溶洞注浆施工方案.docx
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溶洞注浆施工方案
一、编制依据2
二、工程概述:
2
三、地质情况4
四、施工准备6
五、主要施工工艺及处理措7
1、溶洞处理的方法7
2、注浆孔布置7
3、注浆施工工艺要求8
4、注浆总体施工顺序9
5、泵注砂浆施工工艺及流程11
6、袖阀管注浆施工工艺及流程14
7、双液注浆施工工艺及流程18
8、工程量报验19
9、监测措施20
10、溶洞处理后质量检测标准20
11、溶洞处理塌孔应急措施21
六、施工机具计划21
七、质量控制21
八、安全措施22
九、环境保护措施23
一、编制依据
本方案编制主要依据以下相关规范:
1、《岩土工程勘察报告》;
2、《建筑地基基础设计规范》(GB5007-2011);
3、《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002);
4、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2002);
5、《地基与基础施工及验收规范》(GBJ202-83);
二、工程概述:
三、地质情况
1、地形地貌
建筑场地位于广花盆地山前冲洪积平原中偏北部,经人工填平,地势总体平坦开阔。
2、岩土分层
根据勘察资料揭露,场地岩土层有人工填土层、耕土层、冲积土层、残积土层和石灰系沉积石灰岩。
从上至下分述如下:
(1)人工填土层
素填土:
灰黄色、灰褐等色,主要由碎石和粘性土回填而成,稍湿,局部稍压实。
层厚度2.0~4.50m,平均2.96m。
(2)冲(洪)积土层
①可塑粉质粘土
灰黄、黄红、灰白等色,以粉粘粒为主,含少量细砂,湿,呈可塑状态为主。
顶面埋深为2~34.0m,平均5.31m;层厚为0.80~12.2m,平均层厚3.32m。
②粉细砂
灰、灰白、灰黄等色,以粉细砂为主,局部含多粘粒,饱和,呈松散~稍密状态。
层面埋深为3.5~18.9m,层厚为1.1~6.9m,平均3.52m。
④中粗砂
灰黄、灰白、灰褐色、以中粗砂为主,局部含较多粉细砂、砾砂和粘粒,饱和多呈稍密状态。
层顶埋深为14.5~32m,平均3.91m;层厚为2.3~3.1m,平均2.8m。
⑤砾砂
灰黄、灰白、灰褐色、以砾砂为主,主要成分石英,局部含少量中粗砂,饱和,呈稍密状~中密状态。
层顶埋深为3.02~38.3m,平均5.17m;
⑥硬塑状的粉质粘土
灰黄、黄红等色,以粉粘粒为主,含少量粉细砂,湿,呈硬塑状态为主,层面埋深为3.5~34.30m,层厚为0.7~4.3m,平均层厚2.64m。
⑦软塑粉质粘土
灰黄色,主要以粉粘粒为组成,含少量细砂,湿,呈软塑状态为主,局部可塑。
顶面埋深为26.5m,层厚为12.6m,平均层厚12.6m。
(3)残积层
①可塑粉质粘土
灰黄色,为砂岩风化残积土,以粘粉粘粒为主,含少量粉细砂,湿,呈可塑状态,遇水易软化,强度降低。
层面埋深为23.0~31m,层厚为1.9~6.7,平均4.27m。
②硬塑状的粉质粘土
灰黄色,为砂岩风化残积土,以粘粉粘粒为主,含少量粉细砂,稍湿,呈硬塑状态,但遇水易软化,强度降低。
层面埋深为25.6~33m,层厚为3.3~7.1m,平均层厚5.2m。
(4)岩层
下伏基岩为石炭系灰岩,根据风化程度和裂隙发育程度,将岩石层分为中风化、微风描述如下:
