溶洞高压注浆施工工艺.doc

溶洞高压注浆施工工艺溶洞高压注浆施工工艺流程图施工准备-钻芯孔清孔-注浆前注水试验-注浆-封孔一、施工准备1、材料1）注浆用水采用市政自来水。2）注浆用水泥采用普通硅酸盐水泥，水泥强度等级为42.5级，进场原材料进行检验，水泥的各项指标符合国家标准，并附有水泥出厂报告。2、机具设备1）注浆设备主要包括钻机、注浆泵、搅拌机、混合器、止浆塞、筛网、注浆管及配套仪器表、辅助设备与机具等。2）在注浆施工前检测所有注浆设备状态，确保设备能正常运转，合理设置水泥棚和搅拌站及附属设施。3、技术准备根据桩检孔号及参考地质孔号，取得详细的溶洞资料，确定浆液浓度、注浆压力及注浆量等。（二）钻芯孔清孔注浆前，对钻芯孔进行清孔检查，在确定没有塌孔和探头石的情况下方可下管。否则，必须用钻机进行扫孔。（三）注浆施工1、试泵开泵前先将三通转芯阀调到回浆位置，待泵吸水正常时，将三通回浆口慢慢调小，泵压徐徐上升，当泵压达到预定注浆压力时，持续二、三分钟不出故障，即可结束。2、安装注浆管和止浆塞在确定注浆管内无阻塞物后，即可进行注浆管的安装。为减少拔管时的阻力，在注浆管设置防水板。用沾有CS胶泥的麻丝绳饶成不小于钻芯孔直径的纺锤型柱塞，把管子插入孔内，再用台车将管顶入孔内到要求深度，使麻丝栓塞与孔壁充分挤压紧实，然后在麻丝与孔口空余部分，填充CS塑胶泥，使注浆管和止浆塞固定。注浆管外露的长度小于3040cm，以便连接孔口阀门和管路。注浆管安装放好后，在注浆管管口加上孔口盖，以防止杂物进入。3、压水试验压水压力由小逐渐增大到预定注浆压力，并持续15min。4、浆液配制水泥浆液水灰比为0.8：11：1。按设计要求的水灰比用高速拌浆机拌和水泥浆液。5、注浆：1）注浆管路系统的试运转：用1.52倍于注浆终压对系统进行吸水试验检查，并接好水、电；检查管路系统能否耐压，有无漏水；检查管路连接是否正确；检查设备机况是否正常；使设备充分热身。试运行时间为20min。2）注浆压力控制：灰岩中为0.10.3MPa，岩土界面附近逐步增大到0.30.5MPa。对桩底节理裂隙、岩芯破碎等情况适当增加注浆压力。6、结束注浆 当注浆达到下列标准之一时，可结束注浆：1） 注浆孔口压力维持在0.2MPa左右，吸浆量不大于40Lmin，维持30min。2） 冒浆点已出注浆范围外35m。3） 单孔注浆量达到平均注浆量的1.52.0倍，且进浆量明显减少时。当达不到上述标准时，应清孔再次注浆。（四）封孔注浆结束后，经质检工程师检查，通知监理工程师检查确认终孔条件。卸下法兰盘、拔出套管，拔管时使用拔管机，每次上拔高度为500mm。拔出注浆管后，保持注浆管清洁、畅通。拔出管后留下的孔洞，及时回填M7.5水泥砂浆封孔，捣鼓密实，并作好孔口标记。三、施工注意事项1、如需钻机清孔的，钻机须安装牢固，定位稳妥、固定。各类设备应就近安装固定管线，不宜过长，以防压力和流量消耗。2、当地质钻孔发现岩溶较大，且填充较少时，应先快速灌注中粗砂，再灌注水泥浆。3、注浆用的浆液应经过搅拌机充分搅拌均匀后才能开始注浆，并应在注浆过程中不停地缓慢搅拌，搅拌时间应小于浆液初凝时间。浆液在泵送前应经过筛网过滤。4、注浆全过程应做好技术资料和基础数据记录、整理、分析工作。5、注浆过程加强地面及桩的观测记录（水平位移、冒浆点的位置、地面及桩下沉）。6、各孔注浆量根据具体地质情况有较大的差异，当连续注浆单孔超过15吨不见升压时，应考虑提高浆液浓度，必要时间歇注浆。注浆量过大时，应提请有关四方会审，采取适当的施工措施进行处理。7、注浆前作好注水试验并记录，根据钻孔的地质情况和注水试验的情况采用不同的注浆浆液和施工措施。8、注浆过程中，作好记录，并专人巡视，避免注浆超出加固范围以及对环境的污染1 工程概况新建铁路武汉至广州客运专线XXTJIV标DK1770+489DK1770+748段位于岩溶发育区，地层岩 性为粉质黏土，厚1020m；岩溶较发育；基岩岩溶水较发育。全段路基基底采用压力注浆 加固，路堤地段注浆孔采用梅花型布置，路堑地段采用正方形布置，间距5.0m，土层帷幕3m ，加固厚度入基岩5m，注浆孔深1525m。