水利工程中袖阀管灌浆施工技术

李陆明

（河南省水利科学研究院 河南 郑州 450003）〖HJ*1/2〗

【摘 要】南水北调中线工程沧河倒虹吸进、出口渐变段与渠道连接段建基面座在卵石地基上，不满足抗浮设计要求，通过采用袖阀管灌浆增加了盖重，解决了抗浮稳定问题。本文详细介绍了袖阀管灌浆参数的选择、施工工艺以及施工过程中质量控制要点等施工技术。

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关键词 水利工程；袖阀管灌浆；抗浮稳定；施工技术

Sleeve Valve Pipe Grouting Construction Technology in Water Conservancy Project

Li Lu-ming

（Henan Academy of water conservancy Zhengzhou Henan 450003）

【Abstract】In the middle route of south-to-north water transfer project， the inlet and outlet of the surging river inverted siphon and its connection with channel section is located on the pebble foundation， pebble can not meet the requirement of the anti-floating design of foundation. We used the sleeve valve tube grouting increased heavy cover ， and solved the anti-floating stability problems.This paper introduces in detail the quality control points of grouting sleeve valve tube selection， construction technology and construction process， construction technology.

【Key words】Water conservancy project；The sleeve valve pipe grouting；Anti floating stability；Construction technology

1. 工程概况

南水北调中线工程为避免沿线地表水对其引用水的污染，渠道在穿越大的河流处设置了众多的倒虹吸，其中沧河倒虹吸由进口渐变段、进口检修闸、倒虹管身段、出口控制闸和出口渐变段组成。因进、出口渐变段与渠道连接段建基面座在卵石地基上，抗浮不满足设计要求，须对卵石地基进行灌浆处理，以增加盖重满足抗浮要求。

2. 灌浆方法选择

在基础处理中，劈裂灌浆是一种很有效的施工方法，袖阀管灌浆又是劈裂灌浆中最常用的一种，广泛用于砂砾石地层，但多用于地基的加固处理，本工程进行借鉴，选择用袖阀管灌浆法来处理抗浮问题，灌浆的平均深度约为6m。

3. 施工准备

灌浆施工前，先在须进行灌浆处理部位浇筑一层混凝土垫层，作为布置钻机的平台和盖重，其他机械则布置在砼垫层以外不影响交通的地方。

4. 灌浆参数的选取

（1）灌浆试验。

为使灌浆的设计更符合本工程的实际情况，灌浆后的效果更佳，在大面积灌浆施工前先进行了灌浆试验。灌浆试验共布置8个灌浆孔，其中一序孔4个，二序孔4个（见试验孔布置图）。灌浆试验于2011年11月8日开始钻孔，2011年11月11日开始灌浆，2011年11月17日灌浆结束，共历时10天。经灌浆结束后钻检查孔进行注水试验检验，灌后渗透系数为4.13×10-7cm/s，满足设计要求的灌浆后基础的渗透系数不大于1*10-5cm/s的标准。

（2）灌浆参数。

通过灌浆试验确定的施工时采用的灌浆参数为：梅花形布孔，孔、排间距皆为2.5m，孔口中心距基础边缘距离不小于50cm，灌浆压力0.3MPa，灌浆材料采用粉煤灰水泥浆，水泥为P.o?42.5级普通硅酸盐水泥，水泥与粉煤灰之比为1：2，干料与水之比为1：2。

5. 工艺流程

测量放点→钻孔（泥浆护壁）→灌注套壳料→下袖阀管→待凝→开环→灌浆（自下而上分段）→灌浆结束、封孔→移位

6. 测量放点

测量人员根据测量控制点和灌浆孔坐标把设计好的灌浆孔位置测放到施工现场已浇筑好的混凝土垫层上。

7. 钻孔

钻机按照测量人员测放的孔位准确就位，并调整好钻杆的垂直度，确保钻孔的垂直度偏差小于1%。钻孔采用回转式地质钻机，针状合金钻头，泥浆作为冲洗液，开孔孔径110mm，灌浆孔孔径91mm。采用一次成孔法，钻至设计高程后停止钻进。为防止孔斜，钻机安装应平整稳固，钻机立轴和孔口管的方向应与设计孔向一致，钻进时应适当地控制钻进压力。

排间钻孔分为二序施工，同排钻孔不分序施工。先钻一序孔后钻二序孔。

钻孔过程中应做好地层情况的详细记录。

钻孔结束验收合格后进行下一步施工。

8. 灌注套壳料

（1）套壳料的性能要求：有较适宜的力学强度，包括抗压、抗剪、抗拉等强度，要满足开环和防止串浆的要求；收缩性要小，能和袖阀管有效接触；脆性较高，可增加开环的破碎程度；力学强度以7天为准，早期强度要增加较快，后期强度增加要缓慢；在灌注时要黏度较小、析水性较小、稳定性较高。

（2）套壳料是由水泥、粉煤灰、水按一定配比（水泥：粘土：水为1：1.5：1.9）混合制成的浆液。将导管下至孔底10cm处，用灌浆泵通过导管将套壳料送到孔底，使套壳料自下而上全部置换孔内泥浆，直到套壳料从孔口溢出。灌注套壳料要连续进行，不得中间停顿。灌注时间力求最短，最长不能超过20分钟。

