袖阀管双浆液注浆技术的应用与造价分析.docx

岩土工程袖阀管双浆液注浆技术的应用与造价分析卜祥玉( 中铁十四局集团电气化工程有限公司 济南 250014)摘 要 结合北京地铁 8 号线二期工程施工实践，总结了袖阀管双浆液注浆施工技术，对其方案选定、施工过程、质量控制进行了系统总结，并基于事例和定额注浆材料消耗量组成分析进行费用测算，分析注浆材料消耗水平，以期为同类型工程项目的施工及造价确定提供一定的参考和借鉴。关键词 地层加固 袖阀管 双浆液 注浆 造价分析中图分类号 u455 49文献标识码 b文章编号 1009 4539 ( 2013) 07 0102 05application and cost analysis of sleeve valve tube double grout grouting techniquebu xiangyu( china ailway 14 th bureau group co ltd ，jinan 250014，china)according to phase project construction of beijing subway line 8，the paper summarizes the sleeve valveabstracttube double slurry grouting construction technology，including the scheme selection，construction process，quality controlbased on examples and analysis of quota of grouting material consumption，it calculates the cost and the grouting materialconsumption，providing certain references for construction and cost of the same kind of projectkey words ground stabilization; sleeve valve tube; double grout; grouting; cost analysis穿越的土层为粉质黏土( 孔隙率 = 0 42) 、粉土( 孔隙率 = 0 39) 、粉细砂( 孔隙率 = 0 35) 及卵石( 孔隙率 = 0 33) ，该范围内存在 3 层地下水，其中第 1层为上层滞水; 第 2 层为潜水; 第 3 层为层间潜水。经对上述一级风险源工程的现状及结构进行调查与分析后，确认其对地基的不均匀沉降较为敏感， 应尽量减少盾构施工对地层的扰动。鉴于盾构穿越上述地层的地质及水文条件，为达到对地层加固及防渗的控制要求，确定采取袖阀管( 水泥水玻璃) 双 浆液注浆的处理措施。以减少地层损失，防止地基的 不均匀沉降，保证构筑物的安全和正常使用。1引言袖阀管双浆液注浆技术是在浆液经过注浆泵加压后，通过连通管进入注浆管，聚集到双向密闭注浆芯管段，然后通过钻有泄浆孔的单向袖阀管，在内力 作用下，将包裹在单向袖阀管外的橡胶圈涨开和套壳 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，压力会自动恢复到平衡 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，从而达到增强 地层强度，降低地层渗透性的目的。3施工方案地层加固施工总体部署如下: 首先对加固区周2工程概况及方案的确定南锣鼓巷 站 中国美术馆站盾构区间位于北 边区域进行 物 探，探明地下管线类型、规 格、埋 深。并采用人工进行挖探，对挖探出的地下管线进行标 示，之后将探槽回填密实。采 用 sh8000 全 液 压 履 带钻机钻孔，每 根 钻 杆 长 3 m。钻孔完成后立即通 过钻杆将套壳料置换孔内泥浆，在套壳料置换结束京地铁八 号 线 二 期 工 程 南 段。盾构区间沿线下穿 或旁穿多处社会机构建筑及文物保护建筑，为一级 风险源工程。根据地质勘测报告显示，在此区域主要收稿日期: 201304 22铁道建筑技术ailway constuction technology 2013 (7)102岩土工程后立即插入 袖 阀 管，待 套 壳 料 达 到0 3 mpa 后 进 行注浆。