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摘要：水利和道桥工程的基础止水施工的急需，本文结合万州长江工大桥防撞设施工程深水基础工程的施工，对水下基础渗水的因素进行了分析，重点介绍了水下钻孔和水下压浆的工艺，可为同类工程的施工提供参考。
关键词：渗水，深水基础，水下钻孔，水下压浆
一、前言
无封底双壁钢围堰利用成槽技术将钢围堰堪入基岩，其中泥岩和砂岩有一定裂隙，同时钢围堰刃脚夹壁砼与基岩接触面有泥土夹层，钢围堰底部和基岩接触面也有泥土夹层，在基坑开挖和承台施工过程中，容易出现涌水等现象，根据上述情况采取“以堵为主，限量排放”的原则，采用钻孔注浆固结止水的施工工艺，通过超前预注浆控制水流量和固结夹层中的泥土，保证施工安全。主要考虑对泥土层的泥和砂进行固结，其次对泥岩和砂岩的裂隙进行封堵。
二、水下钻孔注浆施工
钻孔注浆流程：布孔定位→钻孔→检查钻孔质量→安装注浆管及封孔部件→封孔→准备浆液→开泵注浆→凝固→检查注浆质量→验收。
1、钻孔布置方式
根据K与P泰勒经验值和河北同程科技股份有限公司波雷因PN-1化学浆液与单液浆有效扩散半径确定布孔间距，第一圈钻孔布设在钢围堰底部外壁距钻孔20cm处，两两间距为100cm；第二圈钻孔布设在第一圈钻孔两两之间（即间距50cm）距钢围堰底部外壁50cm处；钻孔深度钻至过泥土层进入泥岩层超过承台底100cm。第一圈注浆为化学浆，第二圈注浆为单液浆。
2、水下钻孔施工方法
在钢围堰顶部安装I25b工字钢，在工字钢上铺设5cm厚木板或6mm钢板形成钻孔平台，工字钢间距约1.5m环形布置于围堰顶部，工字钢与围堰顶部环板焊接在一起，最大悬挑长度2m。根据设计图孔位在工作平台上放出钻孔位置，并用油漆标定。在钻孔位置先下放外导管，外导管采用Φ100mm×5mm无缝钢管通过螺纹连接接长，其作用主要为定位孔位及限制钻杆摆动范围。外导管下放到位后上口需临时限制于钢围堰上，钻孔选用6台ZYG-150全液压钻机，摆放于围堰顶部，调整钻杆的竖直度，移动钻机，将钻头对准所标孔位。
先进行第二圈孔进行钻进，钻孔间距为9m，第二圈钻孔注浆完成后再进行第一圈孔施工，第一圈钻孔间距为2m，后序孔可检查前序孔的注浆效果。逐步加密注浆一方面可根据钻孔的情况调整注浆参数，另一方面如果钻孔情况证明注浆效果已达到设计要求，即可进行下一圈孔的钻进，减少钻孔的工作量，加快施工进度。每一钻孔均需作好详细记录，包括孔号、进尺、起讫时间、掉快、坍塌、堵钻、钻速等，钻孔芯样需按要求摆放，便于及时分析地质情况以便调整浆液凝结时间和注浆压力。
注浆钻孔孔口位置应准确定位，与设计位置的容许偏差为±5cm，偏角应符合设计要求，每钻进一段，检查一段，及时纠偏，孔底位置偏移应小于30cm。
3、注浆施工
⑴ 浆液配合比
第1圈注浆材料选用河北同程科技股份有限公司波雷因PN-1A，该材料由A、B两种真溶液组份组成，A液由高分子树脂组成，B液为多元复合无机液体，浆液具有粘度低、渗透性好、固结强度高、胶凝时间可调、遇水不发生膨胀等特点。
波雷因PN-1A主要性能参数
第2圈注浆材料选用纯水泥浆，参入膨胀剂和减水剂。水泥浆的水灰比（重量比）根据现场实际情况确定，水泥采用P.O42.5R水泥，膨胀剂为0.13，减水剂0.015。采用浓浆、高压力、堵水效果好，并能缩短压浆时间。
⑵ 注浆参数
①注浆压力
注浆压力是注浆施工中的重要参数，它关系到注浆施工的质量以及是否经济。因此，正确确定注浆压力和合理运用注浆压力有着重要的意义。注浆压力与砂层孔隙发育程度、涌水压力、浆液材料的黏度和凝胶时间长短等有关，目前均按经验确定。
通常情况下按如下经验式计算：按已知的地下水静水压力计算，设计的注浆压力（终压值）为静水压力的2-3倍，最大可达到3-5倍。
即：P’＜P＜（3-5）P’式中：
P——设计注浆压力（终压值）（Mpa）
P’——注浆处静水压力（Mpa）
结合现场静水压力和地质条件，确定注浆压力为：0.3Mpa，最大注浆压力不超过0.5Mpa。
②注浆扩散半径 R=（γg h a／2s + a）β
