深基坑止水帷幕TAM管灌浆施工工法

1、深基坑止水帷幕TAM（Tube-A-Manchette）管灌浆工法1.前言TAM管灌灌浆施工工工法是是一种结结合压密密注浆、劈裂裂注浆等现代代灌浆理论论而发展展形成的新新型地表表垂直深深层灌浆浆施工技技术。TAM管灌灌浆法通过较较大的压压力将浆浆液注入入岩土层层中，灌灌浆芯管管上下的的止浆塞塞可实现现分段分分层灌浆浆，可根根据施工工需要选选择连续续或跳段段灌浆，使使得松散散的地层层和较密密实的地地层均得得到很好好的灌浆浆加固效效果，避避免了以以往的灌灌浆工艺艺在松散散地层和和较密实实地层同同时存在在时，松松散地层层灌浆量大大，较密密实地层层注不进进浆的现现象的发发生。TTAM管管灌浆法一般用用

2、于深度度50mm以内的的地表灌浆浆，在地质质情况比比较复杂杂的情况况下，该该技术有有很好的的应用效效果。TAM管灌灌浆法具具有在灌灌浆区域域内任一一段反复复灌浆以及及同一根根TAMM管内可可采用不不同灌浆浆材料等等显著优优点，施施工实践践证明TTAM管管灌浆技术术安全可可靠，经经过总结结提高，形形成此工工法。2.工法特特点2.1 钻钻孔、灌浆可采取平平行作业业方式，提提高施工工效率。2.2 灌灌浆芯管管具有上上下两个个止浆塞塞形成的的止浆系系统，能能将浆液液限定在在灌浆区域域的任一一段范围围内进行行灌浆。止浆系系统在光光滑的TTAM管管内可自自由移动动，一般般由下而而上，达到分分段灌浆浆的目的

3、的，可据地地层情况况调整灌灌浆长度度，选择择连续或或跳段灌灌浆，每每个灌浆浆长度一一般固定定为30050 cm。2.3 可可根据地地层特点点，在某某一段灌灌浆区域域内反复复灌浆，或在灌浆管内内不同区区段采用用不同的的灌浆材料料，选用用不同的的灌浆压力力进行灌浆浆。灌浆压力力较小时时浆液扩扩散沿灌灌浆孔的的水平方方向多于于垂直方方向，可可有效地地压密土土体；灌灌浆压力力较大时时浆液扩扩散沿灌灌浆孔的的垂直方方向多于于水平方方向，可可在土体体中产生生劈裂效效应。2.4 由由于外皮皮浆的作作用，采采取较大大的灌浆浆压力时时，发生生冒浆和和串浆的的可能性性小。3.工法关关键技术术3.1 根根据各个个区

4、域不不同地质质水文条条件特性性，选择择不同的的灌浆参数数和灌浆浆材料进行行灌浆。灌浆施工工一般穿穿越粉质质粘性土土层、中中细砂层层、粗砂砂砾层、残残积层和和破碎带带等不同同地质构构造，而而各种地地层的吸吸浆能力力，以及及浆液在在地层中中的扩散散作用机机理也不不尽相同同，采用用不同的的灌浆材料料和灌浆浆参数对对灌浆效果果有着决决定性作作用。3.2 灌灌浆采取取定压定定量双控控指标，保保证灌浆浆效果，控控制地表表隆起。灌浆控制标准主要以压力控制为主，以每次灌浆量和总灌浆量为辅，灌浆施工中应通过现场监测对灌浆参数及浆液配方作进一步确定，根据现场实际情况适当调整，确保灌浆效果。3.3 TTAM管管的灌

5、浆浆步距和和溢浆孔孔布设间间距，可可根据灌灌浆施工工中所选选择的灌灌浆材料料和地层层的特性性进行设设置，从从而达到到理想的的灌浆效果果。4. 适用用范围本工法适用用于各类类填土、砂砂土、淤泥质质、粉质质粘性土土、全（强强、中）风风化、断断层破碎碎带等地地层，富水和和流动水水条件下下基坑工工程的止止水帷幕幕施工。针对淤淤泥质等等软弱地地层，该该工法是是目前被被国内外外公认的的最可靠靠的灌浆浆方法，著著名的英英吉利海海峡隧道道，法、日日、意等等国以及及台湾、香香港地铁铁工程均均使用过过该灌浆浆方法。5.工艺原原理TAM（TTubee-A-Manncheettee）灌浆工法法通过TAAM管和和灌浆芯