采用每提 1 2 m 的后退式注浆，然后按先周边，后中间的施工顺序，跳孔进行袖阀管注浆。3 1注浆参数设计注浆参数设计主要依据建筑地基基础设计规 范( dbj 15 31 2003) 、建筑地基处理技术规 范( dbj 15 38 2005 ) 及岩土注浆理论与工程 实例1。由 于注浆理论公式较为简化，实 际 地 下 情况要复杂 的 多，理论计算值与实际值相差甚远， 因此在惯用的经验法及工程类比法基础上，选取典 型区域作为试验段，通过对采集注浆参数的对比验 证，确定了本区间地层注浆处理的注浆参数。( 1) 钻孔: 孔径 89，孔深 31 34 m，孔间距 1 m 1 m，梅 花 形 布 置，钻 孔 分 垂 直 孔 与 斜 孔，斜 孔 角度 26和 30。( 2) 注浆管: 40 单向袖阀管。( 3) 套壳料: 水泥: 膨润土: 水的重量比为 1 1 2，24 h 强度为 1 5 2 mpa。( 4) 注浆压力: 注浆终压为 0 5 2 0 mpa，注浆压力逐步提高，达到注浆终压并继续注浆 10 min 以上，注浆浆液扩散半径 1 0 m。( 5) 注浆浆液: 水泥 水玻璃双液浆，水泥浆的水灰比为 1 1，水泥浆: 水玻璃的体积比为 1 1。水泥为普通硅酸盐 p o42 5 水泥，水玻璃的模数为2 6，浓度为 35be，浆液凝固时间为 60 120 s，加固体 28 d龄期的单轴无侧限抗压强度为 1 1 2 mpa。3 2工艺流程袖阀管注浆施工工艺流程如图 1 所示。主要施工工序控制钻孔3 33 3 1钻孔使用 进 口 sh8000 全液压履带钻机成孔，该钻机具有 液 压 全 自 动 操 作，作 业 扭 矩 大，能 够 克服各种地层，成孔效率高，定位快捷、准确。本工程 采用 89 钻杆钻孔，深度为 3 m。钻孔时要钻一个 孔跳孔再钻( 间距为 2 m) 。钻孔注意事项:( 1) 应严格按照设计参数进行钻孔。钻孔孔位 及角度偏差符合相关规范规定，若现场钻孔孔位因为客观条件限制不能满足设计要求，应进行移位并 进行计算确定参数，必要时应进行补孔。( 2) 钻孔时要控制好造孔的垂直 度，钻 孔 倾斜度1% 。3 3 2注浆工艺为了满足注浆固结的目的，需要按照一定的次序进行浆液配制。( 1) 水泥浆稀释在搅拌桶中按每次搅拌体加入所需的水量，开动搅拌机，再加入水泥搅拌 3 min 以上。( 2) 注浆泵试运转确定注浆系统各部分连接无误后，开动注浆泵压水试验，检 查 注 浆 泵 液 压 情 况，系统管路是否漏 浆，管路是否畅通。( 3) 浆液注入系统就绪后，首先把注浆管放到袖 阀 管 最 前 端1 m，紧固好止浆塞后注浆，达到设计注浆量或压力达2 mpa 时，往上提 1 m，重复上面程序，达到注满为止。( 4) 压力、注浆量控制通过压力表观察注浆压力，检查随注浆量的增加，压力变 化 情 况。注浆过程中采用双向控制，即 达到设计注浆量后停注; 或未达到设计注浆量但达 到设计注浆压力，出现异常情况后停注。( 5) 异常情况处理在注浆过程中经常会出现一些问题影响注浆 效果，需要随时排除。注浆压力变化 注浆过程中，压力要在控制范围之中，过大或过小的注浆压力都不能满足施工需要，如果压力过低应该检查是否有漏浆之处，或浆液通过地下某些管道流 走，压力过高应检查是否管路或混合器被堵塞。一般来说，注浆开始压力较低，随着围岩空隙被填充，需要图 1 袖阀管注浆工艺流程ailway constuction technology铁道建筑技术2013 (7)103岩土工程一定压力劈开裂隙才能继续进浆。施工时需要观察好注浆终压不能高于规定的注浆压力值。凝胶时间变化凝胶时间需要根据被加固土体的性质来调整。 地层含水量 大 时，浆液容易被地下水稀释，影 响 固 结效果，需要缩短凝胶时间; 含水量少，为了扩散一 定范围，需要延长凝胶时间。凝胶时间由速凝剂混 合比例来控制。需在现场根据地质情况调控，才能 满足施工要求。注浆量调整地层的注浆量是否合适是地层加固的效果体 现。采用隔孔注入方式，这样既避免注浆孔互相影 响，又使后注 孔 起 到补充先注孔的作用，保 证 土 体 浆液扩散均匀。注浆泵异常在注浆过程中，不可避免的发生凝 固 和 堵 塞 现 象，此时注浆泵会由于管路故障而提高压力，机器发 出异常的声音，压力表指示压力上升，如果不及时处 理会产生高压伤人危险事故。此时必须停泵卸下注 浆高压软管，冲洗清理管路，或者清理混合器，检查出 故障部位，并予以处理，冲洗干净，然后再继续工作。 