CN111622207A - 一种诱导式注浆方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种诱导式注浆方法，利用一个抽水井和所有注浆孔进行配合，抽水井抽取地下水对封闭卵石地层进行卸压，同时注浆孔对封闭卵石地层进行注浆，封闭卵石地层内压力减小使得浆液顺利灌入并扩散，达到设计灌注标准；通过对注浆区域的划分，由外侧区域向中心区域先后注浆，将封闭卵石地层周围的地下水逐步驱使至抽水井进行抽排；对每个注浆区域的注浆孔按编号跳孔分批进行注浆，同时由外侧区域向中心区域先后注浆，减小相邻灌浆孔之间的影响，并且逐步对欲注浆加固土体进行加密注浆，避免某一区域集中注浆后该注浆区域中欲注浆加固土体压力变化，从而影响未注浆区域后续的注浆，造成欲注浆加固土体注浆不均衡的问题，保证注浆质量。

Description

一种诱导式注浆方法
技术领域
本发明涉及建筑施工领域，特别是涉及一种诱导式注浆方法。
背景技术
地层注浆运用于软弱地基地区房建、桥梁建设当中的地基加固或坝体加固；根据多年以来的施工经验和实际工程效果来看，地层加固工艺对于提高地基承载力、改善地基变形性能有显著效果，因此被广为应用。
现有地层注浆主要采用高压喷射注浆技术或者静压注浆技术；高压喷射注浆技术利用高压水射切割原理，能够让松散的土粒脱落，让土体与浆液相融合，从而巩固建筑结构，增强其稳定性；静压注浆技术利用液压原理，将调制好的砂浆填入于地基中，让砂浆在压力的作用下，向地基中软弱、有裂缝的地方流去，以此来稳固地基结构。
现有技术存在如下问题：
对于封闭地层的情况，即土体四侧周边为支挡结构，欲注浆加固土体的上下层为不透水层地层，由于土体已被地下水饱和，无论是高压喷射注浆技术还是静压注浆技术，浆液都无法充分灌入，达不到预期的注浆效果。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术存在的现有地层注浆采用的高压喷射注浆技术和静压注浆技术对于封闭地层浆液都无法充分灌入，导致注浆效果达不到预期的问题，提供一种诱导式注浆方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种诱导式注浆方法，包括以下步骤：
封闭卵石地层包括欲注浆加固土体；
在所述欲注浆加固土体的中心设置一个抽水井，所述抽水井的深度低于地下水位，所述抽水井中设置抽水设备；
在所述欲注浆加固土体中设置若干个注浆孔，注浆平面内所述注浆孔呈梅花形阵列布置，并按相同规则进行分区，每个分区内所述注浆孔数量一致，且不同分区内分别对应的所述注浆孔编号一致，所述注浆孔中设置注浆设备；
将注浆平面划分为外侧区域和中心区域，先灌注外侧区域，后灌注中心区域，利用所述注浆设备灌注的同时，利用所述抽水设备将所述欲注浆加固土体中水抽至注浆区域外，灌注时先灌注所灌区域内的所有编号①的所述注浆孔，再灌注所有编号②的所述注浆孔，最后灌注所有编号③的所述注浆孔。
所述封闭卵石地层中的所述欲注浆加固土体为砂砾卵石土体，砂砾卵石土体包括砾卵石粗颗粒和细砂粒，所述砾卵石粗颗粒的粒径为6cm-20cm，所述细砂粒的粒径为0.075cm-6cm，所述欲注浆加固土体的上下分别为不透水层，所述不透水层包括岩层、软粘土层或者混凝土构造，所述欲注浆加固土体的周围设有支挡结构将其封闭于所述不透水层之间，与同层其余土体隔开，所述封闭卵石地层中具有地下水；所述相同规则进行分区是指注浆平面内所述注浆孔按照规则图形进行分区，比如采用三角形、矩形、菱形、正多边形、圆形或者椭圆形；每个规则图形分区内所述注浆孔数量保持一致，比如每个规则图形分区内所述注浆孔都是两个、三个、四个、五个或者六个；每个规则图形分区内所述注浆孔均编号，不同分区内分别对应的所述注浆孔编号一致，比如，每个分区内有两个所述注浆孔，每个分区的所述注浆孔均按①、②编号，每个分区内有三个所述注浆孔，每个分区的所述注浆孔均按①、②、③编号，以此类推；所述外侧区域是指包括注浆平面边缘段的区域，所述中心区域不包括注浆平面边缘段，且被所述外侧区域或者其他所述中心区域围合。
