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灌漿施工技術

1.灌漿施工方法的分類

灌漿施工方法主要有兩種,壹種按灌漿導管設置法分類,另壹種按灌漿材料混合法或灌漿法分類,見表7-23。

表7-23灌漿施工方法分類表

(1)按註漿管設置方法分類。

1)鉆孔法。這種方法主要用於基巖或礫石層或夯實的基礎。與其他方法相比,該方法具有不擾動地基土和使用封隔器的優點。但壹般工程造價較高。

2)驅動方法。當註漿深度較淺時,可采用打入法,即在註漿管頂部安裝柱塞,用打樁錘或振動機將註漿管或有效註漿管打入地層。為了移除柱塞,將有刻痕的灌漿管拉起,因此不能從上往下灌註。當使用有效的註漿管時,在打孔的過程中會有很多孔被堵塞,清理也很費時。

3)註射法。這是在相對均質的砂層或灌漿管難以打入的地方使用的方法。這種方法利用泥漿泵和噴嘴進行水射流來設置註漿管。因為容易打亂基礎,不是理想的方法。

(2)灌註法分類

1)壹個解決方案,壹種系統模式。把所有材料放在同壹個箱子裏,提前做好攪拌準備,然後灌漿,適合凝膠時間長的情況。

2)兩個方案壹個系統。將溶液A和溶液B分別放入事先準備好的不同的盒子中,分別用泵輸送,使兩種溶液在註漿管口相遇。這種在灌漿管中攪拌和灌註的方法適用於凝膠時間較短的情況。對於兩種溶液,可以等量或按比例搭配。

3)兩個方案,兩種制度。將溶液A和溶液B放在不同的盒子裏,用不同的泵輸送。在灌漿管(平行管和雙管)頂部流出的瞬間,兩種溶液會匯合並註入。這種方法適用於凝膠時間是瞬時的情況。

(3)按灌漿方法分類

1)鉆桿灌漿法。鉆桿註漿施工法是鉆至規定深度後,通過鉆桿(單管)將註漿材料註入地層的方法。鉆孔達到規定深度後開始灌漿,如圖7-45所示。與其他灌漿方法相比,鉆桿灌漿法具有操作簡單、施工成本低等優點。其缺點是泥漿容易沿著鉆桿與鉆孔之間的縫隙噴到地面,而且泥漿的噴射方向有限,即垂直單壹方向。

圖7-45鉆孔管註漿施工方法

2)單濾管灌漿法。單濾管(花管)灌漿方法如圖7-46所示。將過濾管放入鉆過的地層中,並用沙子填充。用填充物(粘性土或灌漿材料等)封閉管與地層(從地面到灌漿位置)之間的縫隙。)以防止漿料溢出表面。壹般情況下,灌漿從上到下依次進行。每次註入後,用水沖洗掉管內的砂子,重復上述操作。這種灌漿方法比鉆桿灌漿方法更可靠。單濾管註漿的優點是可以在更大的平面內獲得相同的註漿深度。灌漿施工順序為自上而下,灌漿效果可靠。化學漿料從孔隙擴散,水平射流穿透容易均勻。灌漿管與灌漿工件分開設置,灌漿易於管理。化學漿噴射的開口面積比鉆桿註漿大,所以壹般只使用很小的註漿壓力,變化不大。其缺點是:註漿管加工和註漿麻煩,成本高。灌漿後,灌漿管很難恢復,有時可能成為施工的障礙。

圖7-46單濾管註漿法施工順序

3)雙管雙塞註漿法。這種方法是沿註漿管軸線在壹定範圍內註漿的方法,即註漿管內有兩個塞子,使註漿材料從塞子中間滲出管外。施工順序如圖7-47所示。

鉆井:通常用優質泥漿護壁,很少用套管護壁;

插入雙層管:為使密封材料厚度均勻,雙層管盡量位於鉆孔中心;

