袖阀管注浆工艺在垂直防渗工程中的应用
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探矿工程(岩土钻掘工程)2 0 1 0年第 3 7卷第 7期 袖阀管注浆工艺在垂直防渗工程中的应用 戚庆 学(山东正元建设工程有限责任公司,山东 济南 2 5 0 1 0 1)摘要:日照市某垃圾处理厂周边岩体风化强烈,为减小风化裂隙导致的渗滤液侧渗对下游环境的影响,采用了袖 阀管注浆的垂直防渗措施。介绍了袖阀管注浆的施工方法与质量控制要点,概述了施工中容易出现的问题并提出 了处理措施。关键词:垃圾处理厂;防渗;袖阀管;注浆;质量控制 中图分类号 T V 5 4 3 文献标识码:A 文章编号:1 6 7 2 7 4 2 8(2 0 1 0)0 7 0 0 6 0 0 3 A p p l i c a t i o n o f S l e e v e v a l v e-p i p e Gr o u ti n g T e c h n o l o g y i n Ve r t i c al An t i-s eep a g e E n g i n eer i n g Q I Q i n g f S h a n d o n g Z h e n g y u a n C o n s t r u c t i o n E n g i n e e r i n g C o ,L t d ,J i n a n S h a n d o n g 2 5 0 1 0 1,C h i n a)Ab s t r a c t:Th e r e i s s e ri o u s we a t h e ri n g o f t h e r o c k s u r r o u n d i n g a g a r b a g e d i s p o s a l p l a n t i n Ri z h a o C i t y I n o r d e r t o r e d u c e t he i mpa c t o f l e a c ha t e c a u s e d b y we a t h e r e d c r a c k s o n t h e d o wns t r e a m e n v i r o nme n t,s l e e v e-v a l v e-pi p e g r o ut i n g me tho d i s u s e d f o r v e r t i c a l a n t i s e e pageTh i s a r t i c l e de s c rib e s t h e c o n s t r u c t i o n me t h o d a n d q u a l i t y c o n t r o l po i nt s o f s l ee v e-v a l v e pi p e g r o u t i n g t e c h n o l o g y a n d s u mma r i z e s t h e e a s y e n c o u n t e r e d p r o b l e ms i n c o n s t r u c t i o n wi t h t r e a t me n t me a s u r e s Ke y wo r d s:g a r b ag e d i s po s a l p l a n t;s e e p a g e c o n t r o l;s l e e v e v a l v e-p i p e;g r o u t i n g;q u ali t y c o n t r o l 1 概述 日照市某垃圾处理厂位于三面环 山的谷地 中,下游设置截污坝,截污坝轴线长约 2 5 0 m,坝高约 1 9 m。坝基设计采用垂直 防渗系统,固结灌浆和帷幕 灌浆相结合,固结灌浆孔按正方形布置,上游 4排,下游 3排,间距均为 2 0 1T I,注浆压力 0 3 MP a;帷幕 灌浆位于固结灌浆孔之间,采用双排梅花形布置,排 距与孔距均为 1 4 1 4 m,注浆压力 0 51 0 MP a,均 采用循环式注浆。平均深度约 1 5 IT I,要求进入微风 化岩层 不少 于 3 H i。防渗标 准为,单位 吸水率 0 0 3 L mi n i n in。2 工程及水文地质概况 场地地层主要为花 岗片麻岩风化层,自上而下 为:(1)表层为残积土,厚度约 1 i n,主要 以砾质粉 质粘土为主;(2)花 岗片麻岩全风化带,层厚 0 5 0 1 1 0 m;(3)花 岗片 麻岩 强 风化 带,层厚 5 5 0 1 3 7 0 in,平均层厚 9 5 0 m,风化裂隙极发育,上部 呈砾砂状,下部岩心呈碎块状;(4)花岗片麻岩 中风 化带,块状构造,风化裂隙较发育;(5)花岗片麻 岩 微风化带,岩体完整,岩石坚硬。