袖閥管注漿工藝在垂直防滲工程中的應(yīng)用

戚慶學(xué)

(山東正元建設(shè)工程有限責(zé)任公司,山東濟(jì)南 250101)

袖閥管注漿工藝在垂直防滲工程中的應(yīng)用

戚慶學(xué)

(山東正元建設(shè)工程有限責(zé)任公司,山東濟(jì)南 250101)

日照市某垃圾處理廠周邊巖體風(fēng)化強(qiáng)烈,為減小風(fēng)化裂隙導(dǎo)致的滲濾液側(cè)滲對(duì)下游環(huán)境的影響,采用了袖閥管注漿的垂直防滲措施。介紹了袖閥管注漿的施工方法與質(zhì)量控制要點(diǎn),概述了施工中容易出現(xiàn)的問(wèn)題并提出了處理措施。

垃圾處理廠;防滲;袖閥管;注漿;質(zhì)量控制

1 概述

日照市某垃圾處理廠位于三面環(huán)山的谷地中,下游設(shè)置截污壩,截污壩軸線長(zhǎng)約 250 m,壩高約 19 m。壩基設(shè)計(jì)采用垂直防滲系統(tǒng),固結(jié)灌漿和帷幕灌漿相結(jié)合,固結(jié)灌漿孔按正方形布置,上游 4排,下游 3排,間距均為 2.0 m,注漿壓力 0.3MPa;帷幕灌漿位于固結(jié)灌漿孔之間,采用雙排梅花形布置,排距與孔距均為 1.414 m,注漿壓力 0.5～1.0MPa,均采用循環(huán)式注漿。平均深度約 15 m,要求進(jìn)入微風(fēng)化巖層不少于 3 m。防滲標(biāo)準(zhǔn)為,單位吸水率≤0103 L/min·m·m。

2 工程及水文地質(zhì)概況

場(chǎng)地地層主要為花崗片麻巖風(fēng)化層,自上而下為:

(1)表層為殘積土,厚度約 1 m,主要以礫質(zhì)粉質(zhì)粘土為主;(2)花崗片麻巖全風(fēng)化帶,層厚 0.50～1.10 m;(3)花崗片麻巖強(qiáng)風(fēng)化帶,層厚 5.50～13170 m,平均層厚 9.50 m,風(fēng)化裂隙極發(fā)育,上部呈礫砂狀,下部巖心呈碎塊狀;(4)花崗片麻巖中風(fēng)化帶,塊狀構(gòu)造,風(fēng)化裂隙較發(fā)育;(5)花崗片麻巖微風(fēng)化帶,巖體完整,巖石堅(jiān)硬。注漿前已開(kāi)挖至中風(fēng)化巖石。地下水埋深約3 m。

3 注漿工藝的選擇

袖閥管注漿工藝是目前一種比較先進(jìn)的注漿工藝,能定深、定量、分序、分段、間歇并重復(fù)注漿,適應(yīng)性強(qiáng),能達(dá)到較好的防滲效果[1,2]。袖閥管注漿法使用的注漿工具為“袖閥管”,袖閥管為內(nèi)徑 50～60 mm、一次性的塑料管,注漿段為帶射漿孔的花管?；ü苊扛?33 cm(即每米 3組)鉆一組 (6～8個(gè)孔)射漿孔,射漿孔呈梅花形布設(shè),孔外為 5～8 cm長(zhǎng)的橡皮袖閥包裹。袖閥管注漿法具有以下特點(diǎn):

(1)具有上下兩個(gè)阻塞器,能將漿液限定在注漿區(qū)段的任一層范圍內(nèi)進(jìn)行灌漿,以達(dá)到分層注漿效果,還可進(jìn)行間歇并重復(fù)注漿;

(2)注漿壓力相對(duì)較小,一般為 0.3～1.0 MPa,注漿時(shí)冒漿、串漿的可能性小,一般不會(huì)破壞原有地層結(jié)構(gòu);

(3)根據(jù)巖體風(fēng)化差異,可選擇不同注漿參數(shù)進(jìn)行注漿作業(yè);

(4)漿液主要以滲透和劈裂形式充填孔隙中,可以起到充填裂縫固結(jié)巖土體的效果;

