壓密注漿設(shè)備與機(jī)具要點(diǎn)解讀*
——《壓密注漿樁技術(shù)規(guī)范》解讀(三)

(湖南宏禹工程集團(tuán)有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410117)

一、 標(biāo)準(zhǔn)要求

5.1.2 注漿材料稱量裝置，其稱量誤差宜在±1%以內(nèi)。

5.2.1 注漿采用的柱塞式注漿泵應(yīng)符合下列要求：

1 注漿泵技術(shù)性能應(yīng)與灌注漿體相適應(yīng)。

2 注漿泵額定工作壓力宜大于設(shè)計(jì)最大注漿壓力的3.0倍。

3 單次排漿量宜為10～15L，泵送最大粒徑應(yīng)大于15mm。

5.2.2 注漿泵應(yīng)具有卸壓功能。

5.3.2 輸漿管路應(yīng)采用無(wú)縫耐高壓、耐磨鋼管和高壓軟管，接頭宜采用螺紋連接、法蘭連接或快速管卡。注漿管路連接彎頭最小轉(zhuǎn)彎半徑應(yīng)大于200mm。

5.3.4 孔內(nèi)注漿管應(yīng)采用無(wú)縫鋼管，錐螺紋連接，注漿管外徑應(yīng)一致。

5.3.6 提拔孔內(nèi)注漿管的拔管機(jī)，起拔力不應(yīng)小于250kN。

壓密注漿樁的注漿材料黏稠，骨料含量較多，為低坍落度漿材，對(duì)于制漿設(shè)備及注漿設(shè)備均有較高的要求。配制滿足要求的漿材，具有滿足施工能力的制漿設(shè)備、注漿設(shè)備及其他輔助設(shè)備是能夠成功進(jìn)行壓密注漿樁施工的前提條件。

1 制 漿

1.1 材料稱量

注漿施工過(guò)程中，材料的稱量需準(zhǔn)確快速。通常采用人工上料，速度慢，材料摻入量誤差大。因壓密注漿樁漿材稠度大、坍落度低，材料配比的誤差會(huì)導(dǎo)致漿材的流動(dòng)性能及力學(xué)性能變化，不能滿足壓密注漿施工的要求，所以需快速準(zhǔn)確確定各種材料的摻入量，提高施工效率、保證制漿質(zhì)量。一般在施工過(guò)程中，均采用自動(dòng)配料稱量系統(tǒng)，在施工前按照設(shè)計(jì)配比設(shè)置好技術(shù)參數(shù)，可提高效率及保證施工質(zhì)量。

1.2 投料順序及攪拌時(shí)間

為使注漿材料滿足壓密注漿樁技術(shù)要求，在漿材配制過(guò)程中，材料摻入攪拌桶的過(guò)程需嚴(yán)格控制。投料順序的不同，可能引起漿材攪拌不均、攪拌時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或漿材結(jié)塊等問(wèn)題，從而導(dǎo)致注漿管路及注漿泵壓力陡增，嚴(yán)重的可發(fā)生設(shè)備損壞、管路堵管等事故。因此，在漿材的配制過(guò)程中，應(yīng)先將稱量好的固體材料分別投入攪拌機(jī)內(nèi)，充分?jǐn)嚢瑁尣煌牧舷染鶆蚍稚ⅰ?/p>

攪拌時(shí)間是材料能夠均勻分散的重要影響因素之一。時(shí)間太短，攪拌不充分，材料未均勻分散，加水后攪拌易出現(xiàn)結(jié)塊；理論上講，干料攪拌時(shí)間越長(zhǎng)混合越均勻，但考慮到施工效率問(wèn)題，攪拌時(shí)間不宜太長(zhǎng)；經(jīng)測(cè)試，一般壓密注漿干料攪拌3min能夠基本均勻分散。施工時(shí)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)干料情況的差異性，對(duì)攪拌時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，但不宜小于3min。

當(dāng)固體材料充分拌勻后，加入水?dāng)嚢瑁匐S著攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)逐漸加入外加劑。外加劑必須在前料攪拌均勻后加入，加入時(shí)不可集中，否則不能均勻分散，導(dǎo)致漿材不合格，攪拌時(shí)間不宜過(guò)短，需等所有材料充分均勻后方可開始泵送灌注。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)得，加入外加劑后攪拌時(shí)間不宜小于2min，應(yīng)用時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)增加攪拌時(shí)間。

