壓力注漿技術(shù)的設(shè)計(jì)與施工
摘要:壓力注漿技術(shù)目前在加固軟弱地基、減小沉降等方面應(yīng)用較多，本文對(duì)壓力注漿的設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行了研究，對(duì)目前工程界的施工進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)施工中常見(jiàn)的問(wèn)題提出了解決方案。
關(guān)鍵詞:注漿方案，注漿標(biāo)準(zhǔn)，注漿材料，注漿參數(shù)，工藝流程
壓力注漿法就是指利用液壓過(guò)氣壓把能凝固的漿液均勻地注入填料地層中，漿液以填充、滲透和擠密等方式，驅(qū)走土顆粒間的水分和空氣后填充其位置，經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間后，漿液將原來(lái)松散的土粒膠結(jié)成一個(gè)整體，從而使土基得到加固，減少工后沉降。
一、注漿方案選擇
注漿方案選擇是進(jìn)行注漿施工首先解決的問(wèn)題。一般把注漿方法和注漿材料的選擇放在首要位置，同時(shí)還應(yīng)考慮工程地質(zhì)條件、工程本身性質(zhì)等，依據(jù)高速公路工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一般應(yīng)遵循以下原則：
高等級(jí)公路下伏軟弱地基的加固注漿一般采用水泥漿液或水泥粉煤灰漿液。當(dāng)軟弱土層上部有硬殼存在時(shí)，要將它做為封壓層，當(dāng)無(wú)這種硬殼或不發(fā)育時(shí)，可在地表做一粘上墊層，厚約0.5m，以此墊層作封壓層，或在低級(jí)碾壓后形成封壓層。對(duì)于上部沙礫層較多的軟弱土層，一般宜用分段式自上而下注漿，對(duì)于上部沙礫層少或沒(méi)有的軟弱土層時(shí)，一般宜用分段式自上而下注漿。注漿采用直接打入式。即采用直徑43mm花管直接打入，孔口采用三角形止?jié){塞止?jié){。
二、注漿標(biāo)準(zhǔn)與范圍
注漿標(biāo)準(zhǔn)是指設(shè)計(jì)者要求注漿后應(yīng)達(dá)到的質(zhì)量指標(biāo)。由于不同注漿工程的性質(zhì)和工程地址條件千差萬(wàn)別，對(duì)各自的注漿目的和要求又不盡相同，因而很難規(guī)定一個(gè)比較具體和統(tǒng)一的準(zhǔn)則，而只能根據(jù)具體情況作出具體規(guī)定。
確定注漿范圍包括在平面上確定注漿處理的長(zhǎng)度和寬度，在縱向上確定注漿深度。注漿深度的確定應(yīng)結(jié)合軟弱地基的特點(diǎn)、路基或構(gòu)造物的荷載或沉降要求諸因素綜合確定。
三、壓力注漿材料
可用于注漿的材料有很多，應(yīng)根據(jù)注漿的目的和受注體的地質(zhì)條件來(lái)選擇。一般說(shuō)來(lái)，注漿材料通常分為粒狀漿材和化學(xué)漿材兩大類(lèi)，然后在按漿材的特點(diǎn)、物化性能進(jìn)一步分為穩(wěn)定的粒狀漿材、不穩(wěn)定的粒狀漿材、無(wú)機(jī)化學(xué)漿材和有機(jī)化學(xué)漿材。
兩種不同種類(lèi)的漿材，其性能和使用范圍也有差異。粒狀漿材主要以硅酸水泥、粘土、粉煤灰等構(gòu)成，來(lái)源豐富、價(jià)格低廉，操作工藝簡(jiǎn)單，廣泛用于地基加固注漿中。但因其粒徑大、可注性差，不宜于防滲、堵水。化學(xué)漿材料呈溶液狀態(tài)，可注性好，只要能注水的細(xì)小裂隙或孔隙，化學(xué)漿材一般都可注入，主要用語(yǔ)防滲、堵漏加固工程，其價(jià)格較貴，施工困難。
四、壓力注漿參數(shù)的確定
注漿參數(shù)包括確定漿液擴(kuò)散半徑r、容許注漿壓力、注漿孔布置方式等，這些參數(shù)互相聯(lián)系，與地基土滲透性等相關(guān)。
?。ㄒ唬{液擴(kuò)散半徑r
注漿孔的布置中,漿液擴(kuò)散半徑r是一個(gè)重要的參數(shù)，r值可進(jìn)行理論公式估算，如選用參數(shù)合理,則計(jì)算值具有一定的參考價(jià)值，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較復(fù)雜或計(jì)算參數(shù)不易選準(zhǔn)時(shí)，就應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)來(lái)確定。
