一种注浆加固施工方法及地表施工方法与流程

本发明涉及建筑领域，具体而言，涉及一种注浆加固施工方法及地表施工方法。

背景技术：

城市轨道交通在人为开发的城市中修建，难免要遭遇人工生成的不良地质体，无胶结堆石料区即为其中的一种。无胶结堆石料区，通常是由戈壁料直接回填取土坑造成的，在戈壁区城市中广泛分布。并且由于管理的不规范，回填坑的工程资料经常缺失，而工程勘察又不能达到较高的精度，使得无胶结堆石料区在施工过程存在发生工程事故的风险。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种注浆加固施工方法及地表施工方法，其旨在降低无胶结堆石料区域施工过程的工程事故的风险。

本发明提供一种技术方案：

一种地表注浆加固施工方法，其包括：以跳孔注浆的方式向多个注浆孔内注浆，注浆过程中，先向处于四周的注浆孔进行帷幕灌浆，再向处于内部的注浆孔注浆。

在本发明较佳的实施例中，上述向处于四周的注浆孔内进行帷幕灌浆的步骤中，浆液由按重量份数计的以下组分混合而成：0.75-0.85份的水，0.95-1.05份的水泥以及0.02-0.04份的水玻璃。

在本发明较佳的实施例中，上述向处于内部的注浆孔内注浆的步骤中，浆液由按重量份数计的以下组分混合而成：1.3-1.5份的水，0.95-1.05份的水泥，0.75-0.85份的粉煤灰以及0.15-0.25份的生石灰。

在本发明较佳的实施例中，上述注浆步骤中，包括先向一个注浆孔内注入部分浆液，洗孔之后，再向一个注浆孔内注入其余部分浆液。

在本发明较佳的实施例中，上述向处于四周的注浆孔内进行帷幕灌浆的步骤中，包括：向一个注浆孔内注入理论注浆量的80％，洗孔，再向一个注浆孔内注入理论注浆量的20％。

在本发明较佳的实施例中，上述向处于内部的注浆孔内注浆的步骤中，包括：向一个注浆孔内注入理论注浆量的70％，洗孔，再向一个注浆孔内注入理论注浆量的30％。

在本发明较佳的实施例中，上述多个注浆孔包括沿第一方向布置的多个孔以及沿第二方向布置的多个孔，第一方向与第二方向具有夹角。

在本发明较佳的实施例中，上述注浆步骤之前还包括向注浆孔内安装袖阀管，以及将套壳料注入袖阀管内。

在本发明较佳的实施例中，上述套壳料通过重量比为0.95-1.05:1.4-1.6:1.9-2.1的水泥、粉性黏土、水配置而成。

本发明还提供一种技术方案：

一种地表施工方法，其包括上述的注浆加固施工方法。

本发明实施例提供的注浆加固施工方法及地表施工方法的有益效果是：

通过浆液及注浆顺序的调整，使注浆范围具有针对性，注浆质量易于保证。该注浆加固施工方法不受作业空间限制，通过增加资源投入，隧道开挖可与地表加固平行施工，连续快速通过不良地质段，工期易于保证。

此外，通过本发明提供的注浆加固施工方法对杂填土进行加固施工，相比明挖施工有效的保证了工期，减少了社会成本。通过注浆的方式对杂填土进行改良，将拱顶一定厚度范围内的杂填土固结，形成具有一定强度的拱壳结构，在拱壳结构保护下进行施工，避免了用地的征迁及管线改迁等前期工作，节约了大量社会成本，提高了效率，保证了工期。总结优化施工参数，节约了大量资源，环保、节能效益良好。同时，为其余线路的修建提供了借鉴，突破了无胶结堆石料区施工技术以及戈壁料等人工回填土杂填区施工这一难题社会效益显著。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的多个注浆孔的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的注浆孔布置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的注浆孔的位置关系图；

图4为本发明实施例提供的袖阀管的结构示意图；

图标：101-第一方向；102-第二方向。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面对本发明实施例的地表注浆加固施工方法及地表施工方法做进一步说明。

一种地表注浆加固施工方法，其包括：以跳孔注浆的方式向多个注浆孔内注浆，注浆过程中，先向处于四周的注浆孔进行帷幕灌浆，再向处于内部的注浆孔注浆。

进一步地，处于内部的注浆孔是指在整个注浆区域内处于内部的注浆孔，相应地，处于四周的注浆孔是指在整个注浆区域四周围的注浆孔。图1为本发明实施例提供的多个注浆孔的结构示意图，请参阅图1，在本实施中，图1中虚线所对应的注浆孔采用帷幕灌浆的方式注浆，其余的注浆孔为上述的内部的注浆孔。需要说明的是，在本发明其他的实施例中，可以根据现场施工的状况以及注浆区域的地基结构进行划分。

