WSS工法注浆技术及其应用介绍

一、概述

注浆是指将某些能固化的浆液注入岩土地基的裂缝或孔隙中,以改善其物理力学性质的方法。其目的主要有防渗、堵漏、加固和纠正建筑物偏斜。常用的加固方法主要有高压旋喷,深层搅拌,静压注浆等,所注的浆液主要有水泥浆液、化学浆液、混合浆液等。近年来,出现了WSS注浆技术,在工程实践的应用中取得了良好的效果。

二、注浆方法比较

注浆法主要有以下几种:(1)单液注浆,如下图中左侧第一种方法,粉色为浆液,钻孔至指定地点后,浆液通过单液水龙头从管中注入,密封带位于地面正下方,该方法浆液单一,凝结时间难控制,且浆液在地层中溢流不可控制,易造成环境污染。

2)双液注浆,如图中第二、第三种方法均为双液注浆,第二种方法是混合器位于地面上方,A、B液在地面上通过混合器混合后经管道注入指定地点,密封带也位于地面正下方。该方法通过A、B料配比,浆液凝结时间可调,但同样因密封带贴近地面,注浆地点不能精准可控,浆液溢流,造成环境污染。且该方法不适用于注浆地点深,材料凝结时间短的工况。

图中靠右第三种方法即为WSS工法,WSS是中文“无收缩双液注浆”的拼音缩写。该工法注浆是通过二重管的端头混合室将两种混合液在地层所需加固的位置喷出,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,土层透水渗水性能降低而形成隔水。

三、WSS工法的优点及施工方式方法

1、WSS工法的主要优点

(1)注浆设备简单,不需打引孔,一次钻进后直接注浆,对于卵石层、回填土等不易成孔的工况,效果尤为显著,即钻注一体化。

(2)注浆过程中注浆管不回转,可克服浆液窜层流出现象,定点、精准注浆,有利保护地下环境不被污染。

(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;凝结时间可以调节,并可以复合注入施工

(4)可垂直注浆、倾斜注浆,适当增加压力可进行水平放射注浆

(5)浆液混合均匀,能有效提高土体的整体强度,增强止水效果

(6)加固图层从粘性土、砂性土到富水砂砾层及复合地层,土层条件适应性强。

2、WSS注浆技术工法的适用范围

(1)盾构工程、隧道及地下工程

(2)基坑工程

(3)既有建(构)筑物或拟建(构)筑物基础加固工程。例如:注浆改良地基提高地基承载力,控制建筑物的沉降量和沉降速率等。

3、WSS工法施工设备

双液同步注浆泵一台;动力头传动的长行程液压钻机(动力头主轴必须是双通道)一台。

4、WSS施工方法

用双液同步注浆泵吸清水打孔,打到需要注浆深度时,将双液同步注浆泵的两个吸浆管分别放入水泥浆和水玻璃桶内,通过钻机动力头上部的双液水龙头、双通道主轴、双层钻杆、孔底混合器、钻头进入孔内。双浆液在孔底混合器处混合。由于浆液初凝时间较短(小于15秒),此时双浆液会在钻头附近形成一个密封带,防止浆液返流出地面,同时浆液得以扩散。注浆时钻杆保持旋转,同时根据地层可注性,控制注浆点注浆时间或钻杆提升速度,达到注浆效果。

5、WSS工法浆液推荐配比:

双液比例常用体积比1:1,总排量40L/min左右。水泥浆水灰比重量比(水:灰)0.8~1:1,水玻璃波美度38~42度。根据当地温度,湿度,地层可注性,注浆工艺的要求等因素,注浆前调配双浆液(可适当加入冰醋酸,二氧化硅等,起到微膨胀,增加强度等效果),查看初凝时间,凝固效果。做好实验标本保管,记录工作。

6、实施WSS工法的要求及注意事项:

(1)双液注浆泵必须双缸独立,双活塞每一往复不得有交替的同步输出浆液功能。

(2)注浆时,钻杆底部形成密封带,容易抱住钻杆,要求钻机有较大扭矩,直径42钻杆/N.M,直径50钻杆/N.M,提升力大于40KN。动力头具备扭矩随阻力自动提升功能最佳。

四、WSS工法现场应用实例

WSS工法从年开始,在北京地铁暗挖施工中首先使用。

案例1:

北京城市铁路14标段区间隧道右线通过建材大厦东侧拱形门头和空调冷却塔地下时,因此段地层回填土较厚,且土质较松散,因此施作中洞时造成建材大厦东门厅拱形门头和空调冷却塔不均匀下沉,下沉量为4mm~14mm,造成了为了门头和冷却塔基础的局部倾斜。为保障建(构)筑物的安全和正常使用,进行了综合保护和土层加固处理。采用了旋喷桩墙和二重管无收缩浆液注浆施工技术,保证了建(构)筑物的安全,保证了工期。该段区间隧道于年2月25日顺利贯通。(摘自北京市城德建设工程有限公司技术交流版块)

案例2:

文献《WSS工法注浆技术及应用》中,作者将WSS工法完美应用在了广州地铁河沙站的防水工程中,最终得出结论,WSS工法因其快速凝结及多种复杂环境的适应性,在处理一些紧急涌水、涌砂的抢险工程种具有极大的优越性,随着地铁建设事业的发展,WSS注浆技术将得到广泛应用。(摘自《科技创业月刊》)

案例3:

深圳市东部供水网络干线隧道工程,该段隧道二衬采用钢筋混凝土结构,初衬与二衬之间设置双层无纺布PE板,二衬预留排水孔,底板施做纵向盲沟;在施工西坑谷地BK11+段时,因岩溶裂隙极发育,地下涌水量较大,至使暗挖施工无法进行,迫使停工。故需采取特殊技术措施进行止水加固。经现场勘察商定采用双重管A、B(C)液注浆工法对该段进行全断面放射型注浆加固止水处理,形成连续止水防护壳,以保证开挖施工的安全。(摘自北京市城德建设工程有限公司技术交流版块)

如今WSS工法在深圳、广州、厦门、上海、杭州、苏州、无锡、常州等一线二线城市地铁施工中都得以运用,效果显著。许多城市轨道交通部门,把它作为抢险首选工法。

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