¶ 02357 固結灌漿
¶ 1. 02357 固結灌漿 V2021.02.doc
第02357章
固結灌漿
1. 通則
1.1 本章概要
說明施作固結灌漿之材料、設備、施工及檢驗等相關規定。
1.2 工作範圍
包括鑽孔、灌漿、透水試驗及強度試驗等相關工作。
1.3 相關準則
1.3.1 中華民國國家標準(CNS)
(1) CNS 61 R2001 卜特蘭水泥
(2) CNS 1240 A2029 混凝土粒料
(3) CNS 2238 K1082 矽酸鈉
(4) CNS 3036 A2040 混凝土用飛灰及天然或煆燒卜作嵐攙和物
(5) CNS 12891 A1045 混凝土配比設計準則
1.4 資料送審
1.4.1 施工計畫
承包商應於施工前,依據設計需求、地質狀況及工地環境等,擬訂本固結灌漿施工計畫送請工程司審核核可後方可施工。
施工計畫包括:
(1) 施工資料:平面圖、斷面圖、地質圖、灌漿孔位圖等。
(2) 施工方法:灌漿配置、施作順序、施工要點、灌漿管型式、灌漿過程等。
(3) 使用材料:灌漿材料、漿液配比及混合方式等。
(4) 使用機械。
(5) 臨時設施:電力及給水系統、工作場地、材料倉庫等。
(6) 品質管理。
(7) 施工進度。
(8) 現場試灌。
(9) 灌漿管理:包括灌漿間隔、膠凝時間、灌注壓力、流量控制等,採化學灌漿時應再包含地下水取樣送驗。
(10)灌漿完成之準則。
(11)施工紀錄。
(12)效果檢驗。
(13)鄰近產物保護。
(14)監測作業及緊急應變。
(15)工地安全及環境保護。
1.4.2 廠商資料
1.4.3 材料樣品
承包商應提送固結灌漿處理工作所擬採用各式材料、化學灌漿藥液或其他特殊材料之產品資料。
2. 產品
2.1 材料
2.1.1 水泥灌漿材料
固結灌漿用之漿液係由水與水泥拌和而成之水泥漿,並視需要得另加細粒料、飛灰及其他化學掺料等。漿液之配比須視各孔段所遭遇之實際地質情況而定。漿液之基本成分、配比及稠度、及所添加之其他物料或化學掺料均應經工程司核可。
(1) 水泥:須符合CNS 61卜特蘭I型水泥之規定。
(2) 細粒料:細粒料除細度模數(FM)應在1.4~2.1,級配須符合表02357-1之規定外,其餘均須符合CNS 1240細粒料之有關規定。
02357-1 固結灌漿用細粒料級配表
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試驗篩孔寬mm |
通過百分率(%) |
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2.360(No. 8) |
100 |
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1.180(No.16) |
95~100 |
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0.600(No.30) |
55~80 |
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0.300(No.50) |
30~50 |
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0.150(No.100) |
10~30 |
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0.075(No.200) |
0~10 |
(3) 飛灰:飛灰品質須符合CNS 3036之規定,其添加量約為水泥重量之5%。
(4) 化學掺料:漿液中可加入化學掺料,其使用應依據初期灌漿計畫之成果及試驗室對基本漿液進行試驗所得之結果辦理,但須經工程司核可後方可使用。
A.皂土:皂土須為粉末狀,其品質須符合下列要求:
a.細度:通過200號篩90% 以上。
b.液限(%):200~500