中风化灰岩:
深灰、灰色,隐晶质结构,中厚层状构造,裂隙节理发育,岩体破碎,岩芯多呈块状,属于较软岩~较硬岩,层面埋深19.1~37.2m,层厚为0.77m。
②微风化灰岩
深灰、灰色,隐晶质结构,中厚层状构造,岩体完整,岩芯多呈长柱状,属于较硬岩~坚硬岩,层面埋深为19.7~43.7m。
③土洞和溶洞
洞顶厚板厚度0.1~2.4m,洞高0.4~17.20m,大部分溶洞软塑粘性土和风化岩碎屑,少量溶洞无充填物。
3、地下水
地下水位埋深3.5~7.50m之间,地下水位充化幅度1~3m。
四、施工准备
1、熟悉了解勘察资料;
2、对注浆部位的地下溶洞进行分类;
3、在注浆前检查所有注浆管和排汽管的埋设数量及管头封堵情况;
4、注浆设备须经检修且状态良好。
5、注浆液按设计要求,由具备试验资质单位进行试配试验,并按照试验配合比要求严进行施工。
6、在正式注浆前,现场先进行注浆试验。
再根据试灌的情况确定注浆压力、水泥用量、配合比、注浆次数等施工参数。
再以此获得的相关参数作为施工控制参数进行正式施工。
五、主要施工工艺及处理措
1、溶洞处理的方法
(1)、对于无充填溶洞采用压注砂浆或低标号素砼处理方法;
(2)、对于(溶洞洞高大于5米或8米)充填流塑粘性土的溶洞采用袖阀管注浆。
2、注浆孔布置
(1)、先根据勘察溶洞为中心,按2m×2m方格对称网布置检查注浆孔、排气孔,并根据检查注浆孔来确定溶(土)洞的平面、竖向分布特征(详见下图)
灌注砂浆孔布置方法
3、注浆施工工艺要求
注浆施工工艺要求表
注浆孔类型
施工要求
压注砂浆
1、先高压泵送M7.5的水泥砂浆,注浆压力为6~8Mpa;
2、若溶洞被相邻注浆孔泵浆时充填,采用袖阀管注浆。
袖阀管压密注浆
1、泵注42.5R普通硅酸盐水泥浆,水灰比0.8~1.0(稀),0.5~0.6(浓),先稀后浓,以浓浆为主,注浆压力0.5~1.0Mpa;
2、单孔泵注水泥浆量超过20m3时仍达不到注浆压力要求时,采用双液浆进行封堵。
排气孔
1、放置50或75mmPVC管,发现溶洞部位每隔20cm对开2个直径2~3cm孔洞;
2、通过袖阀管采用纯水泥浆进行补浆,注浆压力0.5~1.0Mpa。
排气孔的布置:
在注浆孔附近布置1~2个排气孔(当采用袖阀管注浆,则不需另外布设排气孔),排气孔距离注浆孔1.0~2m左右,孔径不小于91mm,深度不小于注浆孔深度,在注浆过程中,如果发现不能满足注浆要求,再进行增设。
4、注浆总体施工顺序
注浆总体施工顺序遵循“先外后里、先大后小、先砂浆后水泥浆”的原则:
(1)、岩溶注浆施工在桩基础施工之前进行;
(2)、注浆应在钻孔完成并安装完注浆管后进行;
(3)、先注砂浆孔,后注水泥浆孔;
(4)、对多层溶洞要先处理下层溶洞再处理上层的。
注浆孔平面位置图
5、泵注砂浆施工工艺及流程
利用高压混凝土泵通过导管直接将砂浆注入溶洞中,直至达到设计要求,再通过排气孔利用袖阀管进行补浆,二次充填固结洞体顶底板四周未充填密实的部位,使充填物和洞壁胶结形成密实的整体。
(1)、泵注砂浆施工工艺流程:
泵注砂浆施工工艺流程图
(2)、泵注砂浆施工工艺
A.测量放样
根据超前钻地质资料及桩位图确定溶洞的中心位置,作好标记,测定施工前的地面标高,将测量放样结果报业主、监理审批。
根据放样结果摆放设备,以及确定材料堆放场所。
B.布置钻孔
