注浆施工方案

（赵酒路~东四环） 穿越坝河顶管工程

注浆施工方案

编制单位：北京通成达水务建设有限公司 编制日期：2014年11月

一、工程概括

本工程为花家地供热厂热力管线工程——5#~6#穿越坝河热力管道套管工程，位于机场路南侧一路与坝河交汇处。铺设管道规格均为双排Φ1820钢管（壁厚28mm加防腐防锈），铺设长度均为103.7m，管顶埋深距离河床为4.8m~5.2m，工程采用人工顶管施工方式。施工沿线管道较多，其中5#附近约3米处有一根Φ2700mm污水管道与本管线交叉，其管低与本管线管顶距离为2米左右；与本管线并排有一根Φ900mm污水管道，与本施工管线水平距离最近处约2.5米，结构不明，如果地表沉降，或施工过程中发生塌方，可能有对附近管线造成损坏和危及施工人员的安全，为保证整个施工计划的安全，顺利进行，预防重（特）大安全生产事故的发生，我项目部制定此方案。

二、施工方案

1、注浆加固及止水原理：

注浆时在不改变地层组成的情况下，将土层颗粒间存在的水强迫挤出，使颗粒间的空隙充满浆液并使其固结，达到改良土层性状的目的。其注浆特性是使该土层粘结力 (c)、内磨擦角()值增大，从而使地层粘结强度及密实度增加，起到加固作用；颗粒间隙中充满了不流动而且固结的浆液后，使土层透水性降低，而形成相对隔水层。注浆加固后强度:卵石层达到25～30kg/cm、细中砂层达到15～20kg/cm、粘土层达到10～12kg/cm；止水系数可达到：k=10cm/s～10cm/s。

（1） 注入材料特性：

无收缩注浆液属于安全性、高渗透性的注浆材料，固结硬化时间可根据实际工程需要进行调整。无收缩注浆液分为超高

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强度型CW-3A、高强度型CW-3B、普通型CW-3C三种类型。 （2）无收缩注浆液特点：

1）固结硬化时间容易调整，设计硬化时间长的注浆液

也具有很高强度。

2）渗透性良好，特别是对微细砂层的渗透性优易。 3）地层中有流动水的情况下也具有很强的固结性能。 4）浆液强度、硬化时间、渗透性能可根据现场实际需要任

意调整。

5）浆液不流失、固结后不收缩，硬化剂无毒，对地下

水不会造成污染。

透水系数CW-3A 110 CW-3B 110 CW-3C 110 k(cm/s)

CW-固结体的透水系数：间隙比 0.65标准浆液的性质：

比 重 (20℃) 粘 度(cps/20℃) A液 B液 A+B液 A液 B液 A+B液 CW-3A 1.30 1.05 1.18 18.1.8 4.2 1.3 11.5 7.5 A液 B液 A+B液 PH值 2

1 CW-3B 1.26 1.04 1.15 12.0 CW-3C 1.20 1.03 1.12 4.1 1.4 2.4 11.5 1.4

无收缩注浆液标准配比如下表所示： 名称 内容 硅酸钠 A液 稀释剂 水泥 H 剂 C 剂 C液 P 剂 （XPM） 稀释剂 B液 H 剂 C 剂 Gs剂 稀释剂

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1.4 4.2 1.5 11.2 7.2 7.2 密度 ρ=1.37 ρ=1 ρ=1.3 ρ=1 ρ=1.45 ρ=1 ρ=1 ρ=1 ρ=1.45 ρ=1 ρ=1 体积(L) 质量(kg) 220 280 200 31.18 10.34 26 232.48 69.8 38.28 78.5 313.42 301.4 备注 500L 280 200 31.18 15 500L 26 232.48 69.8 55.5 78.5 313.42 500L 强 度5（kg/d）13728

注浆后天数（d）

无收缩注浆材料特性 （CW-3A）

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6.2.4.2、注浆量的计算原则

由于浆液的扩散半径与砂层孔隙很难精密确定，为准备注浆材料，本参考图注浆设计根据本线有关顶管工程地质、水文条件和注浆方案以及所选择的注浆材料，进行注浆量的估算。

注浆量的估算公式按下式进行： Q=Anα（1+β）

式中：Q----总注浆量，m3； A----注浆范围体积，m3；

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n----孔隙率，%；

α----浆液填充系数（0.7-0.9） β----注浆材料损耗系数

设计中, nα（1+β）统称为填充率, 填充率按下表选用

填充率选用表

序号 1 2 3 4 地质条件 杂填土 粉质粘土、砂土 粉细砂、砂层 中砂、中粗砂 填充率% 30-35 20-25 40-45 50-60 本段顶管主要穿越④细中砂层、④1粘质粉土层，且穿越段地下水位较高，综合多种因素考虑填充率选择应不小于45%。 6.2.4.3、注浆压力的选定

注浆压力是注浆施工中的重要参数，它关系到注浆施工的质量以及是否经济。因此，正确确定注浆压力和合理运用注浆压力有着重要的意义。

注浆压力与砂层孔隙发育程度、涌水压力、浆液材料的黏度和凝胶时间长短等有关，目前均按经验确定。通常情况下按如下经验式计算：

（1）按已知的地下水静水压力计算，设计的注浆压力（终压值）为静水压力的2-3倍，最大可达到3-5倍，即

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P’＜P＜(3-5) P’

