第15卷第12期2009年12月
水利科技与经济
WaterConservancyScienceandTechnologyandEconomy
Vol115 No112
Dec1,2009
介绍几种砂砾石地基灌浆方法
刘晓青
(富锦市河道管理处,黑龙江富锦 156100)
[中图分类号] TV4 [文献标识码] B [文章编号] 1006-7175(2009)12-1131-02
在近几年的水利施工过程中,遇到很多砂砾石地基
灌浆工程,在这里介绍几种施工方法。并不是所有的软土地基都适合灌浆,所以首先要对软土基进行可灌性判断;砂砾石的可灌性是指砂砾石地层能否接受灌浆材料灌入的一种特性。它是决定灌浆效果的先决条件。砂砾石地基的可灌性主要取决于底层的颗粒级配、灌浆材料的细度、灌浆的压力和灌浆工艺等因素。一般常用以几种指标衡量砂砾石地基的可灌性。
1 可灌比M
M=D15/d85
(1)
式中D15为砂砾石层的颗粒级配曲线上含量为15%的粒径,mm;d85为灌注材料的颗粒级配曲线上含量为85%的粒径,mm。
一般可灌比值M≥5～10。分析时还应考虑到地层颗粒
2 可灌性的判断
用砂砾石层的有效粒径D10或渗透系数K判断其可
灌性。渗透系数与有效粒径之间存在着下列关系:
K=aD10(2)式中K为渗透系数,m/s;D10为有效粒径,cm;a为系数。一般认为,渗透系数K>3×10-4m/s的地层具有可灌性。
砂砾石层的不均匀系数为:
n=D60/D10
(3)式中D60和D10为砂砾石层的颗粒级配曲线上含量为
60%和10%的粒径,mm。
不均匀系数反映了砂砾石层中颗粒大小的均匀程度,可供研究地层可灌性时参考。
总之,砂砾石层的可灌性条件,应根据具体情况对上述几项指标进行综合分析并结合考虑浆液配比、灌浆压力及灌浆工艺等因素,再通过灌浆实验而定。
3 灌浆材料
灌浆材料的选取也至关重要,岩基灌浆多用水泥浆,而砂砾石地基灌浆,以采用水泥黏土浆为好。因为在砂砾石层地层中灌浆,多限于修建防渗帷幕,对浆液结实强
[收稿日期] 2009-07-08[作者简介] 刘晓青(1972-),女,黑龙江富锦人,工程师1
度要求不高,28d强度(4～5)×105Pa已可满足要求,而对帷幕的密实性,则有一定要求,要求帷幕体的渗透系数在10-4～10-5cm/s以下。配制水泥黏土浆所使用的黏土,要求遇水以后,能迅速崩解分散,吸水膨胀,具有一定的稳定性和粘结力。浆液的配比,一般水泥和黏土的比例为1∶1～1∶4,水和干料的比例多在1∶1～6∶1之间,有时为了
改善浆液的性能可掺加少量膨润土或其它外加剂。
有关灌浆材料的选用,浆液配比的确定以及浆液稠度的分级等问题,和岩基水泥灌浆一样,也要通过室内外的实验来确定。
4 灌浆方法
砂砾石地层的钻孔灌浆方法有:①打管灌浆;②套管灌浆;③循环钻灌;④预埋花管灌浆等。
411 打管灌浆
打管灌浆就是将带有花管的厚壁无缝钢管,直接打入受灌地层中,并利用它进行灌浆,其施工程序是:先将
钢管打入到设计深度,再冲洗干净,然后用灌浆泵在管内用压力水冲洗泥沙杂质,使射浆孔畅通,直至回水澄清;灌浆可采用自流灌浆或压力灌浆,自下而上,灌完一段拔起一段套管,再灌一次,再拔起,如此进行直到结束。这种方法设备简单,操作方便,适用于砂砾石较浅、结构松散、颗粒不大、容易打管和起拔的场合。用这种方法所灌成的帷幕,防渗性能较差,多用于临时性工程(如帷堰)。
