深基坑止水帷幕AM管灌浆施工工法

深基坑止水帷幕幕幕TAM（Tubee--A-MManncheettte）管灌灌浆工法1.前言TAM管灌浆施施施工工法法是一一种结合合压密密注浆、劈劈裂注浆等等现代灌浆浆理论而发发发展形成成的新型地地地表垂直直深层层灌浆施施工技术术。TAM管灌浆法法法通过较较大的的压力将将浆液液注入岩岩土层层中，灌灌浆芯管上上下下的止浆浆塞可实现现现分段分分层灌浆，可可根据据施工需需要选选择连续续或跳跳段灌浆浆，使得松松松散的地地层和和较密实实的地地层均得得到很很好的灌灌浆加固效效果果，避免免了以以往的灌灌浆工艺在在松松散地层层和较较密实地地层同同时存在在时，松松散地层层灌浆浆量大，较较密密实地层层注不不进浆的的现象象的发生生。TTAM管灌浆法一般般用于深深度50m以内内的的地表灌灌浆，在地地质情况况比较复复杂的的情况下下，该该技术有有很好好的应用用效果果。TAM管灌浆法法法具有在在灌浆浆区域内内任一一段反复复灌浆浆以及同同一根根TAM管内可可采用不不同灌灌浆材料料等显显著优点点，施施工实践践证明明TAM管灌浆技术安安全全可靠，经经过过总结提提高，形形成此工工法。2.工法特点2.1钻孔、灌灌浆可采取平行行作作业方式式，提提高施工效率。2.2灌浆芯芯芯管具有上上下下两个止止浆塞塞形成的的止浆浆系统，能能将将浆液限限定在在灌浆区区域的任任一段范范围内内进行灌灌浆。止浆浆系统在在光滑的TAAM管内可自自由移动动，一一般由下下而上上，达到分段段灌浆浆的目的的，可据地地层情情况调整整灌浆浆长度，选选择连连续或跳跳段灌灌浆，每每个灌浆长长度一般般固定为为300～50ccmm。2.3可根据据据地层特点点，在在某一段段灌浆浆区域内内反复复灌浆，或或在灌浆管管内不同同区段采采用不不同的灌灌浆材料，选选用不同的灌灌浆压力进行灌浆。灌浆压力较小小时浆液扩散散沿灌浆孔的水平平方向多于垂垂直方向，可可有效地压密密土体；灌浆浆压力较大时时浆液扩散沿沿灌浆孔的垂直直方向多于水水平方向，可可在土体中产产生劈裂效应应。2.4由于外外外皮浆的作作用用，采取取较大大的灌浆浆压力时，发发生冒浆和串串浆的可能性性小。3.工法关键技技术术3.1根据各各各个区域域不同同地质水水文条条件特性性，选选择不同同的灌灌浆参数数和灌浆材材料进行灌灌浆。灌浆浆施工一般般穿越越粉质粘粘性土土层、中中细砂砂层、粗粗砂砾砾层、残残积层层和破碎碎带等等不同地地质构构造，而而各种种地层的的吸浆浆能力，以以及及浆液在在地层层中的扩扩散作作用机理理也不不尽相同同，采采用不同同的灌灌浆材料料和灌浆参参数对灌浆浆效果有着着着决定性性作用用。3.2灌浆采采采取定压定定量量双控指指标，保保证灌浆浆效果，控控控制地表表隆起起。灌浆浆控制标准准准主要以以压力力控制为为主，以以每次灌灌浆量和总总灌浆量为为辅，灌浆浆浆施工中中应通通过现场场监测测对灌浆浆参数及浆浆浆液配方方作进进一步确确定，根根据现场场实际际情况适适当调调整，确确保灌灌浆效果果。3.3TAMMM管的灌浆步距和和溢浆孔孔布设间间距，可可根据灌灌浆施工中中所所选择的的灌浆浆材料和和地层层的特性性进行行设置，从从而而达到理理想的的灌浆效效果。4.适用范围围围本工法适用于各各各类填土、砂砂土、淤泥质、粉粉粉质粘性性土、全全（强、中中）风化、断断层破碎带带等等地层，富富水和流动动动水条件件下基基坑工程程的止止水帷幕幕施工工。针对对淤泥质质等软弱弱地层层，该工工法是是目前被被国内内外公认认的最最可靠的的灌浆浆方法，著著名名的英吉吉利海海峡隧道道，法法、日、意意等等国以及及台湾湾、香港港地铁铁工程均均使用用过该灌灌浆方法。5.