c.塑限(%):50~80
d.塑性指數(%):150~420
e.除另有規定外,皂土應於拌入漿液前經過24小時之水化。
B.矽酸鈉:灌漿用矽酸鈉(俗名水玻璃)溶液之品質須符合CNS 2238之規定。
C.氯化鈣:其添加量不得超過水泥重量之3%。
D.其他化學掺料。
2.1.2 化學灌漿材料
(1) 視地層改良之目的,若為增加地層強度或減少地層透水性等,得採用化學材料灌漿,所採用材料及施工方法應送經工程司核可。
(2) 灌漿用化學材料屬水玻璃系列產品(主劑為矽酸鈉溶液),或其他具有穩定性而無公害之系列產品。
2.2 設備
2.2.1 鑽孔機具
承包商應視地層狀況及工作上之需要,選用衝擊式或旋轉式之鑽孔機具。
2.2.2 壓力透水試驗所需設備至少如下:
(1) 抽水機1部,供水量190L/min以上。
(2) 蓄水槽1個,蓄水量70L以上。
(3) 活門壓力計1支,最小刻度0.5kgf/cm2,量度範圍在20kgf/cm2以上。
(4) 透水濾管及耐壓栓塞(耐壓力在20kgf/cm2以上)1組,視其損耗狀況,應準備數組備用。
(5) 供水管路、耐壓橡皮管(高壓管)及分歧管組。
2.2.3 灌漿設備
(1) 灌漿設備所需器具如下
A.抽水機1部(可與壓力透水試驗共用)。
B.拌漿機1部。
C.攪漿機1部。
D.灌漿機2部。
E.水表1個(測量拌漿機之供水量)。
F.記錄壓力及注入漿量等自動記錄儀1組。
G.控制閥及止回閥。
H.供水管路、輸漿管路(包括溢流管路及迴流管路)之耐壓橡皮管(高壓管)及灌漿桶分歧管組等1組。
I.灌漿孔之止漏栓塞數組備用。
J.出漿桶。
(2) 上述器具應有如下性能
A.拌漿機:為拌和膠質用之高速拌漿機,其拌漿能量(於漿液配比:水膠比=0.5,膠砂比=0.5)需達3m3/hr以上。
B.攪漿機:攪漿機之轉速應為100rpm以上,其供輸能量應與拌漿機組配合,於攪漿過程中,應避免將空氣攪入漿液中。
C.灌漿機:灌漿機之最大灌注壓力應達20kgf/cm2以上,在壓力達10kgf/cm2時,灌漿量(於漿液配比:水膠比=0.5,膠砂比=0.5)需達到200L/min,同時亦能灌注高濃度漿液。
D.水表及壓力計:水表及壓力計須為高品質、高精度、且經檢驗機構檢驗合格之產品。水表之最小刻度不得大於1L/分,表面直徑不得小於15cm。壓力計之最小刻度不得大於0.5kgf/cm2,表面直徑不得小於10cm,最大指示壓力應在20kgf/cm2以上。
E.壓力及注入漿量等自動記錄儀應能以適當之比例將灌漿作業時之壓力、注漿量連續自動記錄在紙上。漿液之稠度及配比成份對記錄許可差之影響應在 ±5%以內。
F.控制閥及止回閥:各類閥應屬快速開閥,直通式油潤旋塞型,耐壓強度應在20kgf/cm2以上。
G.供水管路、輸漿管路之耐壓橡皮管及分歧管組:供水管及灌漿機之吸水管須為重型管,標稱直徑為7~10cm。連接注漿組合管之輸漿管(包括溢流管及迴流管)應為耐高壓之橡皮管,管壁為三層編織物,管之標稱直徑不得小於38mm,能承受之工作壓力應達20kgf/cm2以上。
H.灌漿孔之止漏栓塞:止漏栓塞可由膨脹橡膠管、橡膠圈、皮革、或其他聯結於注漿管端之適當材料組合而成。栓塞須能順利地安置於灌漿孔內之預定深度,於膨脹後能在15kgf/cm2之灌漿壓力下,封隔灌漿孔使其不漏漿,而於壓力透水試驗時不漏水。
3. 施工
3.1 施工要求
3.1.1 壓力透水試驗
(1) 本試驗係以壓力水注入所鑽之孔內,在各種不同深度之區段,測量該區段之滲漏情況及壓力水擠壓影響,作為選定灌漿壓力、漿液配比、及灌漿作業完成後檢驗灌漿效果之依據。
(2) 按照設計圖說或施工計畫所示之試驗孔位進行試驗。原則上每孔以每5m深度為一區段,自孔口逐段向下試驗。每區段鑽孔完成,應將孔內之鑽泥、石屑等清除潔淨。
(3) 試驗時應觀察鄰近地區地表面位移現象,以防隆起、裂縫等發生。
