袖阀管灌浆.doc

袖阀管灌浆基础处理专项方案
1、概述
1.1、工程概述
大沙河倒虹吸工程于河南省博爱县阳庙镇鹿村村南约300m处。进口渐变段起点桩号为总干渠Ⅳ27+307.2，出口渐变段终点桩号为总干渠Ⅳ27+798.2，建筑物总长491m，其中管身水平投影长340m。管身横向为4孔箱形钢筋砼结构，单孔孔径为6.5m×6.65m（宽×高）。
大沙河渠道倒虹吸由进口渐变段、进口检修闸、管身段、出口控制闸和出口渐变段组成。
管身段，水平投影长340m，由进口斜管段、水平管段和出口斜管段组成。倒虹吸管横向为4孔， 每2孔一联，为左右对称的箱形钢筋砼结构， 单孔孔径尺寸为6.5m×6.65m（宽×高）。
1.2、项目描述
在大沙河倒虹吸进出口渐变段底板，由于承载力不能满足施工要求，设置有袖阀管固结灌浆。其中进口桩号IV27+307.2~IV27+352.2间灌浆平面尺寸约为19~28.82m宽*45m长， 基底灌浆孔深度约7.5m~5.2m之间；出口桩号IV27+729.2~IV27+798.2间灌浆平面尺寸为29.42m~15m宽*69m长，基底灌浆孔深度4m。灌浆深度穿过卵石区，深入到稳定的重壤土层。
2、编制依据
（1）《总干渠温博段大沙河倒虹吸进出口渐变段基础处理图》（NZSIV(WB)-H006-1-3-1~3）
（2）《南水北调中线干线工程主要技术标准汇编》
（3）南水北调中线局有关规定
(4)有关招投标文件
3、主要工程量
序号
项目
单位
数量
备注
1
砼
M3
1304.3
盖重C10砼：进口538m3，出口766.3m3
2
钢筋
T

3
造孔
延米

4
灌浆
延米

4、施工方案
4.1、袖阀管注浆原理简介
袖阀管注浆工法是预埋注浆管法的延伸和改进，很好的解决了松散地层注浆管封闭止浆的难题。采用该工法可以解决松散地层的注浆加固、防渗、堵漏等工程难题。。袖阀管注浆工法是在浆液经过注浆泵加压后，通过连通管进入注浆管，聚集到袖阀管注浆管段，然后通过钻有直径为6mm 的泄浆孔的PVC管(即袖阀管)，在内压力的作用下，将包裹在PVC外的橡胶圈胀开和套壳料挤碎。当压力逐渐增大到一定程度，被加压的浆液就会沿着地层结构产生充填、渗透、压密、劈裂流动，此时由于供浆量小于进入量，压力会自动回复到平衡状态，续后的浆液在压力作用下，使得劈裂裂缝不断向外延伸，浆液在土体中形成固结体，从而达到增加地层强度，降低地层渗透性的目的。逐次提升或降低注浆内管即可实现分段注浆。
橡胶圈的作用是当孔内加压注浆时橡胶圈胀开，浆液从泄浆孑L进入地层，停止注浆时橡胶圈在袖阀管外部浆液的作用下封闭泄浆孔，阻止泥土和地下水逆向进入袖阀管内。
套壳料的作用是在袖阀管周围形成具有一定强度的保护层，注浆时浆液在袖阀管有孔的部位挤碎套壳料，而上部和下部的套壳料仍具有一定强度，可以阻止浆液的上下流动。这样浆液就只在很小的范围横向流动，以增加地层加固半径。而双塞管的作用是增压，当浆液通过注浆内管进入双塞管后，浆液从内管上的4cm长的出浆孔流出。当浆液进入袖阀管和双塞管中间时，在压力作用下，橡皮帽被顶起，随着浆液的聚集，压力达到一定程度后，袖阀管外侧的橡胶圈被胀开，套壳料被挤碎，从而浆液被挤压到地层中。袖阀管注浆如需分段进行，每段注浆应一次完成。钻孔、注浆可采取平行作业方式，提高工作效率。
4.2、袖阀管设计参数
进出口底板袖阀管灌浆按照Ⅰ序孔和Ⅱ序孔的顺序灌浆，灌浆压力初定为0.3Ma；灌浆材料采用粉煤灰水泥浆，水泥强度等级不低于42.5级的普通硅酸盐水泥，水泥与粉煤灰之比为1:2，干料与水之比为1:2，可根据施工需要加入速凝剂。
灌浆孔布置为梅花型，间排距2.5米，边缘处孔位可做适当调整；灌浆孔内部有锚固钢筋，钢筋深入底板内0.4米，深入灌浆孔2米，顶端设长0.3米的弯钩。
灌浆后基础渗透系数要求不大于1+10-5cm/s。
灌浆孔中心离底板外缘的距离不小于500mm。
4.3、工艺流程