工艺原理TAM（Tubbbe-AA-MManccheette）灌浆工法通过TAMM管和灌浆浆芯管组成成成的灌浆浆系统对土土土层进行行分次次灌浆，有有效地地填补地地层空空隙，并并可以以通过二二次灌灌浆弥补补灌浆缺陷陷，使使地层得得到有有效的加加固止止水效果果。浆浆液经过过灌浆浆泵加压压后进进入灌浆浆芯管，聚聚聚集到TAMM管灌浆管管段，然然后通过TAAM管上钻有有的泄浆浆孔，在在内压力力的作作用下，将将包包裹在泄泄浆孔孔外的橡橡胶圈圈胀开、外外皮浆挤碎碎碎。当压压力逐逐渐增大大到一一定程度度，被被加压的的浆液液就会沿沿着地地层结构构产生生充填、渗渗透透、压密密、劈劈裂流动动，此此时由于于供浆浆量小于于进入入量，压压力会会自动回回复到到平衡状状态，续续后的浆浆液在在压力作作用下下，使得得劈裂裂裂缝不不断向向外延伸伸，浆浆液在土土体中中形成固固结体体，从而而达到到增加地地层强强度，降降低地地层渗透透性的的目的。逐逐次次提升或或降低低灌浆芯芯管即可可实现分分段灌灌浆，TAAM管灌浆浆原理如图图图1所示。图1TAM灌灌灌浆原理6.工艺流程及及操操作要点6.1TAMMM灌浆法施工工工工艺流程程图TAM管灌浆工工工法主要要施工工流程包包括放放样定位位和钻钻孔、插插入TTAM管、灌注注外皮浆、压压力力分段灌灌浆等。施施工工工艺流程程图见见表1及图2。表1TAM灌浆浆浆法施工工艺艺流流程图图2TAM灌灌浆浆法施工工工工艺示意意图6.2钻孔及灌灌灌浆设备备就位位用全站仪通过基基基点坐标标引入入辅助坐坐标点点，再通通过这这些坐标标点，采采用拉线线和钢钢尺量测测的方方法定出出钻孔孔孔位。钻机就位后，应应应使其平平整稳稳固，开开钻前前对钻杆杆的垂垂直度进进行检检测，在在利用用平水尺尺或角角度器把把钻孔孔机调较较至垂垂直角度度之后，随随即进进行钻孔孔施工工，在钻孔孔期期间仍需需不时重复复地监监察钻孔孔角度度，每加加一节节钻杆均均需对对钻机调调平校校正，以以避免免造成过过大偏偏差而影影响工工程质量量，要要求钻孔孔的倾倾斜度≤1%。灌浆孔采用临时时时套管护护壁水水冲法钻钻进成成孔（图3），临时套管管外径一般般约70mm~1110mm，钻进进深度应应达到灌灌浆固结段段。钻孔孔过程中中应选选用合适适的钻钻孔压力力、钻钻机转速速和冷冷却液流流量，并并注意孔孔内情情况，避避免出出现卡钻钻、埋埋钻、烧烧钻。钻进进过程中中要做好好记录录，为灌灌浆作业提提供供参考数数据。图3钻孔图44灌浆浆设备由于灌浆孔距一一一般在300mmm~10000mmm，为了减减小小钻孔间间的相相互影响响，在在现场施施工时时每隔一一孔钻钻孔灌浆浆，待一半半半钻孔完完成TTAM管外外皮皮浆灌浆浆结束后，再再对其之间的的灌浆孔进行钻钻孔灌浆，使得施施工时相临钻钻孔间距达22倍灌浆孔距。（式1）灌浆孔距可根据据据式1确定，R是浆液在土体体中的扩散散半径，t为灌浆时时间，s；k为土体的渗渗流流系数，cmm/s；v为浆液的的运动动粘滞系系数，cmm/s；h1为灌浆压力力，MPaa；r0为TAM管半半径径，cm；de为土体的有有效效粒径，cmm；n为土体的的孔孔隙率。灌浆设备（图444）应就近安安装装，灌浆浆管路不宜宜宜过长，一一般般不超过过500m，以防防压压力损失失。灌灌浆设备应应四四面围封封，防防止污染环环境境。6.3下放TTTAM管、灌注外皮皮浆浆在钻孔完成后，应应立即把外径径48mm的TAM管沉放放至钻孔底部部，由于每节节TAM管的长长度为4m，在插入时相相邻两节TAAM管用PVC套管连连接，采用PPVC胶合剂剂将TAM管和连连接套管粘牢牢。TAM管每节节连接好后，依依次下放到钻钻孔中，直到孔底，下放时尽量量保证袖阀管管的中心与钻钻孔中心重合合。插入的第一一节TAM管下端头安装套套头封堵（图图5），在所有TAAM管接驳完完成后，需在在整支TAM管中注注入清水（图图6），利用重力作作用，使TAM管不会会浮起，同时应保证证TAM管的上上端头露出地地面100mmm，用套头头套牢，防止止杂物进入管管内，影响灌灌浆质量，之后再将临时套管管抽出及拆除除（图7）。