某码头基床灌浆加固施工工艺选择.docx

    某码头基床灌浆加固施工工艺选择    中国水电基础局有限公司天津武清301700摘要：本工程设计采用水下钻孔灌浆加固法对码头墙前脚基础进行加固，对于这类水下抛石体灌浆加固工程，施工工艺的选择是否经济可行，直接关系到施工项目的成败根据动水条件下进行抛石体地层灌浆加固施工的特点，本文对不同浆液和灌浆方法的特点和适用条件进行了系统分析，确定采用膏状浆液、套管灌浆法的施工工艺关键词：码头基床；灌浆加固；膏状浆液；套管灌浆法1概述本工程为珠海发电厂煤码头结构加固改造工程，本次改造通过对1#～2#泊位码头结构改造，使其能满足7万吨级散货船舶安全靠离泊作业其中，对现有的块石基床进行灌浆加固部位为码头前趾处基床设计范围内，采用高压灌浆进行加固处理，加固顶宽度为8.5m，底宽度约8.5m，加固深度至-13.45至-20.45m标高，设计2设计方案说明码头墙前脚基础加固具体措施是：基床处理采用水下钻孔灌浆加固法灌浆加固范围为最下层实心方块前趾外侧6m～前趾内侧2.5m，加固深度至现有抛石基床底加固拟采用先钻孔后注浆的方式，孔径110mm，纵向孔距1.5m保证在设计范围内灌浆水泥浆与基床块石需胶结在一起，水泥浆胶结强度不小于M10。

3灌浆工艺选择常规的水泥灌浆不能有效地约束浆液扩散，由于浆液自由扩散，导致浆液串入所需要灌浆的范围之外，造成浆液极大浪费，在经济上极不合理本工程灌浆地层为抛石体，对浆液扩散范围的约束是灌浆防渗处理成功与否的关键，在该类地层上，适宜采用可控性灌浆进行加固处理可控性灌浆工艺成熟，并在很多基础处理工程如江口、构皮滩、鱼剑口、小湾、彭水和思林等水电站围堰上成功应用并取得了很好的灌浆效果可控灌浆是近年来发展的一项新技术，它用特殊的工艺，在灌浆过程中通过在水泥浆液中掺加各种掺合剂和化学处理剂来调节浆液的粘稠度、剪切力和塑变参数，加以一定的灌注措施和手段，从而控制浆液的注入量和扩散度，这样不仅可达到最佳的灌浆效果，也可减少浆液不必要的损耗这种灌浆方法特别适合在大孔隙且集中的地层3.1浆液选择从可控性浆液的应用情况来看，主要有水泥-水玻璃双液、塑性浆液（水泥粉煤灰浆液）、稳定浆液和膏状浆液，且往往是几种浆液综合应用每种浆液均有其适应性、优点和缺点，在抛石地层灌浆时需根据抛石体组成、孔隙率、架空程度和水流速度，考虑各种浆液的优缺点和适应性，对各种浆液进行配合使用，以取得好的灌浆效果1）普通水泥浆液普通水泥浆液是最常用的的一种浆液，是一种悬浊液，适用性广，一般来说对于d10＞0.5以及K＞10-3m/s的砂砾石地层均具有可灌性，本工程地层架空大，可灌性不成问题，但是浆液扩散范围不易控制，如单纯采用普通水泥浆，对架空层地层和动水条件下灌浆效果不好且不经济，这已经多个工程实践证明，只能与其他浆液配合使用，一般在前期采用其他措施将大的渗漏层堵住后，后期进行细小通道的补强灌浆。

2）稳定浆液本处所说稳定浆液指水泥浆液掺入一定量的膨润土所形成浆液，该浆液2小时内析水率小于5％，粘度较相同水灰比的纯水泥浆要大，可灌性较好，在相同条件下达到灌浆结束的时间比采用纯水泥浆时要少，但同样不适宜在架空层和动水条件下灌浆，应与其他浆液配合使用3）水泥水玻璃双液水泥水玻璃浆液适用于大裂隙和松散的砂卵石地层的灌浆处理，一般采用双液灌浆，根据在彭水水电站围堰施工中的经验，对于架空层大、动水条件下的灌浆效果不明显4）塑性浆液根据以往施工经验，塑性浆液是由水泥粉煤灰浆液中添加一定添加剂形成，析水率降低，流动性降低，具有一定的塑性黏度，适合均匀的砂砾石层和堆石体灌注，并经多个工程实践所证明，但对于地层不均匀、架空大的堆石体效果不明显5）膏状浆液膏状浆液是在水泥浆中掺入一定量的粘土、膨润土、粉煤灰等掺合料及少量外加剂而构成的低水灰比的膏状浆液，从而改变浆液的流动性、黏度等指标，使浆液具有很大的屈服强度和塑性黏度，其基本特征是浆液的初始剪切屈服强度值可以克服其本身重力的影响，其主要性能是抗水流冲释性能和自堆积性能，可以用于有较大开度空隙的一定流速、大流量的抛石体地层通过速凝剂调节水泥膏浆的凝结时间，可以解决普通水泥膏浆在水下凝结时间长、不利于动水下堵漏施工的难题。