412 套管灌浆
套管灌浆的施工程序是:一边钻孔,一边跟着下护壁套管。或者,一边打设护壁套管,一边掏管内的砂砾石,直到套管下到设计深度。然后将钻孔冲洗干净,下入灌浆管起拔套管到第一灌浆段顶部,安好止浆塞,对第一段进行灌浆。如此自上而下,逐段提升灌浆管和套管,逐段灌浆,直到结束。
它适用于埋藏较深的砂砾石地层。由于有套管护壁,不会产生坍孔、埋钻等事故。但压力灌浆时浆液易沿套管外壁向上流动堵住套管,造成起拔困难甚至起拔不出。
套管法灌浆段长一般为1～2m,射浆管距孔底为
015m。
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第15卷第12期2009年12月
水利科技与经济
WaterConservancyScienceandTechnologyandEconomy
Vol115 No112
Dec1,2009
413 循环钻灌
循环钻灌是一种自上而下的,钻一段灌一段,钻孔与灌浆循环进行的施工方法,钻孔时用粘土浆或最稀一级水泥黏土浆固壁。钻孔长度,也就是灌浆段的长度,由孔壁稳定和砂砾石层渗透程度而定,容易坍孔和渗漏严重的地层,分段短些,反之则长些,一般为1～2m。灌浆时可利用钻杆做灌浆管。
用这种方法灌浆,作好孔口封闭,是防止地面抬动和地表冒浆,提高灌浆质量的有效措施。
414 预埋花管法
在钻孔内预先下入带有射浆孔的灌浆花管,管外与孔壁间注入填料,后在灌浆管内用双层灌浆塞进行分段灌浆。其施工程序如下:
钻孔→清洗→下花管→下填料→待凝→下塞→开环→灌浆。
(1)钻孔。常使用回转钻机钻孔,用泥浆固壁或下套管固壁,一次钻至设计孔深。一般多采用泥浆固壁方法钻孔,施工简便,劳动强度小,施工进度较快。套管护壁法钻孔因工序多,起下套管劳动强度大,钢材消耗量大,采用者较少。
(2)清孔。钻孔结束后应立即清洗,尽量将孔内残留
物捞净,将原固壁泥浆更换为新鲜泥浆。
(3)下花管和下填料。套管护壁钻孔清洗后,在套管内下花管,在套管与花管间灌注填料,边灌注填料边起拔套管,直到全孔充满填料套管全部拔出。用泥浆固壁钻孔,清孔后立即注入填料。填料由孔口通过钻杆或铁管压送到孔底逐渐上升到充满全孔,并全部排除固壁泥浆,
(上接第1126页)
还有沿着滑裂面ADE逆向的抗滑摩阻力M抗。M抗与滑弧半径R形成摩阻力抗矩RM抗。通过定量计算,该断面边坡
滑弧安全系数值为:
k=
+RM)
ΣaG滑
当k≥1时,断面边坡就趋于稳定;当k
4 对于A5区TH3平台沉降滑弧补
救办法
(1)由图2可知,要阻止土体ABHCD向东滑动,就要增加抗滑力矩,即增加EPQH这块压载土体重量。只有增加抗滑力G抗,使之k≥1,滑弧方可停止,保持断面边坡稳定。抛填这块土体顶标高要达到410m高程以上,土体宽度约35m左右(图2)。如果这块土体还不够重,那么可以加宽、加厚这块压载面积。
(2)这块压载土体要先完成,尔后方可继续向东延伸进展抛填,最后把A5区低洼部位填筑起来。见图2虚线所示。
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达到标准后,立即下入花管。花管通常用直径
