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钢花管静压注浆的应用及管理要点
刘谦
（ 中冶建工集团有限公司，重庆 404100）
摘 要：非开挖顶管施工时采用钢花管静压注浆对地基进行超前加固处理，对软弱地基、土体不成拱等有一定效果。钢花管静压注浆在实施过程中在设计参数、施工控制、监理验收、造价计量等方面存在不同问题，鉴于该情况，可分别从参建单位的不同角度，对管理要点进行归纳，以期为类似项目提供施工思路。
关键词：非开挖顶管；钢花管静压注浆；管理
0 引言
非开挖顶管施工在市政项目中具有作业面小、城市交通影响少等优点，被广泛采用。基于成都地区某项目多为富水砂卵石地质，顶管开挖断面易垮塌，采取超前静压钢花管静压注浆对松散土体加固。由于该施工方法因地质情况多变复杂、注浆过程周期长、已完工程不易实测实量等原因，易造成设计参数不易确定、过程监管难度大、工程计量争议大。为合理使用钢花管静压注浆工艺，从建设、设计、监理、施工、造价等方面总结管理要点，为此类注浆管理提供可参考的方法。
1 钢花管静压注浆工艺简介
钢花管静压注浆是指在软弱层部位埋设注浆管，通过灌浆管向软弱层灌注水泥浆，使之对软弱层进行渗透、挤密、切割和最终的胶结作用，形成胶状水泥固结体，达到加固软弱土层的目的。其 工艺流程如图1所示。
图1 钢花管工艺流程图
2 管理职责
（1）建设单位：负责注浆工程的实施管理。检查注浆施工的程序、安全、质量的合规性；组织注浆变更方案的研究；对注浆数量进行审核、签字；协调造价单位对注浆数量、方案、施工工艺等现场资料及注浆费用审核；对施工、监理、设计、造价单位进行监督、考核。
（2）设计单位：负责采取多种措施探明工程水文地质条件，收集、调查工程影响范围内建筑物的基础资料，并按揭示的地质条件、建筑物资料开展注浆参数设计。参与相关方案研究；办理相关变更。
（3）监理单位：负责现场注浆施工的监理工作。审批注浆施工专项方案；组织现场注浆工艺试验；组织启动和结束跟踪注浆；全程旁站现场注浆实施并签认实施数量；检查注浆施工的程序、安全、质量控制的合规性；组织注浆效果验收；参与方案研究，办理变更手续。
（4）施工单位：负责现场注浆的具体实施。编制注浆施工专项方案、工艺试验总结报告；注浆实施；填报注浆相关表格；做好注浆资料、物资、财务相关资料的收集整理；注浆效果检验；参与方案研究，办理变更手续。
（5）造价单位：按照相关要求对注浆费用进行审核，出具审核报告。
3 设计参数
注浆参数主要分为注浆扩散半径、注浆量、注浆压力及注浆配合比。本文只以设计管理要点做介绍，详细计算过程见参考文献［1］。
3.1 注浆扩散半径
钢花管注浆在地层中呈柱面分布，根据牛顿流体在地层中柱面扩散公式得到渗透扩散公式为:
式中:r为浆液的扩散半径(cm)；K为土体的渗透参数（cm/s）；h为注浆压力水头(cm)；t为注浆时间； n 为土体的孔隙率；η 为浆液与水的黏度比；ln为自然对数以常数e为底数的对数。
通过公式及本项目地勘参数，代入计算得到r=0.6m~0.7m。
3.2 注浆量
注浆量公式为:
式中: q为注浆量；r 为渗透半径； H 为注浆段长度;n为孔隙率；α为有效灌注系数； 1 + β 为损失系数。黏性土λ值见表1。
表1 黏性土λ值［1］
通过公式结合本项目砂卵石地质条件，设计明确注浆量为806L/m。
3.3 注浆压力及注浆配合比
注浆压力及注浆配合比公式为：
式中: γ为注浆地基的天然重度( kN /m3 )；g为重力加速度常数；h为注浆处以上土柱高度(m)； σt为土的抗拉强度( kPa)。
本项目设计明确注浆压力为0.5MPa，水泥标号42.5，水灰比1:1。
4 注浆施工
4.1 注浆工艺试验要点
（1）注浆施工前，施工单位应按注浆施工专项方案进行工艺试验。方案中应该明确：注浆孔位布置及施工顺序、注浆机设备及流量计仪器、勘探检验及承载力试验。
（2）工艺试验选取方法：注浆选取一个设计注浆循环段或地层加固段（地层加固段长度不小于10米）做工艺试验。
（3）施工单位须根据设计文件中的初始参数进行工艺试验，通过工艺试验确定注浆技术参数（浆液配比、压力、流量、时间等），如工艺试验确定的注浆技术参数与设计文件的初始参数范围不符，应反馈设计院进行调整或变更。
