砂砾层高水压下锚杆注浆新方法.doc

北京市高级专业技术资格评审申报论文 第-10-页申报论文（高 级）题目：砂砾层高水压下锚杆注浆新方法单 位： 北京XXX公司姓 名： XXX课题方向：护坡桩工程 2012年 06月 25 日摘 要承德金龙皇家广场工程，地下2层，护坡桩及止水帷幕采用钢筋混凝土灌注桩及素混凝土桩咬合形成，支护形式为桩锚结构(锚杆采用套管跟进施工工艺)。由于施工现场紧邻武烈河，地层中是砂砾层，透水性特别强，高水位差（约6米）情况下第二道锚杆很难注浆成功。（即按常规工艺，在大的水压下，注浆会被套管内水流冲出，无法凝固）。为了解决此问题，最后采用新创施工方法，将工序进行调整：当钻孔完成，安放钢绞线后，将套管拔出，再注浆（与规范规定先注浆再拔套管相反）。按此新工艺施工，必须做好以下几点工作：（1）钢绞线外应增加绑扎一层密目钢丝网；（2）按比例在水泥浆中增加速凝剂；（3）注浆管每隔1米左右打孔，保证分段注浆的施工质量。此方法主要理论依据为“连通器原理”，利用此原理，有效减弱了由于水压差过高而对注浆的影响。本新工艺在此工程运用很成功。在承德武烈河边第一次成功做第二道锚杆，承德建设局给予最佳创新奖。关键词： 咬合、钢铰线、连通器原理、注浆、锚杆、止水帷幕目 录摘 要II目 录IV绪 论1一、工艺原理（连通器原理）21、本论文涉及的第二道锚杆施工在注浆时情况分析22、分析原因，制定改进措施3（1） 是否能够注浆成功分析3（2） 是否能够保证施工质量分析4二、 工艺施工过程51、施工工艺及流程5（1）工艺流程：5（2）成孔5（3）钢绞线绑扎5（4）绑扎钢丝网5（5）放置钢绞线5（6）拔出套管6（7）调配水泥浆6（8）注浆62、关键技术要求6三、 试验中的改进情况7（1）钢丝网的选择7（2）注浆管的调整7（3）管口处的封堵7结 论8参考文献9附 录10摘 要.绪 论 .1-10-绪 论承德金龙皇家广场工程，位于承德市东大街北侧，避暑山庄丽正门南侧。其地下2层，基坑设计深度约10m ，采用桩锚支护体系。地下水位较高，地层中是砂砾层，透水性特别强。桩径800mm，桩间距1.60m，顶部设置900X600帽梁，与地面以下2.5m及6.5m处分别设置一道预应力锚索。第一道锚索锁定值280KN（设计值530KN），第二道锚索锁定值480KN（设计值870KN）。本论文主要介绍第二道锚杆在具体施工时，遇到第二层锚杆水平位置处水压很大，第二层锚杆在成孔后，由于套管内水流很大，造成了注浆困难，故第二层锚杆成孔以及注浆应加以改进。通过对实际情况的分析及现场实践结果（试验每根锚索的抗拔能力均达到至少100T）。与常规锚杆施工主要不同地方是为了加快注入的水泥浆凝固，按比例要求加入速凝剂；用钢丝网代替套管形成骨架；压力先进行0.4-0.6 MPa注浆，后加大到1.5 MPa补浆；加大支架的间距（1m一个）保证钢丝网绑扎间距内钢绞线水泥浆握裹直径在9cm左右，从而保证钢绞线的抗拔能力。一、工艺原理（连通器原理）1、本论文涉及的第二道锚杆施工在注浆时情况分析一般来讲，第二道锚杆施工钻孔完毕后，将钻杆及钻头抽出，将预应力钢绞线束放入到成孔中，安放完毕后，等待注水泥浆。注浆时，将注浆管伸入到套管的顶端，水泥浆会由顶端逐步注满后由入口处流出，算是注满。这是传统的工艺施工方法。但在本论文所遇到的情况如图1-1所示：当不断地注入水泥浆时，由于水压差的原因（砾石透水性好，外来水补给快），水泥浆随着水沿着套管流动，水泥浆不断地被水冲走，使得注浆工作很难完成。图11 规范工艺情况下注浆前锚索套管内水流情况示意图（注：选第二道锚杆进行分析，是因为第二道锚杆处水压较大。）2、分析原因，制定改进措施注水泥浆时，不能够成功，主要原因是，在有套管存的情况下，在管口标高处有较大的水压差的原因。按此想法，应可以想到以下几个方案：1、注浆时将套管一端封住，不让入口水流出；2、在套管内放一种管，将钢铰线束放入其中，最后再封此种管的管口；3、将套管在钢铰线束放入后，将套管拔出，防止形成管流等等。下面分析以上几种方案：第一个方案：将套管外端封住，通过对钻机的检查研究发现从构造上看是不可能的，无法实现想法。第二个方案：如果不采用第一种方法，选择另一种管来代替原套管，那么此管一定比现套管细，而且能够将现在的钢铰线束放入其中。如果选择铁制的套管应该好一些，可以在端头部位好封口，但注浆处封堵也不是容易的事，而且套管要是整根的约16m 长，很难操作。第三个方案：如果将套管拔出，那么与原工艺方法不一样了，一方面是否能够注浆成功，二方面是否能够保证质量，也是大问题。