注浆技术在顶管施工的应用

摘要：在顶管施工过程中经常会遇到松散、易坍塌等不良地层的问题。本文结合工程实例，介绍如何采用压密注浆法加固土体，提高土层力学强度，从而保证顶管施工顺利进行。

关键词：顶管施工；压力注浆；注浆加固

为使2010年亚运会前，广州市水环境质量得到根本好转，广州市举全市之力进行污水治理和整治河涌，共投入了486亿元，共铺设污水管道400多公里。要在城市化已经比较稳定的城区内进行污水管道施工，加上城市道路交通繁忙和地下管线非常复杂，传统的开槽明挖埋管方法会严重影响到城市交通和居民的正常生活和工作；而顶管施工以其施工简便，占地少，对原有设施妨碍小而得到广泛的应用。本文将结合工程实例介绍采用压力注浆的方法加固软弱土体，以解决施工顶管过程中遇到的淤泥、砂砾等不良地质问题。

工程概况

广州市猎德涌东线污水干管工程主要收集天河区五山地区、龙口东路和石牌东路及周边的生活污水至猎德污水处理厂。工程施工路段为城市主干道，交通繁忙且管道埋深较大，故工程主要选用顶管法施工，安装d1350和d1500 Ⅲ级钢筋混凝土管总长约三千米，管道采用F型承插接口。经勘察发现W32井-W33井施工段的地层为素填土，结构松散、加上地下水位较高，容易发生坍塌。如果不进行加固处理，会严重影响该路段的行车安全，而且顶管施工无法进行。经过设计单位勘察，决定在管底、管顶进行注浆加固处理。

二、注浆技术的应用

(一)压力注浆加固原理

压力注浆法是利用压力将能固结的浆液通过钻孔注入岩土孔隙或空隙中，使其物理力学性能改善的一种方法。压力注浆一般是对地层垂直钻孔，将浆液注入孔内。在注浆孔附近一定影响半径范围内，土颗粒和固化的浆液凝聚成圆柱状的固结体，该固结圆柱体的抗压强度和抗压缩变形能力高于未注浆的土体，密布排列的固结圆柱体形成了群桩效果，使地层的物理力学性质得到提高。

(二)注浆加固方案

在拟建污水管道的底部、顶部进行有压注浆，将土体与水泥浆液胶结，提高土体的力学强度，避免在顶管掘进过程中发生坍塌，确保顶管能顺利进行。

(三)钻孔布置

钻孔平面呈梅花形布置，横向间距800mm，纵向间距800mm，孔径1lOmm（见图1）。钻孔深度以污水管道的埋深为依据，钻孔进入污水管底部3.0m，平均孔深约8m（见图2）。

图2 注浆横断面图

(四)工艺参数的选定

1．浆液的配制：采用普通硅酸盐42.5级水泥，水灰比l:0.8，水玻璃作为速凝剂，掺入量1％～2％。

2．注浆压力0.3-0.5MPa。

3．钻孔机选用潜孔钻机，注浆管采用直径25mmPVC管。

4．注浆：每孔注浆次数3次，每次注浆间隔时间4小时，分层注浆高度1―1.5m。

三、施工技术措施

1．根据拟建污水管的坐标位置进行孔位放样，确定钻孔孔位轴线，依据施工方案确定的钻孔间距放样，并用油漆标记。

2．造孔。选用1OOB型潜孔钻机，配潜孔锤（直径110mm）、内钻杆（直径为50mm）以及空压机送风。

3．注浆管安装。钻孔完成后立即下入直径25mmPVC管，注浆段加工成花管，上部用细石砼将孔壁与PVC管封闭。

4．注浆。采用HJ200型灰浆搅拌机搅拌水泥浆，每盘搅拌时间不超过5分钟，使浆液均匀，无大的团块。储浆桶容积要能满足连续注浆要求，桶上设置细目筛，进一步筛除水泥浆液中的颗粒，防止堵塞注浆管。注浆压力通过出浆管上安装的压力表进行控制，结束注浆的条件由以下两个方面决定：一是达到规定的压力；二是每分钟注入量小于规定值。

5．封孔。注浆完成后将注浆管拔出，上部空孔段用C25加细石封闭。

四、注浆过程中的特殊情况处理和预防措施

(一)灌浆中断

1．选用性能适用于灌浆要求的灌浆泵，保证在规定的压力下能长期的连续运转。每段灌浆结束后，要把泵清洗干净，检查其零件是否处于完好状态。

2．选用性能适用于灌浆要求的输浆材料，各管连接要牢固，并使其顺畅无破损。

3．灌浆所用的材料应由专人管理，停水、停电、停油等要提前通知。

4．压力表应准确，注意验证。

(二)串浆

1．加大第一次序孔间的孔距。

2．适当增长相邻次序孔的先后施工的间隔时间，使前一次序孔灌注的浆液基本凝固后，再开始后一次序的钻孔灌浆工作，防止新的浆液由已灌的或其它钻孔中串出。

(三)返浆

1．钻孔孔径力求均匀。

2．孔与灌浆管之间需要进行堵塞。

3．变化灌浆方法，分段灌浆并考虑其时间。

(四)大量漏浆

1．降低灌浆压力。

2．限制进浆量。

3．增加灌浆的浓度。

4．间歇灌浆。

5．必要时可采用一些化学灌浆。

五、结论与展望

我公司在2010年3月共完成152个注浆孔，累计钻孔1216m,注入水泥约37t。在顶管顶进施工过程中未发生注浆段坍塌现象，顺利完成顶管施工任务。

松散、易坍塌等不良的土层用压力注浆改善了地层性能，形成封闭层，保证了施工安全。此外，通过管底注浆，可以增大管道地基承载力．有利于减少土层的沉降量，具有良好的应用前程。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。