大壩注漿加固施工方案

2021-03-04 09:32:19 字數 3991 閱讀 9780

一、加固原理及範圍

根據實際情況,擬採用高壓噴射注漿(擬壓水泥漿)法來加固大壩。其工作原理:利用鑽機把帶有特殊噴嘴的注漿管鑽進土層的預定位置後,用高壓泥漿幫浦等高壓發生裝置,使水泥漿成為15mpa左右的高壓噴射流,從注漿管底部側面的噴嘴噴出,同時鑽桿以一定速度徐徐提公升,不斷以強力衝擊切削土體,除一部分細小土礫隨漿液冒出水面外,其餘在噴射力有效作用範圍內從土體剝落下來的土礫與漿液充分攪拌混合,並按一定的漿土比例有規律地重新排列。

漿液經過一定時間凝固後即在土中形成乙個固結體。 高壓噴射注獎採用單管以底部側面單獨噴射20mpa的高壓水泥漿。

加固範圍:根據該橋的水文、地質情況,考慮單管法注漿的固結範圍,擬只對水中和壩體上樁基周圍進行注漿加固。固結深度初步定為10m。可視實際地基情況酌情變動。

見平面示意圖。

二、施工方法

1、 主要技術引數選用(參考)

樁徑:20cm;注漿管外徑:φ45mm;孔位間距50cm靠近水庫一側按雙排布孔。漿液壓力15mpa。水泥漿配合比採用1:1(試配)

2、施工機具裝置

a、高壓泥漿幫浦;b、鑽機(地質鑽機);c、漿液製備機;d、單管(噴頭);e、高壓膠管。

3、施工準備

a、在壩頂布置好機具裝置地點、水電接頭和臨時排水溝,盡量緊湊縮短高壓軟管的距離;

b、按要求標定孔位;

c、搭設臨時工棚,儲存一定數量水泥(425#)等

d、除錯機械;

4、施工程式

先將注漿管插入預定地層深度,自下而上進行[噴射注漿作業。

1、鑽機就位:安置平穩,鑽桿垂直,對準中心;

2、鑽孔插管:

3、噴射注漿:水泥砂漿應在噴注前一小時攪拌,當噴嘴達到設計高程噴注開始先送高壓水,再送漿液和壓縮空氣,在底部旋噴1min,當達到預定壓力及噴漿量後再邊旋噴邊提公升。

4、沖洗及移動機具:達到設計要求後應馬上沖洗。

經濟分析:

1、 臨時工程(工棚及材料庫):2500元;

2、 機械進場費(運輸、裝卸、安裝除錯):10000元;

3、 鑽孔(φ30cm):200*420=84000元(共計420m);

4、 注1:1水泥漿(m3):50*1000=50000元

合計:106500元

第四節高壓噴射灌漿和深層攪拌法加固技術

高壓噴射灌漿和深層攪拌法加固技術相似,其主要差別在於採用不同的加料拌和手段。

一、高壓噴射灌漿技術

高壓噴射法就是利用工程鑽機鑽孔至設計處理的深度後,用高壓泥漿幫浦,通過安裝在鑽桿(噴杆)杆端置於孔底的特殊噴嘴,向周圍土體高壓噴射固化漿液(一般使用水泥漿液),同時鑽桿(噴杆)以一定的速度邊旋轉邊提公升,高壓射流使一定範圍內的土體結構破壞,並強制與固化漿液混合,凝固後便在土體中形成具有一定效能和形狀的固結體。

固結體的形狀和噴射流的移動方向有關。一般分為旋轉噴射(簡稱旋噴),定向噴射(簡稱定噴)和擺動噴射(簡稱擺噴)。旋噴樁主要用於加固地基,提高地基的抗剪強度,改善地基土的變形效能,使其在上部結構荷載作用下,不至破壞或產生過大的變形。

定噴固結體呈壁狀,擺噴形成厚度較大的扇狀固結體。定噴和擺噴通常用於地基防滲,改善地基土的水力條件及邊坡穩定等工程。

(一)加固機理

高噴法如三管高噴法用壓縮空氣包裹高壓噴射水流衝擊破壞攪動土體,同時用低壓灌漿幫浦灌入漿液,漿液被高壓水、氣射流卷吸帶入,同時與被攪動土體混合形成固結體。加固地基,形成樁、板、牆的機理可用五種作用來說明:

1.高壓噴射流切割破壞土體作用噴流動壓以脈衝形式衝擊土體,使土體結構破壞出現空洞。

2.混合攪拌作用鑽桿在旋轉和提公升的過程中,在射流後面形成空隙,在噴射壓力作用下,迫使土粒向與噴嘴移動相反的方向(即阻力小的方向)移動,與漿液攪拌混合後形成固結體。

3.置換作用三重管高噴法又稱置換法,高速水射流切割土體的同時,由於通入壓縮空氣而把一部分切割下的土粒排出灌漿孔,土粒排出後所空下的體積由灌入的漿液補入。

4.充填、滲透固結作用高壓漿液充填沖開的和原有的土體空隙,析水固結,還可滲入一定厚度的砂層而形成固結體。

5.壓密作用高壓噴射流在切割破碎土體的過程中,在破碎帶邊緣還有剩餘壓力,這種壓力對土層可產生一定的壓密作用,使高噴樁體邊緣部分的抗壓強度高於中心部分。

(二)基本種類

按噴射介質及其管路多少可分為單管法、二管法、三管法等,見圖5-7。

圖5-7 高壓噴射灌漿示意圖

1.單管旋噴法通過單根管路,利用高壓漿液(20~30mpa),噴射沖切破壞土體,成樁直徑為40~50cm。其加固***,施工速度快和成本低,但固結體直徑較小。

2.二管旋噴法在單管法的基礎上又加以壓縮空氣,並使用雙通道的二重裝漿管。在管的底部側面有乙個同軸雙重噴嘴,高壓漿液以20mpa左右的壓力從內噴嘴中高速噴出,在射流的外圍加以0.