對(duì)于粘性土層，由于地層空隙很小，漿液無(wú)法滲入，只能通過(guò)劈裂作用注放漿液，漿液擴(kuò)散具有規(guī)則性，注漿設(shè)計(jì)施工可用“漿液有效半徑”來(lái)表示交流擴(kuò)散范圍。
對(duì)于砂性土層，由于地層空隙較大，漿液以填充固結(jié)為主，其擴(kuò)散半徑遠(yuǎn)大于粘土中的擴(kuò)散半徑。當(dāng)為一段路段處治時(shí)，擴(kuò)散半徑可取大值；當(dāng)為中、小構(gòu)造物路段處治時(shí)，擴(kuò)散半徑可取小值。
?。ǘ┳{壓力
注漿壓力是給予漿液擴(kuò)散充填、壓實(shí)的能量。保證注漿質(zhì)量的前提下，壓力大，擴(kuò)散的距離大，有助于提高土體強(qiáng)度；但當(dāng)壓力超過(guò)受注土層的自重和強(qiáng)度時(shí)，可能導(dǎo)致路基及其上部構(gòu)造物的破壞。所以在施工中，一般都以不使地層破壞或僅發(fā)生局部和少量破壞作為確定容許注漿壓力的基本原則。
注漿壓力值與地層的結(jié)構(gòu)、初始注漿的位置和注漿序次、方式等因素有關(guān)，有些因素較難準(zhǔn)確地獲取，在注漿處理前應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)注漿試驗(yàn)來(lái)確定，以取得施工所需參數(shù)。
進(jìn)行注漿試驗(yàn)時(shí)，一般采取逐步提高壓力的辦法，求得注漿壓力與注漿量的關(guān)系曲線，當(dāng)壓力升高至某一數(shù)值，而注漿量突然增大時(shí)表明地層結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞或空隙尺寸已被擴(kuò)大，因而可把此時(shí)的壓力值作為確定容許注漿壓力的依據(jù)。
?。ㄈ┳{量的確定
在正常情況下理論注入的耗漿量應(yīng)填充到顆粒之間的空隙中，或沿層理或裂隙劈裂式注入。
（四）注漿孔的布置方式
注漿壓力、漿液擴(kuò)散半徑r確定后，注漿孔距取值范圍也就確定了，注漿孔距L取值范圍在r≤L≤2r之間。
橋頭過(guò)渡段注漿設(shè)計(jì)一般為多排注漿孔，不同排上注漿孔設(shè)計(jì)一般有兩種布置方式：一種為矩形排列，即前排孔與后排孔沿公路軸線方向上平行；另一種為三角形排列，即前排孔的位置與后排孔的位置沿公路軸線方向錯(cuò)開(kāi)1/2的孔距，平面上呈梅花狀。
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（五）注漿施工工藝流程
根據(jù)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件和工程要求，通過(guò)實(shí)驗(yàn)或類(lèi)比等方法確定注漿參數(shù)，選擇注漿施工設(shè)備，組織施工力量，編制施工組織計(jì)劃，進(jìn)行壓力注漿。
注漿孔施工是注漿的第一道工序，在施工中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
1、鉆孔孔位和設(shè)計(jì)孔位的偏差不大于25cm，鉆孔直徑為91mm或75mm（終孔直徑）；
2、用壓縮空氣清孔排渣，嚴(yán)禁采用水作為沖洗液。如遇塌孔嚴(yán)重時(shí),可采用花管注漿。花管前端呈尖錐狀，用沖擊錘將花管打入受注層位；
3、鉆孔設(shè)備準(zhǔn)確到位，嚴(yán)格按施工次序布鉆施工，鉆機(jī)在施工過(guò)程中應(yīng)盡量減少注漿孔斜度。
?。?）制漿
根據(jù)試驗(yàn)確定的配合比選擇漿材，制漿時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
?、俨牧媳仨殰?zhǔn)確稱(chēng)量，誤差應(yīng)小于5﹪，水泥等材料宜采用重量發(fā)稱(chēng)量；
②掌握漿液性能，做到隨用隨制，使用多少漿制多少漿。
?、蹪{液應(yīng)進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，并?jiān)持注漿前不斷攪拌，防止再次沉淀，影響漿液質(zhì)量。
（2）壓力注漿
壓力注漿是通過(guò)注漿設(shè)備，輸漿管路，在壓力作用下將漿液注入目的土層中。橋頭過(guò)渡段填料壓力注漿應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