(4) 注水壓力:注水壓力P(kgf/cm2)有下列數種:0、2、4、6、8、10,每次壓力提高並穩定後,須維持該壓力達15分鐘,測量其吃水量Q(L/min)。倘若因漏水致壓力無法提高到10kgf/cm2或因外側坡面發生位移現象時,試驗即至該最高壓力為止。
(5) 試驗報告:試驗報告包括各區段之壓力與注水量之關係曲線(P-Q曲線)及地表面於不同注水壓力時之位移觀測值。
3.1.2 灌漿作業
(1) 要領
A.除工程司另有指示外,灌漿應採分段灌漿法,原則上採用孔口向下分段灌漿,惟承包商可視鑽孔所得之地層破碎情況,經工程司核可後變更為孔底向上分段灌漿。凡需要使用栓塞(緊圈)灌漿處,需將灌漿管端之栓塞(緊圈)置於所要灌最深孔段之上端,以規定之壓力予以施灌,待無回壓時,將栓塞(緊圈)移至次深孔段之頂端施灌,依序按規定壓力逐步施灌,直至該孔灌漿完成為止。施灌作業,承包商應備足量之輸漿管及栓塞,不使作業中輟。
B.灌漿作業應依照第一次孔、第二次孔至第N次孔等次序辦理,即:
a.第一次孔作業,先行鑽孔、洗孔、壓力試驗、選定漿液配比與灌漿壓力、以及灌漿。
b.檢討前孔之灌漿資料(P-Q關係曲線),再進行第二次孔之施工。
c.依前述方法依序進行至最後一次孔。
C.鑽孔進行中如遇到特殊之層縫或大空隙,應於穿過該縫隙後,即行沖洗及作灌漿處理,方可繼續向下施工。所採用之漿液配比及附加劑或砂量視隙縫情況決定之。
D.各區段之灌漿一旦開始,除非所供應之電力中斷或地層漏漿嚴重外,不得中輟。若灌漿因電力中斷,應即以其他動力抽水,徹底沖洗該灌漿孔,以確保復灌時該區段可繼續注入漿液。
E.洗孔:各孔段施灌前或因故停頓時,需用壓縮空氣或高壓水(或兩者混用)澈底沖洗灌漿孔,使灌漿導管暢通,方可進行灌漿。
(2) 漿液配比與灌漿壓力:漿液配比隨各區段之地層性質而異,應依各孔壓力透水試驗及實際灌漿情況更改配比。漿液可為水泥漿或水泥砂漿,並視需要酌摻化學摻料。漿液水膠比(以重量計)為 8~0.4,倘開始灌注後在單位時間內灌注量未見減少,即可逐漸降低水灰比,直至灌注壓力達到最高壓力為止。若於降低水膠比後,灌注量突然減少或壓力驟然升高,則須將水膠比再略予增加。灌漿壓力介於2~20kgf/cm2之間,視實際情況調整之。
(3) 灌漿完成時之壓力和時間:
A.灌漿作業須依表02357-2規定壓力及時間內,若其吃漿量小於5 公升之情形時,可視為灌漿工作完成。表02357-2 灌漿完成時之壓力與時間表
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壓力(kgf/cm2) |
時間(分) |
|
壓力<3.5 |
20 |
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3.5≦壓力<7.0 |
15 |
|
7.0≦壓力<14.0 |
10 |
|
14.0≦壓力 |
5 |
B.在情況許可下,灌漿壓力以維持最大容許壓力為準,但為防止岩盤或構造物(如隧道之襯砌或噴凝土)擠動,或為控制嚴重漏漿,應降低壓力及灌注速度,甚或暫停施灌。
C.當施灌孔吃漿量甚大,應作間歇施灌,待岩盤之漿液凝固後再恢復施灌。施灌完成後之孔,必須以活栓或閥栓緊,以保持壓力,直至漿液凝固。
D.漏漿控制:在灌漿進行中,發現漿液由鄰近孔或相通處流出且流量足以嚴重干擾工作或造成相當之損失時,該孔或相通處應即暫時封塞,若以緊圈施灌而由鄰近孔流出時,則在相通孔加設緊圈封塞,並控制壓力使其低於該孔段之容許施灌壓力,毋需栓蓋之處,未灌孔須使其繼續打開,以利空氣和水排逸。在相通孔中漿液未凝結前,可由灌漿泵以規定壓力施灌該孔。如施灌過程中發現漿液由山脊、混凝土構造物或其他地點流出時,承包商應依照工程司指示迅速確實堵漏。
3.1.3 化學灌漿
(1) 漿液配比及拌和
A.漿液配比由承包商依地層改良目的、地層及藥液性質等,擬具最適當之配比送請工程司核可。並視灌漿效果再做適當調整,惟配比之調整須先徵得工程司核可。
B.化學藥液如為兩液型時,A、B液應分別攪拌均勻後,再依所採用灌漿方法混合之,並應於膠凝時間內灌入地層。當天未用完之混合液應予廢棄。