采用本发明所述的一种诱导式注浆方法，利用一个所述抽水井和所有所述注浆孔进行配合，所述抽水井抽取所述封闭卵石地层中地下水对所述封闭卵石地层进行卸压，同时所述注浆孔对所述封闭卵石地层进行注浆，所述封闭卵石地层内压力减小使得浆液顺利灌入并扩散，达到设计灌注标准；通过对注浆区域的划分，由外侧区域向中心区域先后注浆，将所述封闭卵石地层周围的地下水逐步驱使至所述抽水井进行抽排；对每个注浆区域的所述注浆孔按编号跳孔分批进行注浆，同时由外侧区域向中心区域先后注浆，减小相邻灌浆孔之间的影响，并且逐步对所述欲注浆加固土体进行加密注浆，避免某一区域集中注浆后该注浆区域中欲注浆加固土体压力变化，从而影响未注浆区域后续的注浆，造成所述欲注浆加固土体注浆不均衡的问题，保证注浆质量；该方法使浆液得以充分进入并有一个相对稳定的反应环境达到凝结，最终实现预期注浆效果，解决了封闭卵石地层浆液无法充分注入的难题；该施工方法操作简便、经济效能高、注浆效率高，能保证最终注浆效果满足预期要求。
所述抽水井与所述注浆孔配合数量关系，是根据注浆方法所需要满足的注浆条件来决定的；在本发明中，抽水与注浆同时进行，是利用注浆将水往所述抽水井排挤，并不需要所述封闭卵石地层达到负压真空条件，因而一个所述抽水井可以与更多的所述注浆孔配合；因而本发明不需要像现有负压真空注浆满足疏水孔与注浆孔构成的单元处于真空负压状态，来设置多个疏水孔和对应的注浆孔，过多的注浆孔数量不仅气密性差，难以实现真空负压状态，也会降低真空度，从而减小注浆的扩散范围，影响注浆效果；因此本发明所述抽水井与所述注浆孔结构设计简单，不需要利用真空负压来吸引注浆，本申请所述抽水井与若干个所述注浆孔的设计形式也难以使用真空负压吸引注浆方式；另外，真空负压吸引注浆的方式需要对处于真空负压状态的疏水孔与若干注浆孔的单元中的所以注浆孔一起注浆，这与本发明所述注浆孔按编号跳孔分批进行注浆完全不同。
优选地，所述注浆孔采用钻孔或者打孔的方式成型，所述抽水井采用钻孔、打孔或者开挖的方式成型。
优选地，所述注浆孔成型后清孔，再设置所述注浆设备。
优选地，所述欲注浆加固土体的上下分别为不透水层，在所述欲注浆加固土体的周围施工设置支挡结构成型所述封闭卵石地层。
进一步优选地，所述支挡结构为地下连续墙或者帷幕灌浆墙。
优选地，在所述欲注浆加固土体水平截面的形心处，自上而下设置抽水井。
优选地，所述注浆设备包括袖阀管和与其连接的普通管，所述欲注浆加固土体注浆深度范围设置所述袖阀管，所述欲注浆加固土体标高以上设置所述普通管。
进一步优选地，所述注浆设备还包括注浆泵，所述注浆泵连接所述普通管。
优选地，所述注浆设备灌注时浆液压力逐渐提高，并间歇注浆，直至无法注入为止。
优选地，所述抽水设备包括抽水泵和与其连接的抽水管，所述抽水泵为潜水泵，所述抽水泵设于所述抽水井中，所述抽水管连向注浆区域外。
优选地，相邻所述注浆孔之间的距离为注浆扩散半径的两倍。
优选地，相邻三个所述注浆孔之间成正三角形分布，每个正三角形的三个所述注浆孔的编号为①、②、③。
优选地，相邻四个所述注浆孔之间成菱形分布，每个菱形的四个所述注浆孔的编号包括至少一个①、至少一个②和至少一个③。
优选地，采用浅层平板荷载试验进行测试所述欲注浆加固土体的承载力，以检验所述欲注浆加固土体的注浆效果。
