单向阀管土体注浆加固工法

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1、单向阀管土体注浆加固工法铁道部第十三工程局赵鹏威王宁一、前言单向阀管注浆加固主要用于软土地基的整体或局部加固，大坝的防渗，以及深基坑在施工过程中出现的地面沉降的加固，基坑渗水的堵漏等工程。实践证明，在地面以下一定深度的土层加固和跟踪注浆加固中，单向阀管注浆具有施工方便、效果较好的优点，特别是对土体深部的定点、定量注浆，更是其它注浆方法所无法代替的。二、工法优点1.可根据需要灌注任何一个灌浆段，还可以重复注浆；2.可使用较高的注浆压力，灌浆时冒浆和串浆的可能性小；3.钻孔和灌浆设备分开，有效提高钻孔设备的利用率。三、适用范围本工法适用于各种

2、土质情况下的注浆加固，且可确定加固范围。四、施工工艺（一）、工艺原理利用钻机钻孔至需注浆的土体范围，钻孔时作为循环护壁的泥浆起到冷却钻头、提携钻屑保护孔壁的作用，通常采用优质泥浆，接着在钻好的孔内灌注套壳料（封闭泥浆）、插入单向注浆阀管。在注浆区，单向阀管上每隔33～50cm有一环注浆孔（孔外用橡皮套密封），一环孔即一个注浆段，止浆塞采用双塞系统，而且一套塞子只能包含一环灌浆孔。当封闭泥浆达到一定强度后，在单向阀管中插入双向密封注浆芯管(输浆钢管)，进行分层注浆。首先，加大压力使浆液顶开橡皮套，浆液在压力的驱使下挤破套壳料，使土体产生劈裂

3、并沿着裂缝扩散，并充满土体的空隙，起到加固的作用。一般注浆从底部向上进行，达到一定的注浆量或一定的压力后，将注浆钢管提升一定高度继续注浆，这样重复进行。图1为注浆工艺示意图。（二）、工艺流程(如图2)（三）、施工要素的确定要确定的要素包括注浆孔位的布置、浆液配料及配合比、注浆容许压力、注浆量等。1、注浆孔位的布置注浆孔位的布置是根据浆液的注浆有效范围，且应相互重迭，使被加固土体在平面及深度范围连成一个整体的原则决定的。（1）、扩散半径r确定理论计算的原理及参数一般不易确定，通常采用经验值或现场灌注法来确定。（2）、单排孔的布置如图3所示，

4、L为灌浆孔距，r为浆液扩散半径，则灌浆体的设计厚度b为：b=r2–L2/4，当L=2r时两圆相切,b为0。如果灌浆体的设计厚度为T，则灌浆孔距为：L=2r2–T2/4。按以上式进行计算出现以下几种情况：a、L接近0时，b值仍不能满足设计厚度的要求，应采用多排灌浆孔；b、单排孔能满足设计要求，但若钻孔过多、孔距太小，就应进行两排孔的方案比较；c、从图4可以看出，当L值较大而设计T值较小时，对减少钻孔数是有利的，但因L值越大造成的浆液浪费量也越大，故在设计时，应对钻孔费和浆液费用进行比较，图4的T为设计帷幕厚度，h为弓形高，L为弓长，每个注浆

5、孔的无效面积为：Sn=2×2/3×L×h式中h=r–T/2,若设土的空隙率为n,并且浆液填满整个孔隙,则浆液的浪费量为：qn=Sn×n=4/3×L×h×n(3)、多排孔的布置当单排孔不能满足设计厚度的要求时，就要采用两排以上的多排孔。多排孔的设计基本原则是，充分发挥灌浆孔的潜力，以获得最大的灌浆体厚度，不同的设计方法，得出的结果也是不同的。a.排距R大于（r+b/2）。这种情况两排孔不能紧密搭接，将在灌浆体中留下“窗口”，是不可取的方法，如图5（a）所示；b.排距R小于（r+b/2），两排孔搭接过多，造成一定的浪费，也不理想，如图5(b)

6、所示；c.排距R等于（r+b/2），两排孔正好紧密搭接，最大限度地发挥了各灌浆孔的作用，是最优的一种设计，如图6所示。根据以上分析，可推导出最优排距Rm和最大灌浆量有效厚度Bm的计算式：①两排孔：Rm=r+b/2=r+r2–L2/4，Bm=2r+b=2(r+r2–L2/4)；①三排孔：Rm同上，Bm=2r+2b=2（r+2r2–L2/4）；②五排孔：Rm同上，Bm=4r+3b=4（r+1.5r2–L2/4）。综上所述,可得出多排孔的最优排距：Rm=r+b/2=r+r2–L2/4，最优厚度：奇数排Bm=(n-1)[r+b×(n+1)/2(n

7、-1)]偶数排Bm=n(r+b/2)=n(r+r2-L2/4)，n为灌浆孔排数。2、灌浆材料及配合比的确定浆材一般分为粒状浆材和化学浆材，而粒状浆材在工程中较为常用。通常使用的粒状浆材为纯水泥浆、水泥粘土浆和水泥沙浆，即水泥基浆液。水泥基浆液以水泥浆为主，在地下水无侵蚀性的条件下，一般都采用普通硅酸盐水泥，水泥浆的水灰比一般在0.6~2.0，通常采用的水灰比为1：1，为调节水泥浆的性能，有时也可加入速凝剂或缓凝剂等附加剂。3、注浆量注浆量一般取决于加固土体的空隙率，将土体的空隙用浆液灌满所用的浆量，就是理论注浆量，其计算式为：Q=V×n式

8、中Q—注浆量,V—需加固土体体积,n—土体空隙率。4、容许压力容许灌浆压力与一系列因素有关，例如地层土的密度、强度和初始应力，钻孔深度、位置及灌浆次序等。然而，这些因素又难于准确预知，所以理论