浅谈帷幕注浆工艺

【摘要】：帷幕注浆近年来广泛运用到建筑施工的各个领域，因其止水效果良好，见效快及相对于其他手段的经济性，越来越受到施工单位的青睐，现就恩施金山大桥1#柱墩围堰后的帷幕注浆浅谈其施工工艺

【关键词】帷幕注浆；金山大桥；灌注水泥

帷幕注浆是一种注浆技术，注浆技术是用液压或气压将能凝固的浆液按设计的浓度通过特设的注浆钻孔，压送到规定的岩土层中，填补岩土体中的裂缝或孔隙，旨在改善注浆对象的物理力学性质，以满足各类工程的需要。按其功能不同可分为防渗注浆和加固注浆，防渗注浆是为增强各种基础抗渗能力而被广泛采用的一种方法，它是在具有合理孔距的钻孔中，注入浆液，使各孔中注浆体相互搭接以形成一道类似帷幕的混凝土防渗墙，以此截断水流，从而达到防渗堵漏的目的，也称为帷幕注浆。

金山大道西段工程范围西起旗峰大道，东至金桂大道，道路全长约2.4km，红线宽度36m。本工程全线采用“地面道路+部分高架”的型式，路段设计速度为40km/h。金山大桥为第二标段，标段范围为金山大道桩号0+170～0+450。桥梁纵坡西侧为2.5%，东侧为-0.5%，设R=6000m凸曲线。

金山大桥桥梁总长280m，主桥采用预应力混凝土部分斜拉桥，引桥为预应力混凝土现浇连续箱梁，桥跨布置为：2x110m预应力混凝土部分斜拉桥+2x30m预应力混凝土现浇连续箱梁。主塔墩承台采用哑铃型承台，纵桥向宽12.8m，横桥向长43.6m，承台厚度为 4.5m；承台下设置21根直径为2.0m 钻孔灌注桩基础，桩间距为5.0m，按摩擦桩设计。

金山大桥项目部于进场后开始组织人力、设备、材料进行主墩施工平台筑岛，为满足前期基础施工的需要，破除防洪堤320方浆砌片石。主墩处原始河床顶标高在408.335，筑岛采用砂卵石、片石回填，筑岛平台顶面标高为411.0左右。筑岛面积3085平方米，填筑砂卵石总量为6255方，填筑片石量为3000方。根据现场情况，金山大桥主墩基础桩基施工按照四批成孔，计划在2013年6月中旬完成，主墩承台计划在2013年7月底完成，根据上游水文站提供的近7年来的水文资料分析，主墩基础施工正处于洪水期间，为保证主墩基础能在洪期顺利施工，项目部积极与监理及业主方进行多次探讨并积极与中交武汉港湾工程设计研究院有限公司联系，由其提供围堰方案的技术支持（围堰设计及计算等），最终确定采用土围堰注浆方案。

1.工程特点

通过地质资料、现场踏勘情况，本工程从桥墩基础防渗施工角度分析，有如下几个特点：

（1）桥墩桩基的施工区域位于清江河左岸河床部位，河床覆盖层为砂卵石，透水性好，为保证承台的顺利浇筑，对桥墩围堰需要进行防渗处理。

（2）桥墩承台较深，在汛期仍要进行施工，围堰防渗体需承受12m 以上的水头。

（3）河床砂卵石及围堰填筑体与清江河水互通，特别在上游及顺河侧存在一定的动水（流水），灌浆浆液需要具有良好的抗冲性能。

（4）本桥梁为整体工程的重点工程，工期要求较紧。

2.施工方案

根据本工程的特点及以往类似工程处理的成功经验，拟采用水泥膏浆结合水泥稳定性浆液进行灌浆防渗处理。

灌浆是通过钻孔向土石体中灌注水泥浆液，水泥浆液在灌浆压力的作用下向孔的四周呈径向扩散，由于浆液具有明显的牛顿流体的特性，因此其在压力作用下优先向土石体中的薄弱环节进行扩散，并进而填补、置换这些土体空隙，这是灌浆对土石体的第一个作用即充填置换。水泥浆液在扩散过程中受到较大的灌浆压力（

