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孔口封闭灌浆法:高效、耐压的施工技术

时间:2023-11-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:孔口封闭灌浆法是成套的施工工艺,它总体上比自上而下分段灌浆法简便高效,但有的环节要求高。规范要求,孔口封闭器应具有良好的耐压和密封性能,在灌浆过程中灌浆管应能在孔口封闭器中灵活转动和升降。这两条措施都是为了防止在灌浆的过程中灌浆管被水泥浆凝住。孔口封闭灌浆法诞生以前,每一段灌浆后通常需要待凝,大大影响灌浆工效的提高,此问题曾长期困扰灌浆工程界。

孔口封闭灌浆法:高效、耐压的施工技术

孔口封闭灌浆法是成套的施工工艺,它总体上比自上而下分段灌浆法简便高效,但有的环节要求高。施工人员不能只图简便,将几种灌浆方法的省力之处拼凑起来,这样将达不到灌浆效果。

(1)钻孔孔径。孔口封闭法适宜于小口径钻孔灌浆,因此钻孔孔径宜为φ56mm~φ76mm。与φ42mm或φ50mm的钻杆(灌浆管)相配合,保持孔内浆液能较快地循环流动。

(2)孔口段灌浆。灌浆孔的第一段即孔口段是镶铸孔口管的位置,各孔的这一段应当先钻出,先进行灌浆。孔口段的孔径要比下部灌浆孔的孔径大2级,通常为76~110mm。

表2 孔口封闭灌浆法的主要机具配置

图5 孔口封闭法主要施工程序示意图

(a)孔口管段钻进;(b)孔口管段灌浆;(c)镶铸孔口管;(d)第二灌浆段钻进;(e)第二灌浆段灌浆;(f)下一灌浆段钻孔……灌浆

孔口段的深度应与孔口管的长度一致。灌浆时在孔内安装灌浆塞,进行循环式或纯压式灌浆,直至达到结束条件。这就是说,孔口封闭灌浆法的孔口段灌浆不是通过孔口管和孔口封闭器来实现,而是通过灌浆塞来进行的。还要注意的是,灌浆塞的安放位置应当是跨在混凝土盖板基岩接触的缝面上(深入基岩0.3~0.5m),这样压力才能够升起来,浆液才可以渗透到适当的范围,包括混凝土与基岩的接触面上,同时也不会抬动混凝土盖板。

(3)孔口管镶铸。镶铸孔口管是孔口封闭法的必要条件和关键工序。孔口管的直径应与孔口段钻孔的直径相配合,通常采用φ73~φ108mm无缝钢管。孔口管的长度应当满足深入基岩1~2.5m和高出地面10cm,灌浆压力高或基岩条件差时,深入基岩应当长一些。孔口管的上端应当预先加工有螺纹,以便于安装孔口封闭器。孔口段灌浆结束后应当随即镶铸孔口管,即将孔口管下至孔底,管壁与钻孔孔壁之间填满0.5∶1的水泥浆,导正并固定孔口管,待凝72h。(www.xing528.com)

(4)孔口封闭器。由于灌浆压力很大,灌浆孔很深,灌浆管要深入到孔底,所以必须确保在灌浆过程中灌浆管不被浆液凝固铸死,因此孔口封闭器的作用十分重要。规范要求,孔口封闭器应具有良好的耐压和密封性能,在灌浆过程中灌浆管应能在孔口封闭器中灵活转动和升降。

(5)射浆管。孔口封闭法必须是循环式灌浆,使用钻杆作为射浆管。这样做一则比较简便,二则钻杆直径较大,钻杆外浆液回流的环状断面相对较小,浆液流速较快,不易发生沉淀。射浆管必须深入灌浆孔底部,离孔底的距离不得大于50cm。这一点非常重要,是形成循环式灌浆的必要条件。

(6)孔口各段灌浆。孔口3段(包括孔口管段)段长划分应短,一般为2m、1m、2m,灌浆压力递增要快,从第4段(入岩深5~10m)起最好能达到设计压力。这样做的目的主要是先在地面浅表层形成盖重,减少抬动危险,另一方面是尽快达到最大设计压力。

(7)裂隙冲洗及简易压水。除地质条件不允许(如岩层遇水软化、孔壁坍塌等)外,一般各孔段均进行裂隙冲洗和简易压水,两项工作一次完成,冲洗(压水)时间20min。各段压水虽然都在孔口进行封闭,全孔受压,但在计算透水率时,试段长度只取未灌浆段的段长,上部已灌浆段视为不透水。

(8)活动灌浆管和观察回浆。采用孔口封闭法进行灌浆,特别是在深孔(大于50m)、浓浆(水灰比小于0.7∶1)、高压力(大于4MPa)、大注入率和长时间灌注的条件下必须经常活动灌浆管和十分注意观察回浆。灌浆管的活动包括转动和上下升降,每次活动的时间1~2min,间隔时间2~10min,视灌浆时的具体情况而定。回浆应经常保持在15L/min以上。这两条措施都是为了防止在灌浆的过程中灌浆管被水泥浆凝住。

(9)灌浆压力与注入率相适应。不是任何时候都要保持最大的灌浆压力,要依据注入率的大小采用适宜的灌浆压力。

(10)灌浆结束条件。孔口封闭法的灌浆结束条件比其他灌浆方法严格,主要表现在达到设计压力和足够小的注入率以后的持续时间较长。

(11)不待凝。在一般情况下,一个灌浆段灌浆结束以后,不待凝,立即进行下一段的钻孔作业。孔口封闭灌浆法诞生以前,每一段灌浆后通常需要待凝,大大影响灌浆工效的提高,此问题曾长期困扰灌浆工程界。孔口封闭法灌浆结束条件较严格,同时上部已灌孔段可以得到复灌,因而可以做到不待凝。

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