按超前钻地质资料及桩位图进行布置钻孔,并做好标记。
C.钻孔
钻孔施工采用XY-100型钻机,注浆孔用φ130mm钻头泥浆护壁钻进,排气孔用φ50mm或φ75mm钻头泥浆护壁钻进,并一边施工,一边根据超前钻地质资料剖面进行判定。
在施工前,先熟悉超前钻勘察资料,了解待处理溶洞代表钻孔柱状图,洞的顶、底界埋深,厚度。
所有钻孔均要作好成孔记录(溶洞的顶、底界埋深,厚度、充填情况及充填物性质,基岩段要取芯并编录,钻孔泥浆返浆或漏浆情况等),填写“钻孔原始记录表”,确定洞的面积、体积、充填情况,原始记录必须真实准确。
已被相邻注浆孔泵浆时充填或前期泵浆时充填,选用袖阀管注浆。
D.安装及加固导管
钻孔成孔后安装Ф108mm注浆钢管,导管进入溶洞底以上0.3~0.5m或进入溶洞顶板以下0.3~0.5m,并高出地表面约50cm,高出地面导管在导管头焊接法兰,防止导管掉入孔内。
然后在孔口以下1米范围内浇注砂浆固定导管、充填导管与孔壁的间隙,防止泵送砂浆过程中导管移位,并将管口与地泵输送管连接。
E.安装PVC管
PVC管直径为50或75mm,壁厚为3.6mm,在溶洞部位每隔20cm对开2个直径为2~3cm孔洞。
将已制作好的PVC管置于排气孔内。
F.拌制砂浆
搭建搅拌棚,搅拌砂浆。
砂浆的强度为M7.5,配合比通过试验室确定。
通过臂泵泵送。
G.泵送砂浆
通过地泵将砂浆泵送进入洞体。
终止泵注压力6-8Mpa。
待溶洞泵满,压力达到设计压力后,稳压30分钟左右,拔出注浆导管。
H.泵注施工时,先注下层溶洞,下层溶洞注满并稳压后再提管至上一层溶洞,直至注满。
I.泵注施工时,地面设置3-5个水准观测点,密切观测洞体地表的变化情况,不允许地面产生裂缝和抬升情况。
一旦发现地面出现裂缝和抬升,必须及时降低泵送压力和泵注量。
J.终注标准:
直到达到设计压力,泵满为止。
注浆完毕后,采用纯水泥浆,用袖阀管通过排气孔进行补浆,注浆压力为0.5~1.0MPa。
K.设置观测点:
每个洞体注浆前在地面设置3-5个沉降观测点,注浆时观测控制地面变化。
L.在注浆过程中,应观察相邻注浆孔的返水、排气、冒浆情况,若周围孔有浆液冒出,说明注浆效果好。
若周围注浆孔没有反应,且注浆量过大,特别是在洞底部当浆流失过大时,应采用“间歇定量分序注浆法”进行注浆,以控制浆液扩散范围。
分序为跳孔注浆,定量为每孔每次5.00m3,间隔时间为12小时。
M.作好注浆记录,包括注浆压力、注浆量、水泥用量等。
填写“注浆记录表”并及时报验。
N.注浆完成28天后,可对注浆部位进行检测,对不合格的部位进行补注浆,直至全部合格。
O.注浆孔封孔;注浆施工结束后,起拔套管并及时将孔口封堵。
泵送砂浆施工工艺技术参数一览表
分类
项目
洞高大于或等于1.5m且未充填、半充填溶洞
孔径
土层146mm,岩层130mm
孔斜
≤1%
孔深
不小于超前钻揭露最底层溶洞底0.5m
安放导管
高出地表面不少于50cm
泵注M7.5砂浆
砂浆配合比
(重量比)试验配合比为水泥:
粉煤灰:
砂:
石粉:
水
(按检测站设计的配合比)
注浆压力
6~8Mpa
终泵标准
直到泵滿、达到设计压力为止。
6、袖阀管注浆施工工艺及流程
袖阀管注浆法使用的注浆工具为“塑料管”,管为内径50~75mm,注浆段为带射浆孔的袖阀管,注浆段以上为实管。
袖阀管每隔50cm钻一组(4~8个孔)射浆孔,射浆孔呈梅花形布设,其外为长5~8cm的橡皮阀包裹(详见袖阀管结构示意图)。