6、管管组成的的灌浆系统统对土层层进行分分次灌浆浆，有效效地填补补地层空空隙，并并可以通通过二次次灌浆弥补补灌浆缺陷陷，使地地层得到到有效的的加固止止水效果果。浆液液经过灌灌浆泵加加压后进进入灌浆浆芯管，聚聚集到TTAM管管灌浆管段段，然后后通过TTAM管管上钻有有的泄浆浆孔，在在内压力力的作用用下，将将包裹在在泄浆孔孔外的橡橡胶圈胀胀开、外皮浆浆挤碎。当当压力逐逐渐增大大到一定定程度，被被加压的的浆液就就会沿着着地层结结构产生生充填、渗渗透、压压密、劈劈裂流动动，此时时由于供供浆量小小于进入入量，压压力会自自动回复复到平衡衡状态，续续后的浆浆液在压压力作用用下，使使得劈裂裂裂缝不不断向外外延伸，

7、浆浆液在土土体中形形成固结结体，从从而达到到增加地地层强度度，降低低地层渗渗透性的的目的。逐次提升或降低灌浆芯管即可实现分段灌浆，TAM管灌浆原理如图1所示。图1 TAAM灌浆浆原理6.工艺流流程及操操作要点点6.1 TTAM灌灌浆法施施工工艺艺流程图图TAM管灌灌浆工法主要要施工流流程包括括放样定定位和钻钻孔、插插入TAAM管、灌注注外皮浆浆、压力力分段灌灌浆等。施施工工艺流程程图见表表1及图2。表1TAMM灌浆法施工工工艺流程程图图2 TAAM灌浆浆法施工工工艺示示意图6.2钻孔孔及灌浆浆设备就就位用全站仪通通过基点点坐标引引入辅助助坐标点点，再通通过这些些坐标点点，采用用拉线和和钢尺量量

8、测的方方法定出出钻孔孔孔位。钻机就位后后，应使使其平整整稳固，开开钻前对对钻杆的的垂直度度进行检检测，在在利用平水水尺或角角度器把把钻孔机机调较至至垂直角角度之后，随随即进行行钻孔施施工，在在钻孔期期间仍需需不时重复复地监察察钻孔角角度，每加加一节钻钻杆均需需对钻机机调平校校正，以以避免造造成过大大偏差而而影响工工程质量量，要求求钻孔的的倾斜度度1%。灌浆孔采用用临时套管管护壁水水冲法钻钻进成孔孔（图3），临时套管管外径一一般约770mm110mm，钻进深深度应达达到灌浆浆固结段段。钻孔孔过程中中应选用用合适的的钻孔压压力、钻钻机转速速和冷却却液流量量，并注注意孔内内情况，避避免出现现卡钻、埋

9、埋钻、烧烧钻。钻进过过程中要要做好记记录，为为灌浆作业业提供参参考数据据。图3 钻孔孔图4灌浆设备备由于灌浆孔孔距一般般在3000mm10000mm，为为了减小小钻孔间间的相互互影响，在在现场施施工时每每隔一孔孔钻孔灌灌浆，待待一半钻钻孔完成成TAMM管外皮皮浆灌浆浆结束后后，再对对其之间间的灌浆浆孔进行行钻孔灌灌浆，使使得施工工时相临临钻孔间间距达22倍灌浆孔距距。（式1）灌浆孔距可可根据式式1确定，R是浆液在在土体中的的扩散半半径，t为灌浆时间间，s；k为土体的的渗流系系数，ccm/ss；v为浆液的的运动粘粘滞系数数，cm/s；h1为灌浆压力力，MPPa；r0为TAMM管半径径，cmm；d

10、e为土体的的有效粒粒径，ccm；n为土体体的孔隙隙率。灌浆设备（图图4）应就近近安装，灌浆管路不宜过长，一般不超过50m，以防压力损失。灌浆设备应四面围封，防止污染环境。6.3 下下放TAAM管、灌注外外皮浆在钻孔完成成后，应应立即把把外径48mm的TAMM管沉放放至钻孔孔底部，由由于每节节TAMM管的长长度为44m，在插入入时相邻邻两节TTAM管管用PVVC套管管连接，采采用PVVC胶合合剂将TTAM管管和连接接套管粘粘牢。TTAM管管每节连连接好后后，依次次下放到到钻孔中中，直到孔孔底，下放时时尽量保保证袖阀阀管的中中心与钻钻孔中心心重合。插插入的第第一节TTAM管管下端头安安装套头头封堵

