海工塊石基床加固設備的制作方法

本實用新型涉及水利水電工程領域，尤其涉及一種海工塊石基床加固設備。

背景技術：

隨著國內水利水電工程建設的快速發展，處理范圍、深度、地層結構呈現復雜化、多元化。現有技術中，在對碼頭泊位的海工塊石基床前肩進行加固時，常采用跟管鉆進的處理方法對基床直接鉆孔與灌漿，該方法處理重力式方塊結構的碼頭泊位存在以下缺陷：在對海工塊石基床進行鉆孔時，鉆具會受到海水波動的影響在孔位點附近漂移，無法確保孔位的精度及鉆孔的深度，導致后續灌漿質量降低、漿量增加，成本提高，進度滯后。

技術實現要素：

本實用新型的目的就是為了克服上述現有技術存在的問題，提供一種海工塊石基床加固設備，在對基床前肩鉆孔時，可有效避免孔位偏移，精確控制鉆進孔位，且對灌漿液的灌漿參數進行實時監測與控制，確保灌漿質量和施工進度，提高施工效率，有效減少原材料使用量，節約成本。

為了實現本實用新型的上述目的，本實用新型提供一種海工塊石基床加固設備，其包括：搭設在固定于碼頭泊位處的駁船上的駁船平臺；布置在碼頭前沿線的懸臂施工平臺；安裝在駁船平臺和懸臂施工平臺上的用于對海工塊石基床進行鉆孔的鉆孔裝置和灌漿處理的灌漿裝置；安裝在駁船平臺和/或懸臂施工平臺上的用于對海工塊石基床表層開挖的挖掘裝置；安置在駁船平臺上的用于將待鉆孔處上方的海水與周圍海水隔離的隔離管；用于通過灌漿裝置灌注到海工塊石基床內的灌漿液。

其中，所述駁船平臺包括：鋪設在駁船船艙表面且與駁船固定連接為一體的鋼板，鋼板的一部分伸出駁船的船沿，形成外伸平臺；其中，在外伸平臺上間隔開設用于導向和定位的多個導向孔。

其中，所述懸臂施工平臺包括：沿碼頭縱向依次布置的一排三角架，用于作為受力骨架；橫向連接相鄰的兩個三角架的橫梁；鋪設在三角架上的板材；植入在每個三角架后端兩側的一對錨筋；與每個三角架對應安置且其兩端與該三角架兩側的一對錨筋固定連接的U型環。

進一步的，所述懸臂施工平臺還包括：植入在每個三角架的后錨點的水泥植筋。

其中，所述隔離管的高度大于所述駁船平臺至所述海工塊石基床的拋石層表面的垂直高度。

優選的，所述隔離管的高度大于所述駁船位于最高水位時、駁船平臺至所述海工塊石基床的拋石層表面的垂直高度。

其中，所述隔離管的內徑大于套管的外徑。

其中，所述導向孔的內徑大于所述隔離管的外徑。

進一步的，還包括用于將所述駁船固定于碼頭泊位處的固定裝置，其包括：用于回填在駁船的船艙內的砂石料，以便作為配重增加駁船的穩定性；用于將駁船固定于碼頭泊位處的四根錨索，以便定位與橫向支撐所述駁船。

其中，所述鉆孔裝置包括潛孔鉆機和地質巖芯鉆機。

其中，射漿管為套閥管組件。

本實用新型的有益效果體現在以下方面：

1、本實用新型根據地層情況及鉆孔深度，選擇適宜的鉆具搭配使用，實現跟管鉆進一次成孔，可大大提高跟管鉆進的施工功效，有效減免孔故率的發生，降低了施工成本，保證施工順利完成。

2、本實用新型采用隔離管將將待鉆孔處上方的海水與周圍海水隔離，以便在隔離管內形成相對外界的流動海水靜止的靜水區域，使得外界海水的波動不會影響到隔離管內部，且鉆具下設在隔離管內進行鉆孔，使得鉆孔孔位與設計孔位之間偏差小，利于后續鉆孔灌漿施工，提高施工工期。

