浅谈污水顶管井井底反砂处理的施工

摘要：本工程顶管工作井在施工时出现反水、反砂现象，因该工作井在施工前四周已打了两排水泥搅拌桩，为了施工工期及施工进度，需对该井进行堵水、堵砂措施―重新打高压旋喷桩。

关键词：堵砂、堵水、防坍塌

高压喷射注浆法是在注浆法的基础上，应用高压喷射技术而发展起来的一项新的地基加固方法，于1970年始于日本。它是利用工程钻机钻孔作为导孔，将带有特殊喷嘴的喷射管插入设计处理深度后，用高压脉冲泵等高压发生装置，使浆液或水以20～40 MPa的高压流从喷嘴中喷出，冲击切割土体。当能量大、速度快、呈脉动状的喷射流的动压超过土体结构强度时，土粒便从土体上剥落下来。一部分细小的土粒被喷射的浆液所置换，随着液流被带到土面上（俗称冒浆）。其余的土粒与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例和质量大小有规律的重新排列。待浆液凝固后，便在土中形成一固结体，固结体的形状与喷射流移动方向有关。

高压旋喷注浆法适用于处理淤泥、淤泥质粘土，粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土等地基。当土中含有较多的大粒径块石、坚硬粘性土、大量植物根茎或有过多的用机质时，应根据现场试验结果确定其使用程度。

1、井底反水、反砂产生的原因

当该顶管工作井开挖到底板位置时（井深约10米，井内孔7.2×4.5m），井底出现大量反砂、涌水现象，根据施工现场的观察以及地质资料所示，该现象主要是因为该井位置有约3~5米厚的粉细砂层，而且是刚好在我们准备对该工作井开挖施工底板之前，曾下过一段时间的暴雨，工作井四周的土体经过长时间的雨水浸泡，再加上施工时又要把工作井里的水短时间内全部抽干，井内的水随着逐渐减少，钢筋砼井壁及水泥搅拌桩承受的地下水压力以及土侧压力就逐渐增加，当井内水抽到井底时，井外的地下水压力过大，最终冲裂钢筋砼井壁旁的水泥搅拌桩，随着水的流动，造成了井底反水、反砂现象。

开始时反水、反砂现象还是比较小。因为反出来的都是白色的粉细砂，而且离该井北边约12米处有一排居民房，为了防止该井的反水、反砂而造成对施工旁的居民房影响，也有可能会造成该工作井的井壁破裂、塌方等事故的发生，因此我项目部决定暂时停止对该井的继续施工，并立刻对该井内进行反灌水稳砂处理。

2、堵水、堵漏的处理方法

我项目部根据施工现场的实际情况，在既保证施工工期而又保证井边居民房结构安全的情况下，决定安排高压旋喷桩机进场补桩、注浆加固井周边土体施工处理。其中处理方法如下：

1）：先在工作井砼护壁外四周（原水泥搅拌桩上）打一排深约16米（井底深9.8米），桩距30cm，密扣20cm的水泥高压旋喷桩。施工时采取每米约4到5包水泥调浆，根据施工经验，每钻孔如能出现反浆现象即可停止注浆施工，如按施工要求注浆都不能出现反浆现象，则可根据施工经验，尽量调小注浆压力（反浆、提钻中间时间可采取多次停顿，反复提钻），以利于水泥桩更好的成型，其中在井边打桩时，桩与桩之间必须垂直、密扣，特别是在井的四个角的位置，需特殊加固；

2）：采用不排水法施工，用长臂勾机或抓斗进行清底、挖砂（开挖之前必须待水泥旋喷桩成型达14天以上），在确保已开挖到位（达到设计开挖深度，而且要比设计深度深约30～50cm）后，停止施工，并停工2到3天后再去测量，如井底反水、反砂现象停止、稳定，而且符合水下砼封底厚度要求，才可以用泵车进行水下砼封底施工，水下砼浇注完成后需等待14天以上才可以抽水验底；

