壳料配方表表1
配方号
材料重量比
套壳料浇注时性能指标
7天龄期抗压强度
（N/cm2）
水泥
土
水
粘度（s）
稳定性
析水率（%）
1
1.53
1.94
26
0.007
9
10~20
2
1.5
1.88
--
0.035
钻孔达到设计孔深后，先不要提出钻杆，用水泵将套壳料注入钻杆杆芯，套壳料会从钻孔孔底注满全孔，直至从钻孔孔口翻出。
一般控制孔口均匀翻出套壳料，证明灌注成功，可以提出钻杆。
6、插入单向阀管
单向阀管要能承受足够的内压力，为了保险起见，在管子下入钻孔前，需抽样进行耐压试验，以免灌浆时阀管破裂，抽样合格后方可下管。
以设计注浆土体深度为依据，通过计算确定有孔单向阀管的长度，每个注浆孔需下入塑料阀管的总长度，要把带有注浆孔的阀管下置于需加固的土体中。
施工过程中，每下一节阀管都要检查密闭情况，有缝隙的地方用防水胶带粘牢，管子接头处接紧后用胶水粘好。
另外，每一节阀管下完就及时注入清水，克服下管时的浮力。
完全下到位后，地面最好留出20cm左右管头，以便检查孔身垂直度。
7、注浆
注浆加固须遵循逐渐加密的原则，加密次数视当地地质条件以及施工期限等具体情况而定，多采用1~3次注浆加密，注浆一般采用隔孔注浆，相邻两孔不能立即先后注浆（跳孔）。
注浆浆材则由专门工作人员在注浆前配好、配足。
注浆前，配好的浆液放在搅拌机中不停搅拌，保持均匀。
在塑料阀管中装入输浆钢管，安装过程中注意检查钢管是否下到阀管管底。
钢管下到位后，浆材配好就位，就可以注浆了。
注浆过程中，严密控制注浆压力，保持在设计压力范围。
通常要多次提升输浆钢管，才能注完一个孔，定量控制钢管每一次提升的时间及提出长度，例如阀管上每隔33cm有一环注浆孔，则每次在注浆量达到要求时提升钢管约33cm，提升时间根据注浆量及注浆实际情况而定。
正常情况每一孔达到所要求的注浆量，注浆深度、范围达到设计要求时，即可停止注浆。
若要进行多次注浆，还须清水认真洗孔，保证下次注浆顺利进行，一般情况下再次注浆间隔时间约12小时。
注浆过程中，有时会出现冒浆及串浆事故。
冒浆多为密封塞破损造成，出现冒浆须及时更换密封塞。
串浆则多由注浆压力过大或成孔偏斜造成，串浆可采用降压、封堵的办法来解决，用另一套输浆钢管（双塞止浆）插入被串浆孔封堵，注浆完后要及时清洗被封堵的注浆孔，保证该孔以后可以正常注浆。
在施工中，也会遇到有的孔没注浆，却无法下输浆钢管到位，出现这种异常情况，多采用补钻注浆孔的办法来解决。
对于施工过程中注浆效果不太好的孔，一定要及时清洗，确保二次补浆顺利进行。
五、劳动力组织（见表2）
劳动力组织表表2
工种
钻机司机（一台）
钻机助手
（一台）
注浆机司机（一台）
配料员
输浆钢管装配人员（每孔）
人数
2~3
3~4
六、机具设备
1、钻机XY100型、水泵各1台。
2、注浆机、强制搅拌机各1台。
3、单向注浆阀管、注浆钢管（双塞）各两套。
七、质量要求
1、钻孔时，钻杆垂直度、孔位、孔深是质量的控制因素，垂直度误差不能大于1%，孔位、孔深必须满足设计要求。
2、注浆量、压力要严格控制，才能达到预期效果。
3、施工完毕，待灌浆土体硬化后，通过抽芯检验，看注浆土体是否达到设计强度。
八、施工安全
1、施工中，钻机运转时，附近严禁站人。
钻杆装卸时，钻机司机一定要使钻机制动，以免伤及他人。
2、注浆过程中，工作人员要压制输浆钢管，注浆机司机必须严控注浆压力，并且密切注视注浆现场，若发生异常现象，应立即关闭注浆机。
施工时，注浆机司机严禁擅自离职，进行其他活动。
3、由于高压注浆，工作人员要警惕输浆钢管接头及其它薄弱环节破裂，造成水泥浆喷射伤害事故。
九、工程实例
深圳地铁福民站南北端头盾构井，盾构机施工会使土体受到很大反力，
采用单向阀管注浆加固土体。
注浆孔位采用多排布孔，具体分布情况见附图。
注浆材料为纯水泥浆，设计单位提供水灰比为0.5：
1，注浆容许压力为0.6~0.8MPA，套壳料（封闭泥浆）配合比为，水泥：
粉粘土：
水=1：
2：
2。
由于施工工期及地质条件的原因，采用一次注浆。
平均每台钻机每日钻孔4~6个，注浆压机一台（双泵），平均每日注浆（正常情况）20~30孔。
附图一
深圳地铁福民站
南端头井土体注浆加固孔位分布图
单位：
厘米
附图二
北端头井土体注浆加固孔位分布图
毫米
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