灌浆技术的关键是灌浆材料和其相应的施工工艺，不同的灌浆材料适应于不同的地层情况。对有流速的动水条件下的大孔隙地层灌浆，已有的工程成功经验和研究表明，水泥膏浆技术是行之有效的手段之一。

水泥膏浆通常指的是在水泥浆中掺入大量的粘土、膨润土、粉煤灰等掺合料及少量外加剂而构成的低水灰比的膏状浆液。其基本特征是膏浆的剪切屈服强度值大于其本身重力的影响。膏浆有以下几个主要特点：

①水泥膏浆具有触变性质：膏浆若承受的剪切力大于其自身的屈服强度，膏浆将产生流动，并呈现典型的流体性质，一旦小于其自身的屈服强度，膏浆的粘度得到恢复，表现出一定的固体性质，可以有效地填充空隙，这也是膏浆的自堆积特性。膏浆固有的触变性提高了浆体的稳定性，在灌浆过程中，当浆体的运动速率减慢或停止运动时，浆体结构的恢复使得水泥颗粒不至分层沉淀。同时，在大裂隙或孔洞中灌浆，触变性可防止浆体流失过远，减少浆材的浪费，在地下水流速较大的地段灌浆，触变性可提高膏浆的抗水流冲释能力。

②独特的流动特性和扩散特性：水泥膏浆灌浆与普通高含水量水泥悬胶体浆液灌浆相比，浆液扩散形式完全不同。在用高含水量水泥悬胶体的情况下，裂隙的填充是由水泥颗粒在流动的路途中，逐渐沉淀形成的。这种情况的发生，是因为浆液的流动速度随着离钻孔的距离的增加而逐渐减小。经过一段时间，在离开钻孔一定距离处形成了由水泥细颗粒构成的堵塞，通过这个堵塞，对水泥凝固不需要的多余水分就逐渐被排除。而当用水泥膏浆灌浆时，则形成明显的扩散前沿，在其后面的裂隙就会被膏浆完全填满，在水泥凝固以后，膏浆就形成坚硬而密实的水泥结石。

③整体抗冲能力和抗水稀释能力。由于水泥膏浆中含有大量的粘土、膨润土等掺合料，粘土的粘接作用和抗渗透作用使膏浆能自成一个整体，膏浆里的水泥颗粒、粘土颗粒在扩散过程中不会产生离析，水流中的水不易进入水泥膏浆的内部，水泥膏浆具有一定的抗水稀释能力。膏浆的抗水稀释能力使膏浆作为一个整体来抗击水流的冲击，因此要使水泥膏浆产生流动，水流必须克服膏浆的剪切屈服强度。而水泥膏浆的剪切屈服强度值通常都较高，初始剪切屈服强度值通常可以达到100Pa 以上，且随着时间增加，剪切屈服强度逐步增大，故水泥膏浆具有相当的抗冲能力。

④凝结时间可控：通过速凝剂调节水泥膏浆的凝结时间，在普通水泥膏浆的基础上研究出速凝水泥膏浆，解决了普通水泥膏浆在水下凝结时间长，不利于动水下堵漏施工的难题。水泥膏浆也有其局限性，其对细小裂隙、小通道的灌注效果受到一定的限制，因此在膏浆灌注完成后采用稳定性水泥浆液进行补灌，或采用稳定性水泥浆液进行开灌，可使微小裂隙得到良好的灌注，稳定性浆液在通过压力挤入地层后，浆体不会流失太远，材料利用率高；压力析水时间短，析水少，充填效果好，灌浆结石密实性好，强度高，灌浆后水泥结石耐久性好，可以有效地控制渗水。

结论：经过15天的作业，注浆工作已完成。在7-8月份清江汛期来临时，基坑内基本上无江水渗入，围堰边坡稳定，止水效果良好，为后期施工提供了良好的作业环境。

参考文献

[1]谢尊渊，建筑施工。中国建筑工业出版社，1998.2

[2]丁士昭，习成英。建设工程施工管理。中国建筑工业出版社，2011.3

[3]张金锁，工程项目管理。北京：科学出版社，2002

[4]谢建明，建筑工程的质量通病及其防治措施[J]。山西建筑，2009.3