图5TAM管管管端头套头头封封堵图6TAM管中注注水抗浮在TAM管插入入入钻孔后，应应立即把已配比比好的外皮浆浆灌注入钻孔孔内（图8）。TAM管泄浆浆孔外面紧紧紧套着橡胶套套，灌注外皮皮浆时，浆液液不会进入TAM管中。外皮浆浆灌注的质量量是保证灌浆浆效果的关键，外皮浆浆的膨润土、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拔出钻机临临时时套管图8灌注外皮皮浆浆6.4膨润土土土水泥灌灌浆及及化学灌灌浆6.4.1TTTAM管灌灌浆系统构构造造根据地下水位的的的高低，现现场场施工在在地面面以下一一定深深度不灌灌浆，所以在插插入入TAM管时，在地面以以下下一定范围围内内的TAM管上不不钻泄浆浆孔。TAM管（图9）在灌浆段段沿着管壁壁外外径一般每间隔隔约约330mm，环向钻有三排共10个直径为为6mm的泄泄浆孔（图图10），外包橡皮胶胶圈圈。溢浆孔孔布设设间距可可根据据灌浆施施工中所所选择的的灌浆浆材料和和被注注地层的的特性性调整设设置，从从而达到到理想想的灌浆浆效果。橡橡橡胶圈的的作用用是当孔孔内加加压灌浆浆时橡胶圈圈圈胀开，浆浆液液从泄浆浆孔进进入地层层，停停止灌浆浆时橡胶圈圈圈在TAM管外部部浆液的的作用用下封闭闭泄浆浆孔，阻阻止泥泥土和地地下水水逆向进进入TTAM灌浆管内内，从从而起到到灌浆浆管的单单向阀阀作用。图9TAM管图图图10TTAMM管泄浆孔灌浆芯管（图1111）可在TAM管内上上下自由由移动动，逐次次提升升或降低低灌浆浆芯管即即可实实现分段段灌浆浆，并可根根据需需要进行行多次次灌浆。灌浆浆芯管具有有有上下两两个止止浆塞形形成的的止浆系系统，能能将浆液液限定定在灌浆浆区域的任任任一段泄泄浆孔孔范围内内进行行灌浆，达达到分分段灌浆浆的目的。灌灌浆浆时，浆液通过过灌浆浆芯管经经过上上部止浆浆塞，从从灌浆芯芯管的出出浆孔流流出，进进入TAM管和上上下两个个止浆浆塞封闭闭的泄泄浆孔区区域，在在压力作作用下下，橡胶圈被被顶顶起，随着浆液液的的聚集，压力达到到一一定程度度后，TAM管外侧侧的橡胶胶圈被被胀开，外皮浆被被挤挤碎，从而浆液液被被挤压到到地层层中。止止浆系系统可在在光滑滑的TAM管内可可以自由由移动动，可根根据需需要在灌灌浆区域内内某某一段反反复灌灌浆。图11灌浆芯管管管出浆口及上下止浆浆塞塞6.4.2分阶阶阶段灌浆外皮浆灌注完成成成24小时后，可以在TAMM管内插入入灌浆浆芯管至至预定定灌浆段段，自下下而上分分段进进行帷幕幕灌浆浆（图12），帷幕灌灌浆工程分分两个阶段段进行行。第一阶段：膨润润润土-水泥灌浆浆Benttoniitee/CeemenntGGroout第二阶段：化学学学灌浆ChhemmicaalGrooutt图12止水帷幕幕幕分阶段灌浆浆第一阶段灌浆完完完成后12小时，可进进行行第二阶阶段灌灌浆。每一一阶段的的灌浆均会由由灌浆孔底底部开开始进行行灌注注，然后后逐节节往上提提升及及进行加加压灌灌注，直直至到到达地面面以下下一定范围围内内的非灌灌浆区为止止。每段灌浆浆长度为灌灌浆步距，灌灌浆步距一一般般选取0..3～1.0mm，这样可可以以有效地地减少少地层不不均一一性对灌灌浆效果的的影影响。对对于砂砂层，灌灌浆步距宜宜选选用低值值；对对于砂卵卵石或或破碎岩岩层等等，灌浆浆步距宜选选选用高值值。每每步距灌灌浆量可根根据据式2确定。Q=πR2Lnnnα（1+β）（式2）式2中，Q为每每步距灌浆量，m3；R为浆液扩扩散散半径；L为灌浆步步距；n为土体孔隙隙率率；α为浆液在土体中的有有效效充填系系数，一般为0..33~0.9；β为灌浆损耗耗系数，一一般为0..11~0.44；灌浆过程中应密密密切注意意灌浆浆压力的的变化化。