WSS超前注漿加固施工技術(shù)
2015-12-29
一、前言
WSS超前注漿加固施工技術(shù)在當(dāng)今橋梁等工程中的運(yùn)用讓其施工質(zhì)量有了很大的提高，但是在WSS超前注漿加固施工技術(shù)某些技術(shù)環(huán)節(jié)還存在著一些有待于改進(jìn)的地方，因此，進(jìn)一步的結(jié)合國內(nèi)的實際案例來分析WSS超前注漿加固施工技術(shù)的運(yùn)用很有必要。
二、WSS注漿工法原理 1、雙重管鉆機(jī)采用特殊的鉆桿。鉆孔時，清水從端頭混合器的端點送出，利于成孔；鉆孔到所定深度，用高壓注漿泵將雙液漿分別壓入鉆桿外管和內(nèi)管，在端頭混合并進(jìn)行噴射，使?jié){液能夠較好的浸透到地層中。如圖1。
2、注漿材料的滲透性良好，凝結(jié)時間可調(diào)，漿液結(jié)石率高，有微膨脹性，漿液原材料均為無毒材料，大量使用不會造成環(huán)境污染；采用雙重管鉆機(jī)雙液灌注，工藝簡單，質(zhì)量有保證；可針對不同地層、不同作用機(jī)理進(jìn)行注漿，可確保注漿效果。
3、該方法是通過滲透作用，在不改變地層組成的情況下，使顆粒間的空隙充滿漿液并使其固結(jié)，土層粘結(jié)強(qiáng)度及密實度增加，起到固結(jié)、充填效果；隨著土體的壓密和漿液的擠入，在壓漿點周圍形成燈泡形空間，從而達(dá)到土體加固及止水的效果。
三、WSS 注漿技術(shù)的特點
主要包括：
1、鉆機(jī)采用的二重管直接作為鉆桿鉆孔達(dá)到預(yù)定深度或地點， 同時二重管可以用來直接注漿，管頭裝有30cm混合器用來使雙液充分混合；
2、注漿過程中注漿管可以旋轉(zhuǎn)（正反均可），不會發(fā)生鉆桿卡死及漿液溢流現(xiàn)象， 節(jié)省了其他注漿管一次性投入的費(fèi)用， 另外有利于保護(hù)環(huán)境不受污染；
3、漿液分溶液型（A、B 液組成）和懸濁型（A、C 液組成）。漿液對土層有很強(qiáng)的滲透性， 采用調(diào)節(jié)漿液配比和注漿壓力的辦法可使注漿范圍人為控制制；凝結(jié)時間可以調(diào)節(jié)，并可以復(fù)合注入施工，滿足不同的要求；
4、二重管端頭的漿液混合器可使兩種漿液在出管的時候完全混合，既能使?jié){液均勻， 又不會出現(xiàn)常規(guī)方法容易出現(xiàn)的堵管現(xiàn)象；
5、平常的加固可從地面垂直注漿， 對于隧道的周邊亦可傾斜注漿，調(diào)整好注漿壓力，亦可進(jìn)行水平超前注漿；
6、從鉆孔至注漿完畢，可連續(xù)作業(yè)；
7、注漿材料是水泥、水玻璃、冰醋酸、二氧化硅系膠負(fù)體等，材料來源普遍；
8、鉆機(jī)體型較小，移動方便，適用較困難的施工環(huán)境；⑨該工藝適用范圍廣，可用于各種土層。巖層亦可適用， 前提是要另外的鉆機(jī)進(jìn)行提前引孔。
四、健安橋段工程概況
在健安橋處隧道穿越的土層主要為粉、細(xì)砂3 層，粉質(zhì)黏土6層，粉、細(xì)砂2 層等土層，橋基至隧道上方的土層為：粉土填土1層、房渣土1 層、粉質(zhì)黏土1 層、粉質(zhì)黏土4層、黏土1 層等土層?？辈熳畲罂咨?2.00 m 范圍內(nèi)，揭露兩層地下水，分別為上層滯水和承壓水，未發(fā)現(xiàn)潛水，可能與周邊工地施工降水疏干該層水有關(guān)。各層地下水的分布及
特征簡述如下：
第1 層地下水為上層滯水，含水層主要為粉土3層，透水性好，水位標(biāo)高為40.42～44.17 m（水位埋深為1.40～5.70 m）。補(bǔ)給源主要為大氣降水、地表水滲漏；主要以蒸發(fā)、垂直入滲及天窗補(bǔ)給下層水。第2 層地下水為承壓水，含水層主要為卵石7層、卵石9層和粉細(xì)砂2 層，滲透系數(shù)大，透水性好，水位標(biāo)高12.09～15.02 m（水位埋深32.00～32.90 m）。此層水主要接受越流及側(cè)向逕流補(bǔ)給，以側(cè)向逕流方式排泄，承壓水水頭自西向東逐漸降低。
五、健安橋段WSS 超前注漿加固方案
1、總體施工方案
針對隧道上方有健安橋及小月河的特殊性，為保證上述建筑物的穩(wěn)定及保證隧道施工時不受河流的影響，開挖前采用二重管無收縮WSS 工法對穿越健安橋的施工區(qū)域進(jìn)行超前注漿加固。加固范圍為：隧道開挖面外輪廓線拱頂兩側(cè)3 m，底板2 m 區(qū)域，施工步距15 m。注漿控制指標(biāo)：無側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥1.0 MPa；滲透系數(shù)≤10－7 cm/s。每10 m 做一次取芯抽樣檢查，以檢驗注漿的效果是否達(dá)到上述要求。
