化工儲運區注漿防滲施工的探討

韓 永 凱

(山西潞安工程有限公司，山西 長治 046204)

·巖土工程·地基基礎·

化工儲運區注漿防滲施工的探討

韓 永 凱

(山西潞安工程有限公司，山西 長治 046204)

在重化工項目后期的生產建設中，為防止高度危害的流體對土壤、地下水的污染，采用注漿防滲的施工處理辦法，針對已運行的重化工儲運區的注漿防滲工程，從施工的難點、方法等方面進行闡述，以解決施工中可能遇到的問題。

污染，注漿參數，試驗，斜孔，變形

1 工程概述及特點難點

本工程位于山西省襄垣縣，需要對化學液體或有毒物質儲運區和固體儲運區地面以下進行處理，以確保在事故工況下，污染物不會污染地下水。儲運區附近主要斷裂構造為文王山北斷層。勘察表明，其屬非活動性斷層，斷裂破碎帶寬約10 m～15 m。該工程特點是地基處理(注漿)工程量大，約為41萬延米、工期要求短、危險程度高，尤其是儲運區已運行的儲罐及化工設備區域、工業管道支架基礎周圍的注漿，極易出現冒頂、位移，造成嚴重后果，設備一旦出現損壞，修復難度極大，費用極高。

2 施工方法

2.1鉆孔施工技術要求

1)采用潛孔錘鉆機鉆進，開孔時，應調整好鉆桿的傾斜角度和鉆機的方位角；

2)孔深：嚴格按照設計孔深，深度與設計偏差不大于10 cm；

3)孔徑：先導孔孔口段為φ91 mm，質量檢查孔不小于φ76 mm；

4)已建裝置下，任一鉆孔間距不大于2.5 m，通過鉆孔交叉重疊布設，可確保裝置下部漿液及其結石體的全面覆蓋。

2.2注漿施工技術要求

1)試驗布孔及段長劃分：設防深度15 m，裝置下布設斜孔，在裝置下一定范圍內形成15 m等厚層。為保證注漿效果，豎孔適當延長，孔深15.5 m。注漿孔豎孔孔間距2.5 m，采用梅花形布置，斜孔位置嚴格按照設計圖紙設計點位量測。

注漿應分區段進行，每段長度5 m～10 m。

2)施工方法及工藝：注漿試驗采用后退式注漿方式，一次成孔、分段自下而上二次注漿法。即鉆探至預計孔深，中部安裝止漿塞，進行下段注漿；再于孔口2.0 m或1.0 m位置安裝止漿塞，進行上段注漿。根據場地冒漿情況，若地表冒漿嚴重，則鉆至5 m，0 m～5 m注漿，再掃孔鉆至設計孔深，進行下段注漿。

2.3注漿結束的指標

注漿結束標準通常根據現場實際情況，結合注漿壓力和注漿量來進行控制，裝置下注漿孔(斜孔)注漿壓力最高為0.8 MPa，其余注漿孔注漿壓力最高為1.0 MPa。當現場注漿壓力逐步升高，達到設計壓力并繼續注漿10 min～20 min，基本上可結束該孔的注漿；單孔注漿量要求與設計注漿量應基本相同，注漿結束時的進漿量在3 L/min以下(經試驗判斷)，可結束本孔注漿；各類注漿孔，在要求的注入率下，當注漿段的孔口注漿壓力抬動值變化較大，且超過設計壓力值后，難以維持穩定，繼續上升，可直接結束該段注漿。

2.4關鍵技術指標

1)注漿參數：注漿壓力:0.3 MPa～1.0 MPa(具體終壓應根據設計的實際情況調整)；漿液配比：A液：水/水泥/膨潤土=1∶0.5∶0.5。

2)注漿材料：a.外摻劑選用具有減水、早強、微膨脹功能的混凝土快速修補劑，早強劑選用無明粉或JK-24早強劑，減水劑選用XP-Ⅱ高效減水劑，膨脹劑選用UEA膨脹劑(鋁粉)。速凝劑采用水玻璃，僅當各孔段上部注漿冒出地面時摻入，建議摻入量為水泥用量的2%～3%。b.注漿漿體采用粘土—水泥漿，由水泥、粘土、外摻劑和水混拌而成。配合比選用，水泥∶粘土粉∶早強劑∶膨脹劑∶減水劑=1∶1∶0.1∶0.001∶0.001。其中，水泥∶粘土粉的比例允許計量誤差±3%。

