顶管注浆加固施工方法与流程

  本发明涉及建筑实施工程技术领域，特别涉及顶管实施工程技术领域，具体是指一种顶管注浆加固施工方法。

  顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法，它不需要开挖面层，还可以穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等。顶管施工借助于主顶油缸及管道间中继间等的推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起。与此同时，也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间，以期实现非开挖敷设地下管道的目的。

  在长距离(大于100米)管道顶进过程中，一定要采用注浆工艺，利用触变泥浆套减少顶进过程中管壁与土体之间的磨擦力，并填充流失的土体，减少土体变形、沉降和隔水。

  常规注浆方法：因顶管施工中遇水流量大的地下水情况较少，一般只沿顶进环向外侧进行超前小导管注浆，以及在掌子面直接注浆加固土体。如果直接在掌子面注浆，遇孔隙率较大且地下水位高的区域，注浆材料可能沿孔隙流失或随水流冲回管道内。注浆材料随水流流进边缝，凝结造成管道与边缝粘结，影响顶进施工。

  因此，需要出示一种顶管注浆加固施工方法，其注浆效果好，能够克服因水流量大、土层孔隙率高所造成的注浆材料流失及返浆等问题，解决注浆材料流回管道中造成管道固结粘附等问题，避免注浆材料的流失浪费，提高施工效率，有实际效果的减少注浆后地质突变状况发生概率。

  为了克服上述现存技术中的缺点，本发明的一个目的是提供一种顶管注浆加固施工方法，其注浆效果好，能够克服因水流量大、土层孔隙率高所造成的注浆材料流失及返浆等问题，解决注浆材料流回管道中造成管道固结粘附等问题，避免注浆材料的流失浪费，提高施工效率，有实际效果的减少注浆后地质突变状况发生概率，适于大规模推广应用。

  本发明的另一目的是提供一种顶管注浆加固施工方法，其设计巧妙，操作简单便捷，加快施工工期，降低实施工程的成本，适于大规模推广应用。

  较佳地，在所述步骤(3)中，所述注浆管为注浆袖阀管，所述注浆袖阀管布置成梅花形；或者，所述注浆管包括超前小导管和锁角锚管，所述超前小导管和所述锁角锚管布置成梅花形。

  较佳地，所述步骤(2)还包括：在所述封闭墙中设置排气孔；所述步骤(3)还包括：在所述排气孔中设置排气管。

  较佳地，在所述步骤(4)中，所述注浆的压力为0.5mpa～1.0mpa，所述注浆的时间为3min～5min。

  较佳地，在所述步骤(4)中，单根所述注浆管的注浆量为q＝πr2lηαβ，其中l为注浆段长度；r为所述注浆材料的扩散半径；η为地层孔隙率；α为所述注浆材料的有效充填率；β为所述注浆材料的损耗系数。

  较佳地，在所述步骤(4)中，单根所述注浆管的注浆量为所述注浆孔的体积的1.5倍。

  较佳地，在所述步骤(4)中，所述注浆采用两步法：首先进行第一次注浆，当所述第一次注浆的所述注浆材料凝结固化后，进行第二次注浆，以使所述注浆管填充密实。

  1、本发明的顶管注浆加固施工方法有：(1)在顶管的管口处设置封闭墙，封闭墙密封住管口；(2)在封闭墙中设置泄水孔和注浆孔；(3)在注浆孔中设置注浆管；(4)将注浆材料通过注浆管进行注浆，因此，其注浆效果好，能够克服因水流量大、土层孔隙率高所造成的注浆材料流失及返浆等问题，解决注浆材料流回管道中造成管道固结粘附等问题，避免注浆材料的流失浪费，提高施工效率，有实际效果的减少注浆后地质突变状况发生概率，适于大规模推广应用。

  2、本发明的顶管注浆加固施工方法有：(1)在顶管的管口处设置封闭墙，封闭墙密封住管口；(2)在封闭墙中设置泄水孔和注浆孔；(3)在注浆孔中设置注浆管；(4)将注浆材料通过注浆管进行注浆，因此，其设计巧妙，操作简单便捷，加快施工工期，降低实施工程的成本，适于大规模推广应用。