式中：γ为水的容重，g为重力加速度，s为浆液剪切强度，h为注浆压力，a为岩层的间隙等值半径，β为时间系数
实际施工时通过调整浆液的胶凝速度、渗透性和注浆终压，保证实际有效扩散半径不小于1.5 m，为保证有效重叠区注浆孔间距取1.0m。
③注浆量估算
由于浆液的扩散半径与砂层孔隙很难精密确定，为准备注浆材料，注浆设计根据现场地质、水文条件和注浆方案以及所选择的注浆材料，进行注浆量的估算。
注浆量的估算公式按下式进行：
Q=Anα（1+β）式中：
Q----总注浆量，m³；
A----注浆范围体积，m³；
n----孔隙率，%；
α----浆液填充系数（0.7-0.9）
β----注浆材料损耗系数
设计中，nα（1+β）统称为填充率
填充率选用表
根据前期钻孔注浆取芯地质情况，选用砂土作为需加固的地质条件，经估算单孔注浆量约0.25～0.4m³，也即单孔注浆量约250～400kg。
⑶ 拌浆注浆
①第一圈化学浆施工
化学浆注浆设备采用河北同科科技股份有限公司研制生产的ZBQ-5/12气动双液注浆泵，采用压缩空气作为动力，工作部分采用不锈钢材料，坚固耐用，操作简单，使用方便，已在许多堵水与加固注浆工程中得到应用，效果良好。
注浆泵技术参数表
1.压缩空气进口 2.进气阀 3.进气调节阀门 4.马达换向阀 5.气动马达 6.油雾器
7.出桨管 8.出浆压力表 9.吸浆口A 10.吸浆口B 11.柱塞泵
ZBQ-5/12型注浆泵结构图
本次注浆施工采取分段式注浆法，即第一批次注浆孔间距2m，第二批次注浆孔布置在原注浆孔中间，达到浆液均匀渗透效果。
注浆孔钻孔施工完成后，按设计将注浆管安装到钻孔位置，第一段注浆管长3米，前端1.5米钻花孔，第一根与第二根注浆管之间连接专用封孔器，在混凝土顶面下20cm固定，为保证A、B两种真溶液在注浆时能同时注入，特制一批三通连接头。注浆管通过螺纹连接接长，注浆管之间采用管箍连接好到适宜位置，完成后实行固管注浆作业，按顺序进行操作，原则打一孔注一孔，防止串孔，保证注浆效果。
封口器图片
②第二圈单液浆施工
选用JZ350叶片式搅拌机作为制浆设备，为了方便吸浆，在储浆桶外侧设两个以上取浆口，以保证大流量注浆时浆液的供应。根据选定浆液的配比参数拌好浆液，其中水泥浆拌好后用1×1mm网筛过滤，确保浆液均匀。
单数孔取全孔一次性注浆，按设计将注浆管通过外导管插入钻孔孔内，第一段注浆管长3米，前端1.5米钻花孔，在混凝土顶面下20cm采用胶自动膨胀封口器。注浆管通过螺纹连接接长，注浆管之间采用管箍连接好到适宜位置，完成后实行固管注浆作业，按顺序进行操作，原则打一孔注一孔，防止串孔，保证注浆效果。
注浆结束标准：以压力控制为第一原则，如长时间注浆压力不上升，调整水泥浆液配合比，如注浆一段时间后压力仍不上升，可按设计注浆量控制结束。注浆压力逐步升高至设计终压，并继续注浆10min以上；注浆结束时的进浆量不小于设计注浆量80%，进浆速度为开始进浆速度的1/4。
若非导管断裂出现大量漏浆现象时，应立即停止注浆施工，查明原因。如是可能溶腔或裂隙发育部位，采用后退式注浆方式通过溶腔部位。同时缩短注浆段高，降低注浆压力，限制进浆量或加大浆液浓度等措施，严格控制注浆量，既保证注浆质量又不浪费浆液。
三、结束语
以万州长江大桥防撞设施工程1#导向井无封底砼双壁钢围堰基槽和基础深水注浆止水施工为例，通过钢围堰内外壁双层布设孔进行化学浆和单液浆进行钻孔注浆的工法。该工法采用水泥浆对泥砂进行了固结，采用化学浆对空隙进行了封堵。通过该工法的应用，取得良好效果，为该工法的广泛应用提供了实际数据和经验。
参考文献：
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[4]王元林，任波，邵猛，姚永喜.《万州长江公路大桥防撞设施工程1#井基础施工止水处治专项方案》.万州：2015
论文作者:任波,姚永喜
论文发表刊物:《基层建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/9/21
标签：注浆论文; 钻孔论文; 浆液论文; 围堰论文; 压力论文; 万州论文; 间距论文; 《基层建设》2019年第18期论文;