3、本實用新型根據地層特點在選用不同的灌漿參數進行復合灌漿，且隨時監測控制各灌漿參數，保證灌漿質量，有效減少原材料使用量，節約施工成本，降低工程造價；

4、本實用新型采用分段卡塞灌漿技術，能精準分辨施工部位地層結構的滲漏情況，為準確處理好該部位提供施工依據。

附圖說明

圖1是采用本實用新型海工塊石基床加固方法加固的碼頭斷面圖；

圖2是駁船固定示意圖；

圖3是懸臂施工平臺平面布置圖；

圖4是懸臂施工平臺正面圖；

圖5是懸臂施工平臺斷面圖；

圖6是三角架的結構示意圖；

圖7是外排孔鉆孔灌注位置示意圖；

圖8是內排孔鉆孔灌注位置示意圖；

圖9是倒梯形區域塊石拆除清理后上下平臺及斜坡澆筑模袋示意圖；

圖10是中間孔鉆孔灌注位置示意圖；

圖11是內、外排孔鉆孔孔位布置圖；

圖12是中間孔鉆孔孔位布置圖；

圖13是下設導向管的示意圖；

圖14是跟管鉆進并灌漿至灌漿孔第一段頂部的示意圖；

圖15是灌漿至灌漿孔第二段頂部的示意圖；

圖16是灌漿至整個灌漿孔的示意圖；

圖17是本實用新型的灌漿裝置及灌漿自動監測控制系統連接的簡圖；

圖18是鋼筋支撐架鋪設示意圖；

圖19是模袋混凝土澆筑示意圖；

圖20是本實用新型鉆孔灌漿時隔離管、套管與射漿管位置關系的橫截面圖。

具體實施方式

本實用新型提供一種海工塊石基床加固設備，其包括：搭設在固定于碼頭泊位處的駁船上的駁船平臺；布置在碼頭前沿線的懸臂施工平臺；安裝在駁船平臺和懸臂施工平臺上的用于對海工塊石基床進行鉆孔的鉆孔裝置和灌漿處理的灌漿裝置；安裝在駁船平臺和/或懸臂施工平臺上的用于對海工塊石基床表層開挖的挖掘裝置；安置在駁船平臺上的用于將待鉆孔處上方的海水與周圍海水隔離的隔離管；用于通過灌漿裝置灌注到海工塊石基床內的灌漿液；以及澆筑在海工塊石基床表面開挖區域的混凝土模袋。

其中，隔離管的高度大于駁船平臺至海工塊石基床的拋石層表面的垂直高度，優選的，隔離管的高度大于駁船位于最高水位時、駁船平臺至海工塊石基床的拋石層表面的垂直高度。

其中，隔離管的內徑大于套管的外徑，導向孔的內徑大于隔離管的外徑。

其中，所述駁船平臺包括：鋪設在駁船船艙表面且與駁船固定連接為一體的鋼板，鋼板的一部分伸出駁船的船沿，形成外伸平臺；其中，在外伸平臺上間隔開設用于導向和定位的多個導向孔。通過在外伸平臺12上鉆設導向孔，避免現有技術在駁船甲板上鉆孔、而對甲板造成的損壞。

其中，懸臂施工平臺包括：沿碼頭縱向依次布置且垂直于碼頭前沿線的一排三角架14，用于作為受力骨架；將一排三角架14中相鄰的兩個三角架橫向連接在一起的橫梁15；鋪設在一排三角架14上的板材16；植入在每個三角架14后端兩側的一對錨筋17；與每個三角架14對應安置且其兩端與該三角架14兩側的一對錨筋17固定連接的U型環18；以及植入在每個三角架的后錨點的水泥植筋。

其中，灌漿裝置包括：配漿攪拌機30；與配漿攪拌機30連接的供漿管31；與配漿攪拌機30連接的灌漿泵33；與灌漿泵33連接的進漿管34與回漿管41；用于安置在套管內的射漿管29；用于將射漿管29與進漿管34連接的灌漿塞40；與配漿攪拌機30和灌漿泵33分別連接的灌漿自動監測控制系統；與灌漿自動監測系統連接并配套使用的灌漿數據處理系統；以及，安裝在回漿管41的靠近灌漿孔處的用于調節灌漿壓力的高壓調節閘閥37；安裝在進漿管34或射漿管29 上的用于防止射漿管內的灌漿液倒流回進漿管的逆止閘閥38。進行灌漿的射漿管可以采用現有技術的套閥管組件。

