一种围堰施工过程中的止水方法与流程

本发明用于桥梁建设领域，特别是涉及一种围堰施工过程中的止水方法。

背景技术：

随着桥梁建设的发展，一大批跨江、跨河、跨海的大跨径桥梁得以修建，深水基础承台是这类大型项目的控制性工程，受自然条件和技术原因的影响，施工往往不易控制，严重影响其施工进度，深水基础承台围堰施工技术是这类桥梁施工成败的关键，在浅覆盖层硬岩深水基础的地质条件下，围堰施工时往往会出现渗透水和管涌的情况。

技术实现要素：

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种浅覆盖层硬岩组合钢桩围堰止水装置，在浅覆盖层深厚硬岩深水基础的地质条件下，能够有效防止钢围堰出现渗透水和管涌的情况。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种围堰施工过程中的止水方法，应用于浅覆盖硬岩层深水条件下的围堰施工，所述围堰通过多个插入硬岩层的组合桩围成，包括以下步骤：

环绕围堰外围钻出多个一序孔，一序孔从河床钻进硬岩层；

在一序孔中插入第一注浆管，被河床和硬岩层包覆的第一注浆管上设有渗透孔；

在第一注浆管中注入水泥-水玻璃混合浆液，以使水泥-水玻璃混合浆液渗到河床以及硬岩层中形成水泥结石墙体。

上述技术方案至少具有如下优点或有益效果：由于水泥-水玻璃混合浆液注入第一注浆管后，通过渗透孔向第一注浆管周围的河床以及硬岩层中发生渗透、扩散，以使水泥-水玻璃混合浆液包裹泥土团，水泥中的硅酸二钙发生水解反应和水化反应产生氢氧化钙，氢氧化钙与水玻璃发生反应，生成细分散状的凝胶体—水化硅酸钙，水化硅酸钙凝固后形成强度较高、水稳定性较好的水泥结石体，多个第一注浆管周围形成的水泥结石体形成了围绕在围堰外侧的水泥结石墙体，从而使围堰外围的地层挤密，固结强度增高，达到止水和加固的目的。

进一步作为本发明技术方案的改进，在相邻两个一序孔之间钻出伸至硬岩层岩面的二序孔，在二序孔中插入第二注浆管，被河床包覆的第二注浆管上设有渗透孔，在第二注浆管内注入水泥-水玻璃混合浆液，以使水泥-水玻璃混合浆液渗到河床中形成水泥结石墙体。

进一步作为本发明技术方案的改进，在围堰内侧相邻两个组合桩之间插入第三注浆管,第三注浆管穿过河床并插入硬岩层，被河床以及硬岩层包覆的第三注浆管上设有渗透孔，在第三注浆管中注入水泥-水玻璃混合浆液，以使水泥-水玻璃混合浆液渗到河床以及硬岩层中形成水泥结石墙体。

进一步作为本发明技术方案的改进，向第一注浆管注浆时，注射压力控制在0.5～1.0mpa，向第二注浆管注浆液时，注射压力控制在1.0～2.0mpa，向第三注浆管注浆液时，注射压力控制在0.5～1.0mpa。

进一步作为本发明技术方案的改进，渗入河床中的水泥-水玻璃混合浆液中，水玻璃的掺量为水泥质量的18％～22％，渗入硬岩层的水泥-水玻璃混合浆液中，水玻璃的掺量为水泥质量的14％～18％。

进一步作为本发明技术方案的改进，注浆过程中，当注浆压力达到设计终压并继续注浆5-10min后结束注浆。

进一步作为本发明技术方案的改进，钻一序孔时，通过地质钻带管钻孔。

进一步作为本发明技术方案的改进，钻二序孔时，通过煤电钻带管钻孔。

进一步作为本发明技术方案的改进，水泥采用硅酸盐水泥，水玻璃采用40°bé水玻璃。

进一步作为本发明技术方案的改进，水泥的水灰比为0.6:1～1:1。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明一个实施例结构示意图；

图2是图1所示的一个实施例的侧向剖视图；

图3是图1中a处的局部放大图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明中，如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时，其仅是为了便于描述本发明的技术方案，而不是指示或暗示所指的技术特征必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明中，“若干”的含义是一个或者多个，“多个”的含义是两个以上，“大于”“小于”“超过”等理解为不包括本数；“以上”“以下”“以内”等理解为包括本数。在本发明的描述中，如果有描述到“第一”“第二”仅用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明中，除非另有明确的限定，“设置”“安装”“连接”等词语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型；可以是机械连接，也可以是电连接或能够互相通讯；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种围堰施工过程中的止水方法，其主要应用于浅覆盖硬岩层深水条件下的围堰施工，以下结合浅覆盖硬岩层深水条件下的围堰1施工对该止水方法进行详细说明。

参见图1、图2、图3，浅覆盖硬岩层上修筑的围堰1是通过多个插入硬岩层的组合桩1围合而成。

环绕围堰1外围钻出多个一序孔，一序孔串穿过河床钻进硬岩层；

在一序孔中插入第一注浆管3，被河床以及硬岩层包覆的第一注浆管3上设有渗透孔；

在第一注浆管3中注入水泥-水玻璃混合浆液，以使水泥-水玻璃混合浆液渗到河床以及硬岩层中形成水泥结石墙体。

由于水泥-水玻璃混合浆液注入第一注浆管3后，通过渗透孔向第一注浆管3周围的河床以及硬岩层中发生渗透、扩散，以使水泥-水玻璃混合浆液包裹泥土团，水泥中的硅酸二钙发生水解反应和水化反应产生氢氧化钙，氢氧化钙与水玻璃发生反应，生成细分散状的凝胶体—水化硅酸钙，水化硅酸钙凝固后形成强度较高、水稳定性较好的水泥结石体，多个第一注浆管3周围形成的水泥结石体形成了围绕在围堰1外侧的水泥结石墙体，从而使围堰1外围的地层挤密，固结强度增高，达到止水和加固的目的。