11、（图图5），在所所有TAAM管接接驳完成成后，需需在整支支TAMM管中注注入清水水（图6），利用重重力作用用，使TAMM管不会会浮起，同时应应保证TTAM管管的上端端头露出出地面1100mmm ，用用套头套套牢，防防止杂物物进入管管内，影影响灌浆浆质量，之后再将临时时套管抽抽出及拆拆除（图图7）。图5 TAAM管端端头套头头封堵图6TAMM管中注注水抗浮浮在TAM管管插入钻钻孔后，应应立即把已已配比好好的外皮皮浆灌注注入钻孔孔内（图图8）。TAMM管泄浆浆孔外面面紧紧套套着橡胶胶套，灌灌注外皮皮浆时，浆浆液不会会进入TAAM管中中。外皮皮浆灌注注的质量量是保证证灌浆效果果的关键键，外皮皮浆的膨

12、膨润土、水泥及水份的配比为1 : 10 : 20，作用是防止灌浆时浆液流窜，在TAM管周围形成具有一定强度的保护层，灌浆时浆液挤碎TAM管上有泄浆孔的限定部位外皮浆，而上部和下部的外皮浆仍具有一定强度，可以阻止浆液的上下流动，使得浆液只在很小的范围内横向流动，以增加地层的加固半径。图7拔出钻钻机临时时套管图8灌注外外皮浆6.4 膨膨润土水水泥灌浆浆及化学学灌浆6.4.11 TAAM管灌浆系统统构造根据地下水水位的高高低，现现场施工工在地面面以下一一定深度度不灌浆浆，所以在在插入TTAM管管时，在地面面以下一一定范围围内的TTAM管管上不钻钻泄浆孔孔。TAMM管（图9）在灌浆段沿沿着管壁壁外径一

13、一般每间间隔约3330mmm，环向钻有三排共共10个直直径为66 mmm的泄浆浆孔（图图10），外包包橡皮胶胶圈。溢溢浆孔布布设间距距可根据据灌浆施工工中所选选择的灌灌浆材料料和被注注地层的的特性调调整设置置，从而而达到理理想的灌灌浆效果果。橡胶胶圈的作作用是当当孔内加加压灌浆浆时橡胶胶圈胀开开，浆液液从泄浆浆孔进入入地层，停停止灌浆浆时橡胶胶圈在TTAM管管外部浆浆液的作作用下封封闭泄浆浆孔，阻阻止泥土土和地下下水逆向向进入TTAM灌灌浆管内内，从而而起到灌灌浆管的的单向阀阀作用。图9TAMM管图10 TAMM管泄浆孔孔灌浆芯管（图图11）可在TAAM管内内上下自自由移动动，逐次次提升或或降

14、低灌灌浆芯管管即可实实现分段段灌浆，并并可根据据需要进进行多次次灌浆。灌浆芯管管具有上上下两个个止浆塞塞形成的的止浆系系统，能能将浆液液限定在在灌浆区域域的任一一段泄浆浆孔范围围内进行行灌浆，达达到分段段灌浆的目目的。灌灌浆时，浆液通通过灌浆浆芯管经经过上部部止浆塞塞，从灌浆浆芯管的的出浆孔孔流出，进进入TAAM管和和上下两两个止浆浆塞封闭闭的泄浆浆孔区域域，在压压力作用用下，橡胶圈圈被顶起起，随着浆浆液的聚聚集，压力达达到一定定程度后后，TAMM管外侧侧的橡胶胶圈被胀胀开，外皮浆浆被挤碎碎，从而浆浆液被挤挤压到地地层中。止止浆系统统可在光光滑的TTAM管管内可以以自由移移动，可可根据需需要在

15、灌灌浆区域域内某一一段反复复灌浆。图11灌浆浆芯管出浆浆口及上下止止浆塞6.4.22分阶段段灌浆外皮浆灌注注完成244小时后，可以以在TAAM管内内插入灌灌浆芯管管至预定定灌浆段，自自下而上上分段进进行帷幕幕灌浆（图图12），帷幕幕灌浆工程程分两个阶段段进行。第一阶段：膨润土土-水泥灌浆浆Benntonnitee/Cemmentt Grroutt第二阶段：化学灌灌浆Chhemiicall Grroutt图12止水水帷幕分阶阶段灌浆浆第一阶段灌灌浆完成成后122小时，可可进行第第二阶段段灌浆。每一阶阶段的灌灌浆均会会由灌浆浆孔底部部开始进进行灌注注，然后后逐节往往上提升升及进行行加压灌灌注，直直

