注浆施工法在顶管施工中的应用

（一）水玻璃浆液的配制。配制浆液过程中控 制 好浆液 的 配 比 和 搅 拌 时 间，我 们 控 制 搅 拌 时 间 为 % C * 小时。基 本 上 达 到 我 们 对 浆 液 的 要 求：浆 液 渗 透半径达到 ,% 厘 米，浆 液 凝 结 时 间 在 #’ 小 时 左 右， 龄期 , 天强度最低为 % $ #*-!.，最高为 % $ ,*-!.，达 到了设计要求。
（ 三 ）注 浆 量 的 设 计 。 确定注浆量是把设计的注浆对象乘以注浆率，
表示为：6 7 8 9 : 式中，6———注浆量（-,）；8———注 浆 土 量（-,）；
:——— 注 浆 率 。 : 表示土的 单 位 体 积 中 有 多 少 注 浆 材 料，为 无
名数，影响 : 的大小 的 主 要 因 素 有：孔 隙 率；压 缩 指 数；注浆 压 力 及 注 浆 方 法。 另 外，往 有 效 孔 隙 里 注 浆 ，需 要 考 虑 浆 液 被 压 缩 的 程 度 。
内蒙古电大学刊
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注浆施工法在顶管施工中的应用
侯向伟 王爱英
（呼和浩特市市政公路管理局，内蒙古 呼和浩特 !"!!#"）
［摘 要］用注浆法对土层进行水平和垂直固化，可以防止顶管施工塌方和 地 面 沉 降。 注 浆 法 主 要 包
括 工 程 设 计（ 材 料 设 计 、压 力 设 计 和 注 浆 量 设 计 ）、水 玻 璃 浆 液 配 制 和 坑 壁 固 化 、顶 管 加 固 等 环 节 。
二 、注 浆 工 程 施 工
影响注浆效果的 因 素 很 多，管 理 人 员 要 根 据 掌 握的情况，及时改变影响注浆效果施工因素，提高 注 浆效果。影响注浆效果的施工因素有如下几方面： !注浆顺序；"注 浆 方 式；# 注 浆 管 设 置 的 间 隔；$ 注浆速度；%凝胶 时 间；& 注 浆 总 量；’ 浆 液 材 料 种 类 ；( 注 浆 压 力 。
2（3 1;）+2!)，;+21) < +/0+>1#——— 231+ < +/0+21) < +;+1 < +>1+
2（3 1;）+21)0= < /0+1·4231+———（ 4 < ?）231+ < /0+21) < ;+1
硅溶胶浆液粘度在凝胶生成前并不随着时间的 延长而有显著的 提 高，在 到 达 凝 胶 时 间 方 有 迅 速 的
从顶管施工情况看，加固效果不错，基本上达 到 了加固的目的。顶 进 过 程 中 无 塌 方，顶 管 速 度 达 到 !" 米 / 天，顶管质量达到双百。
三 、顶 管 水 平 加 固
用简单的排水法 排 出 砂 质 土 中 的 水 分，即 自 由 水，它 能 和 浆 液 置 换，自 由 水 量 可 由 储 水 系 数 1; 表 示 ，它 与 孔 隙 率 的 关 系 ：
< 7 1; ) 1=
式 中 ：1=——— 不 可 能 排 出 水 的 容 积 从上述可 知，注 浆 材 料 可 置 换 的 容 积（>?）是 在 储水系数和孔隙率之间，即 <!>?!1;。考虑加 压 系 数（ @）时 ，则 注 浆 量 ： 6 7 8 9 : 7 8 9 >? 9 @ 式 中 ：>?——— 注 浆 有 效 孔 隙 率 ，@——— 压 系 数 。 加压系数主要受注浆压力和凝胶时间的影响。 工程施工中，经过多次试验，得出水玻璃浆液 在 砂土中最 大 扩 散 半 径 为 #A $ %% 厘 米，注 浆 率 : 7 % $ *% 则每延米注浆量为： 6 7 % $ #A 9 % $ #A 9 , $ #3 9 % $ *% 7 % $ %*% 米, 考虑到浆液从孔 中 流 出 的 情 况，最 后 确 定 的 注 浆量为 B% 升 ( 米。
（二）工作坑坑壁固化。由 于 工 程 管 线 穿 越 居 民 区，地面建筑密集，施 工 占 地 狭 窄，没 有 足 够 的 施 工 场地；顶 管 工 作 坑 坑 壁 离 建 筑 物 非 常 近，只 有 , 5 * 米。从地质勘察报告中看出，自地面至坑底，大部 分 地层处于细粉砂层和砂砾层，坑深 约 #% 米。 且 砂 层 含水量仅 3 D ，土 层 十 分 不 稳 定。 为 保 证 顺 利 开 挖 工作坑和周围建 筑 物 安 全，我 们 除 采 用 钻 孔 下 工 字 钢，还对土层进行 加 固 处 理。 工 作 坑 坑 壁 加 固 如 图 所示：
（二）注浆压力的确定。影响固结物内聚力的 主 要因素有以下几个方面：（#）与浆液本身的内 聚 力 有 关，纯浆液 凝 胶 的 内 聚 力 越 大，固 结 物 的 内 聚 力 就 大 。（’）砂 的 密 度 越 大 ，固 结 物 的 内 聚 力 就 越 大 。（,） 砂的粒径越小，固结物的 内 聚 力 就 越 大。（3）砂 颗 粒 表面粗糙的 比 砂 颗 粒 表 面 光 滑 的 固 结 物 的 内 聚 力 大 。（*）注 浆 压 力 越 大 ，固 结 物 的 内 聚 力 就 越 大 。