3)漿液性能指標，穩定漿液應滿足以下要求：a.在常溫、常壓條件下，漿液的穩定性、流動性、可注性等指標不改變其基本性質，不發生強烈的化學反應，漿液顆粒能注入到微小孔隙和裂隙中。b.漿液的凝固時間在一定的范圍可調，并能準確控制。c.漿液易清洗，對環境無污染，無毒、無害，對設備及管道無腐蝕性危害。d.漿液固化時無收縮現象，固化后與巖土體有一定的粘結性。結石體具有一定的抗折抗壓強度，不龜裂。

3 材料要求

1)采用比表面積不小于300 m2/kg的普通硅酸鹽水泥或80 μm方孔篩篩 余不大于10%或45 μm方孔篩篩余不大于30%的火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復合硅酸鹽水泥。

2)摻入比例粘土粉(高嶺土400目)∶水泥=1∶1。

3)工業用鹽：選用工業用鹽應符合GB/T 5462—2003工業鹽中二級標準，按每批次和每10 t均需抽樣檢查。

4)注漿用水符合JBJ 63—89混凝土拌和用水標準規定，拌漿水的溫度控制在5 ℃～40 ℃之間，采用圍堰滲水，經檢驗合格后投入使用，冬期施工時做好各項防凍工作。

4 施工要求

4.1測量定位

1)由業主提供坐標主控制點及高程控制點，并出具書面移交手續，壓樁前先放好孔位，并經檢查、復核、報驗合格后方可施工。

2)施工現場嚴格按儲運區注漿孔位布置圖紙布置孔點。

3)注漿孔應用全站儀測量放樣，鉆孔實際位置原則上不應超過設計位置20 mm，當受地形及高壓線影響，鉆機不能就位于設計位置時，根據設計院回復文件，可視具體情況進行調整，調整方式為注漿孔位于管線或地溝上時，可適當偏移，并增加注漿量或加密注漿孔(注漿孔間距改為2 m)。定點后應對現場進行清理。如因地形影響鉆機不能就位時，視具體情況，可變更孔位，不得擅自改變孔位。

4.2注漿施工順序

1)以設防范圍為邊界，先外圍帷幕孔形成擴散區限制，在中心區充填注漿。同一區域內有豎孔和斜孔，先進行豎孔注漿，后斜孔注漿。

2)同一序列的孔可按“隔孔注漿”原則實施，以漿液不串孔為前提。

3)豎孔數量多的位置，按“隔排隔孔灌注”的原則實施，即間隔一排灌注，同一排的孔與孔之間隔孔灌注。

4)注漿試驗采用后退式注漿方式，一次成孔、分段自下而上二次注漿法。即鉆探至預計孔深，中部安裝止漿塞，進行下段注漿。

5)壓力注漿應自下而上進行，使漿體分布均勻，且漿體不外冒，每隔500 mm左右注漿一次，當注漿量小于0.4 L/min，或出現大量冒漿，穩定30 min時即可完成注漿。漿液注入率不應小于20%，應通過重復注漿，補孔注漿等方式保證注入率。注漿工作結束后，應及時采用粘土或其他材料封堵注漿孔，防止漿液流失，轉入下一孔位施工。

4.3注漿壓力

裝置下注漿孔(斜孔)注漿壓力最高為0.8 MPa，其余注漿孔注漿壓力最高為1.0 MPa。最高壓力應根據注漿過程是否冒漿、跑漿、串漿控制，以使地層空隙能夠充分充填而不過量劈裂為原則。注漿全過程中認真觀測并記錄抬動表的變化情況，當抬動表變化值超過0.1 mm時立刻停止升壓。

4.4封孔

1)每個鉆孔注漿結束經現場質檢員、監理工程師共同驗收合格才能進行封孔。

2)封孔采用分段注漿封孔的辦法，封孔漿液凝固較好，注漿孔口無明顯線性流水現象，在孔口段進行封孔注漿處理。

4.5注漿孔回填

1)注漿結束后，對注漿孔上部空余部分，待孔內漿液凝固后采取機械壓降法繼續封孔，封填材料選用砂∶水泥=1∶2的水泥砂漿，水灰比不大于0.6，其摻入潔凈細砂粒徑不小于1.0 mm。壓漿時通過砂漿泵經膠管送入孔內，封孔壓力不大于設計注漿壓力。

2)如全孔已經充滿漿體，可直接在孔口段進行封孔注漿處理。

5 施工過程注意事項

5.1注漿施工注意事項

1)施工前先核對場地地下管線位置，注漿孔位于管線上時，可適當偏移，但應增加注漿量或加密注漿孔注漿。

2)鉆孔方式采用引孔方式，鉆進過程中不應加水。

3)注漿鉆孔的方向、深度都要嚴格按設計要求進行。每個注漿孔的孔位偏差不宜超過20 mm。開鉆前必須保證機身的平穩性，孔徑允許偏差為±5 mm。鉆進時應保持中速，遇硬層應減速慢鉆，以防卡鉆。

