钢花管压力注浆技术及其应用.docx

钢花管压力注浆技术及其应用                      陈振秀   张腾蔚   张金根(1．广东省交通集团有限公司，广州  510101；2．广州市政工程维修处，广州  510101；3．广东省交通厅，广州  510101)摘要：结合工程施工中的软岩和土体加固实践，介绍了综合考虑压力注浆和钢花管作为加筋对岩体的加固作用、压力注浆工艺以及工程加固效果关键词：  岩土体加固；钢花管；压力注浆1  引言    岩土工程中经常需要对岩土体加固，以达到工程稳定的目的在加固方法上可分为两类，第一类是向岩土体中注浆以固结岩土体，或在岩土体中加筋(加筋土、锚杆等)，以提高土体的物理力学性质，而达到自稳的能力第二类是通过支挡(挡墙、抗滑桩等)和拉压(预应力锚索)等方法，而达到工程的目的国内外岩土工程界一致公认的是，第一类方法是首先的在第一类方法中，过去是分别考虑岩土体中加筋或注浆的作用注浆技术最早是1802年法国工程师应用于修复被水流侵蚀的挡潮闸坝的砾土地基现代加筋土技术是1964年法国工程师维达尔首创的90年代笔者在过去研究加筋土的基础上，将土中加筋(钢花管)和压力注浆这两者的加固作用结合起来计算考虑它们对岩土体加固的共同作用，也可以说是加筋土技术或注浆技术的拓展，并在多项工程实践中取得成功。

为使这一技术更好地发挥作用，现将有关于此的技术作一初步总结，以供有关同行借鉴参考2  钢花管压力注浆加固效果分析及设计概要    钢花管压力注浆的加固效果有两方面，一是破裂岩体或软弱土体经压力(一般的稳定压力为1．5-2．OMPa)注浆后，其强度特征值可提高2-10倍，这是被实际工程注浆前后的检测结果对比所证实的；二是注浆结束后注浆钢花管留在岩土体中起到加筋的作用其加固作用的计算有两种不同的方法，一是作为单根钢花管来计算；二是被加固的岩土体连同钢花管一起作为一种复合材料来计算    如按单根钢花管的计算方法，视其在工程中的受力状态而异如受竖向荷载，则将其视为受垂直轴向荷载的一根微型钢管桩来计算其垂直承载力重大工程应在开工后先做相应的荷载试验单根钢花管如受横向推力作用，例如用于深基坑开挖或边坡支护中的竖向压力注浆钢花管(见图1)，受推力作用根据国外的试验研究证实，在软岩或土质类土质边坡中的这类竖向钢花管，主要是受拉伸作用其拉力方向以滑裂面处为界，其上段方向向上，下段为向下(图1)其和加筋土中拉筋的受力状态相类似轴向拉力的峰值位置在滑裂面处，滑裂面以下部分钢花管为锚固段在设计时需注意在滑裂面上下各2m范围内不得有钢花管的接头。

    如图1所示边坡，在平台上设计了2排压力注浆钢花管，则可按复合材料的力学特征进行分析计算其抗推力一般在软岩边坡工程中，采用纵距为3m、横距为2m的双排压力注浆钢花管，实际孔距为2．5m注浆稳定压力为1．5～2．OMPa这时在设计计算上，笔者是将被加固岩体视为宽度为4m、高度为钢花管长度的一道竖向加筋地下连续墙来进行抗推计算    边坡支护用的竖向钢花管，一般采用直径89mmX5mm的无缝钢管，沿轴向每隔lOcm开一对直径4mm的出浆孔，梅花状布置两截钢管的连接，采用lOcm长的螺纹套管连接，接缝处加焊接同一平面的接头个数不超过50％，要错开设置钢花管底部50cm长度内的10个出浆孔为直径6mm钢管上端100-200cm范围不开出浆孔，底端削尖焊封，滑裂面以下的钢花管沿其长度每隔lm焊上对中支架，上部每隔2m焊1个对中支架    采用竖向钢花管压力注浆加固边坡的优点是，使用寿命比预应力锚索长得多，且造价便宜20％，不受下滑力方向变化的影响，施工方便施工时开挖到某一级平台高度后，先施打注浆钢花管，然后向下开挖，可防止边坡向下开挖时产生局部崩塌，起到预加固作用边坡支护中常用的钢锚杆框架，如岩体破碎，则可将锚杆改为直径50mmX3．2mm的钢花管压力注浆锚管，其长度可缩短，一般最长不超过8m，间距3m，按锚(土)钉墙计算其抗推力。

其技术经济效益较好    在高填土路基因压实度不够而需加固时，是在主车道中间设2排纵距为3m、横距为2．2m、长为6m，直径50mmX3．2mm的钢花管注浆，注浆稳定压力约2MPa，则可达到加固目的    某高速公路有一段上坡路段填土高度l0m以上，因路基压实度不够，路面早期损坏严重注浆前测得的平均弯沉值为125(0．0lmm)，注浆后一周测得的平均弯沉值为42(0．0lmm)，后做了砼路面，在大量重车通行的情况下，至今通车5年了，路面完好如用于加固软基，则钢花管的长度要穿过软土层进入持力层30—50cm，并要在紧急停车带中间加一排纵距为2．5—3．Om的注浆钢花管，且要先施工这一排，以起到防渗帷幕作用然后再施工主车道上的2排钢花管，注浆时浆液不会渗出路基外侧，而会向超车道方向渗透，达到加固目的    某高速公路路基下有7m厚的流塑状软土层，经注浆加固1个月后，钻3个抽芯孔取3组9个试件，做无侧限抗压强度试验，其g的最小值为0．39MPa，最大值为0．7MPa，平均值为0．46MPa，完全达到加固目的，而其加固费用仅为原旋喷方案费用的三分之一3  压力注浆工艺3．1  机械装备    开孔用的钻机，一般能打垂直孔和排水孔的50型钻机即可。