同时，由于浆液扩散范围可控，可以减少因浆液过度扩散而造成的浪费，提高灌浆有效性和经济性水泥膏浆是典型的宾汉流体，用速凝水泥膏浆灌浆时，则形成明显的扩散前沿，在扩散前沿水泥凝固以后，膏浆就形成坚硬而密实的水泥结石体，在其后面的空洞就会被膏浆完全充填灌满根据在彭水水电站上下游围堰、小湾水电站上下游围堰和思林水电站上下游围堰等工程中膏浆使用情况来看，水泥膏状浆液对块石架空层的堵漏处理效果显著6）浆液选择结论对松散堆积体、强透水、架空地层且有地下流动水存在的条件下，采用膏状浆液进行灌注较为合适，所谓膏状浆液即在水泥膨润土浆液里加入一定量的化学剂和增塑剂，从而改变浆液的流动性、黏度等指标，使浆液具有很大的屈服强度和塑性黏度，并具有一定的抗冲刷性能，使浆液扩散范围可控，提高灌浆有效性和经济性根据对以上浆液灌浆适应性的分析、水泥浆胶结强度要求和本工程抛石地层条件，以及以往可控灌浆施工实践经验，拟采用膏状浆液对抛石基床进行加固处理，并经现场试验进行优选3.2灌浆方法选择我国在砂砾石、堆石、抛石等松散地层采用的灌浆比较常用的方法有循环钻灌法（边钻边灌法）、预埋花管法、套管灌浆法和打管灌浆法等四种方法1）打管灌浆法打管灌浆法即在地层内打入一根钻杆或有一定刚度的带眼的花管，然后起拔此管，自下而上进行分段灌浆的一种方法，该灌浆方法施工简单，但只能使用在不含大的卵块石地层且防渗深度不大的地层中，不适宜在本工程使用。

2）预埋花管灌浆法预埋花管灌浆法是先跟进套管钻出灌浆孔，在孔内下入带止浆套的花管，在花管与跟进套管之间填入特殊的填料，然后在花管内下入灌浆塞，利用灌浆压力挤开止浆套，分段进行灌浆的一种方法，对各种冲积层灌浆效果好，施工效率高，可以使用较高压力和分段灌浆，灌浆质量能得到保证但该方法须预埋大量管材，对填料的要求极高，要求填料在起拔套管后不能漏失且有一定的强度，造价高，施工程序复杂，具体对本工程来说，由于地层中存在大量架空层及地下水流，无法保证填料不漏失，因而不适宜在本工程使用3）套管灌浆法套管灌浆法即利用钻孔护壁套管或在套管内下入灌浆管后拔出套管进行灌浆的一种方法，是一种纯压式灌浆方法，一般施工程序为：套管护壁钻孔→下灌浆管→起拔套管→安灌浆塞→灌浆→再起拔套管及灌浆管→灌浆→重复上述工序直至孔口；该灌浆法由于使用了套管，无塌孔之虞，灌浆不能使用较高的压力该方法在很多工程围堰防渗处理中进行了应用，适合于有特大空隙即“架空层”的砂、砾、漂石、抛石层的灌浆4）循环灌浆法循环灌浆法即孔口封闭法是我国独创的一种灌浆方法，在覆盖层中自上而下分段钻灌，各段灌浆均在孔口封闭进行根据大量的灌浆工程实践，采用孔口封闭、自上而下分段灌浆工艺具有其他如自下而上、自上而下分段卡塞灌浆工艺所不具有的优越性，采用孔口封闭灌浆工艺可以对上层灌浆段进行反复的灌浆，从而取得良好的灌浆效果。

由于是在水下抛石层灌浆，水深约15m，无法分段卡塞，循环灌浆不适宜本工程灌浆4结语通过以上分析，根据在小湾下游围堰可控灌浆施工实践经验，对于动水条件下的堆石体地层灌浆加固工程，本工程灌浆加固基床可控性灌浆确定采用膏状浆液、套管灌浆法进行施工；实际施工验证该工艺对于本工程在技术和经济方面均可行；对于类似施工条件下的灌浆加固工程施工工艺的选择有一定的参考借鉴意义  -全文完-。