其中水泥采用硅酸盐水泥，水玻璃采用40°bé水玻璃，水泥的水灰比为0.6:1～1:1。

需要说明的是，注入河床中的水泥-水玻璃混合浆液中，水玻璃的掺量为水泥质量的18％～22％，注入硬岩层的水泥-水玻璃混合浆液中，水玻璃的掺量为水泥质量的14％～18％。

此外，在围堰1外侧施工一序孔时，除了采用上述的先钻孔后下放第一注浆管3的施工工艺之外，在一些实施例中，一序孔采用带管下孔的施工工艺，具体的，采用xy-1型100m地质钻带管下钻，从围堰1外侧的河床开始钻进硬岩层1.5m，这样钻孔的同时也将第一注浆管3留在了钻孔中，施工起来更加快捷，缩短工期。

需要说明的是，渗透孔开设在第一注浆管3被河床以及硬岩层包覆的区域，河床以上的第一注浆管3的侧壁上不开设渗透孔。

为了强化围堰1外侧的止水性能，参见图3，在本发明所示的实施例中，在相邻两个一序孔之间钻出伸至硬岩层岩面的二序孔，在二序孔中插入第二注浆管4，被河床包围的第二注浆管4上设有渗透孔，在第二注浆管4内注入水泥-水玻璃混合浆液，以使水泥-水玻璃混合浆液渗到河床中形成水泥结石体，进一步强化围堰1外围地层的连接强度以及止水性能。

此外，还能够通过二序孔对一序孔注浆过程中留下的薄弱点进行补偿，相反,对于一序孔注浆加固好的区域，二序孔注浆时可以适当减少注浆量，保证注浆后不留盲区，不留薄弱点，尽量减少补充注浆的工程量，缩短注浆工期,而且二序孔还可以作为一序孔注浆过程中的检查孔的作用，以及时了解一序孔注浆过程中的扩散情况，从而保证围堰1外侧形成的水泥结石墙体更加牢固，相反，一序孔还可以作为探查孔使用，用来掌握注浆前注浆区域地层及孔隙大小等，为后续施工提供依据和参考。

此外，在围堰1外侧施工二序孔时，除了采用上述的先钻孔后下放第二注浆管4的施工工艺之外，在一些实施例中，二序孔还可以采用带管下孔的施工工艺，具体的，先采用煤电钻钻进河床并钻至硬岩层岩面，然后第二注浆管4随钻孔跟进至硬岩层岩面，这样施工更加快捷,能够有效缩短工期。

在本发明的实施例中，组合桩1是通过钢管桩20和钢板桩21连接形成的，钢板桩21位于外侧，钢管桩20位于内侧，各个组合桩1围合后，相邻两个钢板桩21是相互扣合在一起，而相邻两个钢管桩20间隔布置，而且钢板桩21是槽型结构的设计，为了封堵相邻两个钢管桩20之间的间隙以及钢管桩20与钢板桩21之间的间隙，在一些实施例中，在相邻两个组合桩1之间插入第三注浆管5,例如本发明所示的实施例中，邻两个组合桩1之间插入两个第三注浆管5，第三注浆管5穿过河床并插入硬岩层，被河床以及硬岩层包覆的第三注浆管5上设有渗透孔，在第三注浆管5中注入水泥-水玻璃混合浆液，以使水泥-水玻璃混合浆液渗到河床以及硬岩层中形成水泥结石墙体。

参见图3，这样在第三注浆管5中注入水泥-水玻璃混合浆液后，会在相邻钢管桩20的间隙中以及钢管桩20与钢板桩21的间隙中形成水泥结石墙体，从而形成对这些间隙进行封堵的效果，以形成在围堰1内侧止水的效果。

具体的注浆步骤如下：

试泵，先将阀门调到回浆位置，开泵后，待泵吸水正常时将阀门回浆口慢慢调小，泵的压力慢慢上升，当泵的压力达到预定注浆压力并持续3min不出故障，即可认为泵的性能正常。

下注浆器，试泵的同时，根据选定的注浆发丝，确定止浆塞的位置，下注浆器。

压浆试验，先开1台泵压水泥浆，然后再开另1台泵压水玻璃，测定混合室是否串浆，混合室性能良好即可双泵压浆，加大泵量，增加压力，观察止浆塞止水效果，当泵的压力达到预定注浆压力并持续3min无串浆、跑浆现象时，即可停止压浆，同时做好试验注浆记录，指导后面注浆，

确定进浆量，当双液进浆量大于30l/min时，泵的压力长时间不升高，则为大进浆量，当进浆量在20～30l/min时，泵的压力稳定上升，则为正常进浆量；进浆量小于20l/min时，泵的压力升高较快，则为小进浆量。

确定凝胶时间，根据压浆试验，在大进浆量条件下，浆液凝胶时间可选用1～2min，在正常进浆量条件下，浆液凝胶时间可选用3～4min，在小进浆量条件下，浆液凝胶时间可选用5～6min。

向第一注浆孔注浆，注浆压力控制在0.5～1.0mpa，当注浆压力达到设计终压后继续注浆5-10min结束注浆。

向第二注浆管4注浆，注浆压力控制在1.0～2.0mpa，当注浆压力达到设计终压后继续注浆5-10min结束注浆。

向第三注浆管5注浆，注浆压力控制在0.5～1.0mpa,当注浆压力达到设计终压后继续注浆5-10min结束注浆。

当然，本申请并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。