针对以上2个问题，最后做了如下分析： （1） 是否能够注浆成功分析将套管拔出，此时自钢铰线入口处以下部位水按照连通器原理，应该是相对静止不动的，入口处的水流水压主要来自上面水位差；此时再注浆则水泥浆就不会受到流动水的影响，从而容易凝结。如图1-2所示，管口处外流出的水只受上面A区（即管口水平以上部位）水压差的影响（即在外管口处流出的水，是A区水压造成的）；A区以下的水（即B区，也是锚杆注浆后的凝固区）按连通器的原理应该是静止的。按以上的分析，注浆成功是可以实现的。如图12所示，连通器原理分析图。（2） 是否能够保证施工质量分析按原施工工艺，在有套管存在的情况下，注浆后，才可以拔套管。现在是将套管拔出后再注浆时，要想保证质量，必须保证2个方面的施工质量，一个方面是如何将水泥浆注满，另一个方面是如何才能保证钢绞线束周围水泥浆的纯度（有套管时，是可以保证的）。现在注浆的情况是没有套管，注浆时，从一侧注入，在规范的压力下，水泥浆不一定会沿着锚杆连续注满，而有可能会从底部一点向四周扩散，一方面浪费水泥，一方面水泥浆也不容易注满。针对此问题，想到在注浆管上打孔，在压力下分段同时注浆，在压力下各段相互挤压，同时注满（在几次注浆试验中，发现每隔1m打一个小孔，为最佳）。另一方面如何保证在钢绞线束周围的水泥浆的纯度，按此方面想，如果能够在线束周围支撑出一个小空间，就能实现此想法；最后选择钢丝网，将其包裹在线束周围，同时用架子撑起来（选择多加钢绞线束支架方法，即1m加一个，这样就会有一定空间（等同于原套管存在时功能，同时还透水）。这样一来，注浆的施工质量就会保证。二、 工艺施工过程1、施工工艺及流程（1）工艺流程：成孔钢绞线绑扎绑扎钢丝网放置钢绞线拔出套管调配水泥浆注浆（2）成孔按照原工艺进行成孔，具体要求按照原工艺要求。（3）钢绞线绑扎 钢绞线绑扎时，将支架进行加密，加密到1m间距，目的在于作为钢绞线同时也作为钢丝网的支架。（4）绑扎钢丝网 在锚固段内绑扎钢丝网片，注意绑扎时要用细丝绑扎，最后完成的绑扣应按平，防止拔套管时增大摩擦，将钢绞线拔出。钢丝网孔径大小要求只允许细沙通过，不让小石子通过，同时有一定的刚度（最后选择钢丝网）。每单位长度的钢丝网至少要绑扎3处。（5）放置钢绞线将绑扎好的钢绞线验收合格后，稍微旋转放入成好孔中。注意一定要按设计长度放置，并达到设计深度。（6）拔出套管 按原施工方法，将套管拔出，拔套管的同时注意不要将钢铰线带出。（7）调配水泥浆最先试验注浆时，虽然收到了预想的效果，但是每个锚杆的施工速度较慢，同时也很浪费水泥，最后想到添加一定量的速凝剂，试试现场的效果。于是同速凝剂厂家联系，在现场做了一个30分钟水泥速凝配比，理论重量比为水泥：速凝剂40：1；施工中按比例均匀添加。加速凝剂主要原因是加速水泥在水泥凝结，更好保证钢绞线附近水泥浆不易流失，弥补先拔出套管水泥浆流动的损失，同时加速凝固，保证质量，节省时间。（8）注浆在钢铰线加工时，在支架中加入一根塑料注浆管，且在锚固段每隔1m距离在管上打个孔（孔直径为5mm左右），先采用0.4-06MPa压力，待入口处发现有水泥浆体流出时，再改用1.5 MPa压力二次补浆2、关键技术要求（1）钢绞线绑扎：钢绞线锚固段部分要求每隔1米放一个支架，并且锚固段部分要用钢丝网绑扎牢固；（2）调配水泥浆：灌浆材料用纯水泥浆，水泥采用S a32.5矿渣硅酸盐水泥，水灰比为0.450.5左右，其流动度要适合泵送。现场要准备好测量水体积的工具，严格按照要求配置；（3）调配好的水泥浆在灌注之前均匀要添加速凝剂，添加比例为 水泥：速凝剂=40:1，搅匀；（4） 注浆：调配好的浆体要尽快灌注，补浆压力要不小于1.5MPa；（5） 拔套管时，一定注意不要将钢铰线一起拔出；（6） 注浆时，看到浆体浓度较大时，方可停止注浆；（7）注浆应连续进行，不得中途停止。三、 试验中的改进情况（1）钢丝网的选择在施工过程中发现，有的钢丝网太软，即使有支架，但支撑的效果不是很好；另一方面，有的钢丝网太硬，又不利于结扎。因此要选择一些即有一定硬度，又好绑扎的钢线网。（2）注浆管的调整加速凝剂后，注浆管很难再二次利用（先前试图拨出，但很难做到，而且也影响了注浆效果），因此就留到锚杆里面，但要注意管口处的封堵。（3）管口处的封堵最后注浆收口处，一定要一次性封严，一但有大量漏水的地方，则后来很难再堵上。结 论此改进后的施工工艺，在本论文所述工程中，运用的效果很好。（分别做了3个试验锚杆，进行张拉，每根锚杆拉力试验值，均远远超出了理论设计值，事实证明，此工艺方法是很成功的）因此，在有高水压差，且透水性很强的施工条件下，进行锚杆施工，选用此工艺方法，一定能解决注浆问题，同时提高了施工速度。同时按此方法，解决在如此困难下施工难题，投入是很有限的，但收益是很大的。此方