通常采用加固后的注浆加固体采用N63.5动力触探或重型动力触探试验及取芯，执行标准为《岩土工程勘察规范》(GB 50021)，但是重型动力触探的适用土质范围为砂土、中密以下的碎石土、及软岩，未含砂卵石地质，一般的地质钻取芯桶为124mm左右，本实施例中的卵石粒径最大为200mm，远大于取芯筒。因此该试验方法不适用，因此本申请采用浅层平板荷载试验检验所述欲注浆加固土体的注浆效果。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明所述的一种诱导式注浆方法，利用一个所述抽水井和所有所述注浆孔进行配合，所述抽水井抽取所述封闭卵石地层中地下水对所述封闭卵石地层进行卸压，同时所述注浆孔对所述封闭卵石地层进行注浆，所述封闭卵石地层内压力减小使得浆液顺利灌入并扩散，达到设计灌注标准；通过对注浆区域的划分，由外侧区域向中心区域先后注浆，将所述封闭卵石地层周围的地下水逐步驱使至所述抽水井进行抽排；对每个注浆区域的所述注浆孔按编号跳孔分批进行注浆，同时由外侧区域向中心区域先后注浆，减小相邻灌浆孔之间的影响，并且逐步对所述欲注浆加固土体进行加密注浆，避免某一区域集中注浆后该注浆区域中欲注浆加固土体压力变化，从而影响未注浆区域后续的注浆，造成所述欲注浆加固土体注浆不均衡的问题，保证注浆质量；该方法使浆液得以充分进入并有一个相对稳定的反应环境达到凝结，最终实现预期注浆效果，解决了封闭卵石地层浆液无法充分注入的难题；该施工方法操作简便、经济效能高、注浆效率高，能保证最终注浆效果满足预期要求。
附图说明
图1是本发明所述诱导式注浆方法的示意图；
图2是实施例1中诱导式注浆平面区域划分的示意图；
图3是实施例1中诱导式注浆顺序布置的示意图；
图4是实施例2中诱导式注浆顺序布置的示意图；
图5是实施例3中诱导式注浆平面区域划分的示意图；
图6是实施例3中诱导式注浆顺序布置的示意图。
图标：1-欲注浆加固土体，2-支挡结构，3-不透水层，4-地下水位，5-注浆孔，6-抽水井，7-抽水泵，8-抽水管，9-注浆设备，91-袖阀管，92-普通管。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
某跨江特大桥，主墩采用圆形地下连续墙(简称地连墙)+卵石地层注浆基础的主墩基础形式。主墩地处冲积河流阶地地貌，地势较平缓、开阔，地面高程为27.70～38.70m，软塑型粉质粘土地层层厚2～15.1m(标高为21.48～24.77m)，可塑性粉质粘土地层层厚7.3～13.1m(标高为11.48～14.79m)，卵石地层层厚13.7～19.8m(标高为-0.31～-3.02m)，中风化泥灰岩层厚24.6～30.3m(标高为-27.62～32.52m)，地连墙基坑底标高为-10.5～-5m。
地连墙外径为60.0米，墙身厚1.2米，墙身高29.0m～35m。地连墙施工完毕后，对墙内圈闭范围内的卵石地层进行静压注浆封底及充填灌浆，一方面增加卵石地层的密实性，另一方面降低卵石的透水性，达到减少沉降和止水的目的。卵石地层承载力基本容许值为500kpa，注浆加固后的卵石地层地基承载力基本容许值不小于700kpa，摩擦系数不小于0.4。
若采用现有静压双液注浆(水泥浆+水玻璃)，注浆浆液量为23417.5m3，换成水泥用量为20865t、水玻璃4640t。依据《建筑工程水泥-水玻璃双野注浆技术规程》(JGJ/T 211-2010)进行设计，孔隙率依据地勘文件取值为0.35，按将所有的空隙均注满为目标。依据计算，需加固的卵石地层层体积约为4万m3，平均每立方卵石的注浆水泥耗量为522kg/m3，换成注浆长度的单位水泥耗量为950kg/m。对于卵石地层加固的设计注浆量，做如下的分析：以混凝土为例做个粗略对比，依据规范及相关的施工经验，C50混凝土的水泥用量约为450～500kg/m3，卵石地层的注浆量也达到这个水平；很明显，注浆加固无法做到混凝土那样密实，因此，注浆总量偏大。依据水工行业的注浆加固经验，静压注浆的每米水泥耗量在150～250kg/m，本方法的注浆加固水泥用量偏大。
基于上述分析，初步判断地连墙内的卵石地层充填灌浆若采用现有静压注浆加固方法的水泥设计量偏大，且无法充分灌注，施工将难达到设计要求。