(5)袖閥管與孔壁之間被套殼料充填并固結(jié),可防止成孔、注漿后孔壁坍塌,造成對(duì)松散地層的人為破壞;

(6)套殼料固結(jié)后,具有一定的強(qiáng)度,具有增加土體強(qiáng)度、改善巖土體工程特性的作用。

4 施工工藝

袖閥管注漿法的基本施工工序可分為泥漿護(hù)壁成孔、澆注套殼料、下袖閥管、固管、注漿等步驟。其施工工藝流程見(jiàn)圖 1。

圖1 袖閥管注漿工藝流程圖

4.1 成孔

按設(shè)計(jì)要求,先進(jìn)行固結(jié)灌漿施工,后進(jìn)行帷幕灌漿施工。兩排帷幕孔先施工下游排,后施工上游排。固結(jié)孔排與排之間分二序施工。各排孔與孔之間,帷幕分三序、固結(jié)分二序作業(yè)。

一序孔既是勘察孔,又是注漿孔;二序孔既是檢查孔,又是注漿孔;二、三序孔施工時(shí),在地質(zhì)界線變化較大的位置,仍要施工一定數(shù)量的注漿孔,進(jìn)一步加強(qiáng)注漿效果,加密孔既是對(duì)二序注漿的檢查孔,又是注漿孔。

鉆孔施工采用 XY-100型鉆機(jī),“89 mm金剛石鉆頭,泥漿護(hù)壁鉆進(jìn),施工時(shí)應(yīng)認(rèn)真觀察鉆進(jìn)過(guò)程,控制地質(zhì)界線的實(shí)際深度,為注漿施工提供依據(jù)。

4.2 套殼料灌注,下袖閥管

套殼料又稱(chēng)封閉泥漿。鉆孔至設(shè)計(jì)深度后,從孔底注入封閉泥漿,其作用是封閉袖閥管和鉆孔壁之間的空隙,迫使從灌漿孔內(nèi)開(kāi)環(huán),壓出的漿液劈裂套殼料,注入四周土層。成孔后,把 “25 mm注漿鋼管下入孔底,采用注漿泵灌注至設(shè)計(jì)注漿段高度以上 0.2 m處?？卓跐{面下沉后應(yīng)多次補(bǔ)漿。套殼料構(gòu)成材料及比例為:水泥∶粉煤灰∶膨潤(rùn)土∶水 =1∶0.6∶0.4∶1.3。

在充滿(mǎn)封閉泥漿的鉆孔中插入袖閥管,內(nèi)徑“60 mm的塑料管,在裂隙發(fā)育注漿段,每隔 33 cm設(shè)置一組出漿孔,外包橡皮套。插入鉆孔時(shí)管端封閉,管內(nèi)充滿(mǎn)清水。

4.3 袖閥管注漿[3,4]

根據(jù)成孔的先后順序,待套殼料具有一定強(qiáng)度后 (一般應(yīng)達(dá)到 0.3 MPa),將 “12.7 mm帶雙塞的注漿鋼管從袖閥管中下到注漿段位置,自下而上分段注漿,分段間距不得大于 3.0 m,注漿壓力固結(jié)采用 0.3MPa,帷幕注漿壓力采用0.5～1.0MPa,開(kāi)環(huán)壓力為 0.3 MPa。注漿速度一般為 10～20 L/min。袖閥管注漿及結(jié)構(gòu)如圖 2所示。

圖2 袖閥管注漿及結(jié)構(gòu)示意圖

4.3.1 壓力控制

在注漿泵出水口和壓漿封隔器回水管上各安裝一個(gè)壓力表,封隔器回水管上的壓力表可直接顯示注漿壓力,注漿泵上的壓力表間接顯示注漿壓力,注漿壓力通過(guò)壓漿封隔器回水管上的閥門(mén)調(diào)節(jié)。注漿時(shí)調(diào)整閥門(mén)開(kāi)啟度,直至達(dá)到規(guī)定壓力值,并保持壓力穩(wěn)定。

4.3.2 漿液水灰比變換

按設(shè)計(jì)要求,漿液采用水灰比為 5、3、2、1、0.8、 0.6、0.5七個(gè)比級(jí),開(kāi)灌水灰比 5。自注漿開(kāi)始至注漿結(jié)束,水灰比按先稀后濃的順序逐級(jí)變換,變換原則執(zhí)行以下規(guī)定:

(1)灌漿壓力基本不變,注入流量持續(xù)減少時(shí),或注入流量基本不變,灌漿壓力持續(xù)升高時(shí),不得改變水灰比;

(2)當(dāng)某一比級(jí)漿液的注入量已超過(guò) 300 L,或灌注時(shí)間已達(dá)到1 h,而灌漿壓力和注入流量均無(wú)顯著改變時(shí),應(yīng)改濃一級(jí);

(3)注入流量 >30 L/min時(shí),可根據(jù)具體情況越級(jí)變濃。

4.3.3 灌漿結(jié)束條件

按設(shè)計(jì)要求,固結(jié):注入率≤0.4 L/min時(shí)繼續(xù)灌注 30 min即可結(jié)束;帷幕:注入率≤0.4 L/min時(shí)繼續(xù)灌注 60 min,或注入率≤1.0 L/min時(shí)繼續(xù)灌注 90 min即可結(jié)束。

在注漿過(guò)程中,應(yīng)觀察相鄰注漿孔的冒漿情況,若周?chē)子袧{液冒出,說(shuō)明注漿效果好。若周?chē){孔沒(méi)有反應(yīng),且注漿量過(guò)大,也應(yīng)采用“間歇定量分序注漿法”進(jìn)行注漿,以控制漿液擴(kuò)散范圍。

5 質(zhì)量控制要點(diǎn)[5]

(1)圍井試驗(yàn)。在展開(kāi)全面注漿前,應(yīng)進(jìn)行小片區(qū)注漿試驗(yàn),主要檢查設(shè)計(jì)水泥用量、注漿壓力和注漿效果,為正式施工提供依據(jù)。

(2)測(cè)量控制。本工程周邊范圍大,地形、地貌變化大,測(cè)量控制點(diǎn)少,易遭破壞。

(3)地層控制。應(yīng)按設(shè)計(jì)要求布孔,詳細(xì)記錄鉆進(jìn)過(guò)程中的異常情況,如漏水、鉆進(jìn)速度、鉆機(jī)震動(dòng)情況等。為處理方案的選擇和施工所要采取的措施提供可靠依據(jù)和技術(shù)參數(shù)。

(4)套殼料及澆注。套殼料為粉煤灰、膨潤(rùn)土和水泥加水?dāng)嚢?澆注時(shí),應(yīng)使套殼料將孔內(nèi)泥漿和沉渣完全頂出孔外為止。另外,插入袖閥管時(shí),為使套殼料的厚度均勻,應(yīng)設(shè)法使袖閥管位于鉆孔中心,并應(yīng)避免使套殼料進(jìn)入袖閥管內(nèi)。

(5)注漿材料質(zhì)量。漿液應(yīng)具有良好的流動(dòng)性和流動(dòng)性維持能力,以便在低壓力下獲得盡可能大的擴(kuò)散距離;漿液析水性要小,穩(wěn)定性要高,以防在注漿過(guò)程中和注漿結(jié)束后,發(fā)生顆粒沉淀和分離。另外,為防止水泥漿被地下水沖失,根據(jù)情況摻入相當(dāng)于水泥質(zhì)量 1%～2%的水玻璃。袖閥注漿時(shí)攪拌好的漿液要過(guò)篩,漿液儲(chǔ)存的時(shí)間不宜太久,且應(yīng)不斷攪拌。

(6)注漿壓力。注漿壓力通過(guò)多次試驗(yàn)確定,并需在施工中不斷地驗(yàn)證和修正。正常情況下注漿壓力的變化是有規(guī)律的,在流量基本不變的前提下,開(kāi)始?jí)毫^大,然后緩慢下降達(dá)到穩(wěn)壓,但注漿量達(dá)到飽和時(shí),壓力再度上升。如果壓力出現(xiàn)異常變化,則要查找原因,分析情況,采取對(duì)策。

6 施工中出現(xiàn)的問(wèn)題及處理

(1)個(gè)別部位地層裂隙較大,施工過(guò)程中易發(fā)生漏漿現(xiàn)象,具體表現(xiàn)為吸漿量大,且無(wú)壓力、無(wú)回漿,一次灌注難以達(dá)到停灌標(biāo)準(zhǔn)。此時(shí)采用水灰比為 0.5的濃漿進(jìn)行多次灌注,多次待凝,直至達(dá)到停灌標(biāo)準(zhǔn)。或在漿液中摻入速凝劑,并間歇多次、重復(fù)注漿,直到滿(mǎn)足要求為止。

