塑化型气泡混合轻质土空洞注浆技术应用

摘要:文章阐述了目前影响结构物背面产生空洞的因素,从中采取有效治理空洞病害的注浆方法，而塑化型气泡混合轻质土可实现在水中空洞注浆不分散、不离析，有效解决水中空洞注浆、隧道空洞注浆不饱满等难题。主要结合笔者多年的实践经验,介绍了塑化型气泡混合轻质土,从而针对塑化型气泡混合轻质土施工工艺进行分析与研究，旨在有效解决水中空洞注浆不饱满问题，及时保证工程的质量与结构安全。

关键词：塑化型气泡；混合轻质土；空洞注浆；施工工艺

Abstract: the article expounds the present influence on the back of the structures have empty factors, to take effective control of the disease empty grouting method, and plasticizing type bubbles mix light soil can realize in the water hole grouting not scattered, not segregation, effectively solve the water hole grouting, tunnel hole grouting not full difficult problems. Mainly based on the author's practical experience for many years, this paper introduces the type of plastic bubbles mix light soil, and so on the plastic bubble type mixed light soil construction technology research and analysis, aims to effectively solve the water hole grouting not full the issues, timely and ensure the quality of the construction and the safety of the structure.

Keywords: plastication bubble type; Mixed light soil; Hollow grouting; Construction technology

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

1. 概述

近年来，受超挖回填未填满、土体坍方过大、填料未压实、混凝土干缩及人为破坏等因素影响，导致结构物背面产生空洞。在长期的地下水作用下，结构物背面的可溶岩和土体被溶解并推移，导致土体内地下水通道逐年扩大，结构物周围土体被淘空，严重影响结构物安全。

目前，空洞病害治理目的主要有两方面：1）加固土体以提高土体的承载力；2）填充结构物背后空洞使结构物能均匀受力，防止结构物变形或破坏。而空洞注浆方法主要有水泥浆或水泥砂浆等单液注浆、水泥与水玻璃双液注浆及化学浆液注浆等。

水泥浆或水泥砂浆等单液注浆存在着水泥的水化反应比较缓慢，固结成可塑状要要较长时间，浆料易被水稀释分离，导致浆液流失、注浆不均匀、不密实等。水玻璃系等双液浆料在固化过程中，其流动性很大，适合于在坡度比较缓的空洞内填充，但其硬化固结时间很短，胶体在没有形成可塑状态便直接固结，在注入过程中没有流动性，使其接下来注入的浆料，难以通过前边的固结体进入未充填部分并固结，如需要继续填未填充的部分，需要加大压力，则可能导致结构物变形。反之，如果将硬化时间调长，使浆料在固化前注入，则与单液注浆一样，容易被水离析分离，导致浆液流失、注浆不均匀、不密实等。

2. 塑化型气泡混合轻质土介绍

气泡混合轻质土是将制备的气泡群按一定比例加入到由水泥、水及可选添加材料制成的浆料中，经混合搅拌、现浇成型的一种微孔类轻质材料。它具有轻质、流动性好等许多优良的特性，已经在土木工程众多领域中应用，前景广泛。

塑化性气泡混合轻质土是在气泡混合轻质土中添加一种可塑剂后，使其瞬间固结成可塑状，把“气泡”立即封闭在水泥浆中，而不具有流动性。但是，在压力推动下却能变为可流动的塑化状胶体（如图2-1），可实现在水中空洞注浆不分散、不离析，有效解决水中空洞注浆、隧道空洞注浆不饱满等难题。

图2-1 塑化型气泡混合轻质土形成机理

假设某个限定空洞（如图2-2所示），在可塑状固结状态下，最初注入的浆体①通过②接着注入的浆体和③后来注入的浆体依次向前方压进，④填充部分。

图2-2 塑化型气泡混合轻质土注浆机理

如果结构物背面是较大的空洞，如隧道背面空洞，其空洞注浆工艺如图2-3所示。这样，在可塑状固结状态下，不需要加大压力，便能将前面注入的可塑状固结体压向前方，依次挤压可塑状固结体，将大面积的空洞填充密实。