4.4、施工工序
首先遵照设计在施工现场进行灌浆试验，在满足设计要求的承载力下调整灌浆材料，浆液扩散半径，容许灌浆压力等。具体施工为：
（1）浇筑盖重砼
首先开挖出建基面，建基面要求干地平整干净，验收通过后浇筑。验收通过后在建基面打入直径20mm钢筋，外漏60~80cm，在每根钢筋上现场测量标定盖重砼设计上表面，拉上细线作为砼施工标准。砼分格浇筑，砼搅拌罐车直接运输入仓，人工平仓，振捣棒振捣，平板振捣器收面振捣，3m刮杠找平，木模收面。
（2）定位造孔
砼施工完成后，待砼强度达到设计要求。先用全站仪通过基点坐标在盖重砼表面测放每排两边的最外边两点的坐标点，再通过这些坐标点，采用拉线和卷尺量测的方法定出两点中间其他钻孔孔位。定出孔位后，用油漆在盖重砼表面标注。
孔位确定后，钻机进场就位，应使钻机底部平整稳固，在开钻前利用吊锤钻头和钻孔的垂直度进行检测，并在钻进2m时及以后每加一节钻杆均需对钻机调平校正，要求钻孔的倾斜度≤ 1% 。在钻进的过程中，由于要穿透盖重砼和卵石层，一般采用金刚钻头。
施工采用两序法，地质钻一次造孔泥浆护壁，灌浆自下而上施灌，先单序孔，后双序孔，以免串孔或窜浆。如遇转折孔，孔距要做适当调整，以确保转折孔与邻孔之间的紧密连接。
（3）制备、置换套壳料
套壳料一般由粉煤灰、膨润土、水泥加水搅拌而成。
成孔后立即通过钻杆将套壳料置换孔内泥浆，方法是将通过循环泥浆的管接到挤压式注浆机上，在注浆压力的作用下，通过钻杆将孔内泥浆置换成套壳料。套壳料在压力的作用下，通过钻杆进入钻孔底部，随着套壳料的进入，泥浆从
地面孔口置换出来，置换出来的泥浆通过钻孔口的泥浆沟排到泥浆循环池。在发现排出的泥浆中含有套壳料时，停止置换。
（4）安装袖阀管
在套壳料置换完成后要立即插入袖阀管。袖阀管插入前根据深度要进行连接，在插入时相邻两节袖阀管用长度为20cm的PVC套管连接，采用U— PVC胶合剂将袖阀管和连接套管粘牢。第一节袖阀管安装好堵头，再对管中注入清水， 目的是减小袖阀管的弯曲直。袖阀管每节连接好后，依次下放到钻孔中，直到孔底，下放时尽量保证袖阀管的中心与钻孔中心重合。
根据注浆要求，在注浆管部位下B型管，非注浆部位下A型注浆管。首先在连接好的注浆管下部加下闷盖将注浆管下入注浆管孔中，要确保注浆管下道孔底，上部要高出盖重砼面20cm，利用注满水的注浆管的重力作用，使注浆管不会浮起，之后将套管缓慢提出，最后在注浆管上部盖上闷盖，以防止杂物进入注浆管，影响注浆作业质量。
（5）制浆、注浆
等到套壳料具有一定的强度后（时间不得少于3天），可进行注浆施工。
按设计和现工地试验室提供的经监理批准配合比拌制好浆液，浆液的比重符合要求，若有添加剂的按试验室确定的并经监理批准的参量进行添加，经保证水泥浆液的配制质量。
在一切工作都做好后方可开注浆机进行注浆，注浆过程中主要通过听声音、看压力、看注浆量（有前面灌浆现场施工性试验取得参考数据）来判断注浆的实施效果；听声音是否有异常，看压力是否过高，看注浆量是否达到设计的注入量；这个过程主要靠注浆操作员来控制，另外注浆操作员还要做好注浆记录，并保证记录的真实性。
注浆中应密切注意注浆压力的变化。每段注浆时，压力表应出现两次峰值，在注浆刚开始，出现第一次峰值，持续的时间很短；随后压力逐渐下降在一定范围内相对平稳，持续时间在一分钟左右，压力表出现第二次峰值，当出现第二次峰值后，将注浆内管上提进行下一段注浆。压力表出现第一次峰值是由于套壳料引起的，当套壳料被挤碎，这个峰值很快下降；随着浆液的注入，地层中间的空隙被填充，注浆压力也逐渐增大，达到第二次峰值。
（6）拔管、插锚固筋
注浆管的上提一般是在压力值和注浆量达到设计值时进行，所以上提注浆管管要用力均匀、及时快速、并按一定的步距。由于灌浆层主要出于卵石层区，建议灌浆步距为1m左右。注浆管拔出来后迅速插入锚固钢筋，出入困难时用磅锤击打插入，插入后外漏高度40cm。
（7）封孔、清理