如图1-3所示，本发明所述的一种诱导式注浆方法进行地连墙圈闭范围内的卵石地层的充填灌浆，包括以下步骤：
A、施工成型封闭卵石地层，所述封闭卵石地层包括欲注浆加固土体1，所述欲注浆加固土体1为砂砾卵石土体，砂砾卵石土体包括砾卵石粗颗粒和细砂粒，所述砾卵石粗颗粒的粒径为6cm-20cm，所述细砂粒的粒径为0.075cm-6cm；
具体地，所述欲注浆加固土体1的上下分别为不透水层3，所述不透水层3包括岩层、软粘土层或者混凝土构造，本实施例中位于所述欲注浆加固土体1下部的所述不透水层3为岩层、位于所述欲注浆加固土体1上部的所述不透水层3为软粘土层，所述欲注浆加固土体1的周围设有支挡结构2将其封闭于所述不透水层3之间，与同层其余土体隔开，本实施例中所述支挡结构2为地下连续墙，在一些实施例中所述支挡结构2也可采用帷幕灌浆墙，所述封闭卵石地层中具有地下水。
B、在所述欲注浆加固土体1的中心设置一个抽水井6，即在所述欲注浆加固土体1水平截面的形心处，自上而下设置抽水井6(本实施例中所述支挡结构2为圆形，因此所述抽水井6设于圆心)，所述抽水井6的深度低于地下水位4，所述抽水井6采用钻孔、打孔或者开挖的方式成型，所述抽水井6中设置抽水设备；具体地，所述抽水设备包括抽水泵7和与其连接的抽水管8，所述抽水泵7为潜水泵，所述抽水泵7设于所述抽水井6中，所述抽水管8连向注浆区域外；
在所述欲注浆加固土体1中设置若干个注浆孔5，注浆平面内所述注浆孔5呈梅花形阵列布置，相邻多个所述注浆孔5之间按规则图形分布，本实施例中相邻三个所述注浆孔5之间成正三角形分布，如图3所示，每个正三角形的三个所述注浆孔5的编号为①、②、③，所述梅花形阵列的每横排所述注浆孔5按编号①、③、②设置，相邻所述注浆孔5之间的距离为注浆扩散半径的两倍，本实施例中相邻两个所述注浆孔5中心距为2m，所述抽水井6位于所述注浆孔5注浆扩散范围外，所述注浆孔5采用钻孔或者打孔的方式成型，所述注浆孔5成型后泵入高压水进行清孔，在其中设置注浆设备9；具体地，所述注浆设备9包括袖阀管91、普通管92和注浆泵，所述袖阀管91和所述普通管92连接，所述注浆泵连接所述普通管92，所述欲注浆加固土体1注浆深度范围设置所述袖阀管91，所述欲注浆加固土体1标高以上设置所述普通管92，通过所述袖阀管91实现一段一段从下往上进行注浆；
将注浆平面划分为外侧区域和中心区域，如图2所示，注浆平面划分分界线为直线，外侧区域包括图2中A、B、C、D、E、F六个区域，中心区域包括图2中四个G区域，先灌注外侧区域，后灌注中心区域；
利用所述注浆设备9灌注的同时，利用所述抽水设备将所述欲注浆加固土体1中水抽至注浆区域外，灌注时先灌注所灌区域内的所有编号①的所述注浆孔5，再灌注所有编号②的所述注浆孔5，最后灌注所有编号③的所述注浆孔5；所述注浆设备9灌注时浆液压力逐渐提高，并间歇注浆，直至无法注入为止。
C、采用浅层平板荷载试验进行测试所述欲注浆加固土体1的承载力，以检验所述欲注浆加固土体1的注浆效果。
运用本发明所述的一种诱导式注浆方法，利用一个所述抽水井6和所有所述注浆孔5进行配合，所述抽水井6抽取所述封闭卵石地层中地下水对所述封闭卵石地层进行卸压，同时所述注浆孔5对所述封闭卵石地层进行注浆，所述封闭卵石地层内压力减小使得浆液顺利灌入并扩散，达到设计灌注标准；通过对注浆区域的划分，由外侧区域向中心区域先后注浆，将所述封闭卵石地层周围的地下水逐步驱使至所述抽水井6进行抽排；对每个注浆区域的所述注浆孔5按编号跳孔分批进行注浆，同时由外侧区域向中心区域先后注浆，减小相邻灌浆孔之间的影响，并且逐步对所述欲注浆加固土体1进行加密注浆，避免某一区域集中注浆后该注浆区域中欲注浆加固土体1压力变化，从而影响未注浆区域后续的注浆，造成所述欲注浆加固土体1注浆不均衡的问题，保证注浆质量；该方法使浆液得以充分进入并有一个相对稳定的反应环境达到凝结，最终实现预期注浆效果，解决了封闭卵石地层浆液无法充分注入的难题；该施工方法操作简便、经济效能高、注浆效率高，能保证最终注浆效果满足预期要求。