每段段灌浆浆时，压压力表表应出现现两次次峰值，在在灌浆刚开开始，出现现第一次次峰值，持持续的时间间间很短，随随后压力逐逐逐渐降到到相对对平稳值值，持续时时间在在一分钟钟左右右，之后后压力表出出出现第二二次峰峰值，此时时该段灌浆完完成，可可将灌浆芯芯管提升进进行下一段段段灌浆。压压力表表出现第第一次次峰值是是由于于TAM管被外外皮浆包包裹引引起的，当当外外皮浆被被浆液挤碎碎，这这个峰值值很快快下降，随随着浆液的的的注入，地地层中间的的的空隙被被填充充，灌浆浆压力也逐逐逐渐增大大，直直到达到到第二二次峰值值。6.4.3浆液液液配比及凝胶时间间控控制膨润土水泥灌浆浆浆及化学学灌浆所采采用的的浆液配配比分分别如下下表22及3所示：表2膨润土水泥泥灌灌浆液Beentoonitte//CemmenntGGroout配比比/m³材料数量膨潤土Bentttoniitee35kg水泥Cemeeent350kg清水Wateerr700Littter表3化学灌浆浆液CChemiiicallGGrouut配配比/m³A液B液材料数量材料数量水玻璃SodiiiumSSilicccatee100Littter水泥Cemeeent45~90kggg清水Wateerr150Littter清水WateerrBalanceee共计Totalll205Littter共计Totalll250Littter化学灌浆可根据据据地质条条件，在淤淤泥、粉质质粘性土、全全风化、中中强风化、断断层破碎带带富水等条条件下采用用普通水泥泥-水玻璃双双液浆，其其作用机理理主要表现现为裂隙填填充和劈裂裂作用；在在砂层中采采用超细水水泥-水玻璃双双液浆，其其作用机理理主要表现现为渗透作作用。水泥泥水玻璃双双液浆凝胶胶时间可调调，可减少少地下水对对浆液凝胶胶化性能的的影响，确确保浆液在在富水和动动水条件下下的凝胶固固结。进行行化学灌浆浆前，必须须在现场做做配合比试试验，以确确定配合比比的适用性性，双浆液液的凝固时时间需控制制在30s至60s内。6.4.4停停停止灌浆浆条件在灌浆过程中，通通过观察灌浆浆范围内排气气、返水、冒冒浆及灌浆孔孔吸浆量、压压力提升速度度、浆流量等等情况，充分分收集现场各各种数据及迹迹象综合判断断，及时调整整灌浆方法和和施工参数，当当出现以下情情况时，可停停止帷幕灌浆浆：A、若灌浆压力力力超过5barr或超过上上覆覆岩层压压力（overrburddenppresssure）2bar时，两者者以较大者者为准；或或B、灌浆量达到到到需灌浆加加固土层层体积的155%；或C、地面出现冒冒冒浆现象。为防止浆液在TTTAM管、灌浆芯管管和浆泵中中中凝固，当当灌浆完成成后后，灌浆浆系统必须以以清清水彻底底清洗洗，以备备有需需要再灌灌浆时时使用。每每一一灌浆孔孔应填填写灌浆浆记录录表，其其中包包含灌浆浆孔号号、钻孔孔深度度、灌浆浆深度度、灌浆浆日期期、每一一灌浆浆步距的的浆液液投入量量及灌浆压压力力数等，以存存为证证。在灌灌浆过过程中，需需不不间断地地对施施工位置置附近近范围进进行监监察，以以确保保工序不不会为附近近的的道路、公用用设设施及结结构带带来不良影响。7.材料与机具具设设备TAM管灌浆的的的设备主主要有有钻孔机机械、灌浆浆泵、压灌灌浆管路系系统统和制浆浆设备备、TAM管及灌浆浆芯管等（表4，图13~16）。TAM管采用用聚乙烯塑料料（PVC）加工工，管壁厚约约4mm，具有有较好抗弯强强度。普通硅硅酸盐水泥等等级强度为42.5，水灰比为0..45～0.55；膨润土采用用TRUGEEL1000或与之同等规规格，水玻璃选用用25~35Be。