4.5、施工注意事项
（1）、钻孔时要控制好造孔的垂直度。
（2）、在注浆施工中应通过现场试验对注浆参数及浆液配比作进一步试验调整，并在以后注浆施工过程中根据现场实际情况进行适当调整，以确保注浆效果。
（3）、如出现堵管，堵管的处理要快速及时，不能慌乱，要按顺序一步步尽快处理。
（4）、注浆过程中要采取相应的措施来防止堵管，如多做试验选定合理的凝结时间，注意压力的变化，如压力升高要及时提升锌管。
（5）、水泥浆液若发生沉淀、离析现象，应进行二次搅拌。
（6）、施工过程中做好注浆施工的各种记录，及时了解注浆压力和流量变化情况并进行综合分析，判断注浆效果是否满足设计要求，注浆作业时，每500 mm记录一次注浆参数。。
（7）、在钻孔和注浆施工过程中，要做好各种机械设备和电路的检查工作，消除各种不安全因素的存在。
（8）、在拆除管路及注浆操作时应戴防护眼镜，以免浆液溅入人眼，并做好劳动防护，作业人员必须佩带胶手套。
（9）、搞好现场的文明施工，及时做好泥浆清理工作，施工完毕及时清理现场。

尤其注意：钻孔垂直度和套壳料质量是影响开环的最重要因素，施工要特别注意。
5、资源投入
6、质量保证措施
7、安全文明措施
8.5.2所需的机具设备及材料
　　(1)钻孔机械：采用150型工程地质钻机进行钻孔。
　(2)注浆机械：采用HFV5D、KBY50/70型等双液注浆泵，并配备高压注浆管路系统和制浆设备。
　(3)袖阀注浆管及花管、心管：袖阀注浆管为每节长333mm、内径40mm、外径48mm的硬质塑料管，它是由钙塑聚丙烯制造而成。注浆管内壁光滑，接头有螺扣，端头有斜口，外壁有加强筋以提高其抗折强度。注浆管分A、B两种，A种注浆管上未开设溢浆孔，注浆管的单向阀作用，详见图8-4。
注浆管结构示意图
B种注浆管上开有8mm的溢浆孔6个，注浆管构造如图所示。在B种注浆管有孔部位外面紧紧地套着抗爆破压力为4.5 MPa的橡胶套，橡胶套覆盖着溢浆孔，这样，注浆时，浆液可以通过溢浆孔进入地层，而地层中的水和颗粒难以进入注浆管中，从而达到注浆花管采用Φ22mm的焊接钢管加工，一般长0.6～1 m，其四周均匀地布设12～18个Φ8mm的泄浆孔。花管两端各加上3～4个止浆橡胶皮碗，以形成阻浆塞，起到止浆作用。
注浆心管采用Φ22mm焊接钢管加工，每节长2 m。主要起输送浆液作用，与注浆花管采取丝扣连接。　　
8.5.3工艺流程