注浆工作是由其专用设备来实现的，施工中利用注浆泵和高压管连接，注浆系统连接布置如图 2 所示。注浆技术，在北京地铁施工中已被广泛运用。但是在现行北京及部颁预算定额中 并没有完全匹配的 定额子目直接套用，无法确切的分析出袖阀管双浆液注浆费 用。现 将 袖阀管双浆液注浆预算分析在 现行预算定额中不可直接套用的原因分析如下: 在现行北京及部颁预算定额中只有分层注浆 与袖阀管注浆的施工工艺基本一致，但是所注浆液 主材水泥及水玻璃的消耗量二者差别非常大，北京及部颁预算定额中分层注浆的 水玻璃消耗量只占 水泥消耗量的 5% ，而现场袖阀管双 浆 液 注 浆 的 水 玻璃消耗量最高者能达到水泥消耗量的 165% 。根 据水玻璃对于水泥浆液的组成作用推论，预算定额中分层注浆定额子目所消耗的 浆液应是掺加少量 水玻璃的水泥单浆液，所以预算定额中分层注浆应 视为单浆 液 注 浆。其包含的定额子目可作为袖阀 管单浆液注浆费用分析的定额来应用。4 3 袖阀管双浆液注浆造价分析方案在全国统一市政工程预算定额和城市轨道 交通工程预算定额的章节说明中对分层注浆的浆 体材料用量调整作了说明，即可按设计含量或批准 的实施方 案 予 以 调 整。分层注浆定额子目的主要 材料在现行的北京市建设工程预算定额( 地铁工程册) 、全国 统一市政工程预算定额 ( 隧 道 工 程 册) 及城市轨道交通工程预算定额( 第一册) 这三套定额中消耗量基本一致，所以分层注浆定额子目 的编制标准及材料消耗水平在 这三套定额中是一 致的，具备了定额材料消耗量调整的依据及基础。分层注浆定额子目按注浆设计参数、注浆量计算 公式及现场实施方案调整浆液主材水泥及水玻璃的含量后，作为袖阀管双浆液注浆费用分析的定额来应 用，进而计算出袖阀管双浆液注浆的综合单价。图 2 袖阀管施工注浆系统示意4袖阀管双浆液注浆造价分析4 1水泥浆中加入水玻璃的作用根据岩土注浆理论与工程实例的研究结论，水泥浆中加入水玻璃有 2 个作用:( 1) 作为速凝剂使用，加 速 浆 液 凝 结，掺 量 较少，一般约占水泥重量的 3% 5% ;( 2) 作为主 材 料 使 用，增强浆液结石体的抗压 强度，掺量较 多，水 泥浆与水玻璃的最佳体积比为 1 0 5 1 1，以起到地层加固和抗渗的目的。4 2袖阀管双浆液注浆造价分析的必要性采用袖阀管双浆液注浆进行地层加固施工，是 对拟扰动地层进行预加固的一 种非常成熟有效的 4 4袖阀管双浆液注浆单价分析( 1) 注浆量计算注浆量由土体加固注浆量或单孔注浆量来计 算，图纸设计 注 浆 孔以等间距梅花桩布置，若 单 孔计算有重复土体的弊端，所以采用下列加固土体注 浆量公式来计算:q= v 式中，q 为每立方米加固土体注浆量( m3 ) ( 详见表 1) ; v 为要加固的总土体工程量( m3 ) ( 加固土体工程量 v 按 2 种方式计算: 设计图纸注明加固土体体积的，按注明的加固体积计算; 设计图纸按布点形式图铁道建筑技术ailway constuction technology 2013 (7)104岩土工程示加固土体范围的，以布点边线各加注浆扩散半径，形成计算平面计算加固土体体积) ; 为岩土孔隙 率( 依据图纸地质勘查设计参数综合取定，分 别 为0 31、0 32、0 35) ; 为注浆系数( 0 7 0 9，取 0 8) ; 为浆液损耗系数( 1 1 2 0，取 1 4) ; l 为注浆长度( m) ; 为注浆扩散半径( m) ( 设计参数 1 0) 。表 1 每立方米加固土体注浆量 q 计算每 m水 / m( 2) 单价分析因为注浆量与岩土孔隙率 的取值有直接关 系，所以按岩土孔隙率 的取值分别计算，由表 1 得 出，每立方米加固土体材料定额消耗量分别是:岩土孔 隙 率 = 0 31 时，p o42 5 普 硅 水 泥141 658 kg; 35be水玻璃 240 792 kg; 水 0 146 m3 ;岩土孔 隙 率 = 0 32 时，p o42 5 普 硅 水 泥146 227 kg; 35be水玻璃 248 559 kg; 水 0 151 m3 ;岩土孔 隙 率 = 0 35 时，p o42 5 普 硅 水 泥159 936 kg; 35be水玻璃 271 862 kg; 水 0 165 m3 。