16、至到达达地面以以下一定定范围内内的非灌灌浆区为止。每段灌浆浆长度为为灌浆步距距，灌浆浆步距一一般选取取0.31.00 m，这这样可以以有效地地减少地地层不均均一性对对灌浆效果果的影响响。对于于砂层，灌浆步距宜选用低值；对于砂卵石或破碎岩层等，灌浆步距宜选用高值。每步距灌浆量可根据式2确定。Q=R22Ln（1+）（式2）式2中，QQ为每步距距灌浆量，m3；R为浆液液扩散半半径；L为灌浆步距距；n为土体体孔隙率率；为浆液在土体中的的有效充充填系数数，一般为为0.330.9；为灌浆损耗耗系数，一一般为00.10.44；灌浆过程中中应密切切注意灌灌浆压力力的变化化。每段段灌浆时，压压力表应应出现两两次

17、峰值值，在灌浆刚开开始，出现第第一次峰峰值，持续的的时间很很短，随后压压力逐渐渐降到相相对平稳稳值，持续时时间在一一分钟左左右，之之后压力力表出现现第二次次峰值，此时该段段灌浆完成成，可将将灌浆芯管管提升进行下下一段灌灌浆。压压力表出出现第一一次峰值值是由于于TAMM管被外外皮浆包包裹引起起的，当当外皮浆浆被浆液挤碎碎，这个个峰值很很快下降降，随着浆浆液的注注入，地层中中间的空空隙被填填充，灌灌浆压力力也逐渐渐增大，直到达到第二次峰值。6.4.33浆液配比比及凝胶时时间控制制膨润土水泥泥灌浆及化化学灌浆浆所采用用的浆液液配比分分别如下下表2及3所示：表2膨润土土水泥灌灌浆液Benntonnit

18、ee/Ceemennt GGrouut配比比/m材料数量膨潤土Beentoonitte35 kgg水泥 Ceemennt350 kkg清水 Waaterr700 LLiteer表3 化学学灌浆液Cheemiccal Groout配配比/mmA液B液材料数量材料数量水玻璃Soodiuum SSiliicatte100 LLiteer水泥 Ceemennt45900kg清水 Waaterr150 LLiteer清水 WaaterrBalannce共计Tottal205 LLiteer共计Tottal250 LLiteer化学灌浆可可根据地地质条件件，在淤淤泥、粉粉质粘性性土、全风化化、中强强风化、

19、断断层破碎碎带富水水等条件件下采用用普通水水泥-水玻璃璃双液浆浆，其作作用机理理主要表表现为裂裂隙填充充和劈裂裂作用；在砂层层中采用用超细水水泥-水玻璃璃双液浆浆，其作作用机理理主要表表现为渗渗透作用用。水泥泥水玻璃璃双液浆浆凝胶时时间可调调，可减减少地下下水对浆浆液凝胶胶化性能能的影响响，确保保浆液在在富水和和动水条条件下的的凝胶固固结。进进行化学学灌浆前前，必须须在现场场做配合合比试验验，以确确定配合合比的适适用性，双双浆液的的凝固时时间需控控制在330s至60ss内。6.4.44 停止止灌浆条件件在灌浆过程程中，通通过观察察灌浆范范围内排排气、返返水、冒冒浆及灌灌浆孔吸吸浆量、压压力提升

20、升速度、浆浆流量等等情况，充充分收集集现场各各种数据据及迹象象综合判判断，及及时调整整灌浆方方法和施施工参数数，当出出现以下下情况时时，可停停止帷幕幕灌浆：A、若灌浆浆压力超过5bbar或或超过上上覆岩层层压力（overburden pressure）2bar时，两者以较大者为准；或B、灌浆量量达到需需灌浆加固固土层体体积的115%；或C、地面出出现冒浆浆现象。为防止浆液液在TAAM管、灌浆芯管和浆浆泵中凝凝固，当灌浆浆完成后后，灌浆浆系统必须须以清水水彻底清清洗，以以备有需需要再灌灌浆时使使用。每每一灌浆浆孔应填填写灌浆浆记录表，其其中包含含灌浆孔孔号、钻钻孔深度度、灌浆浆深度、灌灌浆日期期

21、、每一一灌浆步步距的浆浆液投入入及灌浆浆压力数数等，以存存为证。在灌浆过程中，需不间断地对施工位置附近范围进行监察，以确保工序不会为附近的道路、公用设施及结构带来不良影响。7.材料与与机具设设备TAM管灌灌浆的设设备主要要有钻孔孔机械、灌浆泵、压灌浆管路路系统和和制浆设设备、TAMM管及灌浆浆芯管等等（表4，图13116）。TAMM管采用用聚乙烯烯塑料（PVC）加工，管壁厚约4mm，具有较好抗弯强度。普通硅酸盐水泥等级强度为42.5，水灰比为0.450.55；膨润土采用TRUGEL 100 或与之同等规格，水玻璃选用2535Be。表4主要设设备材料料表设备 / 材料型号/规格格单位数量钻机HD