注浆前已开挖至 中 风化 岩石。地下水埋深约 3 in。3 注浆工艺的选择 袖阀管注浆工艺是 目前一种 比较先进的注浆工 艺,能定深、定量、分序、分段、间歇并重复注浆,适应 性强,能达到较好的防渗效果 卫 J。袖 阀管注浆法 使用 的注浆工具为“袖 阀管”,袖阀管为内径 5 0 6 0 mm、一次性 的塑料 管,注浆段 为带射浆孔 的花管。花管每隔 3 3 a m(即每米 3组)钻一组(6 8个孔)射浆孔,射浆孔呈梅花形布设,孔外为 58 a m长的 橡皮袖阀包裹。袖阀管注浆法具有以下特点:(1)具有上下两个阻塞器,能将浆液 限定在注 浆 区段的任一层范围内进行灌浆,以达到分层注浆 效果,还可进行间歇并重复注浆;(2)注浆压力相对较小,一般为 0 31 0 MP a,注浆时冒浆、串浆的可能性小,一般不会破坏原有地 层结构;(3)根据岩体风化差异,可选择不 同注浆参数 进行注浆作业;(4)浆液主要 以渗透 和劈裂形式充填孔 隙中,可以起到充填裂缝固结岩土体的效果;(5)袖阀管与孔壁之 间被套壳料充填并 固结,可防止成孔、注浆后孔壁坍塌,造成对松散地层的人 收稿 日期:2 0 1 0 0 22 5;修回 日期:2 0 1 0一 o 6一o 9 作者简 介:戚庆学(1 9 7 1一),男(汉族),山东临沂人,山东正元建设工程有限责任公 司高级工程师,水文地质 与工程地质专 业,从事岩土工程 勘察、设计、施工与管理工作,山东省l临沂市蒙 山大道 1 0 7号(2 7 6 0 0 0),q i q i n g x 1 6 3 C O B。2 0 1 0年第 3 7卷第 7期 探矿工程(岩土钻掘工程)6 l 为破坏;(6)套壳料固结后,具有一定的强度,具有增加 土体强度、改善岩土体工程特性的作用。4 施工工艺 袖阀管注浆法的基本施工工序可分为泥浆护壁 成孔、浇注套壳料、下袖阀管、固管、注浆等步骤。其 施工工艺流程见图 1。钻机就位 I 一 钻孔 复注 I 一 图 1 袖 阀管 注 浆 工 艺 流 程 图 4 1 成孔 按设计要求,先进行 固结灌浆施工,后进行帷幕 灌浆施工。两排帷幕孔先施工下游排,后施工上游 排。固结孔排与排之间分二序施工。各排孔与孔之 间,帷幕分三序、固结分二序作业。一序孔既是勘察孔,又是注浆孔;二序孔既是检 查孔,又是注浆孔;二、三序孔施工时,在地质界线变 化较大的位置,仍要施工一定数量的注浆孔,进一步 加强注浆效果,加密孔既是对二序注浆的检查孔,又 是注浆孔。钻孔施工采用 X Y一1 0 0型钻机,0 8 9 m m金刚 石钻头,泥浆 护壁 钻进,施 工时应认 真观察 钻进过 程,控制地质界线 的实际深度,为注浆施工 提供依 据。4 2 套壳料灌注,下袖 阀管 套壳料又称封 闭泥浆。钻孑 L 至设 计深度后,从 孔底注入封闭泥浆,其作用是封闭袖 阀管和钻孔壁 之间的空隙,迫使从灌浆孔内开环,压出的浆液劈裂 套壳料,注入四周土层。成孔后,把 0 2 5 mm注浆钢 管下入孔底,采用注浆泵灌注至设计注浆段高度 以 上 0 2 m处。孔 口浆面下沉后应多次补浆。套壳料 构成材料及 比例为:水泥:粉煤灰:膨润土:水:1 :0 6:0 4:1 3。在充满封 闭泥 浆 的钻孔 中插 人袖 阀管,内径 O m m的塑料管,在裂 隙发育注浆段,每隔 3 3 c m 设置一组出浆孔,外包橡皮套。插入钻孔时管端封 闭,管内充满清水。4 3 袖阀管注浆 l 4 根据成孔的先后顺序,待套壳料具有一定强度 后(一般应达到 0 3 MP a),将 01 2 7 ra i n带双塞的 注浆钢管从袖阀管 中下到注浆段位置,自下而上分 段注浆,分段间距不得大于 3 0 m,注浆压力 固结采 用 0 3 MP a,帷幕注浆压力采用 0 51 0 M P a,开环 压力为 0 3 MP a。注浆速度一般为 1 02 0 L m i n。袖阀管注浆及结构如图 2所示。J r(a)钻孔(b)注入套壳料(c)下入袖阀管(d)插入注浆 管,注浆 圈 2 袖 阀管注浆及结构示意图 4 3 1 压力控制 在注浆泵 出水 口和压浆封隔器 回水管上各安装 一个压力表,封隔器回水管上的压力 表可直接显示 注浆压力,注浆泵上的压力表间接显示注浆压力,注 浆压力通过压浆封隔器回水管上的阀门调节。注浆 时调整阀门开启度,直至达到规定压力值,并保持压 力稳定。4 3 2 浆液水灰 比变换 按设计要求,浆液采用水灰 比为 5、3、2、1、0 8、泵 管开孔 0 6、0 5七个 比级,开灌水灰比 5。自注浆开始至注 浆结束,水灰比按先稀后浓的顺序逐级变换,变换原 则执行以下规定:(1)灌浆压力基本不变,注入流量持续减少时,或注人流量基本不变,灌浆压力持续升高时,不得改 变水灰 比;(2)当某一 比级浆液 的注入量 已超过 3 0 0 L,或 灌注时间已达到 1 h,而灌浆压力和注入流量均无显 著改变时,应改浓一级;嚣 蠢 6 2 探矿工程(岩土钻掘工程)2 0 1 0年第 3 7卷第 7期(3)注人流量 3 0 L mi n时,可根据具体情况 越级 变浓。