其中，本實用新型的灌漿自動監測控制系統包括：安裝在進漿管34的位于灌漿孔的孔口處的壓力表35和壓力傳感器36；安裝在灌漿泵33處的壓力表43 (各壓力表和管路之間設置隔漿裝置)；安裝在灌漿泵33與配漿攪拌機30之間的流量傳感器32；安裝在鉆具上的檢測鉆進深度的位移傳感器44；與壓力傳感器36、流量傳感器32、配漿攪拌機30、位移傳感器44分別連接的灌漿記錄儀42，用于對灌漿時的壓力、注入率、灌漿液的密度、流量等進行實時監測及控制。

其中，本實用新型的鉆孔裝置包括兩種，一種為用于鉆設內外排孔的潛孔鉆機機具，另一種為用于鉆設中間孔的地質巖芯鉆機機具。

此外，本實用新型的設備還包括其它輔助裝置，如用于吊裝隔離管的吊機、用于固定隔離管的固定裝置，以及用于將駁船固定于碼頭泊位處的固定裝置：用于回填在駁船的船艙內的砂石料，以便作為配重增加駁船的穩定性；用于將駁船固定于碼頭泊位處的四根錨索，以便定位與橫向支撐駁船。

其中，采用本實用新型的設備進行海工塊石基床加固包括如下步驟：

在固定于碼頭泊位處的駁船上搭設駁船平臺；

在碼頭前沿線布置懸臂施工平臺；

利用駁船平臺對海工塊石基床進行外排孔的鉆孔及灌漿處理；

利用懸臂施工平臺對海工塊石基床進行內排孔的鉆孔及灌漿處理；

對外排孔和內排孔灌漿處理后，對海工塊石基床表層開挖，并對開挖后的塊石層頂部進行模袋混凝土的澆筑處理；

對塊石層頂部澆筑處理后，利用駁船平臺對海工塊石基床進行中間孔的鉆孔及灌漿處理；

其中，在對海工塊石基床進行鉆孔及灌漿處理時，采用隔離管將待鉆孔處上方的海水與周圍海水隔離。

下面，以采用本實用新型的設備對具有如圖1所示的碼頭拋石泊位前肩進行加固施工為例，對采用本實用新型設備加固的方法進行描述。

具體的，如圖1所示的碼頭泊位為重力式方塊結構，即，在海工塊石基床1 上方為若干實心方塊2，在實心方塊2上安裝低位的卸荷板3，在卸荷板3上由混凝土澆注成胸墻4。該碼頭后方為回填的棱體塊石和開山石6，橋式抓斗卸煤機的前軌設置在碼頭的胸墻4上，后軌安裝在由沖孔灌注樁支撐的軌道梁上。在碼頭前方設置系船柱7，系船柱7的間距為20m～30m不等。碼頭靠船護舷5 采用鼓形橡膠護舷，橡膠護舷的間距根據實際情況確定，如可間隔16.0m。

當對該碼頭前肩進行加固時，先做好施工前準備，如：準備施工用水及用電，合理布置制漿站，其中，本實用新型采用集中攪拌供漿方式，使用送漿泵進行送漿，設置PVC管道沿碼頭邊沿順直鋪設，每隔一定間距(如30m)設置一閥門，方便供漿使用，且考慮到施工軸線較長，供漿泵在不滿足供漿要求情況時，在供漿管路中間設置一漿液中轉站增加漿液管道內漿液壓力，以防止漿液沉淀造成堵管；然后進行施工平臺的搭設。