帷幕灌浆是将浆液灌入岩体或土层的裂隙、孔隙，形成连续的阻水帷幕，以减小渗流量和降低渗透压力的灌浆工程。在本实施例中，先向处于四周的注浆孔进行帷幕灌浆，帷幕灌浆的浆液初凝时间较短，于四周的注浆孔快速形成有效封堵，防止浆液向加固区外大范围扩散。

经过发明人的研究发现：在注浆过程中，浆液中的水灰比、以及浆液中各成分的比例大小也至关重要。在注浆设备可注能力范围内，浆液水灰比取小值，最大限度的提高浆液浓度，一方面减小浆液的扩散范围，另一方面提高早期强度。

注浆以填充固结提高土层自稳能力为目的，不需要较高强度，强度过高，因严重影响掌子面人工开挖难度；同时，从经济角度出发，适当减少水泥用量，掺加部分相对经济的胶凝材料。

图2为本发明实施例提供的注浆孔布置的结构示意图；请参阅图2，在本实施例中，多个注浆孔包括沿第一方向101布置的多个孔以及沿第二方向102布置的多个孔，第一方向101与第二方向102具有夹角。优选地，第一方向101与第二方向102的夹角为60度。

进一步地，第一方向101上，相邻两个注浆孔之间的距离为1m；第二方向102相邻两个注浆孔之间的距离为1m。图3为本发明实施例提供的注浆孔的位置关系图，请参阅图3，相邻两个注浆孔之间的距离为1m。

在本实施例中，上述向处于内部的注浆孔内注浆的步骤中，浆液由按重量份数计的以下组分混合而成：1.3-1.5份的水，0.95-1.05份的水泥，0.75-0.85份的粉煤灰以及0.15-0.25份的生石灰。优选地，1.4份的水，1份的水泥，0.8份的粉煤灰，以及0.2份的生石灰。

采用上述的浆液对处于内部的注浆孔内注浆，浆液观感较浓，可注性较好。该浆液比重为1.52，初凝时间为6h左右。

此外，发明人发现，对于四周封堵帷幕孔必须掺加水玻璃方能加快初凝时间，减少浆液向加固范围外扩散。

因此，在本实施例中，对上述向处于四周的注浆孔内进行帷幕灌浆的步骤中，浆液由按重量份数计的以下组分混合而成：0.75-0.85份的水，0.95-1.05份的水泥以及0.02-0.04份的水玻璃。优选地，0.8份的水，1份的水泥以及0.03份的水玻璃。

在本发明较佳的实施例中，对现场封堵帷幕浆的搅拌设备进行了如下调整：

1)配大功率电机对浆液进行持续强烈搅拌，防止搅拌不均，局部水玻璃掺量大而使得浆液结块。现场帷幕浆搅拌电机功率达1400转/分钟；

2)储浆桶配密目过滤网，将拌浆桶中的局部结块给予过滤，防止堵泵堵管情况，同时，在储浆桶内插入风管连通空压机持续送风，防止浆液结块。

发明人就每个注浆孔的注浆指标进行实验、分析、计算。

从理论上将，当下部土层空隙均被浆液填充后，再继续压注时，压力会显著提升，因此，以注浆压力作为注浆控制指标最为稳妥。在试验之初，现场便拟定以注浆压力发生显著变化作为分段提管或终止注浆指标。如初始注浆压力为1.0mpa，当注浆压力提升至1.2-1.5mpa后，再持续压注1盘如保持压力不变，则提管或终止注浆。塌陷区地表注浆前期部分注浆孔采取了压力显著提升作为分段提升或终止注浆指标，但在施工过程中，各孔初始压力在0.2-1.0mpa之间不等，差异较大，单孔压注持续近一个作业班次的时间未见注浆压力显著提升，并且出现加固孔位5m以外的地表裂缝冒浆的情况。

坍塌段地表注浆初始试验表明，因土层空隙率大，以注浆压力显著提升作为控制指标会使浆液在松散地层中大范围限扩散而造成浪费，鉴于此，现场注浆泵随即采取大流量低压力的档位进行，对单孔注浆以理论注浆量为控制依据，并采取了间歇性注浆。

单孔每延米注浆量理论计算如下：

处于四周的注浆孔(帷幕灌浆)：

注浆孔间距为1m，各孔注浆体必须形成有效搭接方能起到封堵作用，按搭接15cm计；单孔理论影响半径为0.652m；土层孔隙率取0.42(取自坍塌料室内土工试验报告)；浆液填充系数，砂卵石取0.8。浆液损耗系数(浆液会流失至加固区域平面、深度范围以外)，根据《隧道施工规范》，b取值在1.1-1.4之间，本工程试验段因孔隙率大，取大值1.4。则单孔每延米耗浆量q为：

q＝0.652×3.14×0.42×0.8×1.4＝0.624m³

内部的注浆孔:

中部注浆孔间距为1m，不考虑搭接，单孔理论影响半径为0.52m，其余取值与上述的处于四周的注浆孔相同；则单孔每延米耗浆量q为：

q＝0.52×3.14×0.42×0.8×1.4＝0.369m³

本发明采用间歇式注浆的方式进行注浆，具体地，在本实施例中，先向一个注浆孔内注入部分浆液，洗孔之后，再向一个注浆孔内注入其余部分浆液。

进一步地，向处于四周的注浆孔内进行帷幕灌浆的步骤中，包括：向一个注浆孔内注入理论注浆量的80％，洗孔，再向一个注浆孔内注入理论注浆量的20％。

在实施例中，上述向处于内部的注浆孔内注浆的步骤中，包括：向一个注浆孔内注入理论注浆量的70％，洗孔，再向一个注浆孔内注入理论注浆量的30％。

在本发明较佳的实施例中，上述注浆步骤之前还包括向注浆孔内安装袖阀管，以及将套壳料注入袖阀管内。

在本发明较佳的实施例中，上述套壳料通过重量比为0.95-1.05:1.4-1.6:1.9-2.1的水泥、粉性黏土、水配置而成。优选地，套壳料通过重量比为1:1.5:2的水泥、粉性黏土、水配置而成。

本发明还提供一种地表施工方法。该地表施工方法包括上述的注浆加固施工方法。

下面对本发明实施例的地表施工方法做进一步说明。

先对钻孔孔位进行定位，孔位确定后，采用钻机钻孔。钻机自动调平，钻孔过程中一定要保持垂直度，钻孔垂直度误差小于1％。在钻井过程中每1～2m要检查一次成孔的垂直度情况。如发现偏斜应立即停止钻井，采取措施进行纠偏。引孔施工结束后，进行地表注浆。

跟管钻井成孔后，钻机反转抽出潜孔冲击器，再将袖阀管顺套管中插至孔底(从管靴开口处穿过套管)。图4为本发明实施例提供的袖阀管的结构示意图，请参阅图4，在本实施例中，袖阀管(采用管，单节长度330mm，节与节之间采用螺纹连接，单节管端部管壁开有6只注浆孔，注浆孔外设有橡胶单向阀。下袖阀管前，逐根连接封口，袖阀管露出地面30cm左右，管底封闭，管口加盖保护。袖阀管的连接需保证质量，连接紧密，不得有断开现象。封口按设计进行封口料的制作，并保证封口的长度在1.5m以上；袖阀管应尽量安装在孔中央。

袖阀管安装完成后，将套壳料注入套管内，再用拔管器将跟进套管拔出。套壳料采用膨润土现场配置，配比(重量比)为水泥：粉性黏土：水为1:1.5:2。用泥浆泵向孔内注入套壳料，注满为止，使套壳料填满注浆套管四周。套管拔出需快速，防止套壳料凝结。

注浆器采用镀锌钢管，采用螺纹连接，注浆器顶部与压浆管连通，底部安装注浆枪。注浆枪长1m，顶部及底部均安装止浆塞及止浆环。

在压密注浆结束后，采用1:2水泥砂浆将孔口封闭。

本发明实施例提供的注浆加固施工方法及地表施工方法至少具有以下优点：

通过浆液及注浆顺序的调整，使注浆范围具有针对性，注浆质量易于保证。该注浆加固施工方法不受作业空间限制，通过增加资源投入，隧道开挖可与地表加固平行施工，连续快速通过不良地质段，工期易于保证。

本方法适用于粒径单一，没有胶结材料的卵石层，稳定性极差，坍塌时具有一定的流动性的隧道施工，也适用于戈壁料等人工回填土杂填区施工。

此外，通过本发明提供的注浆加固施工方法对杂填土进行加固施工，相比明挖施工有效的保证了工期，减少了社会成本。通过注浆的方式对杂填土进行改良，将拱顶一定厚度范围内的杂填土固结，形成具有一定强度的拱壳结构。在拱壳结构保护下进行施工，避免了用地的征迁及管线改迁等前期工作，节约了大量社会成本，提高了效率，保证了工期。总结优化施工参数，节约了大量资源，环保、节能效益良好。同时，为其余线路的修建提供了借鉴，突破了无胶结堆石料区施工技术以及戈壁料等人工回填土杂填区施工这一难题。

所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。