注漿施工工藝課件

1、（一）按注漿管設置方法分類1用鉆孔方法 主要用于基巖或砂礫層，或已經(jīng)壓實過的地基。這種方法與基他方法相比，具有不使地基土擾動和可使用填塞器等優(yōu)點，但一般工程費用較高；2用打入方法 當灌漿深度較低時，可用打入方法。即在注漿管頂端安裝柱塞，將注漿管或有效注漿管用樁錘或振動機打進地層中的方法。3用灌漿方法 在比較均質(zhì)的砂層或注漿管打進困難的地層等采用的方法。這種方法利用泥漿泵，設置用水噴射的注漿管，因容易把地基擾動，所以不是理想的方法。（二）按灌注方法分類1一種溶液一個系統(tǒng)的方法 將所有的材料放進同一箱子中，預選做好混合準備，再進行注漿，這適用于凝膠時間較長的漿液。2兩種溶液兩個系統(tǒng)的方式 將A溶液

2、和B溶液分別準備放在不同的容器中，用不同的泵輸送，在注漿管（并列管、雙層管）頂端流出的瞬間，兩種溶液就匯合而注漿。這種方法適用于凝膠時間是瞬間的情況 3兩種溶液一個系統(tǒng)的方法 將A溶液和B溶液預先分別裝在各自準備的不同容器中，分別用泵輸送，在注漿管的頭部使兩種溶液會合。這種在注漿管中混合進行灌注的方法，適用于凝膠較短的漿液。 作為這種方式的變化，有的方法分別將準備在不同容器中的A溶液和B溶液送往泵中使之混合，再用一臺泵灌注。另外，也有采用Y字管，而仍只用上述一個系統(tǒng)方式將A溶液和B溶液交替注漿的方式。（三）按注漿方法分1。鉆桿注漿法 鉆桿注漿施工法是把注漿用的鉆桿（單管），由鉆孔鉆到所規(guī)定的深

3、度后，把注漿材料通過內(nèi)管送入地層中的一種方法。 鉆桿注漿法的優(yōu)點是：與其他注漿法比較，容易操作，施工費用較低。其缺點是：漿液沿鉆桿和鉆孔的間隙容易往地表噴漿；漿液噴射方向受到限制，即為垂直單一的方向。2單過濾管注漿法 單過濾管（花管）注漿法如圖所示。把過濾管先設置在鉆好的地層中，并填以砂、管與地層間所產(chǎn)生的間隙（從地表到注漿位置）用填充物（粘性土或注漿材料等）封閉，不使?jié){液溢出地表。一般從上往下依次進行注漿。每注完一段，用水將管內(nèi)的砂沖洗出后，重復上述操作。這樣逐段往下注漿的方法，比鉆桿注漿方法的可靠性高 單過濾管注漿的優(yōu)點 （1）在較大的平面內(nèi)，可得到同樣的注漿深度，注 漿施工順序是自上而下

4、的進行，注漿效果可靠。（2）化學漿液從多孔擴散，且水平噴射滲透易均勻；（3）注漿管設置和注漿工作分開，注漿容易管理；（4）化學漿液噴出的開口面積比鉆桿注漿的大，所 以一般只采用較小的注漿壓力，而且注漿壓力 很少出現(xiàn)急劇性變化。單過濾管注漿的缺點 （1）注漿管加工及注漿管的設置麻 煩，造價高。 （2）注漿結束后，回收注漿管困難， 且有時可能成為施工障礙。 3雙層管雙栓塞注漿法 該法是沿著注漿管軸限在一定范圍內(nèi)進行注漿的一種方法。具體地說，就是在注漿管中有兩處設有兩個栓塞，使注漿材料從栓塞中間向管外滲出。 雙層管雙栓塞注漿法的主要優(yōu)點 （1）可根據(jù)需要灌注任何一個灌漿段， 還可以進行重復灌漿；（2

5、）可使用較高的灌漿壓力，灌漿時 冒漿和串漿的可能性小； （3）鉆孔和灌漿作業(yè)可以分開，提高 鉆孔的利用率。 雙層管雙栓塞注漿法缺點（1）袖閥管被具有一定強度的套殼料 所膠結，因而難于拔出重復使用， 耗費管材較多。 （2）每個灌漿段長固定為3350mm，不 能根據(jù)地層的實際情況調(diào)整灌漿 段長度。 4雙層管鉆桿注漿法雙層管鉆桿注漿法的使用特點如下：（1）注漿時使用凝膠時間非常短的漿液，所以 漿液不會向遠處流失；（2）土中的凝膠體容易壓密實，可得到強度較 高的凝膠體； （3）由于是雙液法，若不能完全混合時，可能 出現(xiàn)不凝膠的現(xiàn)象。 二、注漿施工的機構設備的選擇 攪拌器和混合器，根據(jù)不同的化學漿獎和不

