软土地基分层注浆施工工法

1软土地基分层注浆施工工法工法编号：FJGFEJ17-2011完成单位：福建省泷澄建设集团有限公司浙江广丰建设集团有限公司主要完成人：陈明伟颜顺成陈飞张捷杨燃1前言软土地基分层注浆施工是针对软土地基的特点来研究的，软土从宏观上来看，出现出松、软、承载力低，颗粒细、塑性流动等特点，在这样的软土中注浆加固、用渗透注浆是不现实的，所以只能是劈裂注浆。分层注浆工法正是适应劈裂注浆所研制的一种新的施工法，有关注浆设备、注浆材料、注浆工艺流程、各种注浆参数以及效果经过实践具有较好的技术经济效果，它不仅适用于软土的注浆加固，而且也适用于其他复杂地层注浆加固。常用的注浆方法有：花管注浆和单向阀管注浆两种施工方法。两种注浆法均可用于渗注浆，而劈裂注浆只能用单向阀管注浆法（上海市隧道公司的SPF工法）。在土壤渗透系数小于10-4cm/s时，一般的花管注浆就难奏效，而要采用单向阀管的劈裂注浆。实践证明，在地面以下的一定深度的土层加固和跟踪注浆加固中，劈裂注浆具有施工方便、效果较好的优点，是一般花管压密注浆无法代替的。2特点2.0.1本工法适用范围较广，既可适用于渗透性较好的砂层，又可适用于渗透性较差的粘土。2.0.2该工法所采用的施工设备体积小巧，适用于市区较狭小的施工场所。在施工中，钻孔和注浆可以交错作业，钻机和注浆泵等设备都能最大限度地发挥其工作效能，有利于提高工效。2.0.3分层注浆可以根据土层的不同层次和程度，按加固的不同要求区别对待，并且可以反复地进行注浆。2.0.4配有高性能的专用液压注浆泵，注浆流量自0～50L／min可以任意调节，注浆最高压力可以事先设定。2.0.5配有压力、流量自动记录仪，能对注浆的过程进行监控，并且可将监测数据贮存，打印绘制图表。2.0.6配有高性能的双头密封注浆芯管，可以分别注入水泥浆液和化学浆液。23适用范围3.0.1本工法不仅适用于各类砂土，而且也用作处理淤泥质粘土、粉质粘土、粘土和一般填土层。3.0.2本工法可用于配合盾构和顶管推进进行跟踪注浆，能够有效地控制地面沉降，保护因沉降而引起损害的建筑物和地下管线，亦可应用于深基坑周围的土体加固、建筑物的基础加固，机场跑道的充填注浆加固、对基坑和隧道进行堵漏的注浆加固和稳定边坡的注浆加固等工程。4工艺原理本工法主要是利用浆液在压力作用下，似利斧劈入土层，浆液在劈入土层过程中，并不与土体混合，而是以二相存在，同时产生充填效应、挤压效应、扩散效应、骨架效应和离子效应等，达到注浆加固土层的效果。5施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程5.1.1施工工艺流程：钻孔→插入封闭泥浆→插入朔料阀管→插入双向密封注浆芯管→劈出浆液图5.1施工工艺流程图5.2操作要点5.2.1钻孔3孔径一般在φ80-100mm范围，钻孔垂直度误差小于1%，孔距一般在1.5m-1.2m左右（特殊土壤层例外），排列为梅花形。根据设计要求钻到一定深度，开孔直径一般为φ91mm，垂直精度应小于l%。5.2.2灌入封闭泥浆孔内灌套壳料套壳料又称封闭泥浆，当钻孔到达设计浓度后从钻内灌入封闭泥浆，其作用是封闭单向阀管和钻孔壁之间的空隙，迫使从灌浆孔内开环，压出的浆液挤破套壳料注入四周土层。5.2.3插入塑料阀管插入塑料阀管到设计深度阀管下端部有管塞，管中应逐段加入清水，以增加重量，减少弯曲。在充满封闭泥浆的钻孔中插入单向阀管（劈裂注浆管）一般用内径φ40-60的塑料管，每隔33-50cm钻一组射浆孔（即每米2-3组）外包橡皮套，插入钻孔时管端封闭，管内充满水。5.2.4在封闭泥浆达到一定强度后，在单向阀管内插入双向密封注浆芯管进行分层注浆，首先加大压力使浆液顶开橡皮套，挤破套壳料，在土体产生劈裂，并沿着裂缝扩散，扩散范围受注浆压力、时间、浆液配比、土层特征等因素的影响，一般从底部每一米注浆一次，达到一定的压力后，提起一米再注浆，这样重复进行。注浆完成后，清洗管内残留浆液，以便于第二次重复注浆（单向阀塑料管即留在注浆后的土层中）。5.2.5注浆完毕用清水冲洗塑料阀管中的残留浆液，以利下次重复注浆。