本實用新型采用駁船施工平臺和在碼頭上的鋼結構懸臂施工平臺相結合的兩種平臺，布置時，駁船施工平臺和懸臂施工平臺可同時進行，也可先后進行。

其中，在布置駁船施工平臺前，需采用固定裝置將駁船8固定于碼頭泊位處 (如圖2所示)，其包括如下步驟：

在駁船8的載重船艙內回填砂石料，以便作為配重增加駁船8的穩定性；

通過四錨定位與橫向支撐，將駁船8固定于碼頭泊位處。

其中，通過四錨定位與橫向支撐、將駁船8固定于碼頭泊位處包括如下步驟：

在駁船8每側的船頭和船尾處分別安置一根船錨10；

將駁船8的靠近碼頭一側的兩個船錨分別系在碼頭的一對系船柱上，以便橫向牽拉支撐駁船；

將駁船8的遠離碼頭一側的兩個船錨分別拋遠錨沉落固定在遠離碼頭的海底，以便利用錨索在海底斜向牽拉駁船8。

通過四錨定位與一對纜繩的橫向牽拉，可以進一步增加駁船8在海面上的穩定性。

將駁船8固定于碼頭泊位后，在駁船8上搭設駁船平臺，包括如下步驟：

首先，在駁船8的載重船艙表面鋪設鋼板，使鋼板的一部分伸出駁船的船沿，以便伸出船沿部分的鋼板形成外伸平臺12；

然后，將鋼板與駁船8固定連接為一體，優選的，鋼板與駁船8焊接連接在一起；

最后，在外伸平臺12上以一定間隔開設用于導向和定位的多個導向孔13，多個導向孔13為直徑相同且豎直貫穿鋼板的圓孔。

其中，本實用新型在駁船上設置外伸平臺12，即可以用于作為工作人員的施工面，又可以作為后續對塊石基床鉆孔灌漿施工進行導向和定位的預留孔。通過在外伸平臺12上鉆設導向孔，避免現有技術在駁船甲板上鉆孔、而對甲板造成的損壞。

其中，將駁船8固定于碼頭時，還利用頂桿結構側頂，以便控制孔位距離，保證孔位準確。具體的，頂桿結構采用鋼架結構，頂桿結構的一側焊接在駁船施工平臺上，頂桿結構的另一側支撐在碼頭側壁，在頂桿結構的頂端焊接一個滑輪，當駁船隨著海水的波動而上下浮動時，頂桿結構頂端的滑輪可沿著碼頭側壁上下滑動，相應的，在碼頭側壁上的與滑輪安裝位置相對應的位置處，用槽鋼加工出一條供滑輪上下滑動的滑道，使滑輪能夠輕易的在碼頭側壁上上下滑動。

其中，根據需要確定相鄰導向孔的間距，在施工導向孔時，駁船平臺上的施工面其它臨水部位全部使用移動式護欄9進行安全防護，確定施工人員安全，并設置專人根據海上潮起潮落情況，隨時松緊靠近碼頭側兩錨索所連接的纜繩，防止纜繩拉斷傷人。

本實用新型的施工平臺除了駁船平臺外，還包括布置在碼頭前沿線上的懸臂施工平臺，在碼頭的岸上布置上述懸臂施工平臺包括如下步驟：

由H型鋼焊接成若干三角架，以便作為施工時的受力骨架，若干三角架沿碼頭縱向垂直于碼頭前沿線布置，間距1.5m，伸入碼頭前沿線1.6m，懸臂4.8m；

在若干三角架橫向設置兩排橫梁，以便通過橫梁將若干三角架連接在一起 (平面布置圖如圖3所示，該平面布置圖也為圖4所示正面圖的俯視圖)，橫梁采用20#槽鋼與三角架滿焊；

在連接在一起的三角架上方鋪設板材(如4cm厚的木板)，布置圖詳見圖3- 圖6)；

在每個三角架14的后錨點采用微膨脹水泥植筋20，植筋距前沿線1.1m～ 1.2m，以支撐三角架；

在每個三角架后端兩側靠近后錨點的位置處各設置一個錨點，并植入一對錨筋17，錨筋采用二級熱軋螺紋鋼Φ28mm，植入錨筋深度1000mm，外露200mm 的部分與采用Q235圓鋼Φ28mm做成的U型環反扣于三角架的后端(如圖6所示)。

另外，在懸臂施工平臺的臨海平臺周邊設置間距2m、高1.5m的防護欄19，并用防護網將施工平臺周邊圍好，通過在施工平臺前沿設置移動式防護欄，確保工作人員的施工安全。

其中，施工時，三角架按照預設的圖紙尺寸及角度進行下料，焊接時，焊接部位的焊縫飽滿，采用焊腳高度K>8.0mm的角焊縫。每個三角架制作完成后在25T吊車的配合下進行就位、焊接U型環、上錨筋的步驟。

在將施工平臺搭設完畢之后，對海工塊石基床進行鉆孔及灌漿處理，而在處理之前，對海工塊石基床的情況進行探摸，以便后續的鉆孔及灌漿處理可以順利進行。并且，在對海工塊石基床進行加固施工的期間內，在碼頭前沿護輪坎附近設置多個沉降位移觀測點，相鄰沉降位移觀測點間距27m。施工期間每天進行監測，以便一旦發現異常及時采取措施。

