超前小导管方案工艺试验

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

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~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×＝

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；

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%；

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

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，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:，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；

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。

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（~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