【摘要】某工業(yè)管橋復合帷幕灌漿工程由于基礎灌漿帶多為軟塑黏土層其間夾雜類砂層，傳統(tǒng)的灌漿工藝不能達到工程防滲目的，通過對灌漿試驗參數(shù)的選擇和對試驗效果的分析，以確定適合本類基礎的灌漿材料與施工工藝。

【關鍵詞】基礎灌漿；施工工藝；試驗分析

1、試驗目的

⑴確定水泥灌漿孔距、各種水泥漿材料的使用條件及其它工藝參數(shù)；⑵確定化學灌漿孔距、低滲透和高滲透環(huán)氧漿液各自的使用條件、待凝時間、結束標準等工藝參數(shù)，為帷幕化學灌漿施工提供依據(jù)。

2、試驗要求

通過帷幕灌漿處理后，試區(qū)土體壓水試驗透水率宜小于1Lu。

3、試驗整體方案

在管橋兩側進行開挖，開挖寬度為1.5m，待開挖至管橋底部后，支模澆筑C15混凝土至管橋上部10cm，寬度為1m，以形成對管橋的三面包圍，只留下底部進行水泥灌漿、化學灌漿的復合帷幕灌漿處理。

3.1試驗預案的制定。試區(qū)灌漿帶基礎分別為軟塑粘土層和類砂層，針對兩種不同的基礎類型，制定如下預案：3.1.1軟塑粘土層控制灌漿預案。軟塑粘土地層自身的可灌性很弱，密實度不高，容易出現(xiàn)漿液的流失和擴散范圍過大，因此應控制壓力和注入率，材料方面則采用抗沖膏漿和普通水泥漿的組合。3.1.2類砂層控制灌漿預案。類砂層的特點是水泥灌漿基本無效，但水卻可以自由通行。在以往工程中，多采用高壓劈裂和（或）高滲透性化學材料灌漿等進行處理。但本次試驗中由于管橋部位的特殊性，通過高壓劈裂沒有可能，高滲透性化學灌漿又由于漿液的滲透性較強，粘度增長較慢，凝結時間較長，因此在自身重力作用下，漿液在粘度增長到在砂層中不再自由下沉之前的時間段內會持續(xù)向下滲漏，使管橋下部接觸帶的灌漿效果受到較大影響，同時又造成注漿范圍的失控而極大提高工程成本。因此，尋找新的系統(tǒng)解決方案勢在必行。經(jīng)過分析，我們認為，類砂層的控制灌漿的關鍵在于一種滲透性較低、粘度增長較快、凝結時間較短的新型改性環(huán)氧材料，它在靠自重在砂層中擴散比較緩慢，但在有壓情況下能夠較好滲透。這樣，如果控制鉆孔段長使之位于剛剛穿透砂層的位置，形成點狀擴散源，再佐以相對高的灌漿壓力，則在類砂層比較均一的情況下，漿液將會形成一個以孔底為中心，軸向、徑向和垂直方向三向基本相當，最終形成類似半球狀的擴散面，自重滲透的量相對會變少，從而使砂層的可控灌漿成為可能。

4、灌漿孔布置

管橋兩側各布置兩排灌漿孔，外側排為水泥灌漿，內側排為化學灌漿，外排和內排間距0.5m，水泥和化學灌漿孔距均為1.5m。施工順序：試驗區(qū)先施工外側排，再施工內側排，每排灌漿孔施工須遵循分序逐級加密的原則。二試區(qū)內側排先施工水泥灌漿孔，再施工化學灌漿孔。

5、灌漿材料

水泥基漿液采用強度等級為42.5R的普通硅酸鹽水泥，水泥品質符合GB175—2007《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》的規(guī)定，水泥的細度為通過80μm方孔篩的篩余量不大于5%?；瘜W灌漿材料選用高滲透性環(huán)氧漿液（JX-5型）和低滲透性環(huán)氧漿液（JX-7型）。JX-5型漿液技術參數(shù)如下：⑴初始粘度：8～20mPa·s⑵固化時間：24～36h；⑶28d抗壓強度：不小于50MPa。JX-7型漿液主要技術指標如下：⑴起始粘度：不小于30mPa·s；⑵可灌時間：通過現(xiàn)場試驗而定，以自重條件下緩慢滲入地層為據(jù)，2～6h可調，試驗施工中采用的是4h左右；⑶固化時間：12～16h；⑷7d抗壓強度：不小于25MPa。

6、試驗施工概述

本次灌漿試驗中，水泥灌漿最初采用的是純壓式工藝。但試驗過程中發(fā)現(xiàn)，由于灌漿壓力較小，隨著灌漿的持續(xù)進行，水泥漿液沉淀現(xiàn)象越加嚴重，造成漿液不能有效地灌注至管橋底部的接觸帶區(qū)域，從而影響了整體灌漿質量。為了改變這種情況，后期三序孔施工中，灌注方式由純壓式改為孔口封閉、孔內循環(huán)灌漿，成效明顯。化學灌漿采用純壓式灌漿工藝。

7、灌漿效果檢查與分析

本次灌漿試驗檢查的目的是驗證復合灌漿的總體效果，重點是灌漿前后地層透水率的變化及灌漿所能達到的指標，并以開挖檢查結果對透水率進行佐證。灌漿效果檢查分析的主要包括三個方面的內容，一是灌漿成果的檢查與分析，二是檢查孔壓水試驗成果分析。

