超前小导管方案工艺试验解析

- 1 - 中铁五局石家庄地铁1号线10标项目部 石家庄地铁1号线10标暗挖区间超前注浆工艺试验方案

中铁五局（集团）有限公司 石家庄地铁1号线10标段项目部 - 2 -

2014年3月20日 一、试验点的确定 选用马头门位置的深孔注浆作为本次注浆试验的试验点，检验各项参数是否达到设计要求，从而确定合适的注浆参数。 二、注浆参数及实验方案

试验编号图 如上图所示，我们选定上图1~5号小导管为试验管，对其进行不同配比的注浆试验，按照设计要求，确定一下参数 ①. 注浆压力： 依据以往施工经验，注浆终压暂定为0.8~1Mpa，结合现场实际情况进行必要的调整和优化。 ②. 浆液注入量： 单孔理论注浆量Q=πR2Ln=π×0. 5²×12×0.1＝0.942m3 式中： R—浆液有效扩散半径：根据现场实验，浆液有效扩散半径为0.5m； L—注浆长度（m）： L=12M n—地层裂隙度（%）：此段结构主要为粉细砂层、中粗砂层，根据类似地质资料及现场实验，地层裂隙度初步定为10%； - 3 -

此理论注浆量可作为配制浆液数量和注浆质量评定的依据，在施工中，应根据现场实际情况确定注浆数量。 ③. 浆液配制 采用水泥-水玻璃双液注浆。采用波美度40Be’的水玻璃原液，分别稀释为30Be’、20Be’ 、15Be’ 、10Be’水玻璃溶液，在实验室做了水泥与水玻璃的配比试验，对注浆参数进行研究，选择合适的水玻璃浓度配比对，试验得出以下参数： 不同配合比水泥与水玻璃凝胶时间表

水玻璃浓度/Be 水泥浆：水玻璃（体积比） 1:1 1:0.5 1:0.25 初凝/s 终凝/s 初凝/s 终凝/s 初凝/s 终凝/s 40 8 30 13 19 14 25 30 19 30 7 18 10 26 20 11 38 15 24 10 38 15 21 39 12 31 5 82 10 25 140 13 815 12 3223 水玻璃原液40Be，水泥标号425，试验中采用固定水灰比1:1 从上表可以看出，水泥-水玻璃在不同浓度（40 Be’~15 Be’）下的浆体初凝时间变化不大，从8s到19s变化；终凝时间从25到3223s变化，变化非常大。过长的终凝时间注浆时跑浆漏浆非常严重的，这说明： ①过稀的水玻璃的浓度达不到加速水泥固结的目的；②水玻璃浓度的变化对水泥的初凝时间变化不大；④水泥胶凝时间的总趋势是随着水玻璃浓度变小而增大。 注浆过程中既要保证扩散半径0.5m，又不能扩散太远，要求水泥浆的初凝和终凝之间有一段合适的时间差，根据要求综合考虑取水灰比1:1，水玻璃浓度15Be’，水泥浆与水泥浆体积比为1:0.25，其原因如下： ①在水玻璃浓度为15Be’时，不同的水泥与水玻璃体积比下，此浓度下的初凝与终凝的时间差比较理想； ②该浓度下可以弥补施工中工人在现场稀释水泥浆的误差，水泥浆稍浓或稍稀都不会是水泥浆的胶凝差变化很大； - 4 -

③该浓度条件下水玻璃胶凝差正合适，扩散半径可以很好地控制在一定范围内，而不至于过小或过大，并且可操作性好，施工过程中一旦出现机器故障，有足够的时间清洗输浆设备，而不至于损害机器和高压输浆管。 三、施工工艺 深孔注浆的范围是大断面拱部150°范围内初支外2m+初支内1m。采用双重管无收缩注浆工法，注浆液采用水泥-水玻璃双浆液。注浆孔3排布置，布孔间距500*1000mm，注浆深度12m。 钻孔布置如下图所示，在钻孔过程中先上后下，先外后内注浆采用后退式分段注浆。

钻孔深12米，后序注浆段均预留3米已注浆段作为下一注浆段的制浆盘（后续深孔注浆施工工艺见后续技术交底）。 （3）注浆材料的选择 注浆的范围是拱部初支外2m+初支内1m。注浆液采用水泥-水玻璃双浆液。 （5）注浆工艺及要求 ②施工工艺要求 定孔根据设计要求定准孔位，要求孔为偏差±3cm，入射 角度≯1°。 钻机就位：钻机按指定位置就位，调整钻杆的垂直度，对准孔位后，钻机不得移位，也不得随意起降。 钻进成孔：第一个孔施工时，要慢速运转，掌握地层对钻机的影响情况，以确定该地层条件下的钻进参数。每钻进一段，检查一段，及时纠偏。孔底位置偏差应小于30cm。 - 5 -