6、同的廠家而有獨自的型號。鉆機一直使用主軸回轉式的油壓機，性能較好。三、灌漿 注漿孔的鉆孔孔徑一般為70110mm，垂直偏差應小于1%。注漿孔有設計角度時應預先調(diào)節(jié)鉆桿角度，傾角偏差不得大于20。 灌漿完后就要拔管，若不及時拔管，漿液會把管子凝住而將增加拔管困難。灌漿外加劑 在滿足強度要求的前提下，可用磨細粉煤灰或粗灰或粗灰部分替代水泥。為了改善漿液性能，可在水泥漿液拌制時加入如下外加劑： （1）加速漿體凝固的水玻璃，其模數(shù)應為3.03.3。水玻璃摻量應通過試驗確定，一般為0.5%3%。 （2）提高漿液擴散能力和可泵性的表面活性劑（或減水劑），如三乙醇胺等，其摻量為水泥用量的0.3%0.5%。

7、（3）提高漿液的均勻性和穩(wěn)定性，防止固體顆粒離析和沉淀而摻加的膨潤土，其摻加量不宜大于水泥用量的5%。灌漿要求 1。漿體必須經(jīng)過攪拌機充分攪拌均勻后，才能開始壓住，并應在注漿過程中不停地緩緩攪拌，漿體在泵送前應經(jīng)過篩網(wǎng)過濾。 2。冒漿處理：采用間歇灌注法，亦即讓一定數(shù)量的漿液注入上層孔隙大的土中后，暫停工作，讓漿液凝固，幾次反復，就可把上抬的通道堵死。第二節(jié) 高壓噴射注漿施工工藝一、施工機具 施工機具主要由鉆機和高壓發(fā)生設備兩大部分組成。施工機具主要由鉆機和高壓發(fā)生設備兩大部分組成。多重管的功能，不但可輸送高壓水，而且還同時將沖下來的土、石抽出地面。噴嘴是直接明顯影響噴射質(zhì)量的主要因素之一。流

8、線形噴嘴的射流特性最好，噴射流的壓力脈沖經(jīng)達流線形狀的噴嘴時，不存在反射波，因而使噴嘴具有聚能的效能。但這種噴嘴極難加工，在實際工作中很少采用。噴嘴的內(nèi)圓錐角的大小對射流的影響也是比較明顯的，試驗表明；當圓錐角為1314時，流量損失很小，噴嘴的流速量值較大。 二、施工順序1 鉆機就位鉆機安放在設計的孔位上并保持垂直，施工時旋噴管的允許傾斜度不得大于1.5%。2 鉆孔單管旋噴常用76型旋轉振動鉆機，鉆孔的位置與設計位置的偏差不得大于50mm。3 插管插管是將噴管插入地層預定的深度。在插管過程中，為防止泥砂堵塞噴嘴，可邊射水邊插管，水壓力一般不超過MPa。若壓力過高，則易將孔壁射塌。 4噴射作業(yè)

9、當噴管插入預定深度后，由下而上進行噴射作業(yè)。值班技術人員必須時刻注意極查漿液初凝時間，注漿流量、風量、壓力、旋轉提升速度等參數(shù)是否符合設計要求，并隨時做好記錄，繪制作業(yè)過程曲線。 5.沖洗 噴射施工完畢后，應把注漿管等機具設備沖洗干凈，管內(nèi)機內(nèi)不得殘存水泥漿。通常把漿液換成水，在地面上噴射，以便把泥漿泵、注漿管和軟管內(nèi)的漿液全部排除。 6.移動機具 將鉆機等機具設備移到新孔位上。第三節(jié) 劈裂灌漿施工一、灌漿機械的選擇 土壩灌漿整套設備大體可分為造孔、制漿、灌漿和其他附屬設備4個部分。（一）造孔設備 造孔機械的種類較多，壩體灌漿常用的有錘擊造孔機械、XJ100-A型鉆機等。 錘擊造孔機由塔架、吊