注浆泵是要额定压力6MPa以上的可调控进浆压力的注浆泵泵上的压力表要安装正确，并经常检查其工作是否正常，否则要更换新的正品压力表有的压浆队伍，泵上的压力表是坏的，装在上面是做样子的，真正的注浆压力根本达不到设计要求，在质量检查方面尤其要注意这一点压浆头是连接钢花管和高压注浆胶管的设备，一般注浆队伍应配备一定数量、各种规格的压浆头，它用变孔径水管弯头加工而成压浆头上要有闸刀开关，以作闷浆等使用此外，还要有额定压力为20MPa的高压注浆胶管若干米，洗孔用的喷水头及搅拌池等设备3．2  材料    钢花管应按设计要求选材加工，加工好的钢花管应安放在有顶蓬的工作面上，经验收合格后方能使用浆液：一般常用水灰比为1：1的425普通硅酸盐水泥纯水泥浆，方便施工尽量少用添加剂，添加剂多了，一般施工队做不好，弄巧成拙，花了钱得不到效果但水泥是要未进仓的新鲜水泥，如水泥放置时间长，有结块，搅拌成浆后会有相当部分通不过lmm的滤网而成废渣丢弃，降低了水泥的利用率水泥进场后，应对其质量作抽检，在个别工地发现有的水泥掺粉煤灰等杂质太多，根本不是合格产品3．3  注浆工艺    压力注浆是通过一定的压力把浆液挤压渗透到附近岩土体的裂缝里或较软弱部位，以提高其密实度，即提高其物理力学特征。

注浆工艺还有一个关键是控制浆液的流动范围    注浆工艺如下：    (1)分序开孔、埋管、注浆如纵向1排有30个注浆孔，则按序编号后，按1、4、7……；2、5、8……；3、6、9……；三序开孔、埋管、注浆    (2)在花管顶部装上压浆头进行注浆，一般情况下要进行洗壁注浆，即将岩土体孑L壁和钢花管外壁之间的空隙用水泥浆冲洗干净并填满，待到孔口间隙处冒出的水泥浆与注进去的从颜色到浓度与注进去的差不多时，停止洗壁卸下压浆头到第4号孔进行洗壁，同时进行第7号孔洗壁等洗壁的目的是将钢花管外壁与岩土体孔壁之间填满水泥浆，增加其粘结力如是直径50mmX 3．2mm的钢花管，则不用洗壁    (3)洗壁过后45—60min，用水玻璃水泥砂浆封堵钢花管外侧空隙，再用带喷头的洗孔水管插入到钢花管底部，用高压水边冲洗边上提，冲洗留在花管内的水泥浆，以疏通出浆孔    (4)装上压浆头，正式开始该管的第一次压力注浆进浆压力控制在0．5MPa第一次注浆的额定注浆量为40-50kg／m，水泥干粉重量的1：1的纯水泥浆注浆过程中，每注完lOkg／m的水泥浆，要停止3-4min再注，直到注完40-50kg／m水泥为止。

    (5)关上压浆头上的闸刀闷浆，卸下注浆胶管，移到另一孔去注浆闷浆5-lOmin后才卸下压浆头，冲洗后装到另一孔上去注浆    (6)第一次压力注浆后约40-60min，插入带喷头的洗孔水管到钢管底部，用高压水进行洗孔，以疏通钢管上的出浆孔，然后装上压浆头进行第二次压力注浆水泥用量和工艺同第一次，但进浆压力可调高到约0．8MPa    (7)如此往复约进行到第5次压力注浆，其注浆稳定压力可达到1．5-2．OMPa的设计要求，即可结束该管的注浆工作一般要注5—6次，水泥用量约200kg／m    (8)注浆过程中如发现周围坡(地)面有冒浆点，则要暂停注浆，用水玻璃水泥砂浆把冒浆口堵住后再继续注浆所谓注浆稳定压力，是指注浆压力达到2．5MPa时，关上压浆头闸刀、停止进浆，这时压力会慢慢下降当下降到2．0MPa时，压力表指针停止在2．OMPa处基本不动，能维持4—5min，这时的压力为稳定压力每一注浆孔都要按规定表格当场填写注浆记录    (9)这套工艺根据不同地质条件，有时可以简化4  质量检验    压力注浆工程的质量检测，一般有以下三方面：一是注浆前后对被加固的岩土体做抽芯试验，对比注浆前后岩土体物理力学指标的变化；二是路基加固工程要做弯沉值的对比测定；三是对边坡工程除抽芯检测外，一般应在现场做压水试验或注水试验，对比注浆前后的单位吸水量o)或渗透系数k。

5  结语    本文是笔者多年来钢花管压力注浆实践经验的一个小结任何经验都有局限性，仅供有关人员参考，不妥之处请予指正最后以两位大科学有的名言，作为本文的结语莱布尼兹说过——科学的规律是简单的，但它的应用是丰富多彩的法拉第说过——为着个人的名利去做科学研究，是不会有什么成就的。