CN101070701A - 利用双液注浆法封闭水平旋喷桩孔口的施工方法 - Google Patents

Abstract

一种利用双液注浆法封闭水平旋喷桩孔口的施工方法，包括以下步骤：1)在挡土墙上钻孔；2)在挡土墙外侧安装带有止水阀门群的钢套管，该钢套管带有三个阀门：第一阀门安装于钢管底部；第二阀门安装于钢管顶部在第一阀门的上方；第三阀门安装于第一阀门与第二阀门的外侧；3)钻孔施工：关闭第二阀门，打开第三阀门，将钻孔旋喷一体管插入孔口；打开第一阀门；4)旋喷施工；5)孔口封堵：旋喷结束拔出旋喷管后，关闭第一阀门与第三阀门；6)注水玻璃；打开第二阀门，由第二阀门插入注浆管，注入水玻璃；7)结硬检查。本发明所需的仅添加少量设备，且施工方法简单可靠，孔口封闭的施工速度提高一倍、孔口部强度提高百分之五十以上。

Description

利用双液注浆法封闭水平旋喷桩孔口的施工方法

技术领域

本发明涉及的是一种隧道工程技术领域中使用的施工方法，具体是一种利用双液注浆法封闭水平旋喷桩孔口的施工方法。

背景技术

近年来，由于城市地铁、地下通道、越江隧道等建设的不断深入，需要在地下对开挖面进行软土地基的加固。这样基于垂直旋喷技术的水平旋喷加固施工技术应运而生。水平旋喷法的施工可以在垂直旋喷无法达到的地下深处进行施工(如大深度地下、地面有建筑物障碍等)，扩大了旋喷法的使用范围。同时，水平旋喷具有可以减少加固体的体积，节省施工成本等优点。欧洲在八十年代已有水平旋喷的工程实例应用在城市地铁工程中；如意大利米兰地铁为开挖旁通道预先形成拱形水平旋喷加固体，在那不勒斯轻轨建设中，当隧道穿过大楼基础时，在隧道工作面超前形成带插入钢管的拱形水平旋喷桩加固体。日本开发的全方位MJS工法是专门为地铁建设而开发的可以垂直、水平旋喷的施工方法。该工法可以在城市隧道施工中显著减少地面变形。但由于旋喷施工后的加固体，达到初凝并有一定的强度需数日以上。如果在旋喷的孔口处不采取任何技术措施，则软弱状态的水泥土混合泥浆会从孔口流出，使加固失效。另外，当该法在地下水位以下钻孔施工时，地下水也会从孔口处流出，如是流砂地层则难于施工。因此，孔口的止水设备与施工技术是水平旋喷桩施工中的一项关键技术。国内外虽然已将水平旋喷应用于实际工程多年，但是孔口的止水密封问题一直未能很好地解决。该问题影响了水平旋喷法的推广应用。

经对现有技术的文献检索发现，徐至钧、全科政编著《高压喷射注浆法处理地基》第四章《高压喷射注浆法的水平旋喷》第二节中，机械工业出版社2004年3月第一版，ISBN7-111-13879-X/TU472.6，该文介绍：“水平旋喷施工顺序为(1)钻机定位：钻机移到新孔位后，钻杆须正对孔心，钻机要固定牢靠，不得在钻进过程中晃动移位。(2)钻孔：一般以注浆管(单管、二重管或三重管)兼作钻杆进行钻孔。钻孔要直，其倾斜度以钻孔底的偏差距离小于旋喷桩半径和相邻旋喷桩能搭接为准。为防止钻孔时钻杆出现下垂现象，钻孔时可上抬一定角度。(3)旋喷注浆：当钻杆(注浆管)钻进到规定的深度后，立即进行高压喷射注浆，注浆管由里向外缓缓拔出。(4)结束：当旋喷注浆作业完毕，迅速拔出注浆管。立即在孔位上打入一木桩，既止浆又是完工的标志。若浆液收缩较大，可适时补充一些浆液。”该文介绍的在水平旋喷桩孔口打入木桩的方法虽然可以在一定程度上解决了水平旋喷成桩后的浆液流出问题。但是对于钻孔时钻孔水与地下水的流出的处理问题、以及旋喷过程中的多余泥浆的排放等并没有切实可行的方法。另外，地下狭小的施工空间中打入木桩是非常不便的，木桩的搬运、打入设备等均难于在地下运作，这样很不经济合理。