對海工塊石基床進行鉆孔及灌漿處理包括對遠離碼頭的外排孔22、靠近碼頭的內排孔23、位于外排孔22和內排孔23之間的中間孔24分別進行鉆孔及灌漿處理的步驟，其中，本實用新型的方法中，施工順序如下：首先利用駁船平臺對海工塊石基床進行外排孔的鉆孔及灌漿處理(如圖7所示)，然后利用懸臂施工平臺對海工塊石基床進行內排孔的鉆孔及灌漿處理(如圖8所示)，在對外排孔和內排孔灌漿處理后，對海工塊石基床表層21開挖，并對開挖后的塊石層頂部進行模袋混凝土的澆筑處理(如圖9所示)，最后利用駁船平臺對海工塊石基床進行中間孔的鉆孔及灌漿處理(如圖10所示)，各鉆孔孔位布置圖如圖11、圖12所示。

本實用新型采用先對外排孔、內排孔進行鉆孔灌漿，后開挖塊石基床表層，開挖后對挖掘形成的區域澆筑模袋混凝土，以便對上部擾動塊石復灌的施工工序能夠保障塊石基床加固體全面充填，以便滿足施工設計要求。其中，采用模袋混凝土能在塊石基床表面形成一個保護殼25，使整個灌漿區域形成一個整體防止海浪沖刷，提高加固效果。

其中，在對海工塊石基床進行鉆孔及灌漿處理時，采用隔離管將待鉆孔處上方的海水與周圍海水隔離，以便鉆孔時，待鉆孔處上方的海水與隔離管外的周圍海水之間無流動。即，在隔離管內形成相對外界流動海水靜止的靜水區域，外界海水的波動不會影響到隔離管內部，當鉆具在隔離管內鉆孔時，不會因海水的波動而影響鉆孔的孔位，從而減小鉆孔孔位與設計孔位之間的偏差，利于后續鉆孔灌漿施工，提高施工工期，極大避免現有技術中直接跟管鉆進鉆孔時孔位偏差大、需反復調整鉆具而浪費大量時間、影響施工工期情況的發生。

優選的，本實用新型采用隔離管將待鉆孔處上方的海水與周圍海水隔離包括如下步驟：

開孔前，利用全站儀精確確定待鉆孔處的孔位；

根據所述孔位選擇并確定駁船平臺的外伸平臺上的一個對應導向孔的位置；

利用吊具，將隔離管順著確定位置的導向孔向下下放，直至隔離管被下設至海工塊石基床的待鉆孔處，使待鉆孔處上方的海水與周圍海水隔離。

優選的，下設的隔離管的高度大于駁船平臺至海工塊石基床的拋石層表面的垂直高度，即，應滿足隔離管的底部砸入淤泥至海工塊石基床拋石層表面、而隔離管頂部能夠向上伸出于外伸平臺導向孔一段距離的要求，且隔離管的高度應將駁船隨海水漲落時的水位差的因素考慮在內，并且，設計時，應使導向孔的半徑大于隔離管的半徑，以便駁船上下浮動或左右波動時不會將隔離管從待鉆孔處拔出。

在將隔離管下放至海工塊石基床上后，隔離管底部穿過位于基床上部的淤泥和煤灰層、并固定在拋石基床的相鄰塊石之間(即，隔離管底部被位于待鉆孔處周圍的相鄰塊石夾住而固定不動)，隔離管頂部穿過當前的導向孔并相對導向孔向上伸出一部分，在駁船波動時，隔離管始終立在待鉆孔處的孔位處固定不動，然后利用駁船平臺對海工塊石基床進行外排孔的鉆孔及灌漿處理：

將鉆孔裝置的鉆具下設在隔離管內，利用跟管鉆進在海工塊石基床的拋石層一次成鉆孔，并通過同步下放到鉆孔處的套管形成灌漿孔；

在灌漿孔內下設射漿管，利用灌漿裝置經由射漿管將灌漿料灌注到拋石層的縫隙內。

其中，在鉆孔裝置的鉆具下設隔離管之前，需對待鉆孔孔位進行復測，在鉆桿下設時，以鉆桿為孔位點再進行一次復測，結果無誤后鉆具開始鉆孔施工。

其中，為了便于跟管鉆進，本實用新型的隔離管27的內徑大于在其內下設的套管28的外徑，而套管28的內徑大于射漿管29的外徑，鉆孔灌漿作業時，隔離管、套管、射漿管的位置關系如圖20所示。

