戚慶學

(山東正元建設工程有限責任公司,山東濟南 250101)

袖閥管注漿工藝在垂直防滲工程中的應用

戚慶學

(山東正元建設工程有限責任公司,山東濟南 250101)

日照市某垃圾處理廠周邊巖體風化強烈,為減小風化裂隙導致的滲濾液側滲對下游環(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量控制要點,概述了施工中容易出現的問題并提出了處理措施。

垃圾處理廠;防滲;袖閥管;注漿;質量控制

1 概述

日照市某垃圾處理廠位于三面環(huán)山的谷地中,下游設置截污壩,截污壩軸線長約 250 m,壩高約 19 m。壩基設計采用垂直防滲系統(tǒng),固結灌漿和帷幕灌漿相結合,固結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,要求進入微風化巖層不少于 3 m。防滲標準為,單位吸水率≤0103 L/min·m·m。

2 工程及水文地質概況

場地地層主要為花崗片麻巖風化層,自上而下為:

(1)表層為殘積土,厚度約 1 m,主要以礫質粉質粘土為主;(2)花崗片麻巖全風化帶,層厚 0.50～1.10 m;(3)花崗片麻巖強風化帶,層厚 5.50～13170 m,平均層厚 9.50 m,風化裂隙極發(fā)育,上部呈礫砂狀,下部巖心呈碎塊狀;(4)花崗片麻巖中風化帶,塊狀構造,風化裂隙較發(fā)育;(5)花崗片麻巖微風化帶,巖體完整,巖石堅硬。注漿前已開挖至中風化巖石。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的注漿工藝,能定深、定量、分序、分段、間歇并重復注漿,適應性強,能達到較好的防滲效果[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個孔)射漿孔,射漿孔呈梅花形布設,孔外為 5～8 cm長的橡皮袖閥包裹。袖閥管注漿法具有以下特點:

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

(2)注漿壓力相對較小,一般為 0.3～1.0 MPa,注漿時冒漿、串漿的可能性小,一般不會破壞原有地層結構;

(3)根據巖體風化差異,可選擇不同注漿參數進行注漿作業(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巖土體的效果;

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

(6)套殼料固結后,具有一定的強度,具有增加土體強度、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。其施工工藝流程見圖 1。

圖1 袖閥管注漿工藝流程圖

4.1 成孔

按設計要求,先進行固結灌漿施工,后進行帷幕灌漿施工。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,在地質界線變化較大的位置,仍要施工一定數量的注漿孔,進一步加強注漿效果,加密孔既是對二序注漿的檢查孔,又是注漿孔。

鉆孔施工采用 XY-100型鉆機,“89 mm金剛石鉆頭,泥漿護壁鉆進,施工時應認真觀察鉆進過程,控制地質界線的實際深度,為注漿施工提供依據。

4.2 套殼料灌注,下袖閥管

套殼料又稱封閉泥漿。鉆孔至設計深度后,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,迫使從灌漿孔內開環(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計注漿段高度以上 0.2 m處。孔口漿面下沉后應多次補漿。套殼料構成材料及比例為:水泥∶粉煤灰∶膨潤土∶水 =1∶0.6∶0.4∶1.3。

在充滿封閉泥漿的鉆孔中插入袖閥管,內徑“60 mm的塑料管,在裂隙發(fā)育注漿段,每隔 33 cm設置一組出漿孔,外包橡皮套。插入鉆孔時管端封閉,管內充滿清水。

4.3 袖閥管注漿[3,4]

根據成孔的先后順序,待套殼料具有一定強度后 (一般應達到 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,注漿壓力固結采用 0.3MPa,帷幕注漿壓力采用0.5～1.0MPa,開環(huán)壓力為 0.3 MPa。注漿速度一般為 10～20 L/min。袖閥管注漿及結構如圖 2所示。

圖2 袖閥管注漿及結構示意圖

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,注漿壓力通過壓漿封隔器回水管上的閥門調節(jié)。注漿時調整閥門開啟度,直至達到規(guī)定壓力值,并保持壓力穩(wěn)定。