灌註封填材料:用封填材料改變孔內泥漿,避免灌註時封填材料進入管內,防止孔內泥漿與封填材料混合;

圖7-47雙層管雙塞註漿法施工順序

灌漿:待密封材料有壹定強度後,在管內放入帶雙塞的灌漿管進行灌漿。

封填材料均采用低強度配方,以粘土為主,水泥為輔。為了改善封填材料的脆性,有時會加入粉含量高的細砂或粘性土。

4)雙管鉆桿註漿法。雙管鉆桿的註漿方法是將漿液A和漿液B分別送至鉆桿端部,漿液經安裝在端部的噴槍噴出後混合註入地基。雙管鉆桿註漿法的註漿設備和施工原理與鉆桿註漿法基本相同,不同的是雙管鉆桿註漿法的鉆桿為旋轉註漿,末端增加了噴槍。註漿順序與鉆桿註漿相同,但長度短,註漿密實,註入的漿液集中,不會向其他部位擴散,原則上可采用定量註漿。

2.灌漿施工機械設備

常用灌漿施工機械及其性能見表7-24。在灌漿泵中,使用雙液泵,因此檢查兩種液體能否等量排出是非常重要的。攪拌和混合器根據不同的化學漿料和不同的制造商有各自的型號。在城市建築中,灌漿深度通常小於40m,而且是小孔鉆孔,所以采用立軸回轉液壓進給鉆機作為鉆機。

表7-24灌漿機械設備的類型和性能

3.灌漿

(1)灌漿施工

1)孔位,並進行復測。

2)鉆機和灌漿設備到位,應就近安裝。灌漿管道應固定,不宜過長,壹般為30 ~ 50 mm,以防失壓。

3)鉆孔:①將鉆桿對準標記的孔位,鉆孔至設計深度;(2)采用雙管雙塞註漿施工時,鉆孔時壹般用優質泥漿護壁,或用套管護壁;(3)為了防止鉆孔過程中大量的泥砂噴出,鉆孔時必須嚴格按照操作工藝進行。

4)水壓試驗:對於鉆桿灌漿,在灌漿前,為了檢查土層的密實度和孔間的連通性,可采用壓力小於灌漿壓力的清水進行試壓。

5)插管、封孔、提套管:①單根濾管(花管)灌漿施工,成孔後,先將濾管下入已鉆土層中,再向管內灌砂。用粘性土或灌漿材料封閉管道與地層(從地表到灌漿位置)之間的縫隙,以防止灌漿時泥漿溢出地表。(2)雙層管雙塞灌漿施工,成孔後先插入套管,再將外管插入套管內,在套管與外管之間註入密封材料,然後拔出套管。

6)安裝註漿管:①確認註漿管內無障礙物後,即可安裝註漿管。為了減少拔管時的阻力,可以在註漿管上安裝防水板。(2)註漿管就位後,在註漿管管口處加壹個蓋子,防止雜物進入。用頂桿推動灌漿管,慢慢拔出套管。

7)泥漿制備:①按照設計要求的水灰比,用高速泥漿攪拌機攪拌水泥漿。水灰比可為0.6 ~ 2.0,常見的水灰比為1.0。拌制泥漿的水溫不得超過30 ~ 50℃。(2)灌漿需要水玻璃時,應在濃水玻璃中加水稀釋,邊加水邊攪拌,並用波美儀測試其濃度。建築用水玻璃的玻璃細度為30 ~ 45。(3)將配制好的化學漿和水泥漿送入攪拌儲漿桶備用。