10、錘、鍾箍、鉆桿和卷揚機5部分組成。吊錘的重量根據(jù)壩體土質(zhì)的堅硬程度和造孔的深度而定，一般重約100200kg。鉆桿直徑為50mm，擊錘鉆頭的直徑一般比鉆桿粗25mm。進行錘擊時，卷揚機通過鋼絲繩牽引吊錘，沿導桿提升約0.52.0mm高度，操作高合器，使吊錘自由下落擊進鉆桿。吊錘的起落可用10kN卷揚機。錘擊造孔機不僅造孔速度快，占用勞力少，而且比較容易操作規(guī)程，安全可靠。一般一個臺班23人即可施工，每臺班進尺約50m左右。 （二）WJG80型攪灌機1結構形式 WJG80型攪灌機由攪漿系統(tǒng)、灌漿泵、動力機、行車系統(tǒng)4部分組成。 2. 工作性能特點 WJG80型攪灌機的特點是：具有攪漿、篩漿、拌漿

11、防沉自動化，全機可自動連續(xù)性攪灌作業(yè)。對粒狀或塊狀土料，不論其含水量多少，均可直接攪灌作業(yè)，而不必進行先期粉碎、篩選。（三）附屬設備 壩體劈裂灌漿，除了上述介紹的一些主要灌漿機械設備外，還需要一些附屬設備，如抽水泵、儲水箱、輸漿管、快速接頭、孔口裝置和泥漿比較秤等。1抽水泵和儲水箱 先由水泵將水抽入儲水箱，再由儲水箱不斷地向攪漿機供水。2輸漿管 它是使?jié){液由灌漿泵輸送到注漿管的連接部分。所以對輸漿管的要求，既滿足灌漿所需的壓力，又使?jié){液在管內(nèi)流動通暢。3快速接頭 它是兩條輸漿膠管的連接裝置，為裝拆輸漿管路節(jié)約了時間。4孔口裝置 灌漿孔安裝三通管測壓器，主要是為裝壓力表測試灌漿正負壓力，并裝有進

12、漿和排漿閥門。5泥漿比重秤 它是測量泥漿相對密度的儀器，借以滿足灌入適宜的泥漿，同時為換算干土灌入量提供依據(jù)。二、施工技術（一）施工前的準備工作 為了搞好施工設計，必須首先了解和搜集被灌土壩的有關技術資料，應摸清水文地質(zhì)和清基情況，筑壩土料的物理力學性質(zhì)和主要化學成分，施工季節(jié)，每層鋪土厚度、碾壓機械和碾壓遍數(shù)，干密度合格率，施工接頭位置、數(shù)量、處理辦法和質(zhì)量，土壩合攏口的位置，合攏時的具體情況及質(zhì)量；施工期間壩體有無出現(xiàn)裂縫，裂縫的平面位置、走向、寬度及處理方法；防滲體內(nèi)有無不合格的土料土壩，位置、數(shù)量及高程；以及與施工設計有關的壩體滲透穩(wěn)定和變形穩(wěn)定方面的資料等都應搜集。壩面裂縫位置、長度

13、、寬度、深度及處理方法；塌坑的位置，原因及處理方法；壩體壩基漏水位置及滲漏量與庫水位的變化關系。（二）施工設計施工設計主要內(nèi)容有如下幾個方面：（1）施工設計圖表（2）壓力控制 灌漿壓力系指孔口壓力表讀數(shù)，精度要求10kPa,根據(jù)國內(nèi)經(jīng)驗，控制壓力一般為50300kPa。（3）灌漿方法對泥要求 灌漿方法一般要求先稀后濃，即灌漿開始用稀漿，待壩體劈開后用濃漿。（4）位移控制 泥漿灌入壩體內(nèi)，將使壩體產(chǎn)生壓縮和位移。每次灌漿時，一般壩肩位移時應控制在12cm范圍內(nèi)。（5）裂縫控制 劈裂灌漿在孔內(nèi)下35m深的護壁管，以控制壩頂裂縫和發(fā)展，一旦壩項出現(xiàn)裂縫，其寬度應控制在13cm內(nèi)，長度在20m內(nèi)。（6

