化工儲(chǔ)運(yùn)區(qū)注漿防滲施工的探討

韓 永 凱

(山西潞安工程有限公司，山西 長(zhǎng)治 046204)

·巖土工程·地基基礎(chǔ)·

化工儲(chǔ)運(yùn)區(qū)注漿防滲施工的探討

韓 永 凱

(山西潞安工程有限公司，山西 長(zhǎng)治 046204)

在重化工項(xiàng)目后期的生產(chǎn)建設(shè)中，為防止高度危害的流體對(duì)土壤、地下水的污染，采用注漿防滲的施工處理辦法，針對(duì)已運(yùn)行的重化工儲(chǔ)運(yùn)區(qū)的注漿防滲工程，從施工的難點(diǎn)、方法等方面進(jìn)行闡述，以解決施工中可能遇到的問題。

污染，注漿參數(shù)，試驗(yàn)，斜孔，變形

1 工程概述及特點(diǎn)難點(diǎn)

本工程位于山西省襄垣縣，需要對(duì)化學(xué)液體或有毒物質(zhì)儲(chǔ)運(yùn)區(qū)和固體儲(chǔ)運(yùn)區(qū)地面以下進(jìn)行處理，以確保在事故工況下，污染物不會(huì)污染地下水。儲(chǔ)運(yùn)區(qū)附近主要斷裂構(gòu)造為文王山北斷層?？辈毂砻?，其屬非活動(dòng)性斷層，斷裂破碎帶寬約10 m～15 m。該工程特點(diǎn)是地基處理(注漿)工程量大，約為41萬延米、工期要求短、危險(xiǎn)程度高，尤其是儲(chǔ)運(yùn)區(qū)已運(yùn)行的儲(chǔ)罐及化工設(shè)備區(qū)域、工業(yè)管道支架基礎(chǔ)周圍的注漿，極易出現(xiàn)冒頂、位移，造成嚴(yán)重后果，設(shè)備一旦出現(xiàn)損壞，修復(fù)難度極大，費(fèi)用極高。

2 施工方法

2.1鉆孔施工技術(shù)要求

1)采用潛孔錘鉆機(jī)鉆進(jìn)，開孔時(shí)，應(yīng)調(diào)整好鉆桿的傾斜角度和鉆機(jī)的方位角；

2)孔深：嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)孔深，深度與設(shè)計(jì)偏差不大于10 cm；

3)孔徑：先導(dǎo)孔孔口段為φ91 mm，質(zhì)量檢查孔不小于φ76 mm；

4)已建裝置下，任一鉆孔間距不大于2.5 m，通過鉆孔交叉重疊布設(shè)，可確保裝置下部漿液及其結(jié)石體的全面覆蓋。

2.2注漿施工技術(shù)要求

1)試驗(yàn)布孔及段長(zhǎng)劃分：設(shè)防深度15 m，裝置下布設(shè)斜孔，在裝置下一定范圍內(nèi)形成15 m等厚層。為保證注漿效果，豎孔適當(dāng)延長(zhǎng)，孔深15.5 m。注漿孔豎孔孔間距2.5 m，采用梅花形布置，斜孔位置嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)點(diǎn)位量測(cè)。

注漿應(yīng)分區(qū)段進(jìn)行，每段長(zhǎng)度5 m～10 m。

2)施工方法及工藝：注漿試驗(yàn)采用后退式注漿方式，一次成孔、分段自下而上二次注漿法。即鉆探至預(yù)計(jì)孔深，中部安裝止?jié){塞，進(jìn)行下段注漿；再于孔口2.0 m或1.0 m位置安裝止?jié){塞，進(jìn)行上段注漿。根據(jù)場(chǎng)地冒漿情況，若地表冒漿嚴(yán)重，則鉆至5 m，0 m～5 m注漿，再掃孔鉆至設(shè)計(jì)孔深，進(jìn)行下段注漿。

2.3注漿結(jié)束的指標(biāo)

注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)通常根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，結(jié)合注漿壓力和注漿量來進(jìn)行控制，裝置下注漿孔(斜孔)注漿壓力最高為0.8 MPa，其余注漿孔注漿壓力最高為1.0 MPa。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)注漿壓力逐步升高，達(dá)到設(shè)計(jì)壓力并繼續(xù)注漿10 min～20 min，基本上可結(jié)束該孔的注漿；單孔注漿量要求與設(shè)計(jì)注漿量應(yīng)基本相同，注漿結(jié)束時(shí)的進(jìn)漿量在3 L/min以下(經(jīng)試驗(yàn)判斷)，可結(jié)束本孔注漿；各類注漿孔，在要求的注入率下，當(dāng)注漿段的孔口注漿壓力抬動(dòng)值變化較大，且超過設(shè)計(jì)壓力值后，難以維持穩(wěn)定，繼續(xù)上升，可直接結(jié)束該段注漿。

