筒仓内漏斗耐磨填充层注射高强水泥砂浆施工

任安安

(山西六建集团有限公司，山西太原 030024)

0 引言

随着国家产业规模的调整，筒仓结构越来越多，储量要求也越来越大，筒仓内漏斗耐磨层结构也越来越多的应用在工业生产中。由于山西省是产煤大省，应用于煤业生产的筒仓漏斗耐磨层结构不断兴建，筒仓漏斗耐磨层填充技术不断涌现，但如何保证填充层的强度和密实度是施工过程中的重点及难点。

1 工程概况

山西省长治市霍尔辛赫煤业有限公司选煤厂缓冲仓工程，仓内设四个钢筋混凝土漏斗，漏斗斗顶标高为9.1 m，斗底标高为7.0 m，漏斗斜壁呈56°，每个漏斗顶面边长为3.376 m，底面边长为1.55 m。漏斗耐磨层为16Mn钢板，钢板与混凝土斜壁基层用高强螺栓固定，为了达到基层与锰钢板结合密实且具有一定的强度，混凝土斜壁基层与锰钢板之间注射高强水泥砂浆，高强水泥砂浆填充厚度为30 mm，强度为20 MPa。利用注浆机注射高强砂浆，注浆面积为420 m2。

2 施工技术的现状及可行性分析

施工方法的现状及可行性主要从两个方面分析，一方面是注浆材料，一方面是施工工艺。

2.1 注浆材料

注浆材料可分为两大类，一类是用固体颗粒的注浆材料(如水泥、黏土或膨润土、砂等)制成的浆液;另一类是用化学注浆材料(如硅酸盐、环氧树脂、聚氨酯、丙凝等)制成的浆液。现阶段环氧砂浆(化学注浆材料)较常用，现将环氧砂浆和高强水泥砂浆注浆的可行性比较如下。

2.1.1 施工可行性

由于环氧砂浆凝固很快，输浆过程中容易凝固堵塞注浆机、输浆管路，而本工程输浆管路较长，施工可行性不强。

2.1.2 施工成本

高强水泥砂浆较环氧砂浆造价低，可大量节约成本。

2.1.3 施工机具

采用水泥砂浆填充时采用一般的注浆机即可，如采用环氧砂浆，由于其凝固很快，一般注浆机无法工作。

2.1.4 施工质量

环氧砂浆流动性不强，不易填充小区域、小空间，而水泥砂浆具有良好的渗透性和扩散性，做到了填充密实。

从以上的比较分析可以看出，高强水泥砂浆施工可行性强;注浆设备轻巧、易操作，对复杂环境的适应性强;减少人力、物力和财力的投入;施工质量有保证，是一种合理的施工方法。

2.2 施工工艺

施工工艺比较见表1。

表1 施工工艺比较

综上所述，利用“顶升法”注射高强水泥砂浆可以进一步提高密实度，且注浆工序简单，适用性较强。

3 技术特点

1)通过试配，优选材料，确定配合比，保证水泥砂浆具有高流动性、高强度。2)加强对基层处理，对原面层充分凿毛，增大表面粗糙度，保证了砂浆的粘结强度。3)四个漏斗采用分层、分面、多台注浆机同时注浆的方案，分两次注浆，第一次由漏斗下口注浆孔顶升注浆，第二次由斜壁注浆孔注浆，确保了砂浆密实度。4)与原设计方案比较，注浆设备轻巧、易操作，注浆工序简单，工效高，对复杂环境的适应性强，施工速度快，质量好，减少人力、物力和财力的投入。5)适用于筒仓等有耐磨要求构筑物中的耐磨层，填充厚度宜为30 mm～50 mm。

4 施工工艺流程及操作要点

4.1 施工工艺流程

基层处理→表面清理、润湿基层→配制高强水泥砂浆→注浆施工→固化及养护→注浆质量的检验。

4.2 操作要点

4.2.1 基层处理

1)在锰钢板安装前，对混凝土基础表面进行处理，不得有碎石、浮浆、浮灰和脱模剂等杂物。2)基础表面如有疏松部位应予剔除，使表面外露新鲜骨料。3)对原面层充分凿毛、增大表面粗糙度有益于提高粘结强度。

4.2.2 表面清理、润湿基层

注浆前用水冲洗填充层内砂粒、粉尘，湿润混凝土基层，防止水泥砂浆失水太快，造成混凝土基层与砂浆粘结力低。底部剩余水由注浆孔排出。

1)配制水泥砂浆时，严格按照配合比要求进行计量，以满足砂浆流动性和强度的要求。2)水泥砂浆拌合时，加水量应按砂浆配合比、流动性要求确定，水量可根据环境条件及实际工况适当调整。冬季施工时，水泥砂浆的拌和用水应符合现行JGJ 104建筑工程冬期施工规程的有关规定。3)水泥砂浆拌合采用机械搅拌，搅拌时间一般不少于3 min，搅拌均匀即可使用。搅拌地点应尽量靠近施工地点，减少运输距离。每次搅拌量视使用量多少而定，以保证在45 min内把料用完。

4.2.4 注浆施工

1)注浆方法。本工程注浆面积大，且注浆面呈多角度，采用分层、分面、多台注浆机(每个漏斗设一台注浆机，共四台注浆机)同时注浆的方案，分两次注浆，第一次由漏斗下口注浆孔注浆，第二次由斜壁注浆孔注浆。