(2) 灌漿方法
A.灌漿計畫由承包商提出,經工程司核可後實施,灌漿時得視實際情況再予調整。化學灌漿之效果應由承包商負責,工程司之核可並不減免該項責任。灌漿計畫包括下列項目:
a.灌漿管形式。
b.灌漿材混合方式。
c.灌漿過程。
d.灌漿管理:包括灌漿間隔、膠凝時間,灌注流量、灌注壓力及地下水取樣送驗等。
e.灌漿完成之準則。
B.上述項目應與地層性質及地層改良目的相配合。灌漿進行時,必須不斷監視灌漿壓力、吃漿量及已完成構造物(如隧道襯砌或噴凝土)之變化,如發現有異常情況時,應立即停止灌漿,調查原因並採取適當應變措施。
C.實施化學灌漿應依契約圖說或灌漿計畫,對鄰近地區之地下水取樣送驗,以確定水質是否受污染,如發現有污染情況時,應立即停止灌漿,調查原因並採取適當應變措施。
3.1.4 施工紀錄
承包商須對灌漿孔之鑽孔、壓力透水試驗及灌漿等作完整之紀錄。其內容應包括灌漿孔地質描述、洗孔、壓力透水試驗、灌漿作業之起迄時間、灌漿量及速率、灌漿壓力及漿液配比變化、各種附加劑及材料等記述,以及工程司認為必要之事項。又鑽孔時遇有大量漏水或大層縫、空隙等,亦均應詳細記錄。
3.2 檢驗
除契約另有規定外,灌漿材料之檢驗如表02357-3。
表02357-3 灌漿材料檢驗
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名 稱 |
檢驗項目 |
依據之標準 |
規範之要求 |
頻 率 |
|
細粒料 |
細度模數 |
CNS 1240 |
1.4~2.1 |
每一批料源取樣1次 |
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水泥灌漿漿液水膠比 |
水膠比 |
CNS 12891 |
漿液水膠比介於0.4~8之間(以重量計) |
每天取樣一組 |
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化學灌漿矽酸鈉 |
各成份含量比 |
CNS 2238 |
依廠商選用材料種類並符合CNS 2238規定值 |
每一批料源取樣1次 |
4. 計量與計價
4.1 計量
本章工作以「包」(水泥每包50 kg)、「M3」或其他單位計量。若以水泥砂漿施灌時,灌漿用砂已包括於契約單價內,不另計量。
4.2 計價
4.2.1 本章工作依詳細價目表所列項目單價計價,該項單價已包括所需之一切人工、材料、機具、設備、動力、運輸、鑽孔、灌漿及堵漏等及其他為完成本項工作所必需之費用在內。
4.2.2 本章工作項目名稱及計價單位例舉如下。
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工作項目名稱 |
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計價單位 |
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固結灌漿(水泥) |
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包 |
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化學灌漿(註明規格) |
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「M3」或其他單位 |
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透水試驗 |
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次 |
〈本章結束〉
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