首页 理论教育建材施工砂砾石地基灌浆技术

建材施工砂砾石地基灌浆技术

【摘要】:(一)砂砾石地基的可灌性可灌性是指砂砾石地基能接受灌浆材料灌入程度的一种特性。Cu 的大小反映了砂砾石颗粒不均匀的程度。当Cu 较小时,砂砾石的密度较小,透水性较大,可灌性较好;当Cu 较大时,透水性小,可灌性差。(三)灌浆施工砂砾石地基灌浆孔除打管外,都是铅直向钻孔,造孔方式主要有冲击钻进和回转钻进两类。灌浆管由钢管、花管、锥形管头组成,用吊锤或振动沉管的方法打入砂砾石地基受灌层。

(一)砂砾石地基的可灌性

可灌性是指砂砾石地基能接受灌浆材料灌入程度的一种特性。影响可灌性的主要因素有地基的颗粒级配、灌浆材料的细度、灌浆压力和施工工艺等。常用以下几种指标进行评价:

1.可灌比M

式中 D15——地基砂砾颗粒级配曲线上相应于含量为15%的粒径,mm;

D85——灌浆材料颗粒级配曲线上相应于含量为85%的粒径,mm。

M 值愈大,地基的可灌性愈好。当M=5~10 时,可灌含水玻璃的细粒度水泥黏土浆;当M=10~15 时,可灌水泥黏土浆;当M≥15 时,可灌水泥浆。

2.渗透系数K

式中 K——砂砾石层的渗透系数,m/s;

D10——砂砾石颗粒级配曲线上相应于含量为10%的粒径,cm;

α——系数。

K 值愈大,可灌性愈好。当K<33.5/10000m/s时,采用化学灌浆;当K=(3.5~6.9)/10000m/s时,采用水泥黏土灌浆;当K≥(6.9~9.3)/10000m/s 时,采用水泥灌浆。

3.不均匀系数Cu

式中 D60——砂砾石颗粒级配曲线上相应于含量为60%的粒径,mm;

D10——砂砾石颗粒级配曲线上相应于含量为10%的粒径,mm。

Cu 的大小反映了砂砾石颗粒不均匀的程度。当Cu 较小时,砂砾石的密度较小,透水性较大,可灌性较好;当Cu 较大时,透水性小,可灌性差。

实际工程中,除对上述有关指标综合分析确定外,还要考虑小于0.1mm颗粒含量的不利影响。

(二)灌浆材料

灌浆材料一般采用水泥黏土混合浆。水泥黏土浆的稳定性和可灌性优于水泥浆,固结速度和强度优于黏土。但由于固结较慢,强度低,抗渗抗冲能力差,多用于低水头临时建筑的地基防渗。为了提高固结强度,加快粘结速度,可采用化学灌浆。(www.chuimin.cn)

(三)灌浆施工

砂砾石地基灌浆孔除打管外,都是铅直向钻孔,造孔方式主要有冲击钻进和回转钻进两类。地基防渗帷幕灌浆的方法可分为以下几种:

(1)打管灌浆。灌浆管由钢管、花管、锥形管头组成,用吊锤或振动沉管的方法打入砂砾石地基受灌层。每段在灌浆前,用压力水冲洗,将土、砂等杂质冲出地表或压入地层灌浆区外部。采用纯压式或自流式压浆,自下而上、分段拔管、分段灌浆,直到结束。此法设备简单,操作方便,适用于覆盖层较浅、砂石松散及无大孤石的临时工程。施工程序如图10-15 所示。

(2)套管灌浆。此法是边钻孔边下套管进行护壁,直到套管下到设计深度;然后将钻孔冲洗干净,下灌浆管,再拔起套管至第一灌浆段顶部,安灌浆塞,压浆灌注。自下而上,逐段拔管、逐段灌浆,直到结束。其施工工艺如图10-16 所示。

图10-15 打管灌浆程序

(a)打管;(b)冲洗;(c)自流灌浆;(d)压力灌浆1—管锥;2—花管;3—钢管;4—管帽;5—打管锤;6—冲洗用水管;7—注浆管;8—浆液面;9—压力表;10—进浆管;11—盖重层

(3)循环灌浆。循环灌浆是一种自上而下,钻一段灌一段,无需待凝,钻孔与灌浆循环进行的灌浆方法。钻孔时需用黏土浆固壁,每个孔段长度视孔壁稳定和渗漏大小而定,一般取1~2m。此方法不设灌浆塞,而是在孔口管顶端封闭。孔口管设在起始段上,具有防止孔口坍塌、地表冒浆、钻孔导向的作用,以提高灌浆质量。工艺过程如图10-17 所示。

图10-16 套管灌浆程序

(a)钻孔下套管;(b)下灌浆管;(c)拔套管灌第一段浆;(d)拔套管第二灌段浆;(e)拔套管灌第三段浆
1—护壁套管;2—灌浆管;3—花管;4—止浆塞;5—灌浆段;6—盖重层

(4)预埋花管灌浆。在钻孔内预先下入带有射浆孔的灌浆花管,花管与孔壁之间的空间注入填料,在灌浆管内用双层阻浆器分段灌浆。其工艺过程为钻孔及护壁→清孔更换泥浆→下花管和下填料→开环→灌浆,如图10-18所示。

一般用回转式钻机钻孔,下套管护壁或泥浆护壁;钻孔结束后,清除孔内残渣,更换新鲜泥浆;用泵灌注花管与套管空隙内的填料,边下料、边拔管、边浇筑,直到全部填满将套管拔出为止;孔壁填料待凝5~15d,具有一定强度后,压开花管上的橡皮圈,压裂填料形成通路,称为开环;然后用清水或稀浆灌注5~10min,开始灌浆,完成每一排射浆孔(即一个灌浆段)的灌浆后,进行下一段开环灌浆。

图10-17 循环灌浆

1—灌浆管(钻杆);2—钻机竖轴;3—封闭器;4—孔口管;5—混凝土封门;6—防浆环(麻绳缠箍);7—射浆花管;8—孔口管下花管;9—盖重层;10—回浆管;11—压力表;12—进浆管

图10-18 预埋花管灌浆

1—灌浆管;2—花管;3—射浆孔;4—灌浆段;5—双栓灌浆塞;6—铅丝(防滑环);7—橡皮圈;8—填料