2.4關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)

1)注漿參數(shù)：注漿壓力:0.3 MPa～1.0 MPa(具體終壓應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況調(diào)整)；漿液配比：A液：水/水泥/膨潤(rùn)土=1∶0.5∶0.5。

2)注漿材料：a.外摻劑選用具有減水、早強(qiáng)、微膨脹功能的混凝土快速修補(bǔ)劑，早強(qiáng)劑選用無明粉或JK-24早強(qiáng)劑，減水劑選用XP-Ⅱ高效減水劑，膨脹劑選用UEA膨脹劑(鋁粉)。速凝劑采用水玻璃，僅當(dāng)各孔段上部注漿冒出地面時(shí)摻入，建議摻入量為水泥用量的2%～3%。b.注漿漿體采用粘土—水泥漿，由水泥、粘土、外摻劑和水混拌而成。配合比選用，水泥∶粘土粉∶早強(qiáng)劑∶膨脹劑∶減水劑=1∶1∶0.1∶0.001∶0.001。其中，水泥∶粘土粉的比例允許計(jì)量誤差±3%。

3)漿液性能指標(biāo)，穩(wěn)定漿液應(yīng)滿足以下要求：a.在常溫、常壓條件下，漿液的穩(wěn)定性、流動(dòng)性、可注性等指標(biāo)不改變其基本性質(zhì)，不發(fā)生強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)，漿液顆粒能注入到微小孔隙和裂隙中。b.漿液的凝固時(shí)間在一定的范圍可調(diào)，并能準(zhǔn)確控制。c.漿液易清洗，對(duì)環(huán)境無污染，無毒、無害，對(duì)設(shè)備及管道無腐蝕性危害。d.漿液固化時(shí)無收縮現(xiàn)象，固化后與巖土體有一定的粘結(jié)性。結(jié)石體具有一定的抗折抗壓強(qiáng)度，不龜裂。

3 材料要求

1)采用比表面積不小于300 m2/kg的普通硅酸鹽水泥或80 μm方孔篩篩 余不大于10%或45 μm方孔篩篩余不大于30%的火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥。

2)摻入比例粘土粉(高嶺土400目)∶水泥=1∶1。

3)工業(yè)用鹽：選用工業(yè)用鹽應(yīng)符合GB/T 5462—2003工業(yè)鹽中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，按每批次和每10 t均需抽樣檢查。

4)注漿用水符合JBJ 63—89混凝土拌和用水標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，拌漿水的溫度控制在5 ℃～40 ℃之間，采用圍堰滲水，經(jīng)檢驗(yàn)合格后投入使用，冬期施工時(shí)做好各項(xiàng)防凍工作。

4 施工要求

4.1測(cè)量定位

1)由業(yè)主提供坐標(biāo)主控制點(diǎn)及高程控制點(diǎn)，并出具書面移交手續(xù)，壓樁前先放好孔位，并經(jīng)檢查、復(fù)核、報(bào)驗(yàn)合格后方可施工。

2)施工現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格按儲(chǔ)運(yùn)區(qū)注漿孔位布置圖紙布置孔點(diǎn)。

3)注漿孔應(yīng)用全站儀測(cè)量放樣，鉆孔實(shí)際位置原則上不應(yīng)超過設(shè)計(jì)位置20 mm，當(dāng)受地形及高壓線影響，鉆機(jī)不能就位于設(shè)計(jì)位置時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)院回復(fù)文件，可視具體情況進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整方式為注漿孔位于管線或地溝上時(shí)，可適當(dāng)偏移，并增加注漿量或加密注漿孔(注漿孔間距改為2 m)。定點(diǎn)后應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行清理。如因地形影響鉆機(jī)不能就位時(shí)，視具體情況，可變更孔位，不得擅自改變孔位。

4.2注漿施工順序

1)以設(shè)防范圍為邊界，先外圍帷幕孔形成擴(kuò)散區(qū)限制，在中心區(qū)充填注漿。同一區(qū)域內(nèi)有豎孔和斜孔，先進(jìn)行豎孔注漿，后斜孔注漿。