（4）工艺试验所确定的注浆量只作为实施注浆施工的参数依据，不作为注浆量计量标准的依据。
4.2 注浆施工
（1）测量放样。根据设计图的要求，对每个孔的位置进行编号并说明设计要求钻进深度。
（2）钻机就位。将钻机运输到施工现场，并根据孔的位置进行定位。孔位置的允许偏差不超过100mm。定位后，调整钻杆角度，入射角偏差不大于1°。
（3）钻孔。钻机安装到位后，以恒定的速度对齐孔，并根据地层对钻机的影响调整钻机的转数和压力。对于钻探的每个部分，检查一个部分并及时纠正偏差。
（4）孔深验收。钻孔完成后，检查钻孔的垂直度和深度，垂直度偏差不大于1%，钻孔深度应保留20cm超深。
（5）钢管花管加工运输。1）一种在管壁上钻孔。不钻出钢管的上部1/3长度范围，其余的2/3范围沿钢管的轴线沿直径50mm且径向旋转90°钻有Φ10mm的孔。上下排灌浆孔的距离为50cm。管底轴之间的距离为25厘米。2）钢管焊接。钢管花管由专用套管连接，并沿钢管周围的接头焊接。接头钢管的长度为120mm。
（6）放置钢制花管。使用钻机将钢管花管提升到孔中。吊装时，钢管应以均匀的速度下降，以便将钢管花管放置在钻孔的中间。钢管周围的保护层厚度均匀。
（7）准备泥浆。1）搭设操作台。水泥临时仓库与制浆站紧邻布置，根据每个灌浆区域的地形条件，水泥仓库和制浆站与施工道路隔离布置，水泥仓库应采取防潮措施。2）水泥选择。选用灌浆用的水泥品种，水泥强度等级不低于P.042.5MPa。3）准备用水。准备泥浆用水直接从附近水源点接管取水，水质量要求符合灌浆用水标准。
（8）注浆。钢花管灌浆采用孔口封闭静压式灌浆法。在灌注第一桶水泥浆时现场施工员做好灌浆量、灌浆压力以及水灰比等灌浆参数的变化，根据现场灌浆量和压力的变化判断是否需要掺入外加剂。达到设计注浆压力或注浆量，停止注浆。注浆时应做好记录，如表2所示。
（9）封口。封口前将高出地面的钢花管割除，采用高压水对孔口周围进行清洗，再用M30微膨胀水泥砂浆将孔口填充恢复路面。
（10）测试效果检查。取芯检查:在灌浆完成后3至7天，用钻机进行岩心采集。为了提高采集速度，钻孔长度应控制在2.5m以内。取的岩心样品应统一编号和包装，并应检查岩心样品的抗压强度、固结完整性。
表2 单孔注浆施工记录表
5 监理验收
监理工作采用全过程监理旁站，验收内容包括：流量计、钢花管加工验收（包括开孔、封孔）、钻孔深度验收、钢花管安装验收（检测安装完成后的管花管内是否漏浆）、浆液水灰比、注浆枪下放深度、注浆压力及注浆量记录。每道工序实行监理旁站检查验收，业主不定时进行巡查，检查合格方可进入下道工序，每道工序验收须留下相关影像资料。本文主要以流量计做介绍。
电磁流量计是20世纪50~60年代随着电子技术的发展而迅速发展起来的新型流量测量仪表。电磁流量计是应用电磁感应原理，根据导电流体通过外加磁场时感生的电动势来测量导电流体流量的一种仪器，如图2所以示。验收阶段在一般情况下分别是检验传感器、转换器和连接电缆。对于传感器可按空管情况测量：电极绝缘性能；励磁线圈电阻及绝缘性能；检查衬里材料的良好性；对于转换器检测应借助模拟信号发生器，切忌将转化器与传感器连接后检查转换器输出（此时为空管，输出信息与显示信息为随机状态）。对于连接电缆检测，主要检查电缆型号、长度是否符合要求。
图2 电磁流量测量仪
6 造价计量
目前建筑行业推行全过程造价管理，造价单位应结合钢花管注浆工艺中的注浆试验、注浆施工、效果检验等环节进行见证，不满足设计、规范要求的情况应及时记录并反馈建设单位。在钢花管注浆施工完成后，不能进行实测实量，需要造价单位在过程中对现场提供的流量计打印小票、注浆施工记录表、注浆原材料（水泥、水玻璃）的进（出）料单、现场影像资料进行签认。最终根据合同约定，对合格的注浆数量进行计量结算。
7 结语
通过对非开挖顶管施工中钢花管静压注浆进行梳理，总结出建设、设计、监理、施工、造价等各参建单位的管理要点，该方法减少了工程质量问题、工程计量纠纷。钢花管静压注浆的应用及管理研究，对建设方投资的合理性具有重要意义，以期能为此类项目管理提供参考。
参考文献：
[1]王杰．岩土注浆理论与工程实例［M］．北京: 科学出版社，2001．