发明内容

本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种利用双液注浆法封闭水平旋喷桩孔口的施工方法，使其不仅可以在钻孔与旋喷作业时起止水作用而且可以在水平旋喷完成后利用双液注浆技术在短时间内封闭水平旋喷孔口。本发明施工设备是在挡土墙外侧安装带有三个止水阀门的钢套管，该工艺利用两种浆液(水玻璃与水泥浆)在混合后可以在数秒至数十秒内快速结硬并产生强度的原理，使混合土能在旋喷的孔口处形成硬的保护层来封闭孔口，施工方法简单可靠，经济实用。

本发明是通过以下技术方案实现的，包括以下步骤：

1)在挡土墙上钻孔，孔径比钻孔旋喷复合管的外径大10mm。

2)在挡土墙外侧安装带有止水阀门群的钢套管，该钢套管带有三个阀门：第一阀门安装于钢管底部，用于排放钻孔水、旋喷流出的泥水、检查旋喷体的固化程度；第二阀门安装于钢管顶部在第一阀门的上方，用于旋喷后注入水玻璃；第三阀门安装于第一阀门与第二阀门的外侧，用于旋喷后临时封闭孔口。第一阀门到挡土墙的距离比第三阀门到挡土墙的距离近。

3)钻孔施工：关闭第二阀门；打开第三阀门，将钻孔旋喷一体管插入孔口；O型橡胶密封圈套在钻孔旋喷复合管上，用于控制地下水的流出方向；打开第一阀门，使钻孔水可以通过第一阀门排除，第一阀门可以调控流出的水量。

4)旋喷施工：保持第一阀门的打开状态，使之排除旋喷施工时的废泥水，第一阀门可以调控流出的泥浆量，同时保持O型橡胶密封圈的工作状态。

5)孔口封堵：旋喷结束拔出旋喷管后，关闭第一阀门与第三阀门，用于在水平旋喷结束后封堵水泥浆，防止水泥浆在结硬前流出。

6)注水玻璃：打开第二阀门，由第二阀门插入注浆管，注入水玻璃，使孔口部旋喷体在数秒内快速结硬。

7)结硬检查：打开第一阀门，确认其中孔口段土体的固结状态。在封闭口强度得到确认后(大于地压)，打开第三阀门，拆除封口管。施工结束。

本发明改变了以往的需将木桩不停地打入水平旋喷孔口的方法，实施本发明后，在水平旋喷的钻孔过程中，可以控制地下水的流出方向与流出量；旋喷时也可以通过阀门1控制废泥浆的排放方向与排出量；孔口加固体的强度可以在较短的时间内(1～2分钟)达到数百千帕，可以在旋喷完成后的数分钟内拆除封口管，达到洞口防渗，泥土溢出与节约施工作业空间与时间的目的。

本发明加工方便，所需的仅添加少量设备，且施工方法简单可靠，经济实用。应用于水平旋喷加固软粘土，使水平旋喷桩的孔口部在数秒内快速结硬，孔口封闭的施工速度提高一倍、孔口部强度提高百分之五十以上。经工程实践验证，取得了显著的效果。本发明适用于所有采用水平旋喷工艺施工的地基加固工程。

附图说明

图1为本发明实施例的孔口密封管构造图。

图2为本发明实施例的钻孔时的工艺图。

图3为本发明实施例的旋喷时的工艺图。

图4为本发明实施例的注入时的工艺图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例：

试验场地为上海某地铁车站的盾构出洞端加固工程。用复合管水平旋喷工法施工水平旋喷桩5根，其中3根桩长9米，2根桩长25.0米；用单管法施工水平旋喷加固体3根，长9米。桩径为1.0-1.5米。现场加固地层为淤泥质粘土层④，呈流塑态。水泥浆的水灰比为1∶0.5。旋喷孔口封闭过程如附图1-4，具体如下：