4 3 3 灌浆结束条件 按设计要求,固结:注入率 0 4 L m i n时继续 灌注 3 0 mi n即可结束;帷幕:注入率 0 4 L ra i n时 继续灌 注 6 0 mi n,或注入率 1 0 L mi n时继续灌 注 9 0 m i n即可结束。在注浆过程中,应观察相邻注浆孑 L 的冒浆情况,若周围孔有浆液 冒出,说明注浆效果好。若周 围注 浆孔没有反应,且注浆量过大,也应采用“间歇定量 分序注浆法”进行注浆,以控制浆液扩散范围。5 质量控制要点(1)围井试验。在展开全面注浆前,应进 行小 片区注浆试验,主要检查设计水泥用量、注浆压力和 注浆效果,为正式施工提供依据。(2)测量控制。本工程周边范 围大,地形、地貌 变化大,测量控制点少,易遭破坏。(3)地层控制。应按设计要求布孔,详 细记录 钻进过程 中的异常情况,如漏水、钻进速度、钻机震 动情况等。为处理方案的选择和施工所要采取的措 施提供可靠依据和技术参数。(4)套壳料及 浇注。套壳料 为粉煤灰、膨润土 和水泥加水搅拌,浇注时,应使套壳料将孔 内泥浆和 沉渣完全顶出孔外为止。另外,插入袖阀管时,为使 套壳料的厚度均匀,应设法使袖 阀管位于钻孔中心,并应避免使套壳料进入袖 阀管 内。(5)注浆材料质量。浆液应具有 良好 的流动性 和流动性维持能力,以便在低压力下获得尽可能大 的扩散距离;浆液析水性要小,稳定性要高,以防在 注浆过程中和注浆结束后,发生 颗粒沉淀和分离。另外,为防止水泥浆被地下水冲失,根据情况掺入相 当于水泥质量 1 一 2 的水玻璃。袖 阀注浆时搅 拌好的浆液要过筛,浆液储存的时间不宜太久,且应 不断搅拌。(6)注浆压力。注浆压力通 过多次试验确定,并需在施工 中不断地验证和修正。正常情况下注浆 压力的变化是有规律的,在流量基本不变的前提下,开始压力较大,然后缓慢下降达到稳压,但注浆量达 到饱和时,压力再度上升。如果压力出现异常变化,则要查找原因,分析情况,采取对策。6 施工中出现的问题及处理(1)个别部位地层裂 隙较大,施工过程 中易 发 生漏浆现象,具体表现为吸浆量 大,且无压力、无回 浆,一次灌注难 以达到停灌标准。此时采用水灰 比 为 0 5的浓浆进行多次灌注,多次待凝,直至达到停 灌标准。或在浆液中掺入速凝剂,并间歇多次、重复 注浆,直到满足要求为止。(2)灌浆作业时经常发生注浆孔与其他相邻孔 串浆,此时立即停止施工,并用木塞将其他孔孔口封 堵,待注浆结束并待凝 81 2 h 后再继续施工。(3)周 围岩体 冒浆时,立 即改换水灰 比为 0 5 的浓浆,并采取低压、限流、限量灌注,同时采取长时 间待凝(1 2 2 4 h),然后重新注浆。(4)袖 阀管 与孔 壁之 间 冒浆。应立 即停 止注 浆,把孔 口挖深约 4 05 0 c m,然后回填三合土并夯 实,至少 2 4 h 后复注。(5)当施工 中地 面产生裂缝或隆起,应立 即停 止注浆,并灌注水泥浆填缝。7 结语(1)本 工 程 实 际施 工 帷幕 灌 浆 孔 7 8个,计 1 2 5 7 5 3 m;固结灌浆孔 3 0 4个,计 2 9 3 5 9 2 m。施 工过程中由于地层出现特殊情况,经监理、业主同意 个别部位增加了灌浆孔,本工程合计增加孔 1 1个,计 1 8 3 5 6 m。(2)检查孔数量按帷幕孔总数的 1 0 和固结孔 总数 的5 抽取 J,本工程共抽取 2 4个检查孔,所 有检查孑 L 均在设计压力下按规范要求进行了压水试 验,各检查孔透水率指标均小于 3 0 L u。灌浆施工 后坝体混凝土与基岩接触部位及其以下至微风化基 岩段地层透水率指标达到设计要求,灌浆效果 良好。(3)岩心中可明显观察到灰褐色浆液扩散脉分 布,并具有一定强度。(4)通过局部开挖发现,袖 阀注浆的浆液在地 层 中以不规则的树枝状、脉状填充。参考文献:1 蔡胜华,黄智勇,董建军,等 注浆法 M 北京:中国水利水 电 出版社,2 0 0 6 2 杨米加,陈 明雄,贺 永年 注浆 理 论 的研究 现状 及 发展 方 向 J 岩石力学与工程学报,2 0 0 1,2 0(6)3 张民庆,黄先平,常记 春,袖阀管注浆 工法在 国内工程施 工 中 的应用 J ,西部探矿工程,1 9 9 9,(5)4 张民庆,张文强,姜才 荣 袖阀管 注浆 工法的改进 与应用 J ,施 工技术,2 0 0 3,3 2(9)5 G B 5 0 2 0 2 2 0 0 2,建筑地基基础工程施工质量验收规范 s
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