4.3.2 漿液水灰比變換

按設計要求,漿液采用水灰比為 5、3、2、1、0.8、 0.6、0.5七個比級,開灌水灰比 5。自注漿開始至注漿結束,水灰比按先稀后濃的順序逐級變換,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,或注入流量基本不變,灌漿壓力持續(xù)升高時,不得改變水灰比;

(2)當某一比級漿液的注入量已超過 300 L,或灌注時間已達到1 h,而灌漿壓力和注入流量均無顯著改變時,應改濃一級;

(3)注入流量 >30 L/min時,可根據具體情況越級變濃。

4.3.3 灌漿結束條件

按設計要求,固結:注入率≤0.4 L/min時繼續(xù)灌注 30 min即可結束;帷幕:注入率≤0.4 L/min時繼續(xù)灌注 60 min,或注入率≤1.0 L/min時繼續(xù)灌注 90 min即可結束。

在注漿過程中,應觀察相鄰注漿孔的冒漿情況,若周圍孔有漿液冒出,說明注漿效果好。若周圍注漿孔沒有反應,且注漿量過大,也應采用“間歇定量分序注漿法”進行注漿,以控制漿液擴散范圍。

5 質量控制要點[5]

(1)圍井試驗。在展開全面注漿前,應進行小片區(qū)注漿試驗,主要檢查設計水泥用量、注漿壓力和注漿效果,為正式施工提供依據。

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

(3)地層控制。應按設計要求布孔,詳細記錄鉆進過程中的異常情況,如漏水、鉆進速度、鉆機震動情況等。為處理方案的選擇和施工所要采取的措施提供可靠依據和技術參數。

(4)套殼料及澆注。套殼料為粉煤灰、膨潤土和水泥加水攪拌,澆注時,應使套殼料將孔內泥漿和沉渣完全頂出孔外為止。另外,插入袖閥管時,為使套殼料的厚度均勻,應設法使袖閥管位于鉆孔中心,并應避免使套殼料進入袖閥管內。

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

(6)注漿壓力。注漿壓力通過多次試驗確定,并需在施工中不斷地驗證和修正。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,開始壓力較大,然后緩慢下降達到穩(wěn)壓,但注漿量達到飽和時,壓力再度上升。如果壓力出現異常變化,則要查找原因,分析情況,采取對策。

6 施工中出現的問題及處理

(1)個別部位地層裂隙較大,施工過程中易發(fā)生漏漿現象,具體表現為吸漿量大,且無壓力、無回漿,一次灌注難以達到停灌標準。此時采用水灰比為 0.5的濃漿進行多次灌注,多次待凝,直至達到停灌標準?；蛟跐{液中摻入速凝劑,并間歇多次、重復注漿,直到滿足要求為止。

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

(3)周圍巖體冒漿時,立即改換水灰比為 0.5的濃漿,并采取低壓、限流、限量灌注,同時采取長時間待凝(12～24 h),然后重新注漿。

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

(5)當施工中地面產生裂縫或隆起,應立即停止注漿,并灌注水泥漿填縫。

7 結語

(1)本工程實際施工帷幕灌漿孔 78個,計1257.53 m;固結灌漿孔 304個,計 2935.92 m。施工過程中由于地層出現特殊情況,經監(jiān)理、業(yè)主同意個別部位增加了灌漿孔,本工程合計增加孔 11個,計 183.56 m。

(2)檢查孔數量按帷幕孔總數的 10%和固結孔總數的 5%抽取[3],本工程共抽取 24個檢查孔,所有檢查孔均在設計壓力下按規(guī)范要求進行了壓水試驗,各檢查孔透水率指標均小于 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化基巖段地層透水率指標達到設計要求,灌漿效果良好。

(3)巖心中可明顯觀察到灰褐色漿液擴散脈分布,并具有一定強度。

(4)通過局部開挖發(fā)現,袖閥注漿的漿液在地層中以不規(guī)則的樹枝狀、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.注漿理論的研究現狀及發(fā)展方向[J].巖石力學與工程學報,2001,20(6).

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

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

[5] GB 50202-2002,建筑地基基礎工程施工質量驗收規(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(1971-),男(漢族),山東臨沂人,山東正元建設工程有限責任公司高級工程師,水文地質與工程地質專業(yè),從事巖土工程勘察、設計、施工與管理工作,山東省臨沂市蒙山大道 107號(276000),qiqingx@163.com。