1)封口管的构造如附图1所示，在挡土墙外侧安装带有止水阀门群的钢套管。钢管套内径为196mm，通过法兰盘连接于地下挡土墙。

2)在钢套管带离地下挡土墙200mm处安装第一阀门1与第二阀门2，直径为50mm。在钢套管带离地下挡土墙500mm处安装第三阀门3。

3)钻孔施工：关闭第二阀门2；打开第三阀门3，将钻孔旋喷一体管插入孔口，并用O型橡胶密封圈套封闭钻孔旋喷复合管与钢套管之间的空隙；打开第一阀门1，部分钻孔水可以通过第一阀门1排除，如附图2所示。

4)旋喷施工：保持第一阀门1的打开状态，使之排除旋喷施工时的废泥水，并控制排除的泥水少于注入的量，如附图3所示。

5)孔口封堵：旋喷结束拔出旋喷管后，关闭第一阀门1与第三阀门3，用于在水平旋喷结束后封堵水泥浆，防止水泥浆在结硬前流出，如附图4所示。

6)注水玻璃：打开第二阀门2，由第二阀门2插入注浆管，以约5MPa的低压注入水玻璃，使孔口部旋喷体在数秒内快速结硬，如附图4所示。

7)结硬检查：打开第一阀门1，确认其中孔口段土体的固结状态，如附图4所示。5分钟的强度为200kPa(大于地压)，15分钟的强度为300kPa(大于地压)，30分钟后在封闭口确认固结体强度达到500kPa(大于地压)。由此可知，15分钟后即可打开第三阀门3，拆除封口管。完成一根加固体的施工。

现场试验结果显示，用本发明进行水平旋喷加固体的孔口封闭，可以在15分钟内完成，具有很强的效率，适应于在狭小的地下空间内施工。

Claims (7)

1、一种利用双液注浆法封闭水平旋喷桩孔口的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在挡土墙上钻孔；

2)在挡土墙外侧安装带有止水阀门群的钢套管，该钢套管带有三个阀门：第一阀门安装于钢管底部；第二阀门安装于钢管顶部在第一阀门的上方；第三阀门安装于第一阀门与第二阀门的外侧；

3)钻孔施工：关闭第二阀门，打开第三阀门，将钻孔旋喷一体管插入孔口；打开第一阀门，部分钻孔水通过第一阀门排除；

4)旋喷施工：保持第一阀门的打开状态，使之排除旋喷施工时的废泥水；

5)孔口封堵：旋喷结束拔出旋喷管后，关闭第一阀门与第三阀门，用于在水平旋喷结束后封堵水泥浆，使其在结硬前不流出；

6)注水玻璃；打开第二阀门，由第二阀门插入注浆管，注入水玻璃，使孔口部旋喷体在数秒内快速结硬；

7)结硬检查：打开第一阀门，确认其中孔口段土体的固结状态，在封闭口强度得到确认后，打开第三阀门，拆除封口管，施工结束。

2、根据权利要求1所述的利用双液注浆法封闭水平旋喷桩孔口的施工方法，其特征是，所述1)中，孔的孔径比钻孔旋喷复合管的外径大10mm。

3、根据权利要求1所述的利用双液注浆法封闭水平旋喷桩孔口的施工方法，其特征是，所述2)中，钢管套通过法兰盘连接于地下挡土墙。

4、根据权利要求1所述的利用双液注浆法封闭水平旋喷桩孔口的施工方法，其特征是，所述2)中，第一阀门到挡土墙的距离比第三阀门到挡土墙的距离近。

5、根据权利要求1所述的利用双液注浆法封闭水平旋喷桩孔口的施工方法，其特征是，所述3)和4)中，第一阀门调控流出的水量和流出的泥浆量。

6、根据权利要求1所述的利用双液注浆法封闭水平旋喷桩孔口的施工方法，其特征是，所述5)中，在钻孔旋喷复合管上套一个O型橡胶密封圈，该O型橡胶密封圈套封闭钻孔旋喷复合管与钢套管之间的空隙，用于控制地下水的流出方向。

7、根据权利要求1所述的利用双液注浆法封闭水平旋喷桩孔口的施工方法，其特征是，所述6)中，以5MPa的低压注入水玻璃。

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