实施例2
如图1和4所示，本发明所述的一种诱导式注浆方法，与实施例1的不同之处在于，本实施例中规则图形为菱形，即相邻四个所述注浆孔5之间成菱形分布，每个菱形的四个所述注浆孔5的编号包括至少一个①、至少一个②和至少一个③，灌注时依旧是先灌注所灌区域内的所有编号①的所述注浆孔5，再灌注所有编号②的所述注浆孔5，最后灌注所有编号③的所述注浆孔5。
实施例3
如图1、5和6所示，本发明所述的一种诱导式注浆方法，与实施例1的不同之处在于，本实施例中注浆平面划分分界线为圆，外侧区域为图5中A区域，中心区域为图5中G区域，先灌注外侧区域，后灌注中心区域；灌注时依旧是先灌注所灌区域内的所有编号①的所述注浆孔5，再灌注所有编号②的所述注浆孔5，最后灌注所有编号③的所述注浆孔5。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种诱导式注浆方法，其特征在于，包括以下步骤：
封闭卵石地层包括欲注浆加固土体(1)；
在所述欲注浆加固土体(1)的中心设置一个抽水井(6)，所述抽水井(6)的深度低于地下水位(4)，所述抽水井(6)中设置抽水设备；
在所述欲注浆加固土体(1)中设置若干个注浆孔(5)，注浆平面内所述注浆孔(5)呈梅花形阵列布置，并按相同规则进行分区，每个分区内所述注浆孔(5)数量一致，且不同分区内分别对应的所述注浆孔(5)编号一致，所述注浆孔(5)中设置注浆设备(9)；
将注浆平面划分为外侧区域和中心区域，先灌注外侧区域，后灌注中心区域，利用所述注浆设备(9)灌注的同时，利用所述抽水设备将所述欲注浆加固土体(1)中水抽至注浆区域外，灌注时先灌注所灌区域内的所有编号①的所述注浆孔(5)，再灌注所有编号②的所述注浆孔(5)，最后灌注所有编号③的所述注浆孔(5)。
2.根据权利要求1所述的诱导式注浆方法，其特征在于，所述欲注浆加固土体(1)的上下分别为不透水层(3)，在所述欲注浆加固土体(1)的周围施工设置支挡结构(2)成型所述封闭卵石地层。
3.根据权利要求2所述的诱导式注浆方法，其特征在于，所述支挡结构(2)为地下连续墙或者帷幕灌浆墙。
4.根据权利要求1所述的诱导式注浆方法，其特征在于，所述注浆设备(9)包括袖阀管(91)和与其连接的普通管(92)，所述欲注浆加固土体(1)注浆深度范围设置所述袖阀管(91)，所述欲注浆加固土体(1)标高以上设置所述普通管(92)。
5.根据权利要求1所述的诱导式注浆方法，其特征在于，所述注浆设备(9)灌注时浆液压力逐渐提高，并间歇注浆，直至无法注入为止。
6.根据权利要求1所述的诱导式注浆方法，其特征在于，所述抽水设备包括抽水泵(7)和与其连接的抽水管(8)，所述抽水泵(7)为潜水泵，所述抽水泵(7)设于所述抽水井(6)中，所述抽水管(8)连向注浆区域外。
7.根据权利要求1所述的诱导式注浆方法，其特征在于，相邻所述注浆孔(5)之间的距离为注浆扩散半径的两倍。
8.根据权利要求1所述的诱导式注浆方法，其特征在于，相邻三个所述注浆孔(5)之间成正三角形分布，每个正三角形的三个所述注浆孔(5)的编号为①、②、③。
9.根据权利要求1所述的诱导式注浆方法，其特征在于，相邻四个所述注浆孔(5)之间成菱形分布，每个菱形的四个所述注浆孔(5)的编号包括至少一个①、至少一个②和至少一个③。
10.根据权利要求1-9任一项所述的诱导式注浆方法，其特征在于，采用浅层平板荷载试验进行测试所述欲注浆加固土体(1)的承载力，以检验所述欲注浆加固土体(1)的注浆效果。
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