填料的配合比及有关参数可在下述范围内选用:水泥∶黏土=1∶2～1∶3;干料∶水=1∶1～1∶3;浆体密度1135～1136;粘度25～30s;结石强度R7=1～2kgf/cm;R28≤
5～6kgf/cm2。
(4)开环。孔壁填料待凝5～15d可开环,开环灌浆顺
序:①在花管内下入双塞式灌浆塞;②用灌浆泵压送稀浆或清水,对管内灌浆段施压,逐渐加压至开环为止(开环的标志即浆或清水耗量突然大增,压力突然降低);③开环后持续压水或稀浆,使通道畅通,一般采用最大灌浆压力,视具体条件掌握压入时间≥5～10min。
(5)灌浆。开环后即可灌浆,每环作一灌浆段单独灌浆。
[参考文献]
[1]周克己,鲁智勇1水利工程施工[M]1北京:中国广播
电视大学出版社,20011[2]GB50021-2001,岩土工程勘察规范[S]1
[3]JGJ87-92,建筑工程地质钻探技术标准[S]1
(责任编辑:杨 文)
(3)由图1可知,码头之北有石棱体正在施工至410m
高程,约在40m处向北拐弯,这条石棱体施工慢。应增加一个施工面,即从填石护岸向南伸出一条丁坝石棱体,与南面伸展的石棱体相接,这样TH3所在A5区以东就可以形成一个侧限,可阻止A5区地基向东滑动位移,也有使抛填的砂石不会流失的功效,(见图1虚线所示)这样方可确保TH3地基稳定。
(4)要尽早填补TH3以西及以北被挖的沟槽。这些沟槽可用2片石填筑,切忌用砂料填塞。
5 结 语
监测单位每天定时定点进行监测,分析总结测量数
据,经工程补救后,位移、沉降监测值趋于0,于4月10日TH3所在A5区滑弧停止了,确保了TH3转换房边坡失稳。
[参考文献]
[1]严 恺1中国海岸工程[M]1南京:河海大学出版社,
19921
[2]陈吉余1中国围海工程[M]1北京:中国水利水电出
版社,20001
(责任编辑:杨 文)
第15卷第12期2009年12月
水利科技与经济
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Vol115 No112
Dec1,2009
介绍几种砂砾石地基灌浆方法
刘晓青
(富锦市河道管理处,黑龙江富锦 156100)
[中图分类号] TV4 [文献标识码] B [文章编号] 1006-7175(2009)12-1131-02
在近几年的水利施工过程中,遇到很多砂砾石地基
灌浆工程,在这里介绍几种施工方法。并不是所有的软土地基都适合灌浆,所以首先要对软土基进行可灌性判断;砂砾石的可灌性是指砂砾石地层能否接受灌浆材料灌入的一种特性。它是决定灌浆效果的先决条件。砂砾石地基的可灌性主要取决于底层的颗粒级配、灌浆材料的细度、灌浆的压力和灌浆工艺等因素。一般常用以几种指标衡量砂砾石地基的可灌性。
1 可灌比M
M=D15/d85
(1)
式中D15为砂砾石层的颗粒级配曲线上含量为15%的粒径,mm;d85为灌注材料的颗粒级配曲线上含量为85%的粒径,mm。
一般可灌比值M≥5～10。分析时还应考虑到地层颗粒
2 可灌性的判断
用砂砾石层的有效粒径D10或渗透系数K判断其可
灌性。渗透系数与有效粒径之间存在着下列关系:
K=aD10(2)式中K为渗透系数,m/s;D10为有效粒径,cm;a为系数。一般认为,渗透系数K>3×10-4m/s的地层具有可灌性。
砂砾石层的不均匀系数为:
n=D60/D10
(3)式中D60和D10为砂砾石层的颗粒级配曲线上含量为