(1)、袖阀管注浆法施工工艺流程:
袖阀管注浆施工工艺流程图
(2)、袖阀管注浆施工工艺
袖阀管注浆是将注浆管通过钻孔,在浆液压力条件下,较为均匀地进入溶洞(洞高≤1.5m且全充填或半充填的溶洞),以达到浆液在溶洞中均匀扩散,将溶洞的填充物胶结为一个整体的施工工艺。
注浆时,将带封堵装置的注浆内管置入注浆外管内,对需要注浆部位进行注浆。
A、制作及安装排气管(PVC管)
PVC管直径为75mm,壁厚为3.6mm,在溶洞部位每隔20cm对开2个直径为2~3cm孔洞。
将已制作好的PVC管置于排气孔内。
B、试验注浆
在正式注浆前,应进行注浆试验。
根据设计要求的水泥用量等指标,最终确定控制注浆压力、水泥用量、配合比、注浆次数等施工参数。
C、配制注浆液及注浆
浆液采用水泥浆,采用水泥为42.5R普通硅酸盐水泥,水灰比为0.8~1.0(稀),0.5~0.6(浓)。
用BW150型注浆泵注水泥浆液,浆液现场用LJ-300型搅浆桶搅拌;浆液须在搅拌均匀过筛后到入泥浆池再注浆,注单液浆采用分层注浆,先注下层溶洞,下层溶洞注满并稳压后再提管至上一层溶洞,直至注满。
D、在注浆压注过程中,浆液应连续搅拌,搅拌时间应大于2min。
E、在注浆时泵压力表上观测注浆压力,开环压力0.3Mpa,终止注浆压力2.0~3.0Mpa,稳压30—60分钟后清洗阀管并预开一次环,以待第二次再注。
注浆量:
注浆时根据搅拌桶的容积和浆液流量确定注浆量,在搅拌桶中配好浆液、测定体积后再将浆液输入注浆池中,注浆池直接与注浆泵相连。
注浆时再通过压力表和浆液流量来控制注浆量。
另外,通过计量现场水泥用量,也是掌握注浆量的有效措施。
一般先期注浆孔的注浆量大于后期孔,外围注浆孔的注浆量大于内部孔。
a、注浆过程中,出现地面冒浆或压力突变,应立即停止注浆,查明原因,采取相应的措施。
若单孔泵注的水泥浆量超过20m3仍未泵满,则采用水泥、水玻璃双液浆进行堵封,直至达到设计注浆压力要求。
b、注浆完毕后,采用纯水泥浆,用袖阀管进行补浆,注浆压力为0.5~1.0MPa。
c、注浆施工过程中应做好相应的施工记录,对钻孔深度、每轮注浆压力、每轮次注浆量每轮次注浆时间和总注浆量等参数进行详细记录。
及时整理资料,经常分析对比相邻注浆孔的注浆流量、注浆压力和注浆量等参数,根据各参数的变化情况估计注浆效果。
对注浆过程中存在的问题,及时进行分析处理。
d、注浆结束标准应根据下列情况综合决定:
Ⅰ、注浆量达到设计要求;
Ⅱ、注浆压力超过设计值;
Ⅲ、地面冒浆。
注浆过程中的注意事项:
应对地面、周围建筑物、地下管线、进行沉降、倾斜、变形和位移观测。
F、注浆材料
a、单浆液配置
水泥浆采用42.5R普通硅酸盐水泥,水灰比0.8~1.0(稀),0.5~0.6;注浆压力0.5—1.0MPa,先稀后浓,以浓为主;如溶洞中注浆液流失较严重,甚至单孔泵注水泥浆用量超过20m3时,采用水玻璃双液注浆。
b、双浆液配置
水泥采用42.5R普通硅酸盐水泥;
水玻璃:
浓度Be′=30-40;水玻璃占水泥浆量的40%。
此参数并根据现场实际情况进行调整。
G、注浆孔封孔
注浆施工结束后,及时将注浆孔用砂浆自下而上充填封堵。
7、双液注浆施工工艺及流程
对于泵注砂浆、袖阀管注浆泵注的水泥浆超过20m3,仍未泵满或达不到注浆压力,采用水泥、水玻璃双液进行注浆。
(1)、原理特点:
双液注浆是通过注浆孔,将水泥·水玻璃混合浆液一次性充填到所需加固溶洞、土洞、土体间隙中。
利用其迅速凝固的特点,从而阻断岩溶的连通通道,从而达到封堵的目的。
由于水泥·水玻璃浆液的固结时间可以控制在一定范围之内,因此可以人为地控制浆液流动距离,又由于该浆液具有胶结性,因此可以与充填物和前期充填的浆液及砂浆连结成整体,从而达到封堵的施工目的
(2)、双液注浆施工工艺流程
(3)、浆液配比:
①、水泥浆配成水灰比为1:
1的浆液;
②、水玻璃浆液配成具有一定玻美度的水浆液,玻美度Be/=30-40。
(4)、施工方式:
上述两种浆液采用体积比为1:
1混合方式,由注浆泵注入到已泵注水泥浆的溶洞的间隙中,使填充在溶洞内的水泥浆液充分挤压胶结成为一个整体,达到溶洞处理的目的。
(5)、注浆施工控制参数
因注浆施工范围内涉及到多个不同土层、溶洞、土洞,特别是涉及到溶洞、土洞的注浆时,实际施工中的注浆参数应根据具体的实际情况进行调整。
①、注浆机械设备:
双液注浆泵,LJ-300型搅拌机进行拌和水泥浆。
②、注浆速度:
按20~30L/min控制。
③、注浆时间:
按分段(0.5米)5~10分钟左右控制。
④、注浆压力,注浆压力控制范围在0.5~1.0MPa范围内。
⑤、注入浆量,与土洞、溶洞的性质、深度等有关,实际平均注入浆量在0.3~0.4m3/min左右,溶洞、土洞间隙等部位的注浆应首先满足充填要求。
(6)、注浆液配合比:
A、B液的注入比例为0.7~1.0,在实际操作时,根据各土层的情况控制双液混合后凝结时间控制在30秒~2分钟左右,由此调节A、B液的注入比例。
(7)、双液浆注浆时要先关闭1号球阀,开通2号、3号、4号、5号球阀,注入清水试压,检查管路有无爆管现象及是否畅通后,再关闭3号球阀,开通1号、4号、5号球阀注入水泥-水玻璃双液浆。
(8)、注浆结束标准
注浆结束标准:
当注浆压力逐步升高,达到设计终压,并继续注浆10min以上,且有一定的注浆量,吸浆量在20L/min~30L/min以下时,即可结束该孔注浆。
8、工程量报验
以一个土、溶洞为单位报验工程量和竣工资料。
竣工资料包括以下内容
(1)、钻孔平面图(或称竣工图):
要反映加固体的平面范围和大小(面积)。
内容包括钻孔分布、加固体的边界、工程量汇总表和图签。
工程量汇总表内包括孔号、孔深、孔径、加固体厚度和注浆量。
图签内容按档案管理有关规定执行。
图幅大小以图面内容清晰为准。
(2)、质量自检报告包括自检结果、自检钻孔原始记录表。
(3)、原始记录表格包括3个表,即:
“工程钻孔原始记录表”,为钻孔进尺工程量报验表格。
“袖阀管注浆记录表”,为注浆工程量报验表格。
“注浆孔封孔记录表”,为封孔报验表格。
9、监测措施
根据周边环境情况,应对地面、临时建筑物、地下管线等进行沉降、倾斜、变形和位移监测。
以实现“信息化设计,信息化施工”的原则,变形观测应在注浆前测试2次,取平均值作为基准值。
对临时建筑物要布置监测点,每栋建筑物布点3~4个。
沉降、倾斜、变形和位移的监测值应不超过规范相应限值及设计要求。
同时加强注浆过程中的监测,发现异常及时处理。
10、溶洞处理后质量检测标准
(1)、采用钻芯法检测,随机在各桩位1.5m范围内布置检测点,检查溶洞充填物胶结情况或裂隙充填情况、钻孔泥浆是否漏失。
(2)、检测要求:
a、无充填半充填溶洞。
抽芯检测率应达到90%以上。