7.1灌漿成果的檢查與分析。⑴水泥灌漿。Ⅰ序孔單位注入量為3158.16kg/m，Ⅱ序孔單位注入量為1955.56kg/m，Ⅲ序孔的單位注入量為1429.03kg/m。Ⅱ序孔單位注入量比Ⅰ序孔遞減38.08%，Ⅲ序孔比Ⅱ序孔遞減26.92%，符合灌漿的一般規(guī)律。⑵化學灌漿。Ⅰ序孔單位注入量為85.87kg/m，Ⅱ序孔單位注入量為66.52kg/m，Ⅲ序孔的單位注入量為54.93kg/m。Ⅱ序孔單位注入量比Ⅰ序孔遞減29.09%，Ⅲ序孔比Ⅱ序孔遞減21.10%，這與軟塑粘土層在水泥灌漿后地層相對均一是相吻合的。

7.2檢查孔靜壓水試驗成果分析。本次試驗的檢查孔布置共有7個，所有各段透水率均在1Lu以下，平均值為0.67Lu。

8、試驗主要結論

8.1軟塑粘土層控制灌漿解決方案。8.1.2軟塑粘土層水泥灌漿要點。⑴開灌比級及變漿原則。開灌比級定為1：1，盡量采用孔口封閉、孔內循環(huán)灌漿法，抗水膏漿和稠水泥漿可采用純壓式或孔口循環(huán)式灌漿法。⑵灌漿過程控制。灌漿壓力確定如下：第一段為0.15MPa，第二段為0.08～0.1MPa。普通水泥漿的灌漿過程以流量控制，流量控制宜在10～15L/min，最大不得超過20L/min；GS22型抗水膏漿和GS10型稠水泥漿則宜盡快注入，不限制流量。⑶結束標準。所有水泥灌漿孔段均只能以普通水泥漿結束，不能以抗水膏漿或稠漿結束：①Ⅰ、Ⅱ序孔在設計壓力下，注入率不大于3L/min持續(xù)灌注10min后結束；②Ⅲ序孔在設計壓力下，注入率不大于1L/min持續(xù)灌注10min后結束。8.1.2軟塑粘土層化學灌漿要點。（1）段長與漿液選擇?；瘜W灌漿為全孔灌漿。漿液應選用JX-5型高滲透改性環(huán)氧樹脂漿材。（2）壓力。一序孔化學灌漿壓力為0.06MPa，二序孔為0.06～0.08MPa，三序孔為0.08～0.1MPa。（3）排水與灌前孔內漿液填充。化學灌漿應進行排水，而后將孔內充漿后卡塞并開始灌漿。（4）灌漿過程控制。軟塑粘土層化學灌漿以注入率為主進行控制，注入率控制在0.15kg/（min·m）左右，最大不宜超過0.20kg/（min·m）。（5）結束標準。當灌漿滿足下列條件之一時，即可結束灌漿：①設計灌漿壓力下，注入率不大于0.02kg/（min·m）后持續(xù)灌漿1h；②在設計灌漿壓力下，注入率不大于0.04kg/（min·m）后持續(xù)灌漿4h；③孔段注入量達到120kg/m。

8.2類砂層控制灌漿解決方案。8.2.1類砂層水泥灌漿要點。根據(jù)試驗中得到的數(shù)據(jù)，水泥灌漿采用單排、孔距1m、斜孔的布孔方式。水泥灌漿孔和化灌孔的排距宜在0.5m左右。在技術要求方面，類砂層水泥灌漿要求與軟塑粘土層水泥灌漿基本一致，請參考上文。8.2.2類砂層化學灌漿要點。⑴類砂層化學灌漿孔距宜為1m，并應進行分段灌漿。灌漿重點為第一段，段長為進入類砂層10～30cm，卡塞位置則放在灌漿段上方10～20cm；⑵漿液選擇與變換：根據(jù)鉆孔時孔口返水情況選擇漿液配比，如孔口返水量小可采用JX-7低滲透漿液灌注，反之則采用JX-5高滲透漿灌注，如不能明確判定時可先灌注20～30kg的JX-5，而后視情況確定是否改灌JX-7低滲透環(huán)氧漿材；⑶采用JX-5漿材時，灌漿過程以流量進行控制，流量宜控制在0.1～0.15kg/（min·m），最大不應超過0.2kg/（min·m）；采用JX-7低滲透性環(huán)氧漿材時，灌漿過程以流量為主，結合壓力進行控制，流量控制在0.4～0.8kg/（min·m），壓力應控制在0.15～0.2MPa；⑷當JX-7型低滲透環(huán)氧漿的灌漿壓力達到0.15～0.2MPa，流量降至0.1kg/（min·m）以下時，應改用JX-5高滲透環(huán)氧漿將管路中和孔內的JX-7低滲透環(huán)氧漿擠出，保持原有壓力不變，直至達到結束標準。⑸結束標準。類砂層化學灌漿必須以JX-5高滲透環(huán)氧漿結束，不得在JX-7低滲透環(huán)氧漿液條件下結束。當達到以下兩條標準之一時，可以結束灌漿：①在設計灌漿壓力下，注入率不大于0.02kg/（min·m）后持續(xù)灌漿1h；②在設計灌漿壓力下，注入率不大于0.04kg/（min·m）后持續(xù)灌漿4h。

參考文獻

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