3）：如抽水验底还出现反砂现象，则在反砂位置进行注浆处理，以固化砼底板下松动的流砂层，防止砼底板下的地下水压冲破砼底板层，再次造成反水、反砂。施工时的采用水泥注浆量、压力的大小，应根据现场注浆时的实际情况，及时调整压力、水泥浆量，采用多次、间隔性注浆施工等方法。

3、处理结果

关于该工作井反砂、涌水情况的处理，我司有关领导非常重视，总工程师和有关技术人员就该事曾多次到过现场，观察现场环境情况，研讨施工处理方案；监理和业主也非常重视，多次召集市质监站、设计院、当地建委、质监站、监理、施工等各方有关技术人员现场观察，并召开专题处理会议，讨论该井情况的具体处理施工方案等。

经过上述处理方法完成后约14天再次抽水观察，发现该井的底板砼已完全封好，并没有出现反水、反砂现象，整体效果很好。

4、注浆质量保证措施

（1）注浆过程中对附近范围内的地表进行沉降隆起监控量测，随时调整注浆参数防止沉井开裂及地表隆沉影响井架使用安全。

（2）确保钻孔深度和角度，做好钻孔记录，为保证注浆效果奠定基础；

（3）严格按照技术交底作业，按照注浆工艺流程施工，做好注浆记录确保孔口管与管壁之间封闭密实，防止孔口处跑浆；注浆开始时宜采用小流量以免堵塞浆液渗透通道，注浆结束标准必须达到设计要求注浆压力或注浆量，确保注浆质量。

（4）注浆结束后，应综合分析钻孔注浆记录，并在出水量较大或注浆薄弱处打检查孔，检查注浆效果，如不能满足要求，则要补注。

（5）注双液浆时，注浆压力突然升高，应停止水玻璃注浆泵，只注入水泥浆或清水，待泵压恢复正常时，再进行双液注浆。

（6）当进浆量很大，压力长时间不升高，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小泵量、低压力注浆，以使浆液在岩层裂隙中有相对停留的时间，以便凝胶；有时也可以间歇注浆，但停注时间不能超过浆液凝胶时间；当需停止时间较长，则先停水玻璃泵，再停水泥浆泵，使水泥浆冲出管路，防止堵管。

（7）当发生跑浆时，则应缩短浆液的凝胶时间，进行小泵量、低压力注浆，以使浆液快速凝固，堵塞裂隙。

5、结束语

高压喷射注浆法处理地基在我国已有了广泛的应用，并制定了相应的施工设计规范。在高速公路软弱地基加固、水利工程防渗、矿山井巷加固与防渗等方面得到越来越多的应用。在一些大城市，随着地铁建设和高层建筑的崛起，不少深基坑工程亦都采用了高压喷射注浆技术来进行深基坑的止水防渗。高压喷射注浆按注浆管类型可分为单管、二重管和三重管三种方法。单管以单纯喷射水泥浆液；二重管在水泥浆液射流外面包裹一层高压空气同时喷射，来破坏土层结构，同时完成置换、填充；而三重管则是以包裹了高压空气的高压水流来破坏土层结构，再以水泥浆液进行置换、填充。

实践证明：在其他施工条件不允许的情况下，采用高压喷射注浆技术处理涌水、涌砂淹井事故是有效可行的。其不仅投入设备小、少，还能节约造价，缩短处理工期，达到事半功倍的效果，为今后类似工程提供借鉴。

参考文献

[1]崔云龙.简明建井工程手册.北京：煤炭工业出版社，2003

[2] 杜嘉鸿等.地下建筑注浆工程简明手册.北京.科学出版社，1992

[3]程骁.张凤祥.土建注浆与施工与效果检测.上海.同济大学出版社，1998

[4]中华人民共和国冶金工业部标准. 高压旋喷注浆技术规程［M］. 西安：西安交通大学出版，1993.