钻孔和注浆从外到内施工，同一圈孔间隔施工。 回抽钻杆：严格控制提升幅度，每步不大于15~20cm，注意注浆参数变化。 浆液配比：采用计量准确的计量工具，按照设计配比配料。 注浆：注浆开孔直径不小于42mm，严格控制注浆压力（0.8~1Mpa），同时密切关注注浆量，当压力突然上升或从孔壁、断面溢浆时，应立即停止注浆，查明原因后采取调整注浆参数或移位等措施重新注浆。粘土层造成塌孔时，采用前进式注浆，否则采用后退式注浆。 注浆结束及检查：单根达到以下条件之一，即可结束注浆：注浆压力达到注浆终压；注浆压力上升缓慢，当注浆量达到设计要求，并确定未发生跑浆或漏浆。 每个断面所有注浆管完毕后，对注浆孔实行封闭，恢复原状。 4）注浆过程中异常情况处理 A）冒浆 注浆过程中要认真观察地表及相邻管线的变化情况，由于浆液的进入，引起地层变化，封闭强度较低的地方，首先可能会冒出浆液，这就需要在冒浆处加以堵塞，必要时采取间歇注浆方式，以保证浆液有效的注入地层。 B）注浆压力变化： 注浆过程中，压力要在控制范围之中，过大或过小的注浆压力都不能满足施工需要，如果压力过低应该检查是否有漏浆之处，或浆液通过地下某些管道流走，压力过高应检查是否管路或混合器被堵塞。施工时需要观察好注浆终压不能高于规定的注浆压力值。 C）凝胶时间变化： 凝胶时间需要根据被加固土体的性质来调整。地层含水量大时，浆液容易被地下水稀释，影响固结效果，需要缩短凝胶时间；含水量少，为了扩散一定范围，需要延长凝胶时间。凝胶时间由双液浆的混合比例来控制，水泥浆比例高，凝胶时间短。需在现场根据地质情况调控，才能满足施工要求。 D）注浆量调整： 地层的注浆量是否合适是地层加固的效果的体现，采用隔孔注入方式，这样既避免注浆孔互相影响，又使后注孔起到补充先注孔的作用，保证土体浆液扩散均匀 E）注浆泵异常： 在注浆过程中，由于凝胶时间短，管路在两种浆液混合过程中，不可避免的发生凝固和堵塞现象，此时注浆泵会由于管路故障而提高压力，机器发出异常的声音，压力表指示压力上升，如果不及时处理会产生高压伤人危险事故。此时必须停泵卸下注浆高压 - 6 -

软管，冲洗清理管路，或者清理混合器，检查出故障部位，并予以处理，冲洗干净，然后再继续工作。 3.5工程数量 以现场实际注浆量为准。若是单管注浆量由于其他因数，未达到理论量，我们可以先停止注浆5min，待到浆液渗透完毕后，再接上阀门进行补注。 3.6、注浆机具 注浆泵采用FBY70/80双液注浆泵，具有以下特点：全液压，能无机调压、调排量、操作简便，控制配比准确，可实现连续供浆。 3.7小导管注浆注意事项 1、注浆孔的钻进与注浆：注浆孔一次钻完，孔深为3.8m，冲击速度及供水量应与砂层相适应，以减少坍孔事故，提高钻孔质量。 2、注浆管安装时，要确保外露长度不小于30~40mm，以便连接孔口阀门和管路。并及时喷射10cm厚C25砼封闭岩面，作为止浆岩盘，防止注浆时跑浆。 3、为防止窜浆和跑浆现象发生，采用隔一孔注一孔的方式注浆，即Ⅰ序孔注单号，Ⅱ序孔注双号。

第四章 工程安全质量保证措施 4.1 质量保证措施 在本工程注浆施工中，应以严格组织管理体系和科学严谨的质 量体系来保证工程质量。 (一)、质量控制： 1、工程质量严格按照本工程制定，并经甲方和监理工程师认可的施工方案执行，严格按国家有关技术规范、规程、标准控制施工。 2、根据施工程序，严把钻孔深度、配料注浆压力、注浆量关，每一道工序均安排专人负责，并记录好每一道工序的原始数据。 (二)、工程质量保证制度： 1、成立工程项目经理为责任的质量管理小组，完善质量保证体系，严格按照质量体系中规定的责权要求运行。 - 7 -

2、定期召开质量分析会议，组织质量教育，严格执行“三检”制度，加强技术交底工作，强化工序控制，由责任心强经验丰富的工程师担任质量控制人员，实行监督检查，保证工程质量。 3、加强现场施工材料管理，严格执行进料检验制度，保证施工材料满足设计和规范要求，不合格材料不得进场使用，确保工程质量。 4、配备好施工机具和计量工具以满足施工要求，建立健全各种资料、原始记录、作为评价工程质量的重要依据。 5、加强与甲方、监理的配合，认真接受指导和监督。 (三)、工程质量措施： 1、钻孔施工：开钻前，严格按照施工布置图，布好孔位。钻机定位要准确，开钻前的钻头点位与布孔点之距相差不得大于2cm，钻杆度不得大于1°。 2、配料：采用准确的计量工具，严格按照设计配方配料施工。 3、注浆：注浆一定要按程序施工，每孔进浆要准确，注浆压力一定要严格控制在0.3~0.5MPa，专人操作。当压力突然上升或从孔壁溢浆，应立即停止注浆，每段注浆量应严格按设计进行，跑浆时，应采取措施确保注浆量满足设计要求。 4、注浆完成后，应采用措施保证注浆不溢浆跑浆。 5、每道工序均要安排专人，负责每道工序的操作记录。 4.2 安全措施 1、建立健全各种岗位责任制，严格执行现场交接制度。 2、钻机注浆泵及高压管路必须试运转，确认机械性能和各种阀门管路，压力表完好后，方准施工。 3、每次注浆前，要认真检查安全阀、压力表的灵敏度，并调整到规定注浆压力位置。 4、安装高压管路和泵头各部件时，各丝扣的联接必须拧紧，确保联接完好。 5、注浆过程中，禁止现场人员在注浆孔附近停留，防止密封胶冲式阀门破裂伤人。 6、注浆时不得随意停水停电，必要时必须事先通知，待注浆完成并冲洗后方可停水停电。 7、注浆施工期间，必须有专门机电修理工，以便出现机械和电器故障时能及时处理。 8、注浆现场操作人员必须佩戴安全帽、防护眼镜、口罩和手套等劳保用品，方可进行注浆施工。

4.3注浆效果检测手段