注浆技术的发展已有百年历史,特别是到了20世纪40年代,注浆技术的研究和应用进入了一个鼎盛时期,由于各种水泥浆材、化学浆材相继问世,注浆技术也越来越先进,注浆应用范围及规模也越来越大,我国注浆技术的研究和应用较晚,50年代初才开始起步,但经过了60多年的发展,我国已在注浆技术方面取得了较大进展。
袖阀注浆管注浆原理
袖阀注浆管注浆工法是在浆液经过注浆泵加压后,通过连通管进入注浆管,聚集到袖阀注浆管注浆管段,然后通过钻有直径为6mm泄浆孔的PVC管(即袖阀注浆管),在内压力的作用下,将包裹在PVC管外的橡胶圈胀开、套壳料挤碎。当压力逐渐增大到一定程度,被加压的浆液就会沿着地层结构产生充填、渗透、压密、劈裂流动,此时由于供浆量小于进入量,压力会自动回复到平衡状态,后续的浆液在压力作用下,使得劈裂裂缝不断向外延伸,浆液在土体中形成固结体,从而达到增加地层强度,降低地层渗透性的目的,逐次提升或降低注浆芯管,注浆芯管的上下阻塞器可实现分段注浆。
袖阀注浆管施工步骤
1、放样定位
先用全站仪通过基点坐标在文物建筑周围引入一些辅助坐标点,再通过这些坐标点,采用拉线和卷尺量测的方法定出钻孔孔位。
2、钻孔
钻孔采用跟管钻进成孔,设计钻孔直径为φ80mm,袖阀注浆管共计358根。临近主体结构基坑一侧钻孔深度为18m,其他部分钻孔深度为12m。由于袖阀注浆管孔距仅50cm,为减小孔间的相互影响,在现场施工时每隔两孔进行钻孔注浆,待一排袖阀注浆管孔注浆结束后,再对之间的袖阀注浆管孔进行钻孔注浆。
钻机就位后,应使其平整稳固,在开钻前利用吊锤钻头和钻孔的垂直度进行检测,并在钻进2m时及以后每加一节钻杆均需对钻机调平校正,要求钻孔的倾斜度≤1%。在钻进的过程中,一般底层采用合金钻头。当遇到地层比较硬时,采用金刚钻头。
3、置换套壳料
成孔后立即进行清孔,向已完成的钻孔中用浓泥浆进行清孔,排除粗颗粒渣土,清孔完毕后通过钻杆将套壳料置换孔内泥浆,方法是将通过循环泥浆的管接到挤压式注浆机上,在注浆压力的作用下,通过钻杆将孔内泥浆置换成套壳料。套壳料在压力的作用下,通过钻杆进入钻孔底部,随着套壳料的进入,泥浆从地面孔口置换出来,置换出来的泥浆通过钻孔口的泥浆沟排到泥浆循环池。当发现排出的泥浆中含有套壳料时,立即停止置换。
套壳料置换量Q=Kπ×(钻孔半径-袖阀注浆管外半径r)2×注浆段高度,K为损失系数,一般取1.2~2.0;置换后套壳料的顶面应略高于淤泥质土顶面0.5~1.0m。
4、插入袖阀注浆管
袖阀注浆管外管直径一般为50~60mm,分花管和实管两部分。花管带橡胶阀,每隔33cm钻一组泄浆孔,泄浆孔呈梅花型布设,每组共有6~8个孔,花管外部由长5~8cm的橡胶袖阀包裹。
花管与实管连接的接头丝扣必须牢固,袖阀注浆管底端锥形堵头拧紧,顶端带好保护帽;下管时不能用力下压,防止因用力过大管壁与孔壁产生摩擦阻力损坏袖阀注浆管。为克服孔中浮力,可在管中灌入清水直至下到孔底,并戴好保护帽,防止杂物掉入袖阀注浆管内。
5、注浆
在套壳料达到一定强度后(约3~7天),开始进行注浆作业。注浆管采用φ50PVC外管、φ20镀锌钢内管、橡皮套、密封圈加工制成。套壳料养护10~12小时,达到预定强度后,可以灌注浆液。由下往上逐段注双液浆,并严格控制注浆压力。