袖阀管注浆工法工艺流程如下页图8-5所示。
地表袖阀管垂直注浆采取垂直布设注浆孔，注浆孔采取梅花型布置，孔距1.73Rm，排距1.5Rm。漫堂布置，孔深7米，成桩直径1.2m，平面布置详见图8-6。

8.5.4现场试验
首先遵照设计在施工现场进行灌浆试验，在满足设计要求的承载力下调整灌浆材料，浆液扩散半径，容许灌浆压力等。
8.5.5施工方法
施工采用两序法，地质钻一次造孔泥浆护壁，灌浆自下而上施灌，先单序孔，后双序孔，以免串孔或窜浆。如遇转折孔，孔距要做适当调整，以确保转折孔与邻孔之间的紧密连接。
①钻孔
采用泥浆护壁水冲法钻进成孔，钻进深度应达到注浆固结段高度。在钻孔过程中要做好记录，以供注浆作业参考。
②下管
根据注浆要求，在注浆部位下B型注浆管，非注浆部位下A型注浆管。首先在连接好的注浆管底部加下闷盖，将注浆管下入注浆钻孔中，要确保注浆管下到孔底，上部要高出地面，然后在注浆管中加满水，利用重力作用，使注浆管不会浮起，之后将套管缓慢地提出，最后在注浆管上部盖上闷盖，以防止杂物进入注浆管，影响注浆作业质量。
钻　　孔
注套壳料
下注浆管
下孔内注浆器
注　　浆
Ⅰ段注浆达到要求
第Ⅱ段注浆作业
………
全孔注浆达到要求
结束本孔注浆
套壳料制备
注浆料制备
Ｎｏ
重复注浆
Ｎｏ
图8-5　袖阀管注浆工法工艺流程图

③封孔
套管拔出后，在地面1 m处以下采用砂或碎石填充，在地面1 m处以上至地面段和孔口周围采用速凝水泥砂浆封堵，以防止注浆过程中冒浆现象发生。
④注浆
采取分段式注浆，每段注浆长度称为注浆步距。花管长度为注浆步距长度。注浆步距一般选取0.7～1 m，这样可以有效地减少地层不均一性对注浆效果的影响。对于砂层，注浆步距宜选用低值；对于砂卵石或破碎岩层，注浆步距宜选用高值。
注浆过程中，每段注浆完成后，向上或向下移动一个步距的心管长度。宜采用提升设备移动，或人工采用2个管钳对称夹住心管，两侧同时均匀用力，将心管移动。每完成3～4 m注浆长度，要拆掉一节注浆心管。注浆结束后，在注浆管上盖上闷盖，以便于复注施工。
⑤注浆结束的条件 注浆量达到设计要求，注浆终压达到1.2MPa;
8.5.6 注浆效果检验
(1)注浆后，采取检查孔总数不少于总灌浆孔数的5﹪，总孔数不少于3个取芯检查，直观检测浆液渗透情况。渗透系数不合格者需进行二次补灌。
(2)取样测试固结体单轴无侧限抗压强度，进行复合地基承载力检验。