60%和10%的粒径,mm。
不均匀系数反映了砂砾石层中颗粒大小的均匀程度,可供研究地层可灌性时参考。
总之,砂砾石层的可灌性条件,应根据具体情况对上述几项指标进行综合分析并结合考虑浆液配比、灌浆压力及灌浆工艺等因素,再通过灌浆实验而定。
3 灌浆材料
灌浆材料的选取也至关重要,岩基灌浆多用水泥浆,而砂砾石地基灌浆,以采用水泥黏土浆为好。因为在砂砾石层地层中灌浆,多限于修建防渗帷幕,对浆液结实强
[收稿日期] 2009-07-08[作者简介] 刘晓青(1972-),女,黑龙江富锦人,工程师1
度要求不高,28d强度(4～5)×105Pa已可满足要求,而对帷幕的密实性,则有一定要求,要求帷幕体的渗透系数在10-4～10-5cm/s以下。配制水泥黏土浆所使用的黏土,要求遇水以后,能迅速崩解分散,吸水膨胀,具有一定的稳定性和粘结力。浆液的配比,一般水泥和黏土的比例为1∶1～1∶4,水和干料的比例多在1∶1～6∶1之间,有时为了
改善浆液的性能可掺加少量膨润土或其它外加剂。
有关灌浆材料的选用,浆液配比的确定以及浆液稠度的分级等问题,和岩基水泥灌浆一样,也要通过室内外的实验来确定。
4 灌浆方法
砂砾石地层的钻孔灌浆方法有:①打管灌浆;②套管灌浆;③循环钻灌;④预埋花管灌浆等。
411 打管灌浆
打管灌浆就是将带有花管的厚壁无缝钢管,直接打入受灌地层中,并利用它进行灌浆,其施工程序是:先将
钢管打入到设计深度,再冲洗干净,然后用灌浆泵在管内用压力水冲洗泥沙杂质,使射浆孔畅通,直至回水澄清;灌浆可采用自流灌浆或压力灌浆,自下而上,灌完一段拔起一段套管,再灌一次,再拔起,如此进行直到结束。这种方法设备简单,操作方便,适用于砂砾石较浅、结构松散、颗粒不大、容易打管和起拔的场合。用这种方法所灌成的帷幕,防渗性能较差,多用于临时性工程(如帷堰)。
412 套管灌浆
套管灌浆的施工程序是:一边钻孔,一边跟着下护壁套管。或者,一边打设护壁套管,一边掏管内的砂砾石,直到套管下到设计深度。然后将钻孔冲洗干净,下入灌浆管起拔套管到第一灌浆段顶部,安好止浆塞,对第一段进行灌浆。如此自上而下,逐段提升灌浆管和套管,逐段灌浆,直到结束。
它适用于埋藏较深的砂砾石地层。由于有套管护壁,不会产生坍孔、埋钻等事故。但压力灌浆时浆液易沿套管外壁向上流动堵住套管,造成起拔困难甚至起拔不出。
套管法灌浆段长一般为1～2m,射浆管距孔底为
015m。
—1131—
第15卷第12期2009年12月
水利科技与经济
WaterConservancyScienceandTechnologyandEconomy
Vol115 No112
Dec1,2009
413 循环钻灌
循环钻灌是一种自上而下的,钻一段灌一段,钻孔与灌浆循环进行的施工方法,钻孔时用粘土浆或最稀一级水泥黏土浆固壁。钻孔长度,也就是灌浆段的长度,由孔壁稳定和砂砾石层渗透程度而定,容易坍孔和渗漏严重的地层,分段短些,反之则长些,一般为1～2m。灌浆时可利用钻杆做灌浆管。
用这种方法灌浆,作好孔口封闭,是防止地面抬动和地表冒浆,提高灌浆质量的有效措施。
414 预埋花管法
在钻孔内预先下入带有射浆孔的灌浆花管,管外与孔壁间注入填料,后在灌浆管内用双层灌浆塞进行分段灌浆。其施工程序如下:
钻孔→清洗→下花管→下填料→待凝→下塞→开环→灌浆。