2)同一序列的孔可按“隔孔注漿”原則實(shí)施，以漿液不串孔為前提。

3)豎孔數(shù)量多的位置，按“隔排隔孔灌注”的原則實(shí)施，即間隔一排灌注，同一排的孔與孔之間隔孔灌注。

4)注漿試驗(yàn)采用后退式注漿方式，一次成孔、分段自下而上二次注漿法。即鉆探至預(yù)計(jì)孔深，中部安裝止?jié){塞，進(jìn)行下段注漿。

5)壓力注漿應(yīng)自下而上進(jìn)行，使?jié){體分布均勻，且漿體不外冒，每隔500 mm左右注漿一次，當(dāng)注漿量小于0.4 L/min，或出現(xiàn)大量冒漿，穩(wěn)定30 min時(shí)即可完成注漿。漿液注入率不應(yīng)小于20%，應(yīng)通過重復(fù)注漿，補(bǔ)孔注漿等方式保證注入率。注漿工作結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)采用粘土或其他材料封堵注漿孔，防止?jié){液流失，轉(zhuǎn)入下一孔位施工。

4.3注漿壓力

裝置下注漿孔(斜孔)注漿壓力最高為0.8 MPa，其余注漿孔注漿壓力最高為1.0 MPa。最高壓力應(yīng)根據(jù)注漿過程是否冒漿、跑漿、串漿控制，以使地層空隙能夠充分充填而不過量劈裂為原則。注漿全過程中認(rèn)真觀測(cè)并記錄抬動(dòng)表的變化情況，當(dāng)抬動(dòng)表變化值超過0.1 mm時(shí)立刻停止升壓。

4.4封孔

1)每個(gè)鉆孔注漿結(jié)束經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)檢員、監(jiān)理工程師共同驗(yàn)收合格才能進(jìn)行封孔。

2)封孔采用分段注漿封孔的辦法，封孔漿液凝固較好，注漿孔口無明顯線性流水現(xiàn)象，在孔口段進(jìn)行封孔注漿處理。

4.5注漿孔回填

1)注漿結(jié)束后，對(duì)注漿孔上部空余部分，待孔內(nèi)漿液凝固后采取機(jī)械壓降法繼續(xù)封孔，封填材料選用砂∶水泥=1∶2的水泥砂漿，水灰比不大于0.6，其摻入潔凈細(xì)砂粒徑不小于1.0 mm。壓漿時(shí)通過砂漿泵經(jīng)膠管送入孔內(nèi)，封孔壓力不大于設(shè)計(jì)注漿壓力。

2)如全孔已經(jīng)充滿漿體，可直接在孔口段進(jìn)行封孔注漿處理。

5 施工過程注意事項(xiàng)

5.1注漿施工注意事項(xiàng)

1)施工前先核對(duì)場(chǎng)地地下管線位置，注漿孔位于管線上時(shí)，可適當(dāng)偏移，但應(yīng)增加注漿量或加密注漿孔注漿。

2)鉆孔方式采用引孔方式，鉆進(jìn)過程中不應(yīng)加水。

3)注漿鉆孔的方向、深度都要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。每個(gè)注漿孔的孔位偏差不宜超過20 mm。開鉆前必須保證機(jī)身的平穩(wěn)性，孔徑允許偏差為±5 mm。鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)保持中速，遇硬層應(yīng)減速慢鉆，以防卡鉆。

4)注漿孔應(yīng)跳孔施鉆，跟孔注漿。不應(yīng)全部鉆孔完后再注漿，以免孔位串漿，增加難度及清孔工作量。注漿孔施工應(yīng)先注漿外排、后注漿內(nèi)排，按先外后內(nèi)的順序進(jìn)行跳孔間隔施工，內(nèi)外排注漿間隔時(shí)間大于72 h，保證注漿質(zhì)量。

5)注漿的過程中，控制好漿液各組成部分的重量以控制好水泥漿的配置。

6)如注漿效果不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，則要根據(jù)情況確定不合格區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)充注漿。即：若某測(cè)試孔未達(dá)到滲透系數(shù)驗(yàn)收指標(biāo)，則在其2.5 m范圍內(nèi)，另行補(bǔ)充2孔，呈正三角形布置，進(jìn)行注水或壓水試驗(yàn)，檢測(cè)滲透性。

7)在注漿過程中，由于巖土條件、設(shè)備基礎(chǔ)、注漿材料等工程條件的變化或建(構(gòu))筑物變形異常的情況下，致使注漿效果未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，應(yīng)及時(shí)通知設(shè)計(jì)單位。注漿間斷時(shí)間應(yīng)小于漿液的初凝時(shí)間。

8)注漿鉆孔完成后，應(yīng)及時(shí)埋設(shè)注漿管。

9)注漿工作結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)采取措施進(jìn)行封孔，注漿孔及檢測(cè)孔應(yīng)采用2∶8灰土分層夯實(shí)，壓實(shí)系數(shù)不小于0.95。