2 注漿泵的選擇

2.1 應(yīng)與灌注漿體相適應(yīng)

壓密注漿泵與常規(guī)的水泥基材料注漿泵不同。常規(guī)的注漿泵灌注漿液流動(dòng)性較好，注漿活塞等直徑較小。葉片式、齒輪式注漿泵限于自身的結(jié)構(gòu)型式，不適用于塑性細(xì)石混凝土的泵送施工。壓密注漿采用的注漿泵應(yīng)能夠完成干密性漿體的推動(dòng)，同時(shí)因漿材中含有骨料，會(huì)對(duì)機(jī)械內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成磨損。因此，選擇的注漿泵還應(yīng)具有高壓耐磨的特點(diǎn)。

2.2 泵送流量可調(diào)

在施工過(guò)程中，注漿泵的單次排漿量及單位時(shí)間泵送頻次對(duì)壓密注漿樁的成樁質(zhì)量影響較大。單次快速泵送量大于10L時(shí)，形成的壓密樁體效果較好。因低坍落度漿體稠度大、骨料含量多、泵送壓力較大的特點(diǎn)，需采用高壓力耐磨的柱塞泵，同時(shí)還需具有可調(diào)泵速及泵量的功能。此外，要求最大可泵送不小于15mm粒徑的骨料。

2.3 較高泵送壓力

壓密注漿樁是通過(guò)注漿設(shè)備將低坍落度漿體通過(guò)壓力擠入地層的施工工藝。由于漿體稠度大，與管路摩擦阻力大，一方面需克服管路壓力損失以及管路連接段的阻力，另一方面需要提供足夠大的推力擠壓地層內(nèi)的原始巖土體，因此注漿設(shè)備要求有較高的工作壓力。

由于灌漿施工過(guò)程中可能出現(xiàn)漿材泌水結(jié)塊、漿材早凝等問(wèn)題，此時(shí)注漿會(huì)產(chǎn)生憋泵高壓力，因而注漿泵的額定工作壓力需遠(yuǎn)大于注漿壓力。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，當(dāng)設(shè)備額定工作壓力達(dá)到注漿壓力的3倍時(shí)，能夠克服管路壓力損失，可對(duì)地層起到擠壓作用且能處理早期輕微堵管。

2.4 卸壓功能

壓密注漿樁采用的是純壓式注漿施工。在本段灌注達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，輸漿管路內(nèi)充滿了帶壓漿體。在下一段注漿施工時(shí)，一方面來(lái)自地層的應(yīng)力反壓漿體，一方面來(lái)自輸漿管路內(nèi)的漿體壓力，在拆卸輸漿管路時(shí)會(huì)因?yàn)閴毫︶尫哦鴩姵鰸{體，可能導(dǎo)致施工人員受傷，危險(xiǎn)性較大。所以壓密注漿樁選用的注漿泵需具備卸壓功能，在施工完上段注漿后準(zhǔn)備下一段注漿拆管時(shí)應(yīng)先卸壓，保證施工人員的安全。

3 輸漿管路及注漿管

3.1 輸漿管路

a.輸漿管路長(zhǎng)度要求。輸漿管路連接著注漿泵與孔內(nèi)注漿管，漿材通過(guò)輸漿管路在注漿泵的壓力作用下向前移動(dòng)。因壓密注漿材料內(nèi)含有較多的骨料、稠度大、與管路內(nèi)壁的摩擦力較大，其壓力損失也大。理論上在滿足施工場(chǎng)地的前提下，輸漿管路越短壓力損失越小。但考慮到施工效率以及可實(shí)施性，輸漿管路不宜太短。根據(jù)大量工程經(jīng)驗(yàn)，輸漿管路的長(zhǎng)度不宜超過(guò)50m。榆林香水水庫(kù)在壓密注漿施工時(shí)進(jìn)行了注漿管路長(zhǎng)度與壓力損失的簡(jiǎn)易試驗(yàn)，結(jié)果見表1。