?、侔丛O(shè)計(jì)要求進(jìn)行分序成孔跳灌施工，由外向內(nèi)分序成孔，隔孔灌注，一般情況分2～3序，條件允許時(shí)可采用1序完成；
?、诖畎宸秶鷥?nèi)采用一次鉆灌法，止?jié){標(biāo)準(zhǔn)為：注漿壓力0.5Mpa、注漿量小于1L/min，穩(wěn)壓3分鐘可正常止?jié){。否則作好記錄，特殊處理。
?、鄞畎逡酝獠捎脙纱毋@灌法，第一次成孔深度2～3m，注漿夜里控制在0.1～0.2MPa，注漿量小于1L/min穩(wěn)壓3分鐘，可正常止?jié){。
?、墚?dāng)孔深小于5m時(shí)，竄冒漿能夠有效控制時(shí)，搭板以外也采用一次鉆灌法。
?、輭毫ψ{施工時(shí)，孔口采用止?jié){塞封閉，漿液攪拌均勻，隨拌隨用，嚴(yán)防石塊雜物混入漿液，確保連續(xù)灌注并在灌注前進(jìn)行過(guò)篩處理，以防發(fā)生堵管現(xiàn)象。
注漿技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，國(guó)內(nèi)外在注漿材料、注漿方法和注漿工藝、注漿機(jī)具和設(shè)備，注漿效果檢查及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等諸多方面都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。壓力注漿加固橋頭過(guò)渡段填料在公路建設(shè)上得到了較為廣泛的應(yīng)用，許多公路沉降較大的地段及橋頭路堤均采用了注漿處治，從后期應(yīng)運(yùn)觀測(cè)來(lái)看，與同期建設(shè)的其他項(xiàng)目相比，路基的不均勻沉降明顯減少。所以進(jìn)行壓力注漿加固的研究，具有理論性和實(shí)際價(jià)值。
參考文獻(xiàn)：
[1]中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范，人民交通出版社，1998
[2]秦祿生.高級(jí)公路橋頭跳車(chē)成因及處治對(duì)策[J].國(guó)外公路，2002.
[3]李博.注漿加固技術(shù)在橋頭跳車(chē)病害防治的應(yīng)用[J],2005(5).
（中國(guó)混凝土與水泥制品網(wǎng) 轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處）
關(guān)鍵詞:注漿方案，注漿標(biāo)準(zhǔn)，注漿材料，注漿參數(shù)，工藝流程
壓力注漿法就是指利用液壓過(guò)氣壓把能凝固的漿液均勻地注入填料地層中，漿液以填充、滲透和擠密等方式，驅(qū)走土顆粒間的水分和空氣后填充其位置，經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間后，漿液將原來(lái)松散的土粒膠結(jié)成一個(gè)整體，從而使土基得到加固，減少工后沉降。
一、注漿方案選擇
注漿方案選擇是進(jìn)行注漿施工首先解決的問(wèn)題。一般把注漿方法和注漿材料的選擇放在首要位置，同時(shí)還應(yīng)考慮工程地質(zhì)條件、工程本身性質(zhì)等，依據(jù)高速公路工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一般應(yīng)遵循以下原則：
高等級(jí)公路下伏軟弱地基的加固注漿一般采用水泥漿液或水泥粉煤灰漿液。當(dāng)軟弱土層上部有硬殼存在時(shí)，要將它做為封壓層，當(dāng)無(wú)這種硬殼或不發(fā)育時(shí)，可在地表做一粘上墊層，厚約0.5m，以此墊層作封壓層，或在低級(jí)碾壓后形成封壓層。對(duì)于上部沙礫層較多的軟弱土層，一般宜用分段式自上而下注漿，對(duì)于上部沙礫層少或沒(méi)有的軟弱土層時(shí)，一般宜用分段式自上而下注漿。注漿采用直接打入式。即采用直徑43mm花管直接打入，孔口采用三角形止?jié){塞止?jié){。
二、注漿標(biāo)準(zhǔn)與范圍
注漿標(biāo)準(zhǔn)是指設(shè)計(jì)者要求注漿后應(yīng)達(dá)到的質(zhì)量指標(biāo)。由于不同注漿工程的性質(zhì)和工程地址條件千差萬(wàn)別，對(duì)各自的注漿目的和要求又不盡相同，因而很難規(guī)定一個(gè)比較具體和統(tǒng)一的準(zhǔn)則，而只能根據(jù)具體情況作出具體規(guī)定。