14、）一次灌漿量和灌漿次數(shù)控制 每次灌漿量和灌漿次數(shù)應根據(jù)壩高和吃漿量的大小確定，一般第一次孔初次灌漿量控制在1030m3。復灌次數(shù)一般不少于5次，間隔時間5h左右。每次復灌量10m3左右。 （7）觀測要求 為灌漿施工服務設置的沉降位移、土壓力和孔隙水壓力裝置，每天定時觀測1次。 （8）灌漿設施 灌漿設施主要有造孔機、攪灌機、電機或柴油機等。（9）附屬設備 有鉆桿、套管、穿心膠球、孔口三通裝置器、輸漿膠管、快速接頭、管鉗、活扳手等。這些設施應有足夠的數(shù)量，不能因短缺而窩工。（10）漿料 壩體劈裂灌漿一般采用粘性土料，所以在施工前應選好料場。 （11）能源 灌漿需要能源，施工工地如有電源，并在壩頂上

15、有電源線最理想，可引到財主面安裝配電盤。 （三）原型觀測儀器 在一般情況觀測儀器應有水準儀、經(jīng)緯儀、水平位移計，壓力表、鋼卷尺；如有特殊要求或大型水庫土壩，尚需增設土壓力盒、孔隙水壓力計、滲壓計、接收器、集線箱、穩(wěn)壓器等。儀器在埋設前應進行率定和調(diào)試。埋設后將線路引入觀測房內(nèi)。 臨時觀測樁應設在河谷壩段最大壩高處，或有縱向裂縫嚴重的部位，以監(jiān)視灌漿期壩體位移狀態(tài)，確保灌漿期安全。 （四）施工工藝流程1場地布置和勞力組合 其原則是保證灌漿質(zhì)量，便利施工，節(jié)約能源，減少運距，提高效率。2灌漿孔的布置 采用劈裂式灌漿，以在壩軸線上單排布孔為好：其一，灌漿施工方便；其二，壩軸線附近的小主應方面基本上是

16、鉛直的，有利于劈裂，便于形成豎直連續(xù)的壩體防滲帷幕。3鉆孔 鉆孔的方法和孔徑的大小應根據(jù)各地條件和壩體的高低、成孔的深淺而定。（五）制漿和泥漿選擇 壩體劈裂式灌漿主要是灌注泥漿，目前國內(nèi)制造泥漿的機械，多用WJG80-1型和WJ100型聯(lián)合攪漿機制漿。將干土料及清水按適當比例，以適當速度連續(xù)均勻地從攪漿筒的一端進料口加入，土料從攪漿筒內(nèi)經(jīng)過62個攪臂，連續(xù)高速攪打后，由于泥漿的旋轉離心作用，經(jīng)過另一端的粗漿排漿口排至轉篩內(nèi)，篩選過的細漿便流通渠道入拌漿筒內(nèi)，拌漿軸上有52個拌漿臂，可以拌動細漿以防沉淀。 泥漿選用 （1）先稀后濃 各地采用的泥漿密度約在1.21.6g/cm3之間。一般在灌漿初始

17、階段用稀漿，待壩體被劈裂后改用濃漿。壩體被劈裂的標志是孔壓力由上升到突然下降，甚至產(chǎn)生負壓，輸漿膠管被壓扁。（2）根據(jù)土的性質(zhì)選用泥漿 土壩防滲體系粉質(zhì)壤土或重粉壤土，庫水位不高，含水量又較低，宜用密度在1.21.4g/cm3的較稀泥漿，泥漿以含砂量在20%左右，含泥量在20%30%為宜，其余為粉粒含量。 若土壩防滲體系含有少量礫石的粉質(zhì)粘土，透水性能較差，也采用劈裂式灌漿；則泥漿密度要大一些，以1.41.6g/cm3為宜。 在一般情況下，土壩壩體所灌泥漿是不摻加水泥的，只有在特殊情況下才摻和少量水泥。 （六）灌漿1灌漿方法 劈裂式灌漿多采用全孔灌注法。全孔灌注法分孔口注漿和孔底注漿兩種。2灌

18、漿工藝（1）孔口下套管 凡鉆孔直徑超過70mm的較大孔徑，一般應選適當直徑的套管作壁管，在灌漿前將它下至孔口下35m深處，以防止孔口塌落，減少孔口冒漿，而且更重要的是壩的頂部泥漿壓力由護壁管承擔，以推遲或防止壩頂表面劈裂，起到“內(nèi)劈外不劈”的作用，使泥漿在壩體內(nèi)處于封閉狀態(tài)，因而可施加較大的灌漿壓力，促使泥漿析水固結。（3）彎曲壩段的灌漿工藝 彎曲壩段的小主應力面，可能與壩軸線相切，故劈裂灌漿工藝應和一般壩段不同，才能獲得沿壩軸線武藝連續(xù)的漿體防滲帷幕。具體灌漿工藝有兩種：隨機鉆灌法，即鉆一孔灌一孔，孔距不定。一次成孔輪灌法，在彎曲壩段軸線上，將設計灌漿孔連續(xù)鉆完，然后逐孔輪流灌漿。 （2）單