2)注浆孔和注浆管。筒仓内分布四个漏斗，每个漏斗下口设一个注浆孔，斜壁上部设一个注浆孔(该注浆孔设在相邻漏斗耐磨板上口以上20 mm处)，具体位置如图1所示。注浆孔在锰钢板加工焊接时用磁座钻成孔。注浆管路由DN20塑料管和单向阀组成(如图2所示)，与注浆孔焊接连接。

图1 漏斗注浆孔布置剖面图、平面图

图2 注浆管

3)检查排气孔。在漏斗标高11.3 m处沿漏斗交接面设置4个检查排气孔，位置见图1。

4)注浆压力和流量的控制。注浆过程中应维持压力稳定，注浆压力宜控制在1.5 MPa～2.0 MPa，严防低压造成水泥砂浆流动性不强，发生“骨料沉积”现象，产生堵管;严防高压对混凝土基层与锰钢板之间造成扩缝劈裂带来新的破坏。根据理论计算求得的注浆量，注浆过程中严格控制。

5)注浆。注浆前先用水湿润注浆设备。注浆设备经注水试验运行正常后，连接漏斗下口注浆管路，开始注浆。浆液由下向上填充锰钢板与混凝土基层缝隙，同时排出空气。观察注浆压力、设备运行状况、排气孔是否有水泥砂浆渗出，同时用4磅木锤轻敲钢板，保证浆液填充密实。待浆液达到相邻漏斗钢板上口标高时关闭阀门停止注浆。拆除注浆管，清洗注浆泵，待已注浆液沉实后(不应超过1.5 h)，连接斜壁上部注浆管路开始二次注浆。二次注浆方法同上，浆液在填充层内由下向上填充，排出空气直至液面达到锰钢板上口，关闭阀门停止注浆，待浆液沉实后用砂浆找补收口。

(6) 响应电流法是检测开关开通和关断时母线电流的值,而端电压法需要计算开关管开通和关断时非导通相端电压的差值,比较导通两相自感的大小来判断转子位置。

4.2.5 固化及养护

1)水泥砂浆固化时间应控制在12 h～16 h，目的是让水泥砂浆能充分填充到缝隙内，起到混凝土基层与锰钢板的全面积粘结作用。2)冬季施工时，养护措施还应符合现行JGJ 104建筑工程冬期施工规程的有关规定。

4.2.6 注浆质量的检验

注浆是一项隐蔽工程，采用排气孔观察和木锤敲击的方法对内部注浆质量和效果进行检验。观察排气孔泌浆情况，并辨听敲击的声音决定注浆质量，做到不渗水及渗水缓慢为质量合格，经检验填充层完全可以填充密实。

5 材料与设备要求

5.1 水泥砂浆

根据注浆施工的要求，高强水泥砂浆应具有高流动性、高强度，需通过砂浆试配，优选材料及配合比。掺入一定量水泥，能加强胶结能力，提高强度，加速固结。膨胀剂可补偿水泥砂浆的收缩，有效提高砂浆的抗裂性能。水泥砂浆性能指标、原材料及配合比如表2所示。

表2 水泥砂浆性能指标、原材料及配合比

5.2 注浆机

注浆机应供料连续性好，输送距离远，能耗少，拆卸维修方便，劳动效率高。

6 质量控制措施

1)注浆材料应根据配合比要求确定。2)注浆浆液应搅拌均匀，随搅随用，浆液应在初凝前用完，并严防石块、杂物混入浆液。3)排气孔溢出浆液，方可停止注浆。4)注浆过程中应维持压力稳定，注浆压力宜控制在1.5 MPa～2.0 MPa。5)二次注浆应待已注浆液沉实后(不应超过1.5 h)进行。6)注浆工程应形成检验批质量验收记录，记录表见DBJ 04-226-2003山西省建筑工程施工质量验收规程中《预注浆、后注浆工程检验批质量验收记录表》。

7 安全环保措施

1)施工前应编制施工组织设计或制订施工方案，明确安全技术要点和保证安全的技术措施。每道工序施工前均应进行安全技术教育和安全技术交底。2)所有施工人员必须戴安全帽，高空作业人员必须佩安全带，穿防滑鞋，带工具袋。3)高处操作时，要搭设作业平台，安装防护设施，并且在施工过程中，随时检查作业平台的稳定性。4)选用具有一定耐压强度的注浆设备、配件，避免爆管造成财产损失和人身伤害。注浆机必须按操作规程操作。5)吸浆口处要设置过滤网，防止结块水泥和纸袋等其他杂物进入浆液。6)注浆中如需暂停注浆，应向孔内压入一定量的清水，以保持注浆通道的畅通。7)注浆期间应严格控制注浆压力，防止因注浆压力过大而造成混凝土基层与锰钢板之间扩缝劈裂带来新的破坏。8)处理管路、阀或泵时，需先停机泄压，再作处理。9)注浆时要及时清理跑漏浆，搞好文明施工，工程结束后，要做到工完料净、场地清。

8 结语

采用该施工技术，水泥砂浆流动性好，解决了小区域、小裂缝、小空间无法填充的问题，做到了填充密实;合理优化的水泥砂浆配合比，保证了砂浆强度要求;操作工序简单，减少人力、物力和财力的投入，工效高，质量好，保证了施工安全，经济适用。

[1] 马晓东，徐 俊，汤 研.注浆技术及其在煤矿安全的应用[J].商品与质量:学术观察，2012(7):79.

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