本實用新型在鉆孔時，采用全液壓潛孔鉆機跟管鉆進法鉆孔施工，在隔離管內下設鉆具鉆孔，跟管鉆進，鉆至設計孔深后，自下而上分段卡塞進行灌漿。鉆孔的深度以鉆穿拋石層為基準，其中，鉆孔灌漿過程如圖13-圖16所示，灌漿孔的施工應按灌漿程序，分序分段進行。進行鉆孔作業時，所有鉆孔應統一編號，并注明各孔的施工次序，下面，詳細描述鉆孔灌漿過程：

1、待鉆孔的孔位測量定位就緒后，下設隔離管至塊石基床的拋石層表面，如圖13所示。

2、采用潛孔鉆機在隔離管內跟管鉆進至設計孔深，同步下放套管形成灌漿孔。

3、潛孔鉆機起拔鉆桿，在套管形成的灌漿孔內下設射漿管，然后起拔套管至灌漿孔第一段頂部，下設水壓塞，連接射漿管的管路進行灌漿，以便灌漿液灌注到灌漿孔及拋石層的縫隙內，如圖14所示。

4、灌漿孔的第一段灌注結束后，起拔套管至灌漿孔的第二段頂部，繼續灌漿，如圖15所示。

5、灌注第二段結束后，繼續起拔套管，灌注第三段，……，重復上述起拔套管及灌漿的步驟，由下至上分段卡塞灌漿，直至灌漿料灌注到整個灌漿孔內。

6、整個灌漿孔灌滿灌漿料后，取出水壓塞，利用灌漿管對灌漿孔的孔口注入0.5:1的水泥漿進行封孔處理，起拔灌漿管及孔口管，整孔灌漿結束，如圖16 所示。

其中，采用跟管鉆進所需設備可采用現有技術的設備，而跟管鉆進的方法與現有技術采用方法相同，在此不對其過程進行描述。

需要說明的是，在對塊石基床進行外排孔與內排孔的鉆孔灌漿時，均可以采用上述的下設隔離管并在隔離管內下設鉆具跟管鉆進的方法。

綜上，本實用新型在使用駁船施工平臺進行鉆孔灌漿施工的過程中，海水的漲潮落潮只是對駁船造成上下起伏，增加或減少隔離管相對海水中的距離，并不會影響隔離管內進行的鉆孔及灌漿施工，確保鉆孔孔位不會偏移，提高鉆孔效率與加固施工效率，縮短工期，減少施工成本。

在灌漿時，灌漿孔各段的長度可以根據設計孔深的實際情況確定，在灌漿時，灌漿的最大壓力不大于0.7MPa。優選的，本實用新型利用灌漿裝置經由射漿管將灌漿料灌注到拋石層的縫隙內時，還包括采用灌漿自動監測控制系統對灌漿壓力、注入率、漿液密度進行實時監測及控制的步驟。

具體的，本實用新型的灌漿裝置采用如圖17所示的結構，包括：配漿攪拌機30；與配漿攪拌機30連接的供漿管31；與配漿攪拌機30連接的灌漿泵33；與灌漿泵33連接的進漿管34與回漿管41；用于安置在套管內的射漿管29；用于將射漿管29與進漿管34連接的灌漿塞40；與配漿攪拌機30和灌漿泵33分別連接的灌漿自動監測控制系統；以及，安裝在回漿管41的靠近灌漿孔處的用于調節灌漿壓力的高壓調節閘閥37；安裝在進漿管34或射漿管29上的用于防止射漿管內的灌漿液倒流回進漿管的逆止閘閥38。

其中，本實用新型的灌漿自動監測控制系統包括：安裝在進漿管34的位于灌漿孔的孔口處的壓力表35和壓力傳感器36；安裝在灌漿泵33處的壓力表43 (各壓力表和管路之間設置隔漿裝置)；安裝在灌漿泵33與配漿攪拌機30之間的流量傳感器32；安裝在鉆具上的檢測鉆進深度的位移傳感器44；與壓力傳感器36、流量傳感器32、配漿攪拌機30、位移傳感器44分別連接的灌漿記錄儀 42，用于對灌漿時的壓力、注入率、灌漿液的密度、流量等進行實時監測及控制。