確定注漿范圍包括在平面上確定注漿處理的長(zhǎng)度和寬度，在縱向上確定注漿深度。注漿深度的確定應(yīng)結(jié)合軟弱地基的特點(diǎn)、路基或構(gòu)造物的荷載或沉降要求諸因素綜合確定。
三、壓力注漿材料
可用于注漿的材料有很多，應(yīng)根據(jù)注漿的目的和受注體的地質(zhì)條件來(lái)選擇。一般說(shuō)來(lái)，注漿材料通常分為粒狀漿材和化學(xué)漿材兩大類(lèi)，然后在按漿材的特點(diǎn)、物化性能進(jìn)一步分為穩(wěn)定的粒狀漿材、不穩(wěn)定的粒狀漿材、無(wú)機(jī)化學(xué)漿材和有機(jī)化學(xué)漿材。
兩種不同種類(lèi)的漿材，其性能和使用范圍也有差異。粒狀漿材主要以硅酸水泥、粘土、粉煤灰等構(gòu)成，來(lái)源豐富、價(jià)格低廉，操作工藝簡(jiǎn)單，廣泛用于地基加固注漿中。但因其粒徑大、可注性差，不宜于防滲、堵水。化學(xué)漿材料呈溶液狀態(tài)，可注性好，只要能注水的細(xì)小裂隙或孔隙，化學(xué)漿材一般都可注入，主要用語(yǔ)防滲、堵漏加固工程，其價(jià)格較貴，施工困難。
四、壓力注漿參數(shù)的確定
注漿參數(shù)包括確定漿液擴(kuò)散半徑r、容許注漿壓力、注漿孔布置方式等，這些參數(shù)互相聯(lián)系，與地基土滲透性等相關(guān)。
?。ㄒ唬{液擴(kuò)散半徑r
注漿孔的布置中,漿液擴(kuò)散半徑r是一個(gè)重要的參數(shù)，r值可進(jìn)行理論公式估算，如選用參數(shù)合理,則計(jì)算值具有一定的參考價(jià)值，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較復(fù)雜或計(jì)算參數(shù)不易選準(zhǔn)時(shí)，就應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)來(lái)確定。
對(duì)于粘性土層，由于地層空隙很小，漿液無(wú)法滲入，只能通過(guò)劈裂作用注放漿液，漿液擴(kuò)散具有規(guī)則性，注漿設(shè)計(jì)施工可用“漿液有效半徑”來(lái)表示交流擴(kuò)散范圍。
對(duì)于砂性土層，由于地層空隙較大，漿液以填充固結(jié)為主，其擴(kuò)散半徑遠(yuǎn)大于粘土中的擴(kuò)散半徑。當(dāng)為一段路段處治時(shí)，擴(kuò)散半徑可取大值；當(dāng)為中、小構(gòu)造物路段處治時(shí)，擴(kuò)散半徑可取小值。
?。ǘ┳{壓力
注漿壓力是給予漿液擴(kuò)散充填、壓實(shí)的能量。保證注漿質(zhì)量的前提下，壓力大，擴(kuò)散的距離大，有助于提高土體強(qiáng)度；但當(dāng)壓力超過(guò)受注土層的自重和強(qiáng)度時(shí)，可能導(dǎo)致路基及其上部構(gòu)造物的破壞。所以在施工中，一般都以不使地層破壞或僅發(fā)生局部和少量破壞作為確定容許注漿壓力的基本原則。
注漿壓力值與地層的結(jié)構(gòu)、初始注漿的位置和注漿序次、方式等因素有關(guān)，有些因素較難準(zhǔn)確地獲取，在注漿處理前應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)注漿試驗(yàn)來(lái)確定，以取得施工所需參數(shù)。
進(jìn)行注漿試驗(yàn)時(shí)，一般采取逐步提高壓力的辦法，求得注漿壓力與注漿量的關(guān)系曲線，當(dāng)壓力升高至某一數(shù)值，而注漿量突然增大時(shí)表明地層結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞或空隙尺寸已被擴(kuò)大，因而可把此時(shí)的壓力值作為確定容許注漿壓力的依據(jù)。
?。ㄈ┳{量的確定
在正常情況下理論注入的耗漿量應(yīng)填充到顆粒之間的空隙中，或沿層理或裂隙劈裂式注入。
（四）注漿孔的布置方式
注漿壓力、漿液擴(kuò)散半徑r確定后，注漿孔距取值范圍也就確定了，注漿孔距L取值范圍在r≤L≤2r之間。
橋頭過(guò)渡段注漿設(shè)計(jì)一般為多排注漿孔，不同排上注漿孔設(shè)計(jì)一般有兩種布置方式：一種為矩形排列，即前排孔與后排孔沿公路軸線方向上平行；另一種為三角形排列，即前排孔的位置與后排孔的位置沿公路軸線方向錯(cuò)開(kāi)1/2的孔距，平面上呈梅花狀。
