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)施工中常見的問題提出了解決方案。
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)過一定的時(shí)間后，漿液將原來松散的土粒膠結(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)條件來選擇。一般說來，注漿材料通常分為粒狀漿材和化學(xué)漿材兩大類，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、無機(jī)化學(xué)漿材和有機(jī)化學(xué)漿材。
兩種不同種類的漿材，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)通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)來確定。
對(duì)于粘性土層，由于地層空隙很小，漿液無法滲入，只能通過劈裂作用注放漿液，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。
（二）注漿壓力
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)通過現(xiàn)場(chǎng)注漿試驗(yàn)來確定，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，通過實(shí)驗(yàn)或類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)確稱量，誤差應(yīng)小于5﹪，水泥等材料宜采用重量發(fā)稱量；
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)嚢瑁?jiān)持注漿前不斷攪拌，防止再次沉淀，影響漿液質(zhì)量。
?。?）壓力注漿
壓力注漿是通過注漿設(shè)備，輸漿管路，在壓力作用下將漿液注入目的土層中。橋頭過渡段填料壓力注漿應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
①按設(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)過一定的時(shí)間后，漿液將原來松散的土粒膠結(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)條件來選擇。一般說來，注漿材料通常分為粒狀漿材和化學(xué)漿材兩大類，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、無機(jī)化學(xué)漿材和有機(jī)化學(xué)漿材。
兩種不同種類的漿材，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)通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)來確定。
對(duì)于粘性土層，由于地層空隙很小，漿液無法滲入，只能通過劈裂作用注放漿液，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。
（二）注漿壓力
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)通過現(xiàn)場(chǎng)注漿試驗(yàn)來確定，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，通過實(shí)驗(yàn)或類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)確稱量，誤差應(yīng)小于5﹪，水泥等材料宜采用重量發(fā)稱量；
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)嚢瑁?jiān)持注漿前不斷攪拌，防止再次沉淀，影響漿液質(zhì)量。
?。?）壓力注漿
壓力注漿是通過注漿設(shè)備，輸漿管路，在壓力作用下將漿液注入目的土層中。橋頭過渡段填料壓力注漿應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
①按設(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)在橋頭跳車病害防治的應(yīng)用[J],2005(5).
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