10)鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)詳細(xì)記錄孔位、孔深、土層變化等特殊情況及其處理措施。施工過程中要作好施工日志及各種檢查測(cè)量記錄。

5.2既有建(構(gòu))筑物變形監(jiān)測(cè)

當(dāng)注漿壓力大于已建構(gòu)筑對(duì)地基的單位荷載，特別是對(duì)樁基承臺(tái)或整板基礎(chǔ)，漿液進(jìn)入構(gòu)筑物基礎(chǔ)與地基之間，壓力得不到釋放，可能導(dǎo)致構(gòu)筑物抬升，甚至開裂，如圖1所示。因此，注漿過程中，應(yīng)采用精密水準(zhǔn)測(cè)量的方法，測(cè)定布設(shè)于建筑物上測(cè)點(diǎn)的高程變化，及時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)地基基礎(chǔ)的變形情況，采取對(duì)策(見表1)，從而確保過程施工安全。

5.3地層巖體抬動(dòng)變形監(jiān)測(cè)

注漿點(diǎn)不同壓力和不同注入率等因素對(duì)地層抬動(dòng)變形的影響程度，應(yīng)進(jìn)行地層巖體抬動(dòng)變形監(jiān)測(cè)，從而指導(dǎo)過程中漿量、壓力、水灰比調(diào)整。抬動(dòng)觀測(cè)裝置如圖2所示。施工前要測(cè)量場(chǎng)地的標(biāo)高，并注意測(cè)點(diǎn)應(yīng)有足夠的數(shù)量和代表性。壓樁過程中則要隨時(shí)測(cè)量地面是否發(fā)生隆起或凹陷，以確保注漿工程質(zhì)量。

表1 預(yù)警及對(duì)策表

等級(jí)管理指標(biāo)范圍/%對(duì)策Ⅰ預(yù)警≥60正常施工Ⅱ報(bào)警≥801)壓力降低；2)流速減??；3)漿液變?、驑O限≥100停止施工

6 應(yīng)急處理方法及操作要點(diǎn)

1)注意測(cè)量鉆孔中的涌水量，并做好記錄。注漿前先進(jìn)行空荷運(yùn)轉(zhuǎn)，并按設(shè)計(jì)進(jìn)行打壓試驗(yàn)。注漿時(shí)必須觀測(cè)井壁變化，發(fā)現(xiàn)有漏漿時(shí)，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況采取切實(shí)可靠措施。

2)做好注漿過程中有關(guān)記錄。注漿間歇或注漿結(jié)束必須沖洗注漿管路。嚴(yán)格按照注漿泵、鑿巖機(jī)等操作要求進(jìn)行操作及維護(hù)。

3)冒漿：采用表面封堵、低壓、限量、改壓濃一級(jí)漿液、間歇灌注等方法進(jìn)行處理。

4)孔內(nèi)漏漿：少數(shù)鉆孔吸漿量特大，改壓0.5∶1水泥濃漿長(zhǎng)時(shí)間灌注仍達(dá)不到終灌標(biāo)準(zhǔn)，采用間歇壓漿方法反復(fù)灌注，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求。間歇時(shí)間不宜過長(zhǎng)，一般5 min～10 min，避免濃漿在高壓下固化將壓漿管堵塞。

5)地面隆起處理：注漿過程中如發(fā)生地面隆起，應(yīng)立即停止該孔注漿，分析具體原因，相應(yīng)減小注漿量、降低注漿壓力和注漿速度。

7 結(jié)語

儲(chǔ)運(yùn)區(qū)的注漿防滲比普通的注漿防滲需要更多的施工前計(jì)算和試驗(yàn)，在施工過程中要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，尤其是設(shè)備、管線的位移和變形監(jiān)測(cè)，嚴(yán)格按方案施工，在施工前制定嚴(yán)密的應(yīng)急預(yù)案能有效的應(yīng)對(duì)事故的發(fā)生。

[1] JGJ 79—2012,建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

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[3] SL 62—2014,水工建筑物水泥注漿施工技術(shù)規(guī)范[S].

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HanYongkai

(ShanxiLu’anConstructionEngineeringCo.,Ltd，Changzhi046204,China)

During the production and construction of the later period of heavy chemical industry project, grouting waterproofing is adopted to prevent the high-risk fluid from polluting the soil and underground water. Aimed at the already working grouting waterproofing projects, this paper mainly expounds on the difficult points and methods during the construction, so as to solve the possible problems in the process of construction.

pollution, grouting parameter, experiment, inclined hole, deformation

1009-6825(2017)32-0043-03

2017-09-04

韓永凱(1982- )，男，工程師

P642

A