2、WSS 注漿原理
二重管無收縮WSS 工法注漿工藝是從日本的具有國際先進(jìn)水平的地質(zhì)改良新技術(shù)，它能夠?qū)⒉煌刭|(zhì)情況填充密實，改變原土體和物理性質(zhì)，增加土體的密度，提高其抗壓強(qiáng)度，達(dá)到土體的止水效果，能夠一次性完成一個注漿區(qū)域的土體加固施工，且注漿材料屬于環(huán)保型，對河流及地下水無任何污染。由于漿材混合方式和噴射的方向性可隨時調(diào)節(jié)，漿材的凝膠時間可以從瞬結(jié)到緩結(jié)，配比可任意搭配，“能夠?qū)崿F(xiàn)定向、定量、定壓注漿”。
3、關(guān)鍵施工技術(shù)
（一）鉆孔參數(shù)設(shè)計
根據(jù)注漿旋噴加固原理，結(jié)合工程地質(zhì)條件，注漿施工參數(shù)設(shè)計如下：孔徑與孔深：孔徑覫42 mm，深度3.3～15.3 m；孔間距：0.85～1.0 m；擴(kuò)散直徑：1.0～1.2 m；注漿壓力：預(yù)注漿加固地層P =2～2.5 MPa；砂土注入率：45 %；黏土注入率：35 %；平均注入率： 40 %（以實際注漿量為準(zhǔn)）；凝固時間：30～60 s（根據(jù)地質(zhì)條件可做相應(yīng)調(diào)整）；加固后土層水泥含量：18 %～20 %；注漿加固長度：健安橋橋梁穿越區(qū)域56 m；注漿加固范圍：隧道外擴(kuò)3 m 范圍。
4、注漿工藝流程
?。ㄒ唬┒孜唬阂罁?jù)隧道結(jié)構(gòu)尺寸，嚴(yán)格按照施工布置圖進(jìn)行測量放線定位，并經(jīng)甲方及監(jiān)理驗收合格。
?。ǘ┿@機(jī)就位：對孔位時，應(yīng)在測量人員控制下進(jìn)行，鉆機(jī)按指定位置就位，并須在技術(shù)人員指導(dǎo)下，調(diào)整鉆桿的所需角度。對準(zhǔn)孔位后，鉆機(jī)不得移位，大小臂也不得隨意起降。
（三）鉆進(jìn)成孔：第1 個孔施工時，要慢速運(yùn)轉(zhuǎn)，掌握地層對鉆機(jī)的影響情況，以確定在該地層條件下的鉆進(jìn)參數(shù)。密切觀察鉆時尺寸，出現(xiàn)異常情況時，應(yīng)立即停鉆，分析原因再進(jìn)行施工。
?。ㄋ模┗爻殂@桿：嚴(yán)格控制回抽幅度，每步不大于20 cm，勻速回抽，注意鉆機(jī)參數(shù)變化。
（五）漿液配比：采用準(zhǔn)確的計量工具，按照設(shè)計配方配料。
?。┬龂姡簢?yán)格控制旋噴壓力，同時密切關(guān)注注漿量，當(dāng)壓力突然上升時，應(yīng)立即停止注漿，查明原因后，采取調(diào)整注漿設(shè)計參數(shù)或移位等措施重新注漿。
5、 隧道內(nèi)放射性注漿施工
首先應(yīng)對隧道開挖段面進(jìn)行封堵，用與鋼筋榀架同截面的直榀架與隧道兩側(cè)榀架連接，并掛好雙層鋼筋網(wǎng)片，噴射同隧道初襯強(qiáng)度相同的混凝土封堵，噴射混凝土2～3 d 后進(jìn)行隧道內(nèi)放射性注漿施工操作。在距隧道下臺階3 m 處搭設(shè)放置鉆機(jī)平臺，保證鉆機(jī)移動靈活，使放射孔角度控制在8～100 °。使鉆桿水平高度距拱頂0.8～1.2 m，平臺必須牢固平穩(wěn)，操作機(jī)具靈活方便，攪拌機(jī)和注漿機(jī)合理安放在隧道底板上，每步注漿水平深度暫定為15 m。鉆孔時必須按布孔圖和技術(shù)交底施工，嚴(yán)格控制鉆桿角度和鉆進(jìn)深度。嚴(yán)格按設(shè)計配合比配制漿液，每灌漿液配制完成后必須先檢查凝固時間的可靠性，然后進(jìn)行噴射注漿，一般噴射量為15～20 L/min。在特殊的噴入場合，可以根據(jù)需要，將噴射量調(diào)至10 L/min。噴射注漿時調(diào)整注漿壓力，控制在0.3～0.5 MPa，達(dá)到水平滲透效果。在進(jìn)行階梯回抽時，一般以回抽20～30 cm 為一個步距。
六、結(jié)束語
WSS超前注漿加固施工技術(shù)在橋梁施工中的運(yùn)用可以延伸到所有可以使用WSS超前注漿加固施工技術(shù)的領(lǐng)域，為國內(nèi)的橋梁、公路等工程的施工提供必要的技術(shù)保障，保證工程施工質(zhì)量。
