摘要:文章阐述了广州市某市政污水顶管工程逆作法顶管井施工过程中出现的严重流砂坍塌现象后采用双液低压注浆法进行止水的主要技术措施,对注浆法的选择、浆液配制、注浆压力、浆孔布置、注浆施工等问题作了总结和探讨,为在复杂施工环境下进行逆作法顶管井施工的止水措施提供实例分析和工程参考。
关键词:注浆法;顶管工程;止水;市政污水;
一、工程概况
广州市花都区某市政道路升级改造工程配套污水管网工程主管径为d1350,总长约为500m,管道埋深约为9m,采用泥水平衡顶管法施工,由于周边建筑物、地下管线密集,顶管井采用逆作法进行施工,外围施打双排高压旋喷桩进行止水。由于W2~W3管段地处砂层,旋喷桩成桩效果不良,顶管井施工时挖至深度约5米时出现严重流砂涌水现象,致使顶管井施工无法继续进行,且由于顶管井周边有电力电缆、通讯管线、供水管等,已无富余位置进行补打拉森钢板桩及旋喷桩等常规止水措施。因此,如何进行止水止砂成为当时施工中继续解决的一大技术难题。
二、工程地质
根据勘察报告显示,该位置地质情况自上而下分贝为素填土(厚3.9m),粗砂(厚4.5m),中砂(厚3.4m),地下水埋深为1.2m,污水管埋设的地层主要位于中砂层。
三、止水措施的选定
经分析认为流砂涌水的主要原因是该位置地下水位较高,含水量丰富,土层的孔隙比大、含水量大、粉粒多、渗透系数较大、排水性能差等造成。结合现场周边建筑物密集、地下管线复杂等施工环境等素,对常规的井点降水、施打拉森钢板桩、补打高压旋喷桩、注浆法等方案进行经分析比较,最终决定选用压力注浆方案,其具有作业空间小、对周边影响小、工期较短、造价较低等优点。
四、注浆方案设计
注浆法,即利用压力注浆技术在一定宽度范围内对砂层进行固结注浆,通过浆液的胶结、填充等作用,提高砂层的内聚力,并封堵地下水,达到工作井开挖时不再出现流砂涌水的目的。
1.注浆材料:本工程的注浆加固土层为砂层,由于地段敏感,工期紧迫,且地下水丰富,为了使加固体尽快发挥作用,加快施工进度,并有效控制加固范围,决定采用水泥—水玻璃双液低压注浆加固方案。水泥—水玻璃双液浆材具有粒状浆材或化学浆材两者的优点:浆液粘度较低,可灌性较好,在水中可以迅速凝固,凝胶时间可在几秒到几十分钟内准确控制,结石率可高达98%以上,结石强度较高,且浆液本身无毒。
2.注浆标准与范围:本工程的注浆具有临时工程性质,对地下水的封堵及砂层的固结强度以顶管井开挖不再出现流砂坍塌为标准。注浆范围:高度控制在顶管井井底以下2米,,宽度控制在顶管井井壁外1.0m范围。
3.凝胶时间:为防止浆液在水中流串过远,并满足双液在孔口混合后能渗透至砂层的时间要求,浆液凝胶时间控制为60s。
4.浆液配制
(1)水泥浆:采用P.O42.5普通硅酸盐水泥,水灰比为1.0。
(2)水玻璃浆:采用中性水玻璃,35Be'。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
(3)水泥浆:水玻璃浆为1:0.6。凝胶时间达不到要求时可适当调整。
5.注浆压力及吸浆量:注浆压力与浆材的性质、土层的情况及其埋深、注浆次序、注浆速度及注浆量等难以确定的因素有关,故宜通过现场试验确定,即通过试验性注浆,绘制出注浆量与注浆压力的关系曲线,注浆量突然增加时的压力即为容许注浆压力。经现场注浆试验确定,本工程注浆的压力控制为0.6~0.9PM a之间。为防止浆液流串过远造成浪费,对砂层其吸浆量应控制在13L/min左右。
6.注浆孔布置:沿顶管井外围设双排孔,按梅花形交错布置,排距为0.5m,每排中孔距为0.5m,其效率高,费用低。经试验性注浆3天后开挖,加固效果明显,不再出现流砂坍塌现象。
7.浆液扩散半径R的确定。浆液扩散半径可按经验公式进行估算,但由于地质条件的复杂多变,理论公式计算常常偏差很大,一般应通过现场注浆试验确定。经现场试验确定R=1.05m。
8.注浆量
Q=V×i×(1+β)
= 3.14×1.052/4×11×0.21×1.15=2.29 m3
式中:
Q——注浆量,m3;
V——加固区体积,m3;
i——浆液注入率,等于孔隙率乘以折减系数,则为0.30×0.7=0.21;
β——浆液流到加固区以外的损耗系数,取15%
本工程顶管井W2、W3部分共布孔144个。由上述公式可求出单孔注浆量q=2.29m3,总注浆量为329.76 m3。
五、注浆施工
用人工将下部带尖头的DN25花管打入地层至孔底设计标高,用水冲洗进入管中的砂土。按规定的配比制备浆液,凝胶时间控制在60s左右,达不到要求时可适当对浆液配比进行调整。
安装注浆内管及混合器(注浆头),连接高压胶管,用两台注浆泵分别将水泥浆和水玻璃浆同时压入注浆管内进行注浆。用人工葫芦自下而上分段拔管注浆至规定注浆高度。拆除管子及注浆头,进行下一孔注浆。注浆次序遵循先外围后中间、隔孔灌注、逐次加密的原则。
六、注浆效果
本工程地段敏感,工期紧迫,注浆3天后即进行开挖。开挖土体大都呈水平分层块状结石体,层厚约15~30cm,强度较高,且止水效果明显,顶管井逆作法施工中不再出现流砂涌水现象。确保了工程的施工安全,以及竣工交验的工期目标。
本工程采用双液低压注浆方案处理流砂地质获得成功,取得了良好的经济技术效果,也为今后类似工程施工积累了经验。
七、结语
本工程采用双液低压注浆方案处理顶管井施工中流砂涌水获得成功,取得了良好的经济技术效果,也为今后类似工程施工积累了经验。
参考文献
[1]韦庆武.双液低压注浆法在流沙地质管道施工中的应用【J】.广西:沿海企业与科技;2005.08:118-121.
[2]王海军,申见红 .水泥-水玻璃双液浆在井矿堵水施工中的应用【J】.山西:山西建筑;2009.04:109-112.
[3]王国英. 注浆加固在顶管施工的应用【J】.广西:建筑施工;2010.04:155-156.
论文作者:黄略铭
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第11期
论文发表时间:2018/8/31
标签:注浆论文; 管井论文; 浆液论文; 流砂论文; 水玻璃论文; 工程论文; 压力论文; 《建筑学研究前沿》2018年第11期论文;