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（五）注漿施工工藝流程
根據(jù)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件和工程要求，通過(guò)實(shí)驗(yàn)或類(lèi)比等方法確定注漿參數(shù)，選擇注漿施工設(shè)備，組織施工力量，編制施工組織計(jì)劃，進(jìn)行壓力注漿。
注漿孔施工是注漿的第一道工序，在施工中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
1、鉆孔孔位和設(shè)計(jì)孔位的偏差不大于25cm，鉆孔直徑為91mm或75mm（終孔直徑）；
2、用壓縮空氣清孔排渣，嚴(yán)禁采用水作為沖洗液。如遇塌孔嚴(yán)重時(shí),可采用花管注漿。花管前端呈尖錐狀，用沖擊錘將花管打入受注層位；
3、鉆孔設(shè)備準(zhǔn)確到位，嚴(yán)格按施工次序布鉆施工，鉆機(jī)在施工過(guò)程中應(yīng)盡量減少注漿孔斜度。
?。?）制漿
根據(jù)試驗(yàn)確定的配合比選擇漿材，制漿時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
?、俨牧媳仨殰?zhǔn)確稱(chēng)量，誤差應(yīng)小于5﹪，水泥等材料宜采用重量發(fā)稱(chēng)量；
②掌握漿液性能，做到隨用隨制，使用多少漿制多少漿。
?、蹪{液應(yīng)進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，并?jiān)持注漿前不斷攪拌，防止再次沉淀，影響漿液質(zhì)量。
（2）壓力注漿
壓力注漿是通過(guò)注漿設(shè)備，輸漿管路，在壓力作用下將漿液注入目的土層中。橋頭過(guò)渡段填料壓力注漿應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
?、侔丛O(shè)計(jì)要求進(jìn)行分序成孔跳灌施工，由外向內(nèi)分序成孔，隔孔灌注，一般情況分2～3序，條件允許時(shí)可采用1序完成；
?、诖畎宸秶鷥?nèi)采用一次鉆灌法，止?jié){標(biāo)準(zhǔn)為：注漿壓力0.5Mpa、注漿量小于1L/min，穩(wěn)壓3分鐘可正常止?jié){。否則作好記錄，特殊處理。
?、鄞畎逡酝獠捎脙纱毋@灌法，第一次成孔深度2～3m，注漿夜里控制在0.1～0.2MPa，注漿量小于1L/min穩(wěn)壓3分鐘，可正常止?jié){。
?、墚?dāng)孔深小于5m時(shí)，竄冒漿能夠有效控制時(shí)，搭板以外也采用一次鉆灌法。
?、輭毫ψ{施工時(shí)，孔口采用止?jié){塞封閉，漿液攪拌均勻，隨拌隨用，嚴(yán)防石塊雜物混入漿液，確保連續(xù)灌注并在灌注前進(jìn)行過(guò)篩處理，以防發(fā)生堵管現(xiàn)象。
注漿技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，國(guó)內(nèi)外在注漿材料、注漿方法和注漿工藝、注漿機(jī)具和設(shè)備，注漿效果檢查及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等諸多方面都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。壓力注漿加固橋頭過(guò)渡段填料在公路建設(shè)上得到了較為廣泛的應(yīng)用，許多公路沉降較大的地段及橋頭路堤均采用了注漿處治，從后期應(yīng)運(yùn)觀測(cè)來(lái)看，與同期建設(shè)的其他項(xiàng)目相比，路基的不均勻沉降明顯減少。所以進(jìn)行壓力注漿加固的研究，具有理論性和實(shí)際價(jià)值。
參考文獻(xiàn)：
[1]中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范，人民交通出版社，1998
[2]秦祿生.高級(jí)公路橋頭跳車(chē)成因及處治對(duì)策[J].國(guó)外公路，2002.
[3]李博.注漿加固技術(shù)在橋頭跳車(chē)病害防治的應(yīng)用[J],2005(5).
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