  本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现，并可通过所附权利要求中特地指出的手段、装置和它们的组合得以实现。

  图1是本发明的顶管注浆加固施工方法的一具体实施例进行注浆期间顶管横截面示意图。

  请参见图1所示，在本发明的一具体实施例中，本发明的顶管注浆加固施工方法有以下步骤：

  在所述步骤(1)中，所述封闭墙3可以是任何合适的封闭墙，在本发明的一具体实施例中，所述封闭墙3是用砖砌成的砖墙。

  在所述步骤(1)中，所述砖墙能够使用任何合适的砖砌成，在本发明的一具体实施例中，所述砖墙采用灰砂砖砌成。

  在所述步骤(2)中，所述泄水孔4可设为在所述封闭墙3的任何合适的位置，请参见图1所示，在本发明的一具体实施例中，所述泄水孔4设置在所述封闭墙3的中心。设置所述泄水孔4是为避免水压力过大冲垮封闭墙3。

  在所述步骤(2)中，所述泄水孔4和所述注浆孔5的设置可以是在设置所述封闭墙3的时候同时设置，即预设在所述封闭墙3中，也可以在设置所述封闭墙3完成后再在所述封闭墙3中设置。

  在所述步骤(3)中，所述注浆管可以是任何合适的注浆管，在本发明的一具体实施例中，所述注浆管为注浆袖阀管，所述注浆袖阀管布置成梅花形。

  相邻两个所述注浆袖阀管的间距能够准确的通过要确定，在本发明的一具体实施例中，在所述注浆袖阀管布置成梅花形的情况下，相邻两个所述注浆袖阀管的间距为400mm。

  所述注浆袖阀管的尺寸能够准确的通过要确定，在本发明的一具体实施例中，所述注浆袖阀管的尺寸为50mm(直径)×6.0m(长度)，所述注浆袖阀管的纵向搭接长度为3.0m。

  在所述步骤(3)中，所述注浆管还可以是其它任何合适的注浆管，例如，所述注浆管可以包括超前小导管和锁角锚管，所述超前小导管和所述锁角锚管布置成梅花形。

  为了控制所述泄水孔4的通断，在本发明的一具体实施例中，所述步骤(3)还包括：在所述泄水孔4中设置阀门开关。

  为了注浆顺畅，及时排气，请参见图1所示，在本发明的一具体实施例中，所述步骤(2)还包括：在所述封闭墙3中设置排气孔6；所述步骤(3)还包括：在所述排气孔6中设置排气管。

  所述排气管的直径能够准确的通过要确定，在本发明的一具体实施例中，所述排气管的直径为20mm。

  所述排气管可以是任何合适的排气管，在本发明的一具体实施例中，所述排气管是塑料管。

  在所述步骤(4)中，所述注浆材料可以是任何合适的注浆材料，在本发明的一具体实施例中，所述注浆材料为水泥水玻璃双浆液。

  所述水泥水玻璃双浆液可具有任何合适的构成，在本发明的一具体实施例中，所述水泥水玻璃双浆液中水灰比为1:1，所述水泥水玻璃双浆液中水玻璃的重量为水泥的重量的3％～3.5％。

  在所述步骤(4)中，所述注浆的压力和时间能根据需要确定，在本发明的一具体实施例中，所述注浆的压力为0.5mpa～1.0mpa，所述注浆的时间为3min～5min。也就是说，保持所述压力3min～5min后停止所述注浆。施工时所述注浆的压力可根据实际情况调整，优选0.7mpa。

  在所述步骤(4)中，单根所述注浆管的注浆量能够准确的通过要确定，在本发明的一具体实施例中，单根所述注浆管的注浆量为q＝πr2lηαβ，其中l为注浆段长度；r为所述注浆材料的扩散半径；η为地层孔隙率；α为所述注浆材料的有效充填率；β为所述注浆材料的损耗系数。

  r通常取0.6l0,l0为所述注浆管的管体间距；l0可以为50cm，也就是说所述注浆管的管体间距可以为50cm；l按注浆管长度根据地质情况确定，一般取2m～6m；在地层为风化岩层时η通常取2％～3％，在地层为岩石破碎带时η通常取5％～8％，在地层为砂土时η通常取40％～60％，在地层为粘土时η通常取20％～40％；α通常取85％；β通常取1.05。