8)灌漿:①啟動灌漿泵,通過灌漿管道向加固土體中註入漿液。(2)采用單濾管(花管)註漿法時,應在鉆桿內灌入封閉漿液,並在註漿孔上部灌入頂層漿液,封堵地面裂縫,防止漏漿和交叉註漿,然後插入金屬花管註漿。密封泥漿7d的抗壓強度應為0.3 ~ 0.5 MPa。(3)單濾管(花管)灌漿法,灌漿壹般自上而下進行。每段註入後,用水泥漿管內的砂沖洗幹凈,再註入該段。重復上述操作,完成整個灌漿段的灌漿。(4)雙管雙塞註漿時,先將帶花管和止漿塞的註漿芯管插入註漿管孔底部,然後連接註漿管道,根據每個註漿段的長度進行第壹次註漿。第壹次灌漿完成後,漿芯管後退,進行第二次灌漿,以此類推,直至整個灌漿段完成。⑤灌漿用的漿液必須用攪拌機充分攪拌均勻後才能開始,灌漿過程中應不斷緩慢攪拌,攪拌時間應小於漿液初凝時間。泵送前,泥漿應通過濾網過濾。灌漿施工時,應采用自動流量和壓力記錄表,並及時整理和分析數據。⑥灌漿過程中,應盡可能控制流量和壓力,防止漿液流失。⑦灌漿順序按孔間距進行,采用先外圍後內部的灌漿施工方法。⑧吊管回填。灌漿完成後,應立即拔出導管。如果拔管不及時,漿液會凝固註漿管,使拔管困難。拔管時應使用拔管器。用塑料管灌漿時,灌漿芯管的高度應壹次300毫米;花管灌漿時,花管高度應壹次500mm。拔管後應及時擦洗註漿管,保持幹凈通暢。拔管後留在土裏的洞要用水泥砂漿或土料填實。

9)夏季施工時,灌漿體靜止時,漿鬥和灌漿管道不得暴曬,以防漿液凝固。冬季施工時,灌漿管道、灌漿泵和儲漿桶應采取保溫措施,防止漿液凍結。

(2)施工中應註意的問題

1)灌漿孔的孔徑壹般為70 ~ 110 mm,垂直偏差應小於1%。當灌漿孔有設計角度時,傾斜偏差不應大於20”。

2)註漿壓力壹般與加固深度的覆蓋壓力、建築物的荷載、漿液粘度、註漿速度、註漿量有關。灌漿時,壓力變化,初壓小,終壓高。壹般情況下,每深度1m,壓力增加20 ~ 50 kPa。

3)如果進行二次灌漿,化學漿液的粘度應較小,不宜采用自封式密封圈裝置,應采用兩端用水加壓的膨脹密封灌漿芯管。

4)註漿後及時拔管,否則漿液會使導管凝固,增加拔管難度。用塑料閥管註漿時,註漿芯管高度壹次應為330mm,註漿花管時,花管高度壹次應為500mm。拔管後留在土裏的洞要用水泥砂漿或土料填實。

5)灌漿流量壹般為7 ~ 10L/min。充填灌漿時,流速可適當加快,但不宜大於20L/min。

6)在滿足強度要求的前提下,可采用磨細粉煤灰或粗灰部分替代水泥,摻量應通過試驗確定。壹般摻量約為水泥重量的20% ~ 50%。

7)為了改善水泥漿的性能,在拌制水泥漿時可加入壹些添加劑,如水玻璃等加速水泥漿凝固,壹般用量為0.5% ~ 3%;提高泥漿擴散能力和可泵性的表面活性劑(或減水劑)為三乙醇胺等。,其摻量為水泥用量的0.3% ~ 0.5%;為改善泥漿的均勻性和穩定性,防止固體顆粒的離析和沈澱而加入的膨潤土不應大於水泥用量的5%。

8)取漿處理。當土層上部壓力低,下部壓力高時,泥漿有向上上升的趨勢。註漿深度較大,但擡升不明顯。但註漿深度較淺,漿液會提升較多,甚至溢出到地面。此時可采用間歇註漿法,即將壹定量的漿液灌入上層孔隙較大的土中,中止註漿,漿液凝固。反復幾次,可堵塞提升通道,加快漿液凝固時間,使漿液離開註漿管時凝固。實踐證明,需要加固的土層上方應有不小於1m厚的土層,否則應采取措施防止泥漿上升。