壓密注漿設(shè)備與機具要點解讀*
——《壓密注漿樁技術(shù)規(guī)范》解讀(三)

(湖南宏禹工程集團有限公司，湖南 長沙 410117)

一、 標準要求

5.1.2 注漿材料稱量裝置，其稱量誤差宜在±1%以內(nèi)。

5.2.1 注漿采用的柱塞式注漿泵應(yīng)符合下列要求：

1 注漿泵技術(shù)性能應(yīng)與灌注漿體相適應(yīng)。

2 注漿泵額定工作壓力宜大于設(shè)計最大注漿壓力的3.0倍。

3 單次排漿量宜為10～15L，泵送最大粒徑應(yīng)大于15mm。

5.2.2 注漿泵應(yīng)具有卸壓功能。

5.3.2 輸漿管路應(yīng)采用無縫耐高壓、耐磨鋼管和高壓軟管，接頭宜采用螺紋連接、法蘭連接或快速管卡。注漿管路連接彎頭最小轉(zhuǎn)彎半徑應(yīng)大于200mm。

5.3.4 孔內(nèi)注漿管應(yīng)采用無縫鋼管，錐螺紋連接，注漿管外徑應(yīng)一致。

5.3.6 提拔孔內(nèi)注漿管的拔管機，起拔力不應(yīng)小于250kN。

壓密注漿樁的注漿材料黏稠，骨料含量較多，為低坍落度漿材，對于制漿設(shè)備及注漿設(shè)備均有較高的要求。配制滿足要求的漿材，具有滿足施工能力的制漿設(shè)備、注漿設(shè)備及其他輔助設(shè)備是能夠成功進行壓密注漿樁施工的前提條件。

1 制 漿

1.1 材料稱量

注漿施工過程中，材料的稱量需準確快速。通常采用人工上料，速度慢，材料摻入量誤差大。因壓密注漿樁漿材稠度大、坍落度低，材料配比的誤差會導致漿材的流動性能及力學性能變化，不能滿足壓密注漿施工的要求，所以需快速準確確定各種材料的摻入量，提高施工效率、保證制漿質(zhì)量。一般在施工過程中，均采用自動配料稱量系統(tǒng)，在施工前按照設(shè)計配比設(shè)置好技術(shù)參數(shù)，可提高效率及保證施工質(zhì)量。

1.2 投料順序及攪拌時間

為使注漿材料滿足壓密注漿樁技術(shù)要求，在漿材配制過程中，材料摻入攪拌桶的過程需嚴格控制。投料順序的不同，可能引起漿材攪拌不均、攪拌時間過長或漿材結(jié)塊等問題，從而導致注漿管路及注漿泵壓力陡增，嚴重的可發(fā)生設(shè)備損壞、管路堵管等事故。因此，在漿材的配制過程中，應(yīng)先將稱量好的固體材料分別投入攪拌機內(nèi)，充分攪拌，讓不同材料先均勻分散。

攪拌時間是材料能夠均勻分散的重要影響因素之一。時間太短，攪拌不充分，材料未均勻分散，加水后攪拌易出現(xiàn)結(jié)塊；理論上講，干料攪拌時間越長混合越均勻，但考慮到施工效率問題，攪拌時間不宜太長；經(jīng)測試，一般壓密注漿干料攪拌3min能夠基本均勻分散。施工時可根據(jù)現(xiàn)場干料情況的差異性，對攪拌時間進行調(diào)整，但不宜小于3min。

當固體材料充分拌勻后，加入水攪拌，再隨著攪拌機的轉(zhuǎn)動逐漸加入外加劑。外加劑必須在前料攪拌均勻后加入，加入時不可集中，否則不能均勻分散，導致漿材不合格，攪拌時間不宜過短，需等所有材料充分均勻后方可開始泵送灌注。經(jīng)現(xiàn)場試驗測得，加入外加劑后攪拌時間不宜小于2min，應(yīng)用時可根據(jù)實際情況適當增加攪拌時間。

2 注漿泵的選擇

2.1 應(yīng)與灌注漿體相適應(yīng)

壓密注漿泵與常規(guī)的水泥基材料注漿泵不同。常規(guī)的注漿泵灌注漿液流動性較好，注漿活塞等直徑較小。葉片式、齒輪式注漿泵限于自身的結(jié)構(gòu)型式，不適用于塑性細石混凝土的泵送施工。壓密注漿采用的注漿泵應(yīng)能夠完成干密性漿體的推動，同時因漿材中含有骨料，會對機械內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成磨損。因此，選擇的注漿泵還應(yīng)具有高壓耐磨的特點。

2.2 泵送流量可調(diào)

在施工過程中，注漿泵的單次排漿量及單位時間泵送頻次對壓密注漿樁的成樁質(zhì)量影響較大。單次快速泵送量大于10L時，形成的壓密樁體效果較好。因低坍落度漿體稠度大、骨料含量多、泵送壓力較大的特點，需采用高壓力耐磨的柱塞泵，同時還需具有可調(diào)泵速及泵量的功能。此外，要求最大可泵送不小于15mm粒徑的骨料。

2.3 較高泵送壓力

壓密注漿樁是通過注漿設(shè)備將低坍落度漿體通過壓力擠入地層的施工工藝。由于漿體稠度大，與管路摩擦阻力大，一方面需克服管路壓力損失以及管路連接段的阻力，另一方面需要提供足夠大的推力擠壓地層內(nèi)的原始巖土體，因此注漿設(shè)備要求有較高的工作壓力。

由于灌漿施工過程中可能出現(xiàn)漿材泌水結(jié)塊、漿材早凝等問題，此時注漿會產(chǎn)生憋泵高壓力，因而注漿泵的額定工作壓力需遠大于注漿壓力。經(jīng)現(xiàn)場試驗，當設(shè)備額定工作壓力達到注漿壓力的3倍時，能夠克服管路壓力損失，可對地層起到擠壓作用且能處理早期輕微堵管。