表4主要设备材材料料表设备/材料料料型号/规格单位数量钻机HD90或HDDD1100台2灌浆泵CGP30HPPP台2搅浆机M160A台2TAM管聚乙烯塑料（PPPVC）m若干水泥42.5Rkg若干膨润土TRUGEL11100kg若干水玻璃25~35Beeekg若干图13HD11110钻机机图14CCGPP30HPP高压化学学灌浆泵泵图15TAM管管管图16浆液搅拌器器8.劳动组织表5主要劳动动力配配置工种人数专业技术人员1钻孔机手2钻孔机跟机4灌浆工6电工1杂工2总计169.质量控制9.1钻孔前前前，检查查钻机机垂直度度，误误差控制制在ll％内，在在钻进进过程中中随时时对钻杆杆的垂垂直度进进行检检测并及及时调调整。9.2下放TTTAM管时时，确确保管节节间连连接可靠靠，底底部加上上底盖盖，避免免外皮皮浆进入TAAM管内，应应保证袖袖阀管管位于孔孔中心心和垂直直度，及及时盖好好上盖盖，避免免杂物物落入。9.3严格按按按试验确确定的的配比及水灰比拌拌制制灌浆液液，灌浆液液应具备备良好的的流动动性和较较小的的析水性性，并并保证在在一定定的压力力下浆浆液具有有良好好的扩散散性，达达到灌浆浆效果。9.4灌浆过过过程中控控制好好参数及及灌浆浆步距，严严密密监视灌灌浆压力和和灌浆量，出出现现异常应应立即即停止，查查明明原因并并采取取相应措措施。9.5灌浆完完完成后及及时清清洗TAM管，以以备下次次灌浆浆。10.安全及环环环境措施施10.1钻机机机、高压灌浆浆泵、搅浆浆机等等必须指定定专专人操作作，应应定期检检修检检定，以以保证证正常工工作。10.2灌浆浆浆过程中中，作作业人员员应使使用防护护用具具。10.3施工前前前应检查查灌浆浆设备和和管路路系统，其其压压力和流流量需需满足设设计要要求，检检查管管道的耐耐久性性以及连连接是是否可靠靠，灌灌浆管路路内不得有有任任何杂物物，各各类密封封圈必必须良好好，无无渗漏现现象。10.4钻孔孔孔时，排排出的的泥浆应应沉淀淀处理后后排放放，并符符合环环保要求求。10.5水泥泥泥等细颗颗粒散体体材料，应应遮遮盖存放放。11.效益分析析析与其他灌浆工法法法相比，TTAAM管灌浆法可可以实现分分段、定定量、间间歇、重复复灌浆，能能较好好地控制制灌浆浆范围和和灌浆压力力，且且发生冒冒浆与与串浆的的可能能性小，可可根据不同同地质质条件采采用不不同的灌灌浆材料，灌浆材料凝胶时间间可调，可有有效地控制浆浆液在地层中中的扩散距离离，确保地下下流动水条件件下浆液的凝凝胶固结，能保证止水水帷幕的整体体连续性和有有效的帷幕厚厚度，具有良好的灌浆效果及经济效益。12.工程实例例例香港望后石污水水水厂深基坑坑工程在在钢管桩桩墙外外围边缘缘位置置采用TAAM管灌浆法进行行止水帷幕幕幕灌浆，以以防止止大量地地下水水涌入。灌灌浆浆孔中心心与钢钢管桩墙墙中心心点距离离约为为300mmmm，每个灌灌浆浆孔之中中轴距距离为80000mm，采采用用单行排列列（图17）。所有有灌浆孔孔深度均与与钢钢管桩墙墙脚相相同，并并由灌灌浆孔底底部灌灌至地面面对下下1m。基坑坑工程场地是是经填海造造地地形成的的填海海区，地地层中间夹夹有3~66米厚的的海底冲冲积层层，部份份带有有淤泥或或软基基层。止止水帷幕的的的灌浆深深度约在在-11mPPDD~++4mPDDD，采用普普通水水泥-水玻璃双双浆浆液，浆液液扩散半径径400mm，灌浆浆步距3300mm，化学学灌浆的双浆液凝凝固固时间控控制在在45s~60s内。图17望后石污污污水厂钢管管桩桩后止水帷幕幕香港大埔滤水厂厂厂深基坑工工程在在钢管桩桩墙外外围进行行帷幕幕灌浆，以以防止止深基坑坑开挖挖过程中有地下水水涌入入。每个个灌浆孔之之中轴轴距离为为8000mmm，采采用双行行梅花形布布布置（图18）。基坑坑工程场地地为平整整山体体得到的的一块块平地，海海拔约+100mmPD