  在所述步骤(4)中，单根所述注浆管的注浆量能够准确的通过要确定，例如，单根所述注浆管的注浆量为所述注浆孔5的体积的1.5倍。

  在所述步骤(4)中，所述注浆能够使用任何合适的方法，在本发明的一具体实施例中，所述注浆采用两步法：首先进行第一次注浆，当所述第一次注浆的所述注浆材料凝结固化后，进行第二次注浆，以使所述注浆管填充密实。

  ②注浆管注浆后再打无孔管作为检查管，检查注浆质量。有水地层可观察无孔管内涌水颜色及涌水量，水颜色如较澄清或夹带水泥渣块，则注浆效果较好，如涌水为泥浆颜色或涌水量较大时，应补注或重注。

  在顶管1的管口2处采用灰砂砖砌砖墙作为封闭墙3，通过砖墙密封住管口2；砌砖墙时在砖墙中心预留泄水孔4和阀门开关；待砖墙达到一定强度后，在砖墙上用风钻钻出注浆孔5(可以成梅花形布置)，钻孔直径大于需要设置在注浆孔5中的超前小导管和锁脚锚管的直径3mm；钻孔完成后及时安设超前小导管和锁脚锚管，防止塌孔；超前小导管和锁脚锚管顶进采用大孔引导和风钻相结合的工艺，即先钻大于超前小导管和锁脚锚管直径的引导孔，利用钻机的冲压力和推力低速顶进超前小导管和锁脚锚管。注浆材料采取使用拌和机制浆，采取了液压注浆机将注浆材料注入超前小导管和锁脚锚管内，通过超前小导管和锁脚锚管进行注浆。注浆分两步完成，当第一次注浆的注浆材料凝结固化后，进行第二次注浆，以使超前小导管和锁脚锚管填充密实。注浆采取注浆终压和注浆量双控措施，注浆压力为1mpa，保持压力4min后停止注浆，注浆量为注浆孔5的体积的1.5倍。若注浆量超限，未达到压力要求，应调整注浆材料浓度继续注浆，直至符合注浆品质衡量准则。确保注浆孔5周围岩体、超前小导管周围孔隙与锁脚锚管周围孔隙均为浆液充填，方可终止注浆。

  注浆材料及配合比：注浆材料采取使用水泥水玻璃双浆液，在水泥中掺入早强剂水玻璃，水灰比为1：1；水玻璃的重量为水泥的重量的3％，水泥(中材亨达水泥有限公司、中材牌普通硅酸盐水泥、p.o42.5)，水玻璃(深圳市上岛化工有限公司、40度水玻璃、40b)。

  在顶管1的管口2处采用灰砂砖砌砖墙作为封闭墙3，通过砖墙密封住管口2；待砖墙达到一定强度后，在砖墙中心用风钻钻出泄水孔4并在泄水孔4中安装阀门开关；在砖墙的其它位置用风钻钻出注浆孔5(可以成梅花形布置)，钻孔直径大于需要设置在注浆孔5中的注浆袖阀管的直径5mm；钻孔完成后及时安设注浆袖阀管，防止塌孔；注浆袖阀管顶进采用大孔引导和风钻相结合的工艺，即先钻大于注浆袖阀管直径的引导孔，利用钻机的冲压力和推力低速顶进注浆袖阀管。注浆材料采取使用拌和机制浆，采取了液压注浆机将注浆材料注入注浆袖阀管内，通过注浆袖阀管进行注浆。注浆分两步完成，当第一次注浆的注浆材料凝结固化后，进行第二次注浆，以使注浆袖阀管填充密实。注浆采取注浆终压和注浆量双控措施，注浆压力为0.7mpa，保持压力5min后停止注浆，注浆量为注浆孔5的体积的1.5倍。若注浆量超限，未达到压力要求，应调整注浆材料浓度继续注浆，直至符合注浆品质衡量准则。确保注浆孔5周围岩体与注浆袖阀管周围孔隙均为浆液充填，方可终止注浆。