2.4 卸壓功能

壓密注漿樁采用的是純壓式注漿施工。在本段灌注達到結(jié)束標準時，輸漿管路內(nèi)充滿了帶壓漿體。在下一段注漿施工時，一方面來自地層的應(yīng)力反壓漿體，一方面來自輸漿管路內(nèi)的漿體壓力，在拆卸輸漿管路時會因為壓力釋放而噴出漿體，可能導致施工人員受傷，危險性較大。所以壓密注漿樁選用的注漿泵需具備卸壓功能，在施工完上段注漿后準備下一段注漿拆管時應(yīng)先卸壓，保證施工人員的安全。

3 輸漿管路及注漿管

3.1 輸漿管路

a.輸漿管路長度要求。輸漿管路連接著注漿泵與孔內(nèi)注漿管，漿材通過輸漿管路在注漿泵的壓力作用下向前移動。因壓密注漿材料內(nèi)含有較多的骨料、稠度大、與管路內(nèi)壁的摩擦力較大，其壓力損失也大。理論上在滿足施工場地的前提下，輸漿管路越短壓力損失越小。但考慮到施工效率以及可實施性，輸漿管路不宜太短。根據(jù)大量工程經(jīng)驗，輸漿管路的長度不宜超過50m。榆林香水水庫在壓密注漿施工時進行了注漿管路長度與壓力損失的簡易試驗，結(jié)果見表1。

表1 榆林香水管路長度與壓力損失關(guān)系

注：注漿泵采用細石泵(最大工作壓力30MPa)，輸漿管路采用內(nèi)徑65mm無縫鋼管，法蘭盤連接，單根輸漿管長度為3.0m。

b.輸漿管路耐壓要求。在施工過程中，漿材難以做到完全攪拌均勻。輸漿時漿材里的骨料因團聚效應(yīng)，管路內(nèi)漿材壓力很大，常規(guī)的輸漿管路難以滿足壓力要求，易出現(xiàn)爆漿現(xiàn)象。所以要求輸漿管路抗壓能力為注漿壓力的2倍以上。可采用無縫耐高壓、耐磨鋼管，接頭采用法蘭盤連接；輸漿管路與注漿管采用高壓軟管螺紋絲扣連接，既能隨著灌漿管高度變化，并滿足多個孔之間的擺動要求，又能滿足抗高壓的要求。

c.輸漿管直徑要求。因壓密注漿材料中摻入的骨料顆粒粒徑可達10mm，輸漿管直徑過小時，漿材在輸送過程中易出現(xiàn)顆粒團聚效應(yīng)導致堵管或造成漿材在孔內(nèi)地層出漿口的壓力嚴重衰減。為了減少堵管現(xiàn)象,減小壓力損失，輸漿管路內(nèi)徑應(yīng)大于55mm。

d.輸漿管路密封性要求。壓密注漿施工時，因管路較長、接頭多，在高壓推動漿材的過程中接頭處容易產(chǎn)生泌水滲漏。隨著泌水滲漏現(xiàn)象的出現(xiàn)，易產(chǎn)生局部壓濾效應(yīng)，漿材因失水而發(fā)生結(jié)塊、團聚凝結(jié)，導致管路堵塞。所以輸漿管的接頭密封性應(yīng)良好，并具有足夠強度。

3.2 注漿管

a.注漿管耐壓要求。注漿管放置在鉆孔內(nèi)，將輸漿管送來的漿材送達需要處理的地層部位。注漿管一方面需滿足泵送高壓力及耐磨要求，另一方面，注漿管受側(cè)向壓力較大，因而需采用高強度的無縫鋼管，內(nèi)徑大于最大骨料粒徑的5倍，耐壓能力一般可滿足要求。

b.注漿管加工要求。壓密注漿樁施工時先將注漿管下入孔內(nèi)，采用細砂石等材料將孔壁與注漿管之間的環(huán)隙填充，封閉孔內(nèi)環(huán)隙，防止?jié){材在壓力作用下向上返串。施工時，隨著漿材的注入利用拔管設(shè)備將注漿管逐漸上提。由于受注漿管自重、注漿管與孔壁間的摩擦力以及注漿材料對注漿管的握裹力等，起拔過程中下部注漿管受到的拉力較大，若采用一般材質(zhì)的注漿管容易拉斷。因此，注漿管需采用強韌性較高的優(yōu)質(zhì)無縫鋼管，同時采用錐絲螺紋連接，一般可采用6～10mm厚的無縫鋼管，絲扣的長度應(yīng)能滿足對起拔拉力的抗拉應(yīng)力要求。

管路內(nèi)壁須平順。若管壁內(nèi)部有臺階，不但大大增加漿材在注漿管內(nèi)的阻力，而且易造成堵管現(xiàn)象。因此，內(nèi)部平順一方面可減少注漿壓力損失，另一方面可減小堵管的可能性。

注漿管以多段連接的方式組成，管外壁接口段若形成臺階，在拔管過程中會大幅增加拔管力。因此，為了減小拔管過程中的起拔力，注漿管路外部連接段也需平順。

4 拔管設(shè)備

當孔深較深或地層為砂土層時，注漿材料對注漿管的握裹力、孔壁對注漿管的摩擦力、注漿管自身的重量等疊加造成起拔力較大。一般拔管機或自帶起拔裝置的機械設(shè)備，其起拔力應(yīng)大于250kN方能滿足要求。當孔深較大、地層較復雜時，要求設(shè)備起拔能力也能相應(yīng)地增加，應(yīng)根據(jù)施工中注漿孔深度及地層情況確定適宜的注漿拔管機械。