式中：P——设计注浆压力（终压值）（Mpa）

P’ ——注浆处静水压力（Mpa）

（2）根据注浆处地层深度计算

P=KH

式中：P——设计注浆压力（终压值）（Mpa）

H——注浆处深度（m）

K——由注浆深度确定的压力系数

压力系数K的取值如表示： 注浆深度 （m） K

6.2.3.4、注浆工艺及要求

（1）工艺要求

定孔位：根据设计要求，对准孔位，不同入射角度钻进,要求孔位偏差为±3cm，入射角度偏差不大于1°。

钻机就位：钻机按指定位置就位，调整钻杆的垂直度。对准孔位后，钻机不得移位，也不得随意起降。

钻进成孔：第一个孔施工时，要慢速运转，掌握地层对钻机的影

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＜8 10-12 12-16 16-20 ＞20 0.023-0.00.021-0.00.020-0.00.018-0.021 20 18 16 0.016

响情况，以确定在该地层条件下的钻进参数。密切观察溢水出水情况，出现大量溢水出水时，应立即停钻，分析原因后再进行施工。每钻进一段，检查一段，及时纠偏，孔底位置应小于30cm。钻孔和注浆顺序由外向内，同一圈孔间隔施工；

回抽钻杆：严格控制提升幅度，每步不大于15-20cm，匀速回抽，注意注浆参数变化。

浆液配比：采用经计量准确的计量工具，按照设计配方配料。 注浆：注浆孔开孔直径50mm，注浆管直径42mm，严格控制注浆压力，同时密切关注注浆量，当压力突然上升或从孔壁、断面砂层溢浆时，应立即停止注浆，查明原因后采取调整注浆参数或移位等措施重新注浆。土、砂层容易造成坍孔时，采用前进式注浆，否则采用后退式注浆； （2）工艺流程

配浆 钻 孔 注浆结束 定孔位 注浆 回抽一节 移至新孔位 6.2.3.5施工方法设计内容

本工程管道穿越包括④细中砂层、④1粘质粉土，且处于上层滞水层中，土体自稳性极差，开挖极易造成水土流失及塌方，危及地表

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建筑物及本身施工的安全。故需对竖井和顶管周边松散及流沙、泥质进行地质改良，使松散土体得到充分填充密实，使地层的不透水性增强，且具有一定强度，达到止水加固周边土壤之目的。确保施工及建筑物的安全，从而保证工程施工安全和工程进的顺利进行。 根据现场情况对（5#~6#）段

采用双重管wss无收缩双液注浆工法。 6.2.3.6注浆材料

（1）其特性针对地下水而言，不易溶解; （2）对不同地层，凝结时间可调节;

（3）浆液具有微膨胀性，可以补偿注浆后期因土层固结而引起的土体回缩变形，同时浆液凝结后所达到的强度较高。 6.2.3.7注浆材料配比: A液 硅酸钠 100L 水 100L B液 Gs剂 8.5% P剂 4.5% H剂 6.7% C剂 7.1% 水 200L 200L 200L C液 水泥42% H剂4.6% C剂3.2% 水 注:溶液由A、B液组成;悬浊液由A、C液组成 注浆时，将根据现场实际情况适当调整配合比，并适当加入特种材料以增加可灌性和堵水性能，提高止水效果。

A、C收缩双液对于砂卵石和土质固化效果较好，适用于人工顶管、竖井注浆施工。

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6.2.3.8对注浆材料的要求:浆液在现场配制，不同的地质采用不同的配比，经试验人员配制确定，浆液与注浆速度相应，浆液必须在规定的时间内用完，不得任意延长停放肘间。注浆时应注意检查各联接管件的联接状态，对注浆速度应严格控制。注浆压力经试验确定。 注浆材料须满足以下要求:

A、浆液是真溶液，也可以是悬浊液。浆液粘度低，流动性好，能进入细小裂隙;

B、凝胶时间可以在几秒至几十分钟范围内随意调节，并能准确地控制;

C、稳定性好，在常温、常压下较长时间存放不改变其基本性质，不发生强烈的化学反应;

D、无毒、无臭，不污染环境，对人体无害，属非易燃、易爆物品; E、对注浆设备、管道、混凝土结构物及橡胶制品等无腐蚀性，并容易清洗;

F、固化时无收缩现象，固化后与岩石、混凝土、卵石、砂等有一定粘结性;

6.2.3.9注浆范围及注浆量 A、注浆范围：

根据工程勘察报告及专家论证意见，结合现场实际情况。在不进行降水施工的情况下为确保土体固化及止水程度达到安全施工效果，注浆高度设定为6.0m（即钢套管上皮约2.1m，下皮约2.1米范围内），注浆宽度设定为10.6m(管外皮约3米范围)，长度为顶管长度范围。考虑本段顶管地理位置特殊，穿越环境复杂，穿越土质自稳性极差，穿越地段水位较高，且水压为承压水，综上应属考虑填充率选择为不

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小于45%。 B、注浆量：

Q=Anα（1+β）

A=10.6×6×103.7=6595.32m3 nα（1+β）=0.45

Q=6595.32×0.45=2968 m3

经计算注浆总量Q约为2968 m3，此计算量为估算，实际注浆量与地质情况、水文情况的变化浮动较大，具体注浆量在实际施工进行中依实际情况作适当调整，以确保注浆效果达到后续施工要求。

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注浆平面示意图

6.2.3.10注浆孔的布置及注入顺序原则

根据注浆扩散半径计算，地面孔距一般为0.6~1.2m，本工程采用孔距1.2m，列距0.6m梅花形布置，钢套管上皮注浆扩散直径1.5m，注入顺序:从下至上进行逆向施工。

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