在灌漿過程中，若灌漿壓力達到0.7MPa時，注入率不大于2L/min，繼續灌注20min。該結束標準適用于內、外排孔下部灌漿段(除孔口段)和中間孔灌漿段，內外排孔孔口段注漿時，孔口返漿即可作為結束標準。在灌漿孔封孔時，可以采用“機械壓漿封孔法”或“壓力灌漿封孔法”。封孔材料選用水灰比為0.5:1 的水泥漿液。

其中，本實用新型的灌漿記錄儀42選用GMS1-4型(壓力、注入率)灌漿自動記錄儀，該記錄儀可同時監控8套灌漿裝置、64個(種)不同類型傳感器，還可同時進行固結灌漿，帷幕灌漿，接縫灌漿，回填灌漿，超高壓灌漿(大于 10MPa)，大流量灌漿(大于100L/min)，化學灌漿等多種灌漿方法。外業獨立數據采集，支持多臺計算機采集的數據自動合并，在采集灌漿數據的同時可實時顯示灌漿過程中的各種參數，記錄和曲線，并進行智能內業資料整理，使灌漿現場采集的數據自動生成灌漿規范中的各種曲線、報表和數據成果分析圖表。灌漿自動記錄儀具備強大的網絡支持功能(C/S結構)，一臺服務器可以同時采集多個一體機客戶終端數據，便于現場工程師統籌監控整個工程各個工作面灌漿施工過程的數據，灌漿記錄的數據庫具有加密功能，操作人員無法修改原始記錄，可確保原始資料的真實性。

施工時，可以在施工現場安裝簡易的局域網，方便監理、業主在局域網實時監控灌漿施工數據(也可以在Internet網上遠距離實時監控)，可直接監視多個灌漿過程，控制每一個灌漿過程按預定程式進行，并可按規范要求自動生成所有統計報表及成果圖。

本實用新型的灌漿自動監測系統監測的參數包括灌漿壓力、注入率、地面抬動值。系統輸出的數據包括平均灌漿壓力、最大灌漿壓力、注入率、累計注入漿量、累計注入灰量、灌漿強度值(GIN)等，輸出的曲線包括灌漿壓力—時間曲線、注入率—時間曲線、累計注灰量—時間曲線、GIN曲線等6種關系曲線，輸出的表格包括灌漿記錄表、壓水試驗記錄表。

其中，各個孔段的灌漿壓力、注入率、累計注灰量和GIN值實時顯示在灌漿記錄儀42計算機的顯示屏上，實時反映各孔段灌漿全過程的記錄表格和曲線，可隨時予以調閱或打印。根據所獲得的信息，施工技術人員、監理人員可以對一個孔段的灌漿過程進行檢查、分析、判斷決策，并通過專用電話對施工機組的操作進行指揮，從而大大地加強了現場技術人員對灌漿操作的直接控制力，有效地保證了灌漿工程的質量。

此外，本實用新型的設備還包括灌漿數據處理系統，其與灌漿自動監測系統連接并配套使用，由灌漿自動監測系統采集記錄各項數據，再自動轉入數據處理系統進行統計運算，以便直接生成滿足規范要求的全套成果表、單位注灰量頻率曲線、綜合剖面圖等，使得整個灌漿過程更加透明、直觀。

其中，受工程水文、地質條件的影響，普通配合比的灌漿液在本實用新型的海工塊石基床加固工程中發揮不了很大作用，滿足不了工程質量要求，因此，本實用新型根據現場試驗室做出的試驗結果以及對試驗結果的分析，采用混合穩定灌漿液進行灌注。

本實用新型采用的復合灌漿液包括：水泥漿和外加劑。水泥漿采用的水泥標號不得低于42.5#，如采用普通42.5#硅酸鹽散裝水泥。考慮到海水對水泥的腐蝕，在水泥漿液中添加外加劑，外加劑包括BQ-8復合密實抗磨防腐劑，其由磨細礦渣、硅粉、硅灰、化學密實劑等復合而成，加入水泥混凝土中可降低溫升，改善工作性能，增加后期強度，可改善砼內部結構，增加砼的密實性，提高砼的耐久性和抗侵蝕能力，抑制海水中硫酸鹽的侵蝕，抑制砼堿－骨料反應，增加抗磨、抗裂、提高防滲等級和抗凍性能，增加加固效果。