套用换算材料消耗量的分层注浆定额子目，计算出袖阀管双浆液注浆综合单价:岩土孔隙率 = 0 31 时，袖阀管双浆液注浆 综合单价为 405 31 元 / m3 加固土体;岩土孔隙率 = 0 32 时，袖阀管双浆液注浆 综合单价为 415 42 元 / m3 加固土体;岩土孔隙率 = 0 35 时，袖阀管双浆液注浆 综合单价为 445 67 元 / m3 加固土体。人材机单价及取费按本项目投标水平计取，详 见表 2。表 2 每立方米加固土体综合单价分析铁道建筑技术ailway constuction technology 2013 (7)105序 号岩土孔隙率 0 310 320 35工料机名称单价 / 元数量金额 / 元数量金额 / 元数量金额 / 元1综合工日 / 工日480 46822 460 46822 460 46822 462其他人工费 / 元10 870 870 870 870 870 873水泥 / kg0 65141 65892 08146 22795 05159 936103 964粉煤灰 / kg0 455促进剂 / kg4 792 6812 842 6812 842 6812 846表面活性剂 / kg3 330 080 270 080 270 080 277电池硫酸 / kg0 9287 3687 3687 368塑料注浆阀管 / m18 540 539 830 539 830 539 839水玻璃 / kg0 8240 792192 63248 559198 85271 862217 4910膨润土 / kg0 211 232 2511 232 2511 232 25注浆量公式: q = v 水泥浆 水玻璃( 体积比) = 1 1，35 be水玻璃比重 = 1 321 t / m3水灰比 水 水泥( 质量比) = 1 1， 水泥浆密度( 1 1) = 1 6 t / m3根据水灰比、水泥浆与水玻璃体 积 比 计 算 出 每 m3 浆 液 的 水 泥、水玻璃及水的消耗量 ( 包含损耗率) 如下:损耗率: p o42 5 普 硅 水 泥 为 2% ; 35 be 水 玻 璃 为 5% ; 水为 5%p o42 5 普硅水泥 = 408 kg / m3 注浆量35 be水玻璃 = 693 525 kg / m3 注浆量水 = 0 42 m3 / m3 注浆量序号子目 名称扩散半 径 / m注浆有效 长度 l / m岩体孔 隙率 注浆 系数 浆液损耗 系数 加固土体 体积 v / m33 加固 土体注浆 量 q / m3每 m3 加固土体材料消耗量备注p o42 5 普 硅水泥 / kg35 be水 玻璃 / kg31袖阀管双 浆液注浆110 310 81 410 347 2141 658240 7920 146南中 区间2袖阀管双 浆液注浆110 320 81 410 358 4146 227248 5590 151南中 区间3袖阀管双 浆液注浆110 350 81 410 392159 936271 8620 165南中 区间岩土工程续表 2借用的定额子目，计算出了袖阀管双浆液注浆的造价指标，为运用此项技术的工程项目施工及造价确 定提供了参考。5结束语袖阀管双浆液注浆是对拟扰动地层进行预加 固的一种非常有效的注浆技术，采用该技术成功的 解决了南锣 鼓 巷 站 中 国 美 术 馆站盾构区间沿线 下穿或旁穿一级风险源工程的难题，保证了工程质 量和施工安全，并通过分析注浆材料消耗水平及需参考文献1邝健政，昝 月 稳，王 杰，等 岩土注浆理论与工程实例 m 北京: 科学出版社，2001: 15 21檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪没有继续变形。在列车正常通行的情况下，对路基变形进行了有效的整治和纠正。( 上接第 94 页)整为，s / c = 0 1 1 s / c = 0 2 1，当注浆钢花管管口压力表压力值达到 0 2 0 4 mpa( 不同部位) 时注浆，先关水玻璃，采用水泥浆稳压灌筑，如果水泥浆泵 5 min 不泵浆或进浆量很小，进行泄压拆管。如 果压力始终达不到要求，单孔灌筑 3 m3 双液浆后停 止注浆。每批注浆孔施工顺序为: 从 大 里 程 到 小 里 程， 先施工边坡再施工平台，从下到上。每个施工班时 做试件 2 组，每组 6 个试块。4结束语本工程 以试验和测量为主要手段，采 用 微 型桩和双液注浆相结合的方法对武广高 铁 出 现