b、全充填溶洞充填物强度标贯击数不小于8击。
c、检测钻孔泥浆是否漏失。
(3)、如检测达不到要求,则在该点布置注浆孔,泵浆堵漏直至达到设计要求。
11、溶洞处理塌孔应急措施
(1)、塌孔应急处理措施:
将注浆机及时撤离现场,拔出注浆管重新填充粘土、砂填平,地质稳定后不出现塌孔时,才能重新安装注浆机。
(2)、地陷应急处理措施:
①、将人员及注浆机及时撤离现场,拔出注浆管,向有关单位报告。
②、地陷部位做好警戒措施,无关人员不得进入地陷现场。
③、地陷位置下必为溶洞,撤出人员及机械后,将溶洞按设计要求泵满。
④、现在储备足够的粘土、砂防止地面突然出现下沉现象进行回填土面。
⑤、将地陷部位回填粘土、保持作业面平整,在进行注浆施工。
六、施工机具计划
主要施工机械设备计划表
序
号
机具名称
规格
单位
数量
使用动力(KW)
备注
1
砂浆搅拌机
UJW6-350
台
1
2.5
2
钻孔机
XY-100型
台
2
4.5
3
注浆机
LJ-300型
台
4
3
4
注浆地泵
BW3000型
台
1
35
5
阀管
Φ108MM
米
七、质量控制
1、将孔位附近场地整平后,再测量放样;
2、在注浆施工中应通过现场试验对布孔方式、注浆参数及浆液配比作进一步调整,并在以后注浆施工过程中根据现场实际情况进行适当调整,以确保注浆效果;
3、孔口止浆率不得小于90%;
4、每循环注浆的扩散半径合格率不得低于90%;
5、注浆过程中要采取相应的措施来防止堵管,如多做试验选定合理的凝结时间,注意压力的变化,如压力升高要及时提升芯管;
6、严禁使用不合格材料,不得使用受潮或过期水泥;
7、制作浆液时,水灰比要按设计严格控制,不得随意变更;
8、严密监视注浆压力和注浆量,出现异常时应立即停止泵入,查明原因并采取相应措施;
9、待浆液达到设计要求后,方可进行下到工序的施做;
10、加强浆液的管理,防止浆液的流失。
八、安全措施
1、高压泥浆泵、空压机、高压清水泵必须指定专人操作,压力表应定期检修检定,以保证正常工作;
2、钻机操作人员应具有熟练操作技术;
3、注浆过程中,作业人员应使用防护用具;
4、施工前应检查高压设备和管路系统,其压力和流量需满足设计要求,应检查管道的耐久性以及管道连接是否可靠,泵体、注浆管及喷嘴内不得有任何杂物,各类密封圈必须良好,无渗漏现象,否则接头断开、软管破裂,将会导致浆液、高压水流飞散、软管甩出等安全事故。
安全阀中的安全销要进行试压检验(试压检验到当地压力容器检验所检验),必须确保在达到规定压力时能断销卸压,绝不能轻易安装未经试压检验的自制安全销;
5、浆液目前一般以水泥浆为主,但有时也加入其他化学添加剂,一般说浆液硬化后对人均无害,但硬化前的液体进到眼睛里时,必须立即进行充分清洗,并及时到医院治疗;
6、吊、放喷射管路时,严禁管下站人。
不得将电缆浸泡在水和泥浆中,防止漏电伤人。
九、环境保护措施
1、引孔时,排出的泥浆应沉淀处理后排放,并符合环保要求;
2、水泥、石灰细颗粒散体材料,应遮盖存放;运输时必须必须封闭覆盖,不得沿途撒落;
3、制定洒水防尘措施,指定专人负责现场洒水降尘;
4、不得随意排放废弃的加固料;
5、有害气体、噪音控制在国家规定允许的范围内;
6、合理处理生活和建筑垃圾,保证不污染地方环境;
7、优化施工方案,尽量避免和减少夜间施工对环境及居民的影响;
8、爱护环境,保证绿化及现有植被。