表1 榆林香水管路長(zhǎng)度與壓力損失關(guān)系

注：注漿泵采用細(xì)石泵(最大工作壓力30MPa)，輸漿管路采用內(nèi)徑65mm無(wú)縫鋼管，法蘭盤連接，單根輸漿管長(zhǎng)度為3.0m。

b.輸漿管路耐壓要求。在施工過(guò)程中，漿材難以做到完全攪拌均勻。輸漿時(shí)漿材里的骨料因團(tuán)聚效應(yīng)，管路內(nèi)漿材壓力很大，常規(guī)的輸漿管路難以滿足壓力要求，易出現(xiàn)爆漿現(xiàn)象。所以要求輸漿管路抗壓能力為注漿壓力的2倍以上。可采用無(wú)縫耐高壓、耐磨鋼管，接頭采用法蘭盤連接；輸漿管路與注漿管采用高壓軟管螺紋絲扣連接，既能隨著灌漿管高度變化，并滿足多個(gè)孔之間的擺動(dòng)要求，又能滿足抗高壓的要求。

c.輸漿管直徑要求。因壓密注漿材料中摻入的骨料顆粒粒徑可達(dá)10mm，輸漿管直徑過(guò)小時(shí)，漿材在輸送過(guò)程中易出現(xiàn)顆粒團(tuán)聚效應(yīng)導(dǎo)致堵管或造成漿材在孔內(nèi)地層出漿口的壓力嚴(yán)重衰減。為了減少堵管現(xiàn)象,減小壓力損失，輸漿管路內(nèi)徑應(yīng)大于55mm。

d.輸漿管路密封性要求。壓密注漿施工時(shí)，因管路較長(zhǎng)、接頭多，在高壓推動(dòng)漿材的過(guò)程中接頭處容易產(chǎn)生泌水滲漏。隨著泌水滲漏現(xiàn)象的出現(xiàn)，易產(chǎn)生局部壓濾效應(yīng)，漿材因失水而發(fā)生結(jié)塊、團(tuán)聚凝結(jié)，導(dǎo)致管路堵塞。所以輸漿管的接頭密封性應(yīng)良好，并具有足夠強(qiáng)度。

3.2 注漿管

a.注漿管耐壓要求。注漿管放置在鉆孔內(nèi)，將輸漿管送來(lái)的漿材送達(dá)需要處理的地層部位。注漿管一方面需滿足泵送高壓力及耐磨要求，另一方面，注漿管受側(cè)向壓力較大，因而需采用高強(qiáng)度的無(wú)縫鋼管，內(nèi)徑大于最大骨料粒徑的5倍，耐壓能力一般可滿足要求。

b.注漿管加工要求。壓密注漿樁施工時(shí)先將注漿管下入孔內(nèi)，采用細(xì)砂石等材料將孔壁與注漿管之間的環(huán)隙填充，封閉孔內(nèi)環(huán)隙，防止?jié){材在壓力作用下向上返串。施工時(shí)，隨著漿材的注入利用拔管設(shè)備將注漿管逐漸上提。由于受注漿管自重、注漿管與孔壁間的摩擦力以及注漿材料對(duì)注漿管的握裹力等，起拔過(guò)程中下部注漿管受到的拉力較大，若采用一般材質(zhì)的注漿管容易拉斷。因此，注漿管需采用強(qiáng)韌性較高的優(yōu)質(zhì)無(wú)縫鋼管，同時(shí)采用錐絲螺紋連接，一般可采用6～10mm厚的無(wú)縫鋼管，絲扣的長(zhǎng)度應(yīng)能滿足對(duì)起拔拉力的抗拉應(yīng)力要求。

管路內(nèi)壁須平順。若管壁內(nèi)部有臺(tái)階，不但大大增加漿材在注漿管內(nèi)的阻力，而且易造成堵管現(xiàn)象。因此，內(nèi)部平順一方面可減少注漿壓力損失，另一方面可減小堵管的可能性。

注漿管以多段連接的方式組成，管外壁接口段若形成臺(tái)階，在拔管過(guò)程中會(huì)大幅增加拔管力。因此，為了減小拔管過(guò)程中的起拔力，注漿管路外部連接段也需平順。

4 拔管設(shè)備

當(dāng)孔深較深或地層為砂土層時(shí)，注漿材料對(duì)注漿管的握裹力、孔壁對(duì)注漿管的摩擦力、注漿管自身的重量等疊加造成起拔力較大。一般拔管機(jī)或自帶起拔裝置的機(jī)械設(shè)備，其起拔力應(yīng)大于250kN方能滿足要求。當(dāng)孔深較大、地層較復(fù)雜時(shí)，要求設(shè)備起拔能力也能相應(yīng)地增加，應(yīng)根據(jù)施工中注漿孔深度及地層情況確定適宜的注漿拔管機(jī)械。