水泥浆水玻璃双液注浆在桥梁挖孔桩施工中应用

摘要：介绍水泥浆－水玻璃双液注浆在桥梁挖孔桩施工中的应用
关键词：双液注浆；挖孔桩；水泥；水玻璃。
Abstract: The cement slurry - water glass double grouts bridge dug in the pile construction
Key words: double liquid grouting; dug pile; cement; water glass.
2095-2104（2012）

1 工程概述

某大桥16#墩设计桩基直径为D2.5m，桩基顶标高为+50.000m，桩基底标高为+30.000m，桩长20m。采用挖孔方案进行施工。在挖孔过程中时，发现在标高+38.0m左右存在透水砂卵石层，水量较大，挖孔施工受到影响。由于受施工场地限制，钻孔桩施工设备进场困难，经过综合分析，决定采用在桩打帷幕止水，再进行挖孔施工。帷幕采用水泥浆－水玻璃双液注浆法进行施工。

2 施工工艺流程

3 施工方案

水玻璃能加快水泥的水化作用，其主要原理在于：水玻璃能与水泥浆中的氢氧化钙反应，生成具有一定强度的胶凝体——水化硅酸钙。水泥中的硅酸三钙与硅酸二钙水化后生成氢氧化钙，由于氢氧化钙在水中的溶解度不高，很快就达到了饱和，从而限制以后的硅酸三钙与硅酸二钙的水化，加入水玻璃后，水玻璃与浆液体系中的氢氧化钙反应，消耗了浆液体系中的氢氧化钙，合溶液中的氢氧化钙含量未达到饱和，从而加快了硅酸三钙与硅酸二钙的水化作用，宏观上表现出水泥浆初凝时间加快，结石体早期强度增长。
水泥浆－水玻璃双液注浆，它是将纯水泥浆液作为A液，水玻璃作为B液，属于悬浊型水玻璃类浆液，它具有如下特点：
①浆液凝胶时间可控制在几秒到几十分钟范围内;
②水玻璃波美度越小，胶凝越快;水玻璃掺量越少，胶凝越快;
③结石体抗压强度较高，可达10～20MPa;结石率可达100%;
④结石体渗透系数为10-3cm/s;
⑤可用于裂隙为0.2mm以上的岩体或粒径为1 mm以上的砂层;
鉴于水泥浆－水玻璃双液注浆的如上特点，本桩施工采用此

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方案进行止水。

3.1施工准备

3.

1.1 注浆浆液配合比确定：

水泥一水玻璃双液灌浆参数为:水玻璃模数M= 2.8-3.1，水玻璃溶液浓度Be°=22～40，水泥浆水灰比W/C= 1:1(重量比)，水泥浆:水玻璃=1:0.5～1:1.0(体积比)，灌浆压强为0.6～3.5MPa，浆液扩散半径为0.5～1.3 m。通过试验确定配合比，配制1：1水灰比的水泥浆，然后在每种水灰比的水泥浆里分别掺入1：0.25、1：0.5、1：0.75、1：1（体积比）的水玻璃。测出各种配合比浆液的凝结时间如下表所示:

通过上述试验发现，当水玻璃浓度为22Be时，水泥浆：水玻璃＝1：0.5时，凝结时间为16s，此配合比相对比较经济合理。
3.1.2 压浆管制作：压浆管采用直径50mm的PPR管，压浆管上在透水层以上1m至透水层以下1m位置开小孔。开孔数量按下式计算：
式中，R为压浆管直径，r为开孔直径。
开孔直径为6mm，按上述公式计算出开孔数量为70个，开孔位置根据透水层高度进行平均布置。

3.2 施工方案

3.

2.1 钻孔位置的选定

因浆液扩散半径为0.5～1.3 m，拟定在桩基外侧周围距桩边50cm位置钻孔，布孔原则为每两个孔的间距不大于1.5倍的浆液扩散半径即0.75～1.95 m，当沿桩周平均布置8个孔时，每两个孔的间距约为1.4m，满足浆液扩散半径要求，孔位布置见下图所示：

3.

2.2 钻孔注浆顺序

为确保在注浆过程中不串浆，钻孔注浆采用如下顺序分四批进行：第一批A→B，第二批C→D，第三批E→F，第四批G→H。
3.

2.3 钻孔取芯施工

钻孔取芯时详细准确记录孔位处各标高位置地质情况，钻孔深度超过透水层位置约1m左右。
3.

2.4 注浆施工

为缩短水泥浆液凝结时间，采用双管双液注浆方式进行。钻芯完成后，将压浆管放入孔内，取出钻芯套管，开始进行压浆施工。分别配制水泥浆与水玻璃两种浆液，两种浆液按试验确定的配合比同时压入压浆管，通过压浆管上的预留孔进入透水层，当压浆管内压力骤升时，压浆完成。
3.

2.5 检测止水效果

各孔位压浆施工完成后，于任意两注浆孔中间位置钻孔取芯至透水层位置，若无渗水或少量渗水则判定止水成功，若大量渗水则在钻孔位置压浆，加强止水效果。

4 结束语

此工程水泥浆－水玻璃双液注浆围帷施工耗时10天，注浆完成后，通过检查孔钻芯取样发现，透水砂卵石层的空隙已被填满，浆液结石率达到100%。工程实践表明，水泥浆－水玻璃双液注浆对于挖孔桩施工过程中的堵水处理起到了很好的效果，且具有施工方便，施工时间短，堵水效果好等特点。
参考文献：
杨晓华，俞永华.水泥—水玻璃双液注浆在黄土隧道施工中的应用.中国公路学报，200

4.17(2):68-72

刘玉祥,柳慧鹏.水泥－水玻璃双液注浆中的最优参数选择.矿冶，200

5.14(4):1-4

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。