(2)灌漿作業(yè)時(shí)經(jīng)常發(fā)生注漿孔與其他相鄰孔串漿,此時(shí)立即停止施工,并用木塞將其他孔孔口封堵,待注漿結(jié)束并待凝 8～12 h后再繼續(xù)施工。

(3)周?chē)鷰r體冒漿時(shí),立即改換水灰比為 0.5的濃漿,并采取低壓、限流、限量灌注,同時(shí)采取長(zhǎng)時(shí)間待凝(12～24 h),然后重新注漿。

(4)袖閥管與孔壁之間冒漿。應(yīng)立即停止注漿,把孔口挖深約 40～50 cm,然后回填三合土并夯實(shí),至少 24 h后復(fù)注。

(5)當(dāng)施工中地面產(chǎn)生裂縫或隆起,應(yīng)立即停止注漿,并灌注水泥漿填縫。

7 結(jié)語(yǔ)

(1)本工程實(shí)際施工帷幕灌漿孔 78個(gè),計(jì)1257.53 m;固結(jié)灌漿孔 304個(gè),計(jì) 2935.92 m。施工過(guò)程中由于地層出現(xiàn)特殊情況,經(jīng)監(jiān)理、業(yè)主同意個(gè)別部位增加了灌漿孔,本工程合計(jì)增加孔 11個(gè),計(jì) 183.56 m。

(2)檢查孔數(shù)量按帷幕孔總數(shù)的 10%和固結(jié)孔總數(shù)的 5%抽取[3],本工程共抽取 24個(gè)檢查孔,所有檢查孔均在設(shè)計(jì)壓力下按規(guī)范要求進(jìn)行了壓水試驗(yàn),各檢查孔透水率指標(biāo)均小于 3.0 Lu。灌漿施工后壩體混凝土與基巖接觸部位及其以下至微風(fēng)化基巖段地層透水率指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求,灌漿效果良好。

(3)巖心中可明顯觀察到灰褐色漿液擴(kuò)散脈分布,并具有一定強(qiáng)度。

(4)通過(guò)局部開(kāi)挖發(fā)現(xiàn),袖閥注漿的漿液在地層中以不規(guī)則的樹(shù)枝狀、脈狀填充。

[1] 蔡勝華,黃智勇,董建軍,等.注漿法[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,2006.

[2] 楊米加,陳明雄,賀永年.注漿理論的研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2001,20(6).

[3] 張民慶,黃先平,常記春,袖閥管注漿工法在國(guó)內(nèi)工程施工中的應(yīng)用[J],西部探礦工程,1999,(5).

[4] 張民慶,張文強(qiáng),姜才榮.袖閥管注漿工法的改進(jìn)與應(yīng)用[J],施工技術(shù),2003,32(9).

[5] GB 50202-2002,建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

Application of Sleevevalvepipe Grouting Technology in Vertical Antiseepage Engineering

Q IQ ing2xue(Shandong Zhengyuan Construction Engineering Co.,Ltd.,Jinan Shandong 250101,China)

There is seriousweathering of the rock surrounding a garbage disposal plant in Rizhao City.In order to reduce the impact of leachate caused by weathered cracks on the downstream environment,sleevevalve pipe grouting method is used for vertical antiseepage.This article describes the construction method and quality control points of sleevevalvepipe grouting technology and summarizes the easy encountered problems in construction with treatmentmeasures.

garbage disposal plant;seepage control;sleeve2valve2pipe;grouting;quality control

TV543

A

1672-7428(2010)07-0060-03

2010-02-25;

2010-06-09

戚慶學(xué)(1971-),男(漢族),山東臨沂人,山東正元建設(shè)工程有限責(zé)任公司高級(jí)工程師,水文地質(zhì)與工程地質(zhì)專(zhuān)業(yè),從事巖土工程勘察、設(shè)計(jì)、施工與管理工作,山東省臨沂市蒙山大道 107號(hào)(276000),qiqingx@163.com。