7mpa左右的壓縮空氣噴出。在土體中形成直徑明顯增加的柱狀固結體,達80~150cm。

3.三管旋噴法使用分別輸送水、氣、漿三種介質的三重裝漿管。高壓水射流和外圍環繞的氣流同軸噴射沖切破壞土體,在高壓水射流的噴嘴周圍加上圓筒狀的空氣射流,進行水、氣同軸噴射,可以減少水射流與周圍介質的摩擦,避免水射流過早霧化,增強水射流的切割能力。

噴嘴邊旋轉噴射,邊提公升,在地基中形成較大的負壓區,攜帶同時壓入的漿液充填空隙,就會在地基中形成直徑較大、強度較高的固結體,起到加固地基的作用。

(三)漿液材料

水泥是噴射灌漿的基本材料,水泥類漿液可分為以下幾種型別。

1.普通型漿液一般採用普通矽酸鹽水泥,不加任何外加劑,水灰比一般為0.8:

1~1.5:1,固結體的抗壓強度(28d)最大可達1.

0~20mpa,適應於無特殊要求的工程。

2.速凝-早強型適於地下水位較高或要求早期承擔荷載的工程,需在水泥漿中加入氯化鈣、三乙醇胺等速凝早強劑。摻入2%氯化鈣的水泥-土的固結體的抗壓強度為1.

6mpa,摻入4%氯化鈣後為2.4mpa。

3.高強型噴射固結體的平均抗壓強度在20mpa以上。可以選擇高標號的水泥,或選擇高效能的擴散劑和無機鹽組成的復合配方等。

在水泥漿中摻入2~4%的水玻璃,其抗滲性有明顯提高。如工程以抗滲為目的,最好使用「柔性材料」。可在水泥漿液中摻入10~50%的膨潤土(佔水泥重量的麵分比)。

此時不宜使用礦渣水泥,如僅有抗滲要求而無抗凍要者,可使用火山灰水泥。

(四)高壓噴射灌漿工藝

噴射範圍應在現場通過試驗確定。高噴固結體的範圍大小與土的種類和其密實程度有較密切的關係,不同的噴射種類和噴射方式所形成的固結體大小也不相同。定噴的噴射能量集中,噴射範圍較大,參見表5-6。

表5-6 高壓噴射灌漿固結體的特性

旋噴粘性土固結強度為0.3~6.0mpa,無粘性土固結強度為4~15mpa。

對於防滲工程多採用定噴、擺噴,地層含的粒徑較粗時多採用擺噴或旋噴。對處理深度大於20m的複雜地層最好按雙排或三排布孔,使高噴樁形成堵水帷幕。孔距應為1.

73r(r為旋噴固結體半徑),排距為1.5r時最經濟。一般定噴、擺噴孔距為1.

2~2.5m,旋噴為0.8~1.

2m。高噴防滲效果一般可達10-5~10-6cm/s。

高噴樁樁距應根據上部結構荷載、單樁承載力及土質情況而定。一般取樁距為s=(3~4)d(d為旋噴樁直徑),樁的布置方式可選用矩形或梅花形布置。

高噴灌漿施工鑽孔的目的是將灌漿管插入預定的土層中,由下而上進行噴射作業。近來也有用振衝方式成孔直接進行噴射作業的方法。噴射時應注意以下事項:

(1)灌漿深度大時,易造成上粗下細的固結體,影響固結體的承載能力或抗滲作用,因而需採用增大壓力和流量或降低旋轉和提公升速度等措施補救;

(2)當發現噴漿量不足而影響工程質量時,可採用復噴技術;

(3)當冒漿量大於灌漿量的20%時,可採用提高噴射壓力、縮小噴嘴直徑、加快提公升速度和旋轉速度等措施,對冒出的漿液,可**利用;

(4)根據工程需要調節噴射壓力和灌漿量,改變噴嘴移動方向和速度,控制噴射固結體的形狀,即圓盤狀、圓柱狀、大底狀、糖糊蘆狀、大帽狀和牆壁狀。

(5)噴灌後的漿液有析水現象,可造成固結體頂部出現凹穴,對地基加固及防滲不利。為此,可採用靜壓灌漿或漿液中新增膨脹材料等措施預防。

高壓幫浦是高壓噴射灌漿中的關鍵裝置,要求壓力和流量能在一定的範圍內調節。額定流量為85~150l/min;額定壓力為20~50mpa。

表5-7 高壓噴射灌漿引數一覽表

(五)高噴固結體的質量檢測

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