(1)钻孔。常使用回转钻机钻孔,用泥浆固壁或下套管固壁,一次钻至设计孔深。一般多采用泥浆固壁方法钻孔,施工简便,劳动强度小,施工进度较快。套管护壁法钻孔因工序多,起下套管劳动强度大,钢材消耗量大,采用者较少。
(2)清孔。钻孔结束后应立即清洗,尽量将孔内残留
物捞净,将原固壁泥浆更换为新鲜泥浆。
(3)下花管和下填料。套管护壁钻孔清洗后,在套管内下花管,在套管与花管间灌注填料,边灌注填料边起拔套管,直到全孔充满填料套管全部拔出。用泥浆固壁钻孔,清孔后立即注入填料。填料由孔口通过钻杆或铁管压送到孔底逐渐上升到充满全孔,并全部排除固壁泥浆,
(上接第1126页)
还有沿着滑裂面ADE逆向的抗滑摩阻力M抗。M抗与滑弧半径R形成摩阻力抗矩RM抗。通过定量计算,该断面边坡
滑弧安全系数值为:
k=
+RM)
ΣaG滑
当k≥1时,断面边坡就趋于稳定;当k
4 对于A5区TH3平台沉降滑弧补
救办法
(1)由图2可知,要阻止土体ABHCD向东滑动,就要增加抗滑力矩,即增加EPQH这块压载土体重量。只有增加抗滑力G抗,使之k≥1,滑弧方可停止,保持断面边坡稳定。抛填这块土体顶标高要达到410m高程以上,土体宽度约35m左右(图2)。如果这块土体还不够重,那么可以加宽、加厚这块压载面积。
(2)这块压载土体要先完成,尔后方可继续向东延伸进展抛填,最后把A5区低洼部位填筑起来。见图2虚线所示。
—1132—
达到标准后,立即下入花管。花管通常用直径
填料的配合比及有关参数可在下述范围内选用:水泥∶黏土=1∶2～1∶3;干料∶水=1∶1～1∶3;浆体密度1135～1136;粘度25～30s;结石强度R7=1～2kgf/cm;R28≤
5～6kgf/cm2。
(4)开环。孔壁填料待凝5～15d可开环,开环灌浆顺
序:①在花管内下入双塞式灌浆塞;②用灌浆泵压送稀浆或清水,对管内灌浆段施压,逐渐加压至开环为止(开环的标志即浆或清水耗量突然大增,压力突然降低);③开环后持续压水或稀浆,使通道畅通,一般采用最大灌浆压力,视具体条件掌握压入时间≥5～10min。
(5)灌浆。开环后即可灌浆,每环作一灌浆段单独灌浆。
[参考文献]
[1]周克己,鲁智勇1水利工程施工[M]1北京:中国广播
电视大学出版社,20011[2]GB50021-2001,岩土工程勘察规范[S]1
[3]JGJ87-92,建筑工程地质钻探技术标准[S]1
(责任编辑:杨 文)
(3)由图1可知,码头之北有石棱体正在施工至410m
高程,约在40m处向北拐弯,这条石棱体施工慢。应增加一个施工面,即从填石护岸向南伸出一条丁坝石棱体,与南面伸展的石棱体相接,这样TH3所在A5区以东就可以形成一个侧限,可阻止A5区地基向东滑动位移,也有使抛填的砂石不会流失的功效,(见图1虚线所示)这样方可确保TH3地基稳定。
(4)要尽早填补TH3以西及以北被挖的沟槽。这些沟槽可用2片石填筑,切忌用砂料填塞。
5 结 语
监测单位每天定时定点进行监测,分析总结测量数
据,经工程补救后,位移、沉降监测值趋于0,于4月10日TH3所在A5区滑弧停止了,确保了TH3转换房边坡失稳。
[参考文献]
[1]严 恺1中国海岸工程[M]1南京:河海大学出版社,
19921
[2]陈吉余1中国围海工程[M]1北京:中国水利水电出
版社,20001
(责任编辑:杨 文)