5.3劳动力组织本注浆法施工，主要分为钻孔和注浆两道工序。钻机工、注浆工、拌浆工及辅助工等由工地负责人统一协调，做好有关工序操作人员组合搭配工作，配备l～2名施工员负责施工技术和统计工作。另外可按工程量大小适当配备材料员、机修工和电工等工种。6材料与设备6.1材料6.1.1注浆用单液浆液，以水泥为主体，适当配入部分粉煤灰和外加剂，双液浆液以水泥和水玻璃为主体，适当调配而成。6.1.2注浆用水应是可饮用的河水、井水及其他清洁水，含有油脂、糖类、酸性大的沼泽水、海水和工业生活废水不应采用。46.1.3注浆所用的水泥宜采用普通硅酸盐水泥，水泥标号宜为425号．水泥应保持新鲜，一般不得超过出厂日期3个月，受潮结块者不得使用，水泥的各项指标应符合现行国家标，准，并附有出厂试验单。矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥不宜用于注浆。6.1.4在满足强度要求的前提下，可用磨细粉煤灰部分地替代水泥，掺入量应通过试验确定。6.1.5为了改善浆液性能，应在浆液拌制时加入相应外加剂：6.1.6加速浆体凝结的水玻璃，掺量一般为水泥量的3%左右。6.1.7提高浆液扩散能力和可泵性的KA-1，掺量一般为水泥的0.3%～0.5%6.1.8提高浆液均匀性和稳定性，防止固体颗粒分离和沉淀的膨润土，其掺量不宜大于水泥用量的5%。6.2设备6.2.1塑料单向阀管塑料单向阀管是SR工法中的一个重要部件。管节每节33cm，一端有孔部位外面紧紧地套着橡胶套，覆盖住注浆孔。6.2.2钻机普通小型地质钻探机均可适用。6.2.3SYB50／50液压注浆泵注浆泵的性能和质量直接影响注浆效果，是SRF工法中的灌浆设备。该泵注浆流量0～50升／分，可以无级调速。注浆压力可以设定，压力最高为5MPa，并可压注砂粒粒径5mm的砂浆。6.2.4SM200拌浆机该拌浆机为外循环式，浆液从桶底抽出，再以高速从切线方向喷射入桶内，高速的粒于相应摩擦碰撞，使浆液很快均匀，并且可将浆液输送入盛浆桶内。6.2.5SS400搅拌式贮浆桶SS400贮浆桶带有低速搅拌装置，可贮存400升浆液，在贮存的同时进行搅拌以保证浆液的均匀性，避免沉淀现象的发生。6.2.6SPQ-850流量压力自动记录仪该仪器的一次仪表采用电磁流量和霍尔效应压力变送器，精度较高。该仪器具有电脑功能，可以显示流量和压力的瞬时值和注浆总量，具有设定注浆量和报警功能，有记日期、时分和孔号功能，并且按时间顺序贮存在电脑内，当每个注浆孔结束5后可采用表格形式分别打印各分段的注浆压力流量和分段的注浆量，并且以时间为纵座标绘制压力和流量变化曲线。6.2.7DRC型双向封隔器注浆芯管主要用于压注粘度较大和颗粒直径较大的水泥浆液。由芯管、压环、宝塔头、聚氨酯密封环和阀头组成，见图2。6.2.8RBH橡胶膨胀注浆芯管。主要用于压注粘度低和无颗粒的水玻璃等化学浆液。由膨胀胶管，固定接头、滑动接头、注浆芯管、闷头和注水管子等组成。在水压的作用下橡胶管膨胀与塑料阀管内壁紧密接触起到密封作用，见图3。图6.2.8-1DRE型双向封隔注浆芯管图6.2.8-1RBH橡胶膨胀注浆芯管7质量控制7.1质量控制标准7.1.1施工时应严格执行以下标准、规范：1）《建筑地基处理规范》JGJ78-20022）《真空预压法加固软土地基施工技术规程.》HG／T20578—19953）《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-20024）《软土地基深层搅拌加固法技术规程》YBJ225-915）《水下深层水泥搅拌法加固软土地基技术规程》JTJ259-20046）《建筑地基基础设计规范》7.2质量保证措施67.2.1施工中应严格按照设计单位的确定的目标进行质量控制。7.2.2在施工前，应根据勘察报告和现场测定，按照土层分布严格计算注浆浆液的配比，通过实验室进行实验配比，然后在施工现场应进行试注浆，静力触探测试加固前后土体强度指标的变化，以确定加固效果，抽水试验测定加固土体的渗透系数，钻孔弹性波试验测定加固土体的动浮性模量和剪切模量，最后确定浆液施工配比。