9. 下袖阀管

袖阀管为专用管材，外径55mm，内径39mm，底端封闭，每环钻孔6个，环距33cm，环孔用橡皮箍箍住。袖阀管单根长33cm，可组合任意长度。

套壳料灌注完毕后把导管拔出立即下入袖阀管，袖阀管位置居中并固定，管底高程满足设计要求，管口高出地面10～20cm，管口加以保护。

袖阀管下设时间不宜太长，应控制在6～8h以内。

10. 待凝、开环

（1）待凝：套壳料灌注完毕后，待凝3～5d才能灌浆。

（2）开环：待凝结束后，通过向袖阀管内注入压力水，压开袖阀管橡胶皮箍，压裂填料形成通路，为浆液注入卵石层创造条件，压水过程中压力突降表示已经开环。

（3）开环标准：清水耗量突然大增，压力突然降低。

（4）开环要求：开环率要求大于95%，中排孔不得有连续不开环的孔段，边排孔不得有连续3个不开环的孔段。

11. 灌浆

（1）灌浆材料。

灌浆材料：使用粉煤灰水泥浆液，水泥采用P.o?42.5级普通硅酸盐水泥，粉煤灰采用Ⅱ级粉煤灰，水采用洁净地下水。

水泥与粉煤灰之比1：2，干料与水之比为1：2。水泥浆比重采用比重计测量，保证水泥浆比重符合设计要求。

制浆材料的称量误差小于5%，水泥浆搅拌时间不小于3min。浆液使用前必须过筛，浆液制备至用完时间不能大于4h，超过4h的余浆作为废浆处理。

寒冷季节施工应做好机械和灌浆管路的防寒保温工作，控制浆液温度在5~40度之间。

（2）灌浆。

灌浆工序：套壳料待凝到规定强度后，即准备灌浆工作。首先用清水将袖阀管冲洗干净，然后向袖阀管内下入双塞式灌浆塞，灌浆塞出浆口与袖阀管环孔位置一致。用灌浆泵对袖阀管内灌浆逐渐加压，直到清水通过花管的孔眼将套壳料压开，使套壳料产生裂缝，即开环。开环后，即向卵石层中灌注规定配合比的水泥浆。

灌浆采用自下而上灌浆法，先灌最底环（第一环），逐环上移，最后灌最上一环。

灌浆次序：先灌边排孔，后灌中间排孔。每排孔采用逐渐加密方式灌注。

灌浆压力按照确定的参数采用0.3MPa。

12. 灌浆结束和封孔

结束标准：灌浆段在规定最大压力下，注入率不大于0.4L/min 后继续灌注30 min即可结束灌浆，或注入率不大于1L/min 后继续灌注60min即可结束灌浆。

封孔：袖阀管灌浆结束并验收合格后对袖阀管进行封孔，封孔采用纯水泥浆。

13. 质量检测

（1）灌浆结束7天后对灌浆处理效果进行质量检查，检查的方法采用钻孔注水法。

（2）灌浆质量结果检查根据《水利水电工程注水试验规程SL345-2007》的规定，检查时间在灌浆结束7天后，试验采用钻孔常水头注水试验的方法，合格标准为：灌后渗透系数不大于1*10-5cm/s。

（3）检查孔检查结束后全孔进行一次注纯水泥浆，封孔。

14. 特殊情况处理

灌浆过程中如出现抬动或盖重垫层外地基冒浆，采取降低压力灌注，压力降至不冒浆为止灌至结束标准。灌浆过程中如出现孔段吸浆量过大，干料灌注超过1t后采用间歇灌浆，干料灌注超过3t后采用干料：水为0.75：1的浆液进行灌注。

15. 质量保证措施

（1）施工测量控制：加强测量放线及检查工作，配合适当的测量仪器和测量人员，确保钻孔位置和尺寸的准确性。

（2）原材料质量控制：袖阀管灌浆所用材料为水泥和粉煤灰，水泥和粉煤灰的质量应符合规范的要求；材料进场后须检查核对产品的合格证、材质化验单等文件是否齐全，并委托有资质的试验室进行复检，复检合格后才能进行使用；材料堆放在地势高、干燥和交通方便的地方，先到先用；材料必须按规定的浆液配比计量，计量误差应小于5%。

（3）钻孔质量控制：钻机的安装必须平整稳固，钻孔实际孔位与设计孔位偏差值不能大于10cm；钻孔深度应满足设计深度，钻进结束后孔底沉渣厚度不得超过10cm；袖阀管应居中安置，安装深度应满足设计要求，误差不得大于10cm；袖阀管露出地面高度10～20cm，管底封闭，管口加盖保护。

（4）灌浆质量控制：浆液使用普通搅拌机时应大于3min；浆液在使用前应过筛，浆液自制备至用完的时间不宜大于4h；止塞器止塞于环的上下20cm处，开环压力由小到大，直至开环，当开环压力达到2MPa仍不开环时此环不再开。开环后即灌浆，灌浆吸浆量控制在20L/min以下；灌浆时发现砼盖重出现抬动、盖重出现裂缝或边缘地面漏浆，应立即降低灌浆压力、减少进浆量继续灌注直至灌浆结束，对于上述情况久灌（3小时以上）不能结束者可暂停本环灌浆，待以后复灌。

（5）袖阀管施工过程应做好相应的施工记录，及时整理资料，对注浆过程中存在的问题，及时进行分析采取有效措施处理。

16. 结论

袖阀管灌浆常用于地基加固处理，本工程的实践表明，袖阀管灌浆用来解决建筑物抗浮问题也是可行的。

［文章编号］1006-7619（2014）08-30-625

［作者简介］ 李陆明（1968.10-），男，职称：高级工程师，工作单位：河南省水利科学研究院，研究方向：工程项目管理。