另外，通过可塑状固结状态，可以控制注入，避免流向不必要的部位，也不易从较大的龟裂和缝隙中流出。

图2-3 塑化型气泡混合轻质土隧道背面空洞注浆原理

3. 塑化型气泡混合轻质土施工工艺

3.1 施工流程

塑化型气泡混合轻质土空洞注浆的工艺流程为：施工准备注入孔削孔安装注入管灌注塑化型气泡混合轻质土封孔及拆管。

3.2 施工准备

1）设备准备

① 水泥砂浆设备

采用就近水泥拌和站或采用公司现有或新加工的砂浆搅拌设备。

② 泵送设备

根据现场泵送效果来选择管泵或蛇型泵。

③ 发泡稀释、发泡设备

采用公司现有设备或新加工的发泡稀释、发泡设备。

④ 可塑剂溶解、泵送设备

采用新加工或购买的可塑剂溶解槽、泵送设备、流量计，需加工溶解槽，新购买液体流量计和泵送设备，具体设备参数为：

A、溶解槽200L；

B、流量计60L/min；

C、泵送设备：泵送压力0.5~0.8MPa，最大流量60L/min。

⑤ 供水、供电设备

供水设备采用水车供水，现场采用新购置的帆布水箱，电力供应采用柴油发电机。

⑥ 泵送管件及接头

气泡混合轻质土泵送管件及接头采用现有泵送软管（2寸），可塑剂泵送的管径根据现场试验和掺量确定（初定3/4寸），具体两条管安装图如下所示。

图3-1气泡混合轻质土浇筑管与可塑剂管安装图

⑦ 压力测定装置

压力测定装置是由一个带耐磨材料的压力传感器设备，压力测定装置安装在气泡混合轻质土泵送管出口位置，具置以方便观察压力为原则，最大测定压力为0.8MPa。

2）材料准备

① 普通硅酸盐水泥

由业主甲供或直接从水泥厂家采购，但使用前必须进行相应的试验。

② 发泡剂

根据现场用量在公司厂房直接限额调配。

③ 可塑剂及速凝剂

根据试验确定厂家类型采购后，在现场直接溶解使用。

3.3 注浆孔钻孔

钻孔采用风钻钻孔，孔径66mm（安装2寸管），钻孔间距为5m，梅花型布置，完成钻孔后比须清孔。

3.4 安装注浆管

定位板预先按照如下图3-2尺寸在工厂加工好，采用定位螺丝将定位板固定好，然后按要求安装止回阀及埋设注浆管，止回阀安装在灌注管口预防浆液倒流。

图3-2 定位板尺寸及注浆管安装图

3.5 灌注塑化型气泡混合轻质土

按如下工艺流程（如图3-3所示）灌注塑化型气泡混合轻质土，灌注压力为0.1~0.2MPa，注浆结束标准为:1）当注浆压力稳定上升压力达到0.2MPa，并稳定10min后，2）不进浆或进浆量很少时（确认好没堵管），即可停止注浆。

图3-3 灌注塑化型气泡混合轻质土工艺流程

3.6 封孔及拆管

完成灌注工艺后，进行封孔及拆管作业。

4. 结语

塑化型气泡混合轻质土空洞注浆因其优异特性，特别是在涌水、积水、流动水状态下仍能充填饱满密实，充填体积不减少的特性能使其在空洞填筑领域大放异彩。除隧道顶空洞填筑以外，塑化型气泡混合轻质土工法还适用于如下空洞注浆工程：

1）在有涌水、积水、流动水状态下的空洞注浆，如修补漏水隧道、桥头搭板塌空、新修隧道、深基坑桩等空洞；

2）在与水接触路段的空洞注浆，如水利河堤、港湾码头、管道填充、废坑充填；

3）在限定的空洞填充和注浆；

4）采空区、熔岩空洞注浆等。

参考文献

1、《气泡混合轻质土及其应用综述》平 王树林（2003/5)

2、《气泡混合轻质土填筑工程技术规范》（CJJ/T177-2012，备案号：J1352-2012）

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。