  注浆材料及配合比：注浆材料采取使用水泥水玻璃双浆液，在水泥中掺入早强剂水玻璃，水灰比为1：1；水玻璃的重量为水泥的重量的3.5％，水泥(中材亨达水泥有限公司、中材牌普通硅酸盐水泥、p.o42.5)，水玻璃(深圳市上岛化工有限公司、40度水玻璃、40b)。

  注浆袖阀管的尺寸为50mm(直径)×6.0m(长度)，纵向搭接长度为3.0m，布置成梅花形，相邻两个注浆袖阀管的间距为400mm。

  在顶管1的管口2处采用灰砂砖砌砖墙作为封闭墙3，通过砖墙密封住管口2；待砖墙达到一定强度后，在砖墙中心用风钻钻出泄水孔4并在泄水孔4中安装阀门开关；在砖墙的其它位置用风钻钻出排气孔6(可以沿管口2的圆周方向环向间隔设置)并在排气孔6中安装排气管；在砖墙的另外位置用风钻钻出注浆孔5(可以成梅花形布置)，钻孔直径大于需要设置在注浆孔5中的注浆袖阀管的直径4mm；钻孔完成后及时安设注浆袖阀管，防止塌孔；注浆袖阀管顶进采用大孔引导和风钻相结合的工艺，即先钻大于注浆袖阀管直径的引导孔，利用钻机的冲压力和推力低速顶进注浆袖阀管。注浆材料采取使用拌和机制浆，采取了液压注浆机将注浆材料注入注浆袖阀管内，通过注浆袖阀管进行注浆。注浆分两步完成，当第一次注浆的注浆材料凝结固化后，进行第二次注浆，以使注浆袖阀管填充密实。注浆采取注浆终压和注浆量双控措施，注浆压力为0.5mpa，保持压力3min后停止注浆，注浆量为注浆孔5的体积的1.5倍。若注浆量超限，未达到压力要求，应调整注浆材料浓度继续注浆，直至符合注浆品质衡量准则。确保注浆孔5周围岩体与注浆袖阀管周围孔隙均为浆液充填，方可终止注浆。

  注浆材料及配合比：注浆材料采取使用水泥水玻璃双浆液，在水泥中掺入早强剂水玻璃，水灰比为1：1；水玻璃的重量为水泥的重量的3.2％，水泥(中材亨达水泥有限公司、中材牌普通硅酸盐水泥、p.o42.5)，水玻璃(深圳市上岛化工有限公司、40度水玻璃、40b)。

  注浆袖阀管的尺寸为50mm(直径)×6.0m(长度)，纵向搭接长度为3.0m，布置成梅花形，相邻两个注浆袖阀管的间距为400mm。

  本发明适用于水流量较大、土层孔隙率高的情形，尤其适于地下水位高的填石区域，在无水渗流且土层孔隙率小时，可直接在掌子面注浆施工，遇水流量较大时，待水流量变小时，在顶管的管口处设置封闭墙。

  1、正式注浆前进行管路压水试验，如有泄漏及时检修，试验压力等于注浆终压。

  5、为保证超前小导管的有效搭接长度，施工全套工艺流程中严控开挖的进尺，以使下一循环的施工顺利进行。

  本发明克服了因水流量大、土层孔隙率高所造成的注浆材料流失及返浆等情况，很好的提高了注浆效果，解决了注浆材料流回管道中造成管道固结粘附等问题，避免注浆材料的流失浪费，提高施工一次性完成效率，有实际效果的减少注浆后地质突变状况发生概率，对填石区域顶管施工超前注浆质量控制具有较高指导意义，积累了宝贵的施工经验，提高了实施工程技术水平，提升了核心竞争力。

  综上，本发明的顶管注浆加固施工方法注浆效果好，能够克服因水流量大、土层孔隙率高所造成的注浆材料流失及返浆等问题，解决注浆材料流回管道中造成管道固结粘附等问题，避免注浆材料的流失浪费，提高施工效率，有实际效果的减少注浆后地质突变状况发生概率，设计巧妙，操作简单便捷，加快施工工期，降低实施工程的成本，适于大规模推广应用。

  由此可见，本发明的目的已经完整并有效的予以实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中予以展示和说明，在不背离所述原理下，实施方式可作任意修改。所以，本发明包括了基于权利要求精神及权利要求范围的所有变形实施方式。