19、排布孔 沿壩軸線（或稍偏上游）單排布孔，是劈裂灌漿區(qū)別于充填灌漿的突出特點和獨有的灌漿工藝。 （4）低水位期灌漿 在庫水位低時進行灌漿，有利于泥漿排水固結。（5）吃漿量大的鉆孔灌漿工藝 對進漿量大的鉆孔，限制每次灌漿量，延長灌漿期是有益的。（七）終灌標準和封孔1終灌標準 劈裂式灌漿目前各地比較通用的終灌標準為：當啟動灌漿泵后，幾分鐘的時間，壩項表面即冒漿，說明裂縫里的泥漿從下到上已灌滿，這時應在各孔無壓的情況下反復輪灌，至少要輪灌3次，使灌漿孔內(nèi)的泥漿液面基本上不下降，表明“灌飽”，即可終灌。2封孔 各地封孔的方法較多，劈裂灌漿封孔方法有以下幾種，并將其優(yōu)缺點分述如下：（1）用稠泥漿封孔 劈裂

20、式灌漿多用稠泥漿封孔。（2）用混合土封孔 混合土的組成有石子、砂、粘性土水泥漿等。 第六章 質(zhì)量檢查第一節(jié) 靜壓注漿質(zhì)量檢驗 灌漿效果與灌漿質(zhì)量的概念不完全相同，灌漿質(zhì)量一般是指灌漿施工是否嚴格按設計和施工規(guī)范進行，例如灌漿材料的品種規(guī)格、漿液的性能、鉆孔角度、灌漿壓力等，都要求符合規(guī)范的要求，不然則應根據(jù)具體情況采取適當?shù)难a充措施；灌漿效果則指灌漿后能將地基土的物理力學性質(zhì)提高的程度。 灌漿效果的檢驗，通常在注漿結束后28d才可進行，檢驗方法如下：（1）統(tǒng)計計算灌漿量，可利用灌漿過程中的流量和壓力自動曲線進行分析，從而判斷灌漿效果。（2）利用靜力觸探測試加固前后土體力學指標的變化，用以了解加

21、固效果。（3）在現(xiàn)場進行抽水試驗，測定加固土體的滲透系數(shù)。（4）采用現(xiàn)場靜載荷試驗，測定加固土體的承載力和變形模量。（5）采用鉆孔彈性波試驗測定加固土體的動彈性模量和剪切模量。（6）采用標準貫入試驗或輕便觸探等動力觸探方法測定加固土體的力學性能，此法可直接得到灌漿前后原位上的強度，進行對比。（7）進行室內(nèi)試驗。通過室內(nèi)加固前后的物理力學指標的對比試驗，判定加固效果。（8）采用射線密度計法。它屬于物理探測方法的一種，在現(xiàn)場可測定土的密度，用以說明灌漿效果。（9）使用電阻率法。將灌漿前后對土所測定的電阻率進行比較，根據(jù)電阻率差說明土本孔隙中漿液的存在情況。 在以上方法中，動力觸探試驗和靜力觸探試驗

22、最為簡便實用。檢驗點一般為灌漿孔數(shù)的2%5%，如檢驗點的不合格率等于或大于20%，或雖小20%但檢驗點的平均值達不到設計要求，在確認設計原則正確后應對不合格的注漿實施重復注漿。 第二節(jié) 高壓噴射注漿質(zhì)量檢驗一、檢驗內(nèi)容 高壓噴射注漿質(zhì)量檢驗內(nèi)容有：（1）固結體的整體性和均勻性；（2）固結體的有效直徑；（3）固結體的垂直度；（4）固結體的強度特性（包括樁的軸向壓力、 水平力、抗酸堿性、抗凍性的抗?jié)B性等）；（5）固結體的溶蝕和耐久性能；（6）噴射質(zhì)量的檢驗： 施工前，主要通過現(xiàn)場旋噴試驗，了解設計采用的旋噴參數(shù)、漿液配方和選用外加材料是否合適，固結體質(zhì)量能否達到設計要求。如某些指標達不到設計要求時，則可采取相應措施，使噴射質(zhì)量達到設計要求。 施工后，對噴射施工質(zhì)量