4)注漿孔應跳孔施鉆，跟孔注漿。不應全部鉆孔完后再注漿，以免孔位串漿，增加難度及清孔工作量。注漿孔施工應先注漿外排、后注漿內排，按先外后內的順序進行跳孔間隔施工，內外排注漿間隔時間大于72 h，保證注漿質量。

5)注漿的過程中，控制好漿液各組成部分的重量以控制好水泥漿的配置。

6)如注漿效果不能達到標準，則要根據情況確定不合格區域進行補充注漿。即：若某測試孔未達到滲透系數驗收指標，則在其2.5 m范圍內，另行補充2孔，呈正三角形布置，進行注水或壓水試驗，檢測滲透性。

7)在注漿過程中，由于巖土條件、設備基礎、注漿材料等工程條件的變化或建(構)筑物變形異常的情況下，致使注漿效果未達到設計要求，應及時通知設計單位。注漿間斷時間應小于漿液的初凝時間。

8)注漿鉆孔完成后，應及時埋設注漿管。

9)注漿工作結束后，應及時采取措施進行封孔，注漿孔及檢測孔應采用2∶8灰土分層夯實，壓實系數不小于0.95。

10)鉆進時應詳細記錄孔位、孔深、土層變化等特殊情況及其處理措施。施工過程中要作好施工日志及各種檢查測量記錄。

5.2既有建(構)筑物變形監測

當注漿壓力大于已建構筑對地基的單位荷載，特別是對樁基承臺或整板基礎，漿液進入構筑物基礎與地基之間，壓力得不到釋放，可能導致構筑物抬升，甚至開裂，如圖1所示。因此，注漿過程中，應采用精密水準測量的方法，測定布設于建筑物上測點的高程變化，及時跟蹤監測地基基礎的變形情況，采取對策(見表1)，從而確保過程施工安全。

5.3地層巖體抬動變形監測

注漿點不同壓力和不同注入率等因素對地層抬動變形的影響程度，應進行地層巖體抬動變形監測，從而指導過程中漿量、壓力、水灰比調整。抬動觀測裝置如圖2所示。施工前要測量場地的標高，并注意測點應有足夠的數量和代表性。壓樁過程中則要隨時測量地面是否發生隆起或凹陷，以確保注漿工程質量。

表1 預警及對策表

等級管理指標范圍/%對策Ⅰ預警≥60正常施工Ⅱ報警≥801)壓力降低；2)流速減小；3)漿液變稀Ⅱ極限≥100停止施工

6 應急處理方法及操作要點

1)注意測量鉆孔中的涌水量，并做好記錄。注漿前先進行空荷運轉，并按設計進行打壓試驗。注漿時必須觀測井壁變化，發現有漏漿時，要根據現場情況采取切實可靠措施。

2)做好注漿過程中有關記錄。注漿間歇或注漿結束必須沖洗注漿管路。嚴格按照注漿泵、鑿巖機等操作要求進行操作及維護。

3)冒漿：采用表面封堵、低壓、限量、改壓濃一級漿液、間歇灌注等方法進行處理。

4)孔內漏漿：少數鉆孔吸漿量特大，改壓0.5∶1水泥濃漿長時間灌注仍達不到終灌標準，采用間歇壓漿方法反復灌注，直至達到設計要求。間歇時間不宜過長，一般5 min～10 min，避免濃漿在高壓下固化將壓漿管堵塞。

5)地面隆起處理：注漿過程中如發生地面隆起，應立即停止該孔注漿，分析具體原因，相應減小注漿量、降低注漿壓力和注漿速度。

7 結語

儲運區的注漿防滲比普通的注漿防滲需要更多的施工前計算和試驗，在施工過程中要加強監測，尤其是設備、管線的位移和變形監測，嚴格按方案施工，在施工前制定嚴密的應急預案能有效的應對事故的發生。

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Explorationongroutingseepage-resistingconstructionofchemicalindustrystoragearea

HanYongkai

(ShanxiLu’anConstructionEngineeringCo.,Ltd，Changzhi046204,China)

During the production and construction of the later period of heavy chemical industry project, grouting waterproofing is adopted to prevent the high-risk fluid from polluting the soil and underground water. Aimed at the already working grouting waterproofing projects, this paper mainly expounds on the difficult points and methods during the construction, so as to solve the possible problems in the process of construction.

pollution, grouting parameter, experiment, inclined hole, deformation

1009-6825(2017)32-0043-03

2017-09-04

韓永凱(1982- )，男，工程師

P642

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