22、90或或HD1110台2灌浆泵CGP300HP台2搅浆机M160AA台2TAM管聚乙烯塑料料（PVVC）m若干水泥42.5RRkg若干膨润土TRUGEEL 1100kg若干水玻璃25355Bekg若干图13 HHD1110钻机机图14 CGPP30HHP高压压化学灌灌浆泵图15TAAM管图16浆液液搅拌器器8.劳动组组织表5 主要要劳动力力配置工种人数专业技术人人员1钻孔机手2钻孔机跟机机4灌浆工6电工1杂工2总计169.质量控控制9.1 钻钻孔前，检检查钻机机垂直度度，误差差控制在在l内，在在钻进过过程中随随时对钻钻杆的垂垂直度进进行检测测并及时时调整。9.2 下下放TAAM管时时，确保保管

23、节间间连接可可靠，底底部加上上底盖，避避免外皮皮浆进入入TAMM管内，应应保证袖袖阀管位位于孔中中心和垂垂直度，及及时盖好好上盖，避避免杂物物落入。9.3 严严格按试试验确定定的配比比及水灰比比拌制灌灌浆液，灌浆浆液应具具备良好好的流动动性和较较小的析析水性，并并保证在在一定的的压力下下浆液具具有良好好的扩散散性，达达到灌浆浆效果。9.4 灌灌浆过程程中控制制好参数数及灌浆浆步距，严严密监视视灌浆压力力和灌浆浆量，出出现异常常应立即即停止，查查明原因因并采取取相应措措施。9.5 灌灌浆完成成后及时时清洗TTAM管管，以备备下次灌灌浆。10.安全全及环境境措施10.1 钻机、高压灌浆浆泵、搅浆浆

24、机等必必须指定定专人操操作，应应定期检检修检定定，以保保证正常常工作。10.2 灌浆过程程中，作作业人员员应使用用防护用用具。10.3施施工前应应检查灌灌浆设备备和管路路系统，其其压力和和流量需需满足设设计要求求，检查查管道的的耐久性性以及连连接是否否可靠，灌浆管路内不得有任何杂物，各类密封圈必须良好，无渗漏现象。10.4 钻孔时，排排出的泥泥浆应沉沉淀处理理后排放放，并符符合环保保要求。10.5 水泥等细颗粒粒散体材材料，应应遮盖存存放。11.效益益分析与其他灌浆浆工法相相比，TTAM管管灌浆法可可以实现分段段、定量量、间歇、重复灌浆浆，能较较好地控控制灌浆浆范围和和灌浆压力力，且发发生冒浆

25、浆与串浆浆的可能能性小，可根据不同同地质条条件采用用不同的的灌浆材料料，灌浆材料料凝胶时时间可调调，可有有效地控控制浆液液在地层层中的扩扩散距离离，确保保地下流流动水条条件下浆浆液的凝凝胶固结结，能保证证止水帷帷幕的整整体连续续性和有有效的帷帷幕厚度度，具有良好好的灌浆效果果及经济效益益。12.工程程实例香港望后石石污水厂厂深基坑工工程在钢钢管桩墙墙外围边边缘位置置采用TAAM管灌浆法进行止水水帷幕灌灌浆，以以防止大大量地下下水涌入入。灌浆浆孔中心心与钢管管桩墙中中心点距距离约为为3000mm，每每个灌浆浆孔之中中轴距离离为8000mmm，采用用单行排列（图图17）。所所有灌浆浆孔深度均均与钢管管桩墙脚脚相同，并并由灌浆浆孔底部部灌至地地面对下下1m。基坑工程程场地是经填海海造地形形成的填填海区，地地层中间间夹有336米米厚的海海底冲积积层，部部份带有有淤泥或或软基层层。止水帷帷幕的灌灌浆深度度约在-11mmPD +4mmPD，采用普普通水泥泥-水玻璃璃双浆液液，浆液液扩散半半径400mmm，灌浆步距距3300mm，化化学灌浆浆的双浆液液凝固时时间控制制在455s60ss内。图17望后后石污水水厂钢管管桩后止水帷帷幕香港大埔滤滤水厂深基坑工工程在钢钢管桩墙墙外围进进行帷幕幕灌浆，以以防止深深基坑开开挖过程程中有地下水水涌入。每个灌浆孔