2 施工方案2.1 目的该段路基基底灰岩岩溶较发育，可能因地下水的波动潜蚀破坏产生土洞，或由于增加荷载而 使溶洞顶板坍陷，设计采用压力注浆加固。2.2 工艺原理将水泥浆液在一定压力作用下注入岩溶裂隙、溶洞中以及软塑黏土体孔隙中，首先是填充岩 溶溶洞及岩溶裂隙，其次是封闭岩、土界面，形成隔水帷幕，阻隔上层滞水与岩溶水的联系 ；通过注浆填充液凝固后，具有的刚性和强度而改变岩层及土体的性状，使岩土的变形受到 约束，强度得到提高，从而达到控制地基整体沉降、减少变形的效果。2.3 施工准备2.3.1 场地平整。路基施工到注浆作业面，进行场地平整，达到注浆机械施工的条件。 2.3.2 材料准备。注浆用水采用附近的井水或池塘水。注浆用的水泥采用普通硅酸 盐水泥，水泥强度等级为32.5级。水玻璃波美度为3843Be的，模数2.43.0。2.4 先导勘探孔施工施工前对路基地下设施和管线进行了调查，确认本段没有地下设施、地下管线后，开始 进行先导勘探孔施工。根据设计要求的注浆加固范围，布置注浆孔位置，选取总孔数的30% 进行先导勘探。实际注浆孔布置208孔，先导孔52孔。通过分析先导孔资料，岩溶 发育情况与设计基本相符，线岩溶率在8%左右。2.5 施工工艺2.5.1 定孔位。根据设计要求标出注浆孔位置，并进行复测。路堤地段注浆孔采用梅花型布置，路堑地段采 用正方形布置，间距5.0m。2.5.2 钻机与注浆设备就位。注浆孔位标定后，移动钻机至钻孔位置，完成钻机就位。钻机就位后，用倾斜尺、水平 尺等工具调整钻机角度，安装牢固，定位稳妥。注浆管线不宜过长，一般为3050m，以 防压力损失。2.5.3 钻进。将钻杆对准所标孔位，地质钻机开孔钻进，保证土层孔径110mm，岩层孔径91mm。开 孔时轻加压、慢速、大水量，防止将孔开斜。加固深度为岩土界面以下5m，即孔深潜入基 岩5m，若施工过程中遇溶洞，至溶洞底板下1.0m。孔深5m范围内未遇见溶洞，即结束钻探， 对溶蚀裂隙进行注浆加固。钻进过程中观察地层变化，作好钻孔记录。2.5.4 注浆施工。试泵：开泵前先将三通转芯阀调到回浆位置，待泵吸水正常时，将三通回浆口慢慢调小， 泵压徐徐上升，当泵压达到预定注浆压力时，持续23min不出故障，即可结束。安装 注浆套管及注浆管：钻孔完毕，进行清孔检查，在确认没有坍孔和探头石的情况下，下注浆 套管。否则，用钻机进行扫孔。在注浆管管口安装2.5MPa的压力表。压水试验：压水压力 由小逐渐增大到预定注浆压力，并持续15min,做好记录。浆液配制：水泥浆液水灰比为1 1，拌浆机拌合水泥浆液。若遇空的岩溶通道、较大溶洞和裂隙处，视具体情况先灌入中 粗 砂或稀的水泥砂浆对溶蚀腔体进行充填，再采用煤灰水泥浆液或双液注浆。将配制好水泥 浆液送入搅拌式储浆桶内备用。注浆管路系统的试运转。注浆顺序：按自路基坡脚向线 路中心的顺序进行，先两侧后中间，保证注浆质量。注浆压力控制：灰岩中为0.10.3MPa，岩土界面附近逐步加大到0.3CM)0.5MPa。2.5.5 结束注浆。当注浆达到下列标准之一时，结束该孔注浆：注浆孔口压力维持在0.20.5MPa左右，吸浆量40L/min，维持30min。冒浆点已 出有效距离35m时。单孔注浆量达到平均注浆量的1.52.0倍，且进浆量明显减少时。 岩溶裂隙不发育和岩层完整的钻孔，注浆压力达至1.5MPa，浆液难以注入时。2.5.6 提管、回填。注浆完成后应立即拔管，若拔管不及时，浆液会把注浆管凝固住而造成拔管困难。拔出管后 ，及时刷洗注浆管，保持清洁、通畅。拔出管后留下的孔洞，用C15混凝土封孔。3 施工中常遇问题预防及处理措施3.1 成孔注浆钻孔采用钻机成孔，钻机安装要牢固，定位稳妥、固定。 注浆孔跳孔施钻 ，不全部钻孔完成后再注浆，这样孔位串浆现象较多，清孔工作量增大。钻孔完成后，及时 进行注浆。施工初期，个别孔在成孔后未能及时注浆，施工过程中对已成孔产生了扰动，出 现了塌孔现象，对于轻微塌孔的，重新进行了清孔；严重塌孔的，回填后重新钻进成孔。3.2 安装注浆套管注浆套管的安装文章试验了3种方法。