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当然，目前现有注 浆 材 料 不 可 能 同 时 满 足 上 述 要求，一种注浆材料只能符合其中几项要求，其中 最 主要的是粘性（渗 透 性）、凝 胶 时 间、固 结 性、固 结 强 度。水玻璃类浆液是历史最悠久的化学注浆材料， 由于本身来源丰 富，价 格 低 廉，污 染 较 小，再 加 上 各 种新型固化剂的 不 断 出 现，使 水 玻 璃 类 浆 液 性 能 不 断改善，所以目前 仍 然 是 化 学 注 浆 工 程 中 项 目 用 量 最大的化学材料。
’、,、3 三 方 面 是 由 土 壤 本 身 决 定 的，只 有 改 变 浆液配方和注浆压力来确定土壤加固效果。根据所 加固的地层，采用 相 应 的 浆 液 和 注 浆 压 力。 在 本 段 工程施工中，通过土壤注浆试验，最后确定在采用 硅 化水玻璃浆液的情况 下，注 浆 压 力 为 % $ , 5 % $ *-!.， 稳压 * & #% 分钟，可以达到设计的加固范围。
水玻璃浆液根据 固 化 剂 不 同，分 为 有 机 固 化 剂 和无机固化剂。硅 溶 胶 是 日 本 改 进 的 一 种 注 浆 材 料，它是将水玻璃 在 硫 酸 中 加 压 喷 射，搅 拌 混 合，硅 酸在强酸性 溶 液 中 生 成 碱 式 硫 酸 硅［ 2（3 1;）+21) ］， 并能在中性与酸性介质中凝胶。
在钻孔下工字钢的同时，埋下注浆管，注浆管 长
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!" 米，其中 花 管 # 米。 注 浆 时 为 提 高 注 浆 效 果，采 取以下技术措 施：! $ 注 浆 时 隔 孔 注 浆，防 止 浆 液 向 注浆范围以 外 逸 失。% $ 注 意 封 孔。 进 行 注 浆 时，浆 液往往沿着注浆管或地层中的软弱处反喷上来。为 了防止这种现象 的 出 现，在 注 浆 管 和 周 围 地 层 之 间 采用充填的方法，即孔的上端 % 米用粘土夯 实，如 还 跑浆，上面 &" 厘米用水泥和水玻璃浆混 合 后 倒 入 孔 中。良好的封孔能 提 高 注 浆 压 力，使 浆 液 渗 透 到 指 定的范围。& $ 注浆时压力稳定在 & ’ ()*+ 稳 压 至 少 ( 分钟。
（一）注浆材料选择。顶管工程管顶上方覆土 需 要进行加固地层主要为粉细砂层、细砂层，注浆材 料 向颗粒间孔隙里 充 填，主 要 是 渗 透。 理 想 注 浆 材 料 具有以下要求：" ’ 浆液是 真 溶 液，浆 液 粘 度 低，流 动 性好，能进入细 小 裂 缝 和 粉 细 砂 层。+ ’ 浆 液 凝 胶 时 间，可以从几秒至几小时范围内随意调节，并能准 确 地控制。# ’ 浆液稳定性好。) ’ 浆液无毒无臭，对环境 无污染，对人体 无 害。( ’ 浆 液 对 注 浆 设 备、管 路、混 凝土结构物、橡胶 制 品 等 无 腐 蚀 性，并 且 容 易 清 洗。 , ’ 浆液固化时无 收 缩 现 象，固 化 后 与 岩 石、混 凝 土、 砂子等有一定 粘 结 性。$ ’ 浆 液 结 石 体 有 一 定 抗 压、 抗拉强度，抗渗透性能好。- ’ 结 石 体 耐 老 化 性 能 好， 不受温度、湿度变化的影 响。. ’ 材 料 来 源 丰 富，价 格 便宜。"! ’ 浆液配制方便，操作容易。
一 、注 浆 工 程 设 计
根据地质资料，管线覆土深达 $% & $ ’ (%，全 线 均处于细粉砂层 或 粗 砂 层 中，穿 越 平 房、楼 房、铁 路 等多处建筑物，且顶管工作坑离建筑物距离非常 近。 顶管施工所 穿 越 的 砂 层 含 水 量 仅 ) * 左 右，土 层 稳 定性差，容易塌方。为保证顶管施工顺利进行，减 少 管 前 方 塌 方 和 地 面 沉 降 ，保 证 地 面 建 筑 物 的 安 全 ，需 加固顶 管。 除 在 施 工 中 采 用 机 头、中 继 间、触 变 泥 浆、水泥浆充填等措施外，还采用了工作坑坑壁固 化 和 土 层 水 平 加 固 措 施 ，确 保 工 程 施 工 顺 利 完 成 。
水玻璃不是单 一 的 化 合 物，而 是 氧 化 钠（ /0+1） 与无水二 氧 化 硅（ 23ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ+ ）以 各 种 比 率 结 合 的，其 分 子 式可用 /0+!·42 31+ 或 以 /0+2 31# 表 示 的 化 学 物 质。 水玻璃类性能指标如下：
粘度：# & )56 7 8，凝 胶 时 间：瞬 间 到 几 十 分，抗 压 强度：9 #! 公斤 7 厘米，渗透系数："! : +厘米 7 秒、
［关键词］注浆施工法 设计 施工 顶管水平加固