7.2.3钻机移位后应及时校正是否在预定轴线上，孔距符合设计要求。经复核无误方可进行施工。7.2.4在注浆过程中，应及时统计计算注浆量，对注浆效果进行判断。7.2.5当采用多机同时作业时，为避免干扰临近土体浆液的凝固，选择的孔位应在相应5m以内的任何孔位完成注浆施工24h后方可开钻。7.2.6施工中用经纬仪双向监视钻杆垂直度，使孔位垂直偏差控制在允许偏差以内。7.2.7注浆浆液的制备能力应大于注浆时的浆液需求量，每台拌浆机和贮浆桶的浆液储备量不少于单孔设计注浆量。8安全措施8.0.1在施工过程中应严格遵循以下标准、规范：1）《建筑施工安全检查标准》JGJ59—992）《建筑机械使用安全操作规程》JGJ33。3）《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ80—91；4）《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46—2005；5）《建设工程施工现场供用电安全规范》GB50194—93；6）《安全防范工程技术规范》（GB50348-2004）7）拟建工程场地的《岩土工程勘察报告》；8）《供水水文地质勘察规范》（GB50027-2001）；9）《供水管井设计施工及验收规范》（CJJ10-86）；10）《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T111-98）；11）《岩土工程勘察规范》（DGJ08-37-2002）。8.0.2施工过程应特别注意做好监测量测，以此指导施工，确保施工安全。1）钻机移位时必须听从机长统一指挥。2）钻机定位后必须垫实放稳，三脚架要有防滑措施。73）注浆泵必须安装回浆阀，并保持畅通。拆除注浆管路时，应先打开回浆阀，释放管路内压力。4）钻孔前应同有关部门联系好，摸清地下管线确切位置，制定切实可靠的措施，保护好地下管线。9环保措施9.0.1本工法施工影响主要涉及水环境、大气环境、噪声三个方面，应采取相应的防治措施。9.0.2防治水污染的措施施工现场废料及垃圾采取集中堆放，统一处理，防止对河道造成污染。9.0.3减少机械车辆尾气排放措施对机械车辆尾气主要采取机械净化措施：即指内燃机废气的净化，包括机内净化和机外净化，机内净化是调整喷油嘴的喷油效果，机外净化是采用催化氧化和水洗法二级净化系统。9.0.4降低噪声污染的措施1）限制冲击式作业，缩短振动时间。2）严格执行《建筑施工场界噪声限值》GB12523、《城市区域环境噪声标准》GB3096，控制和降低施工机械和运输车辆造成的噪声污染。3）合理安排作业时间，避免夜间施工，使施工噪声对周围环境影响减少到最低程度。10效益分析10.0.1社会效益本工法推广应用到2010年底为止共完成注浆加固工程近十几项，这些工程大致分为四大类：1）应用于基坑底部的土体稳定与承载力；2）应用于控制地表沉降；3）应用于保护重要建筑物，4）应用于基础充填注浆。从大量的工程实践表明，本工法的推广应用已逐步成为配合地下工程施工的一项重要技术措施。由于本工法具有机动性、灵活性和特效性，所以能够起到排忧解难的作用。尤其是保护重要的地下管线和地下工程邻近的重要地面建筑物方面，效果十分显著。本工法施工简便，安全系数高，能节省部分工期。810.0.2经济效益软土地基分层注浆工法在近几年的工程使用中，共创产值500余万元，产生利税约60万元，节省动迁、拆迁投资费用，粗略估计约1000万元。11应用实例11.1龙海市芦州路市政道路工程（A标段）工程11.1.1工程概况龙海市芦州路市政道路工程（A标段）工程，其原始标高起伏大，工作面窄，且填方区内,为回填（场内土石料）土石料80%为经平基爆破形成的砂岩块，其余20%为砂土，地勘报告显示该工程的填土层岩芯采取率大于60%。11.1.2施工情况采用回填土石料进行碾压难以达到设计要求的0.95的压实度标准。该部分新近回填土方随着时间的推移必有沉降，且其沉降值与原土区域有较明显的差异，如不采取措施势必造成该路段的沉降，带来不必要的损失。原定计划为外运土石方填料