以108mm的钻头成孔，成孔直径110mm，然后安装108mm的钢套管，虽然 孔径略大于套管，但由于覆盖土层厚，钻杆较长，钻杆晃动幅度不匀，成孔孔径不均匀，安 装套管阻力很大，下到基岩面十分困难，注浆后套管也难以拔出，不但效率低，成本也大大 增加。以127mm的钻头成孔，成孔直径130mm，然后安装108mm的钢套管，这样 安装套管时能够相对容易的下至基岩面下50cm，但是套管与孔壁不密贴，注浆过程中套管口 冒浆现象严重；采用木制止浆塞安装在套管外侧，下插套管时比较费力，止浆塞易损坏；在 土层注浆时需要提拔套管，止浆塞易变形，导致冒浆影响注浆效果；同时这种办法需要套管 数量也比较大，不利于大面积施工。采用127mm钻头开孔，钻到地面以下23m处改换108mm的钻头,保证土层孔 径110mm，采用127mm套管，利用钻机将套管下至地面以下6m左右，套管外露长度3040cm ，这样能够保证套管与孔壁有34m部分是紧紧密贴；注浆时在孔盖下方连接一直径5cm左右 的注浆软管，下至基岩面以下50cm左右；这种方法能够节省套管，增加套管周转次数，操作 简单方便，有效防止孔口冒浆，控制注浆效果。3.3 注浆注浆用的浆液经过搅拌机充分搅拌均匀后才能开始注浆，并应 在注浆过程中不 停地缓慢搅拌，搅拌时间小于浆液初凝时间。浆液在泵送前应经过筛网过滤。注浆管线不宜 过长，减少压力和流量消耗。钻机成孔插入注浆管后，及时封堵孔口和附近的地面裂缝以防 冒浆。盛浆桶不能暴露于阳光下，以防浆液凝固。孔口冒浆：本段属覆盖型岩溶地区，覆盖层较厚，粉质黏土、硬塑，基本上不存在裂隙 冒浆，多为套管口冒浆。产生原因为套管与孔壁不密贴，孔口封闭不严。注浆过程中我们采 用了第三种安装注浆套管的办法，有效地控制了孔口冒浆；但由于各孔之间存在差异，套管 与孔壁密贴程度不同，仍然少数孔口冒浆现象，处理的措施是：拔出注浆套管，清孔后，在 孔口四周开挖深30cm，下口直径20cm的倒锥形圆坑，将套管加长12m, 用麻丝绳在套 管外侧中部绕成不小于钻孔直径的纺锤形止浆塞，安装套管后，用混凝土将孔口圆坑封闭重 新注浆。串浆：注浆本着跳孔施工原则进行，但在实际施工过程中仍然出现了串浆现象。串浆分 为单孔串浆和多孔串浆。单孔串浆是指两孔裂隙相通，注浆过程中未注浆的孔出现串浆现象 ；多孔串浆是指2个以上孔裂隙相通，在其中一个孔注浆过程中，其余几个孔均有不同程度 的串浆现象。串浆会导致正在注浆的孔无法升压，浆液流失。在本段注浆施工过程中，这两 种串浆现象均发生过。处理的措施是：发生单孔串浆，则用两台注浆机同时对两孔注浆；如 多孔串浆，则在串浆的孔口加盖，待本孔注浆达到注浆结束标准后，对串浆孔进行清孔处理 ，并及时注浆。3.4 注浆结束严格按照设计注浆结束标准控制，并做好记录。注浆结束标准多为“注浆孔口压力维持在0.20.5MPa左右，吸浆量不大于40L /min，维持30min”。各孔注浆量 依据不同地质情况有较大的差异，当连续注浆单孔超过15t水泥不见升压时，加入水玻璃进 行双液注浆。必要时采用间歇注浆。3.5 地表变形观测本段在施工过程中进行了地表变形检测，在线路中心 、堑顶及堑顶外10m各埋设了一排观测桩，纵向距离50m，注浆过程中每天进行观测，未发现 地面沉陷或隆起现象。4 效果检查与评定注浆完成后，进行了钻孔取芯检查，检查孔数为11孔，通过浆液充填情况进行直观判断， 注浆效果良好。注浆前后，进行了注水试验，对比单位长度吸水量，注浆前平均单位长度 吸水量1.3L/Min.m.m,注浆后平均单位长度吸水量0.05L/Min.m.m,注浆后单位长度吸水量 小于注浆前吸水量的5%，且不存在明显漏水现象。进行物探检测，采用高密度电阻率法， 布线2条，点距5m，观测18层数据，有效深度大于30m。检测区段未发现封闭性低阻率异常 区(带)，各检测剖面电阻率变化梯度平缓，地下介质体均匀，注浆充填效果较好。5 安全、环保措施5.1 安全措施钻机操作工、注浆泵司泵人员具有熟练的操作技能并了解施工的全过程。机械、电气设 备达到国家安全防护标准；施工中发现设备运转异常，立即关闭电源进行检修。机电设备 固定就位，不随意搬动，电动部分设置网罩，电箱电线悬