WSS超前注浆加固施工技术
2015-12-29
一、前言
WSS超前注浆加固施工技术在当今桥梁等工程中的运用让其施工质量有了很大的提高，但是在WSS超前注浆加固施工技术某些技术环节还存在着一些有待于改进的地方，因此，进一步的结合国内的实际案例来分析WSS超前注浆加固施工技术的运用很有必要。
二、WSS注浆工法原理 1、双重管钻机采用特殊的钻杆。钻孔时，清水从端头混合器的端点送出，利于成孔；钻孔到所定深度，用高压注浆泵将双液浆分别压入钻杆外管和内管，在端头混合并进行喷射，使浆液能够较好的浸透到地层中。如图1。
2、注浆材料的渗透性良好，凝结时间可调，浆液结石率高，有微膨胀性，浆液原材料均为无毒材料，大量使用不会造成环境污染；采用双重管钻机双液灌注，工艺简单，质量有保证；可针对不同地层、不同作用机理进行注浆，可确保注浆效果。
3、该方法是通过渗透作用，在不改变地层组成的情况下，使颗粒间的空隙充满浆液并使其固结，土层粘结强度及密实度增加，起到固结、充填效果；随着土体的压密和浆液的挤入，在压浆点周围形成灯泡形空间，从而达到土体加固及止水的效果。
三、WSS 注浆技术的特点
主要包括：
1、钻机采用的二重管直接作为钻杆钻孔达到预定深度或地点， 同时二重管可以用来直接注浆，管头装有30cm混合器用来使双液充分混合；
2、注浆过程中注浆管可以旋转（正反均可），不会发生钻杆卡死及浆液溢流现象， 节省了其他注浆管一次性投入的费用， 另外有利于保护环境不受污染；
3、浆液分溶液型（A、B 液组成）和悬浊型（A、C 液组成）。浆液对土层有很强的渗透性， 采用调节浆液配比和注浆压力的办法可使注浆范围人为控制制；凝结时间可以调节，并可以复合注入施工，满足不同的要求；
4、二重管端头的浆液混合器可使两种浆液在出管的时候完全混合，既能使浆液均匀， 又不会出现常规方法容易出现的堵管现象；
5、平常的加固可从地面垂直注浆， 对于隧道的周边亦可倾斜注浆，调整好注浆压力，亦可进行水平超前注浆；
6、从钻孔至注浆完毕，可连续作业；
7、注浆材料是水泥、水玻璃、冰醋酸、二氧化硅系胶负体等，材料来源普遍；
8、钻机体型较小，移动方便，适用较困难的施工环境；⑨该工艺适用范围广，可用于各种土层。岩层亦可适用， 前提是要另外的钻机进行提前引孔。
四、健安桥段工程概况
在健安桥处隧道穿越的土层主要为粉、细砂3 层，粉质黏土6层，粉、细砂2 层等土层，桥基至隧道上方的土层为：粉土填土1层、房渣土1 层、粉质黏土1 层、粉质黏土4层、黏土1 层等土层。勘察最大孔深42.00 m 范围内，揭露两层地下水，分别为上层滞水和承压水，未发现潜水，可能与周边工地施工降水疏干该层水有关。各层地下水的分布及
特征简述如下：
第1 层地下水为上层滞水，含水层主要为粉土3层，透水性好，水位标高为40.42～44.17 m（水位埋深为1.40～5.70 m）。补给源主要为大气降水、地表水渗漏；主要以蒸发、垂直入渗及天窗补给下层水。第2 层地下水为承压水，含水层主要为卵石7层、卵石9层和粉细砂2 层，渗透系数大，透水性好，水位标高12.09～15.02 m（水位埋深32.00～32.90 m）。此层水主要接受越流及侧向迳流补给，以侧向迳流方式排泄，承压水水头自西向东逐渐降低。
五、健安桥段WSS 超前注浆加固方案
1、总体施工方案
针对隧道上方有健安桥及小月河的特殊性，为保证上述建筑物的稳定及保证隧道施工时不受河流的影响，开挖前采用二重管无收缩WSS 工法对穿越健安桥的施工区域进行超前注浆加固。加固范围为：隧道开挖面外轮廓线拱顶两侧3 m，底板2 m 区域，施工步距15 m。注浆控制指标：无侧限抗压强度≥1.0 MPa；渗透系数≤10－7 cm/s。每10 m 做一次取芯抽样检查，以检验注浆的效果是否达到上述要求。
2、WSS 注浆原理
二重管无收缩WSS 工法注浆工艺是从日本的具有国际先进水平的地质改良新技术，它能够将不同地质情况填充密实，改变原土体和物理性质，增加土体的密度，提高其抗压强度，达到土体的止水效果，能够一次性完成一个注浆区域的土体加固施工，且注浆材料属于环保型，对河流及地下水无任何污染。由于浆材混合方式和喷射的方向性可随时调节，浆材的凝胶时间可以从瞬结到缓结，配比可任意搭配，“能够实现定向、定量、定压注浆”。
3、关键施工技术
（一）钻孔参数设计
根据注浆旋喷加固原理，结合工程地质条件，注浆施工参数设计如下：孔径与孔深：孔径覫42 mm，深度3.3～15.3 m；孔间距：0.85～1.0 m；扩散直径：1.0～1.2 m；注浆压力：预注浆加固地层P =2～2.5 MPa；砂土注入率：45 %；黏土注入率：35 %；平均注入率： 40 %（以实际注浆量为准）；凝固时间：30～60 s（根据地质条件可做相应调整）；加固后土层水泥含量：18 %～20 %；注浆加固长度：健安桥桥梁穿越区域56 m；注浆加固范围：隧道外扩3 m 范围。
4、注浆工艺流程
（一）定孔位：依据隧道结构尺寸，严格按照施工布置图进行测量放线定位，并经甲方及监理验收合格。
（二）钻机就位：对孔位时，应在测量人员控制下进行，钻机按指定位置就位，并须在技术人员指导下，调整钻杆的所需角度。对准孔位后，钻机不得移位，大小臂也不得随意起降。
（三）钻进成孔：第1 个孔施工时，要慢速运转，掌握地层对钻机的影响情况，以确定在该地层条件下的钻进参数。密切观察钻时尺寸，出现异常情况时，应立即停钻，分析原因再进行施工。
（四）回抽钻杆：严格控制回抽幅度，每步不大于20 cm，匀速回抽，注意钻机参数变化。
（五）浆液配比：采用准确的计量工具，按照设计配方配料。
（六）旋喷：严格控制旋喷压力，同时密切关注注浆量，当压力突然上升时，应立即停止注浆，查明原因后，采取调整注浆设计参数或移位等措施重新注浆。
5、 隧道内放射性注浆施工
首先应对隧道开挖段面进行封堵，用与钢筋榀架同截面的直榀架与隧道两侧榀架连接，并挂好双层钢筋网片，喷射同隧道初衬强度相同的混凝土封堵，喷射混凝土2～3 d 后进行隧道内放射性注浆施工操作。在距隧道下台阶3 m 处搭设放置钻机平台，保证钻机移动灵活，使放射孔角度控制在8～100 °。使钻杆水平高度距拱顶0.8～1.2 m，平台必须牢固平稳，操作机具灵活方便，搅拌机和注浆机合理安放在隧道底板上，每步注浆水平深度暂定为15 m。钻孔时必须按布孔图和技术交底施工，严格控制钻杆角度和钻进深度。严格按设计配合比配制浆液，每灌浆液配制完成后必须先检查凝固时间的可靠性，然后进行喷射注浆，一般喷射量为15～20 L/min。在特殊的喷入场合，可以根据需要，将喷射量调至10 L/min。喷射注浆时调整注浆压力，控制在0.3～0.5 MPa，达到水平渗透效果。在进行阶梯回抽时，一般以回抽20～30 cm 为一个步距。
六、结束语
WSS超前注浆加固施工技术在桥梁施工中的运用可以延伸到所有可以使用WSS超前注浆加固施工技术的领域，为国内的桥梁、公路等工程的施工提供必要的技术保障，保证工程施工质量。