此外，還可以根據灌漿需要在水泥漿液中摻入下列一種或多種摻合料：

a、砂：選用質地堅硬的天然砂或人工砂，粒徑不宜大于2.5mm，細度模數不宜大于2.0，SO3含量宜小于1％，含泥量不宜大于3％，有機物含量不宜大于 3％；

b、膨潤土：符合Ⅱ級及以上標準的膨潤土，細度要求過0.074mm篩篩余≤ 4.0％。

c、粉煤灰：選用精選的粉煤灰不宜粗于同時使用的水泥，燒失量宜小于8％， SO3含量宜小于3％；

d、其它摻合料。

進一步的，可以根據灌漿需要在水泥漿液中摻入除BQ-8復合密實抗磨防腐劑之外的下列外加劑中的一種或多種：

a、速凝劑：水玻璃(硅酸鈉)，氯化鈣，三乙醇胺等；

b、減水劑：萘系高效減水劑、木質素磺酸鹽類減水劑等；

c、穩定劑：膨潤土及其它高塑性粘土等；

d、增粘劑：羥乙基纖維素HEC；

e、水下混凝土不離析外加劑。

其中，若在水泥漿中加入外加劑，則所有外加劑凡能溶于水的應以水溶液狀態加入。

優選的，本實用新型在施工前期采用的灌漿液的水灰比為0.8:1，此時灌漿液組分包括漿液灌水、水泥、粉煤灰、防腐劑，且各組分配比為穩定漿液灌水：水泥：粉煤灰：防腐劑＝1.05：1：0.3：0.04，該灌漿液的強度要求滿足設計要求的M10。在后續施工漿液中根據情況摻加外加劑，例如加入增粘劑羥乙基纖維素HEC和/或BQ-8復合密實抗磨防腐劑和/或水玻璃，增粘劑具有良好的保水性，能明顯的降低漿液的泌水性，能夠很好的提高大流動性漿液的抗離析能力， BQ-8復合密實抗磨防腐劑可提高耐久性和抗侵蝕能力，抑制海水中硫酸鹽的侵蝕，增加抗磨、抗裂、提高防滲等級和抗凍性能，增加加固效果，水玻璃能加快速凝時間。其中，若在灌漿液中加入水玻璃等外加劑時，需采用雙液灌漿塞進行灌注，該雙液灌漿塞可以采用現有技術的結構，在此不對其結構進行描述。

優選的，為提高灌漿效果，更好的提高灌漿液的強度，保證灌漿液在一定范圍內擴散，后續灌漿液配比將增加使用0.6:1和0.5:1的漿液，并根據孔內吃漿量情況，可由濃至稀或者由稀至濃灌注。

在灌注灌漿液的過程中，會遇到各種特殊情況，當遇到如下特殊情況時，分別按如下方法處理：

(1)灌漿過程中因故造成長時間灌漿中斷的，中斷后立刻用清水沖洗灌漿孔段，正常后掃孔重新復灌。

(2)灌漿過程中，如發生抬動，可采取降壓、限流處理，處理無效，改用濃灌漿液灌注，然后，待凝并掃孔復灌。

(3)塌孔段處理：當鉆孔遇到塌孔段時，鉆至終孔深度，下入鉆桿至孔底，用大流量水沖孔，有回水時，至返清水為止；當不返清水時，沖孔時間不小于 30min。然后在不間斷沖孔的情況下，連續灌注穩定性漿液，至灌漿結束。

(4)大耗漿孔段處理：如灌漿段遇見大量吸漿且難以結束時，首先采取低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿等措施；必要時漿液中摻加適量速凝劑；待凝或在漿液中摻加摻和料，如細砂等。經處理后還應掃孔復灌直至正常結束。

(5)在不吃漿孔位、孔段處理：如灌漿段或灌漿孔不吃漿，首先采取增加壓力的措施來處理，必要情況下可適當的在該孔部位進行加密。

(6)在灌漿工程中遇到爆管情況的發生，首先關閉灌漿泵、暫停記錄儀查明原因，立即接用新的灌漿高壓管進行灌漿。

灌漿結束后，為確保施工質量，對灌漿質量進行檢測。

其中，在外排孔和內排孔施工完成后，對塊石基床表面的1.5m厚的塊石層進行開挖，并在整個塊石基床上部澆筑模袋混凝土(混凝土標號為C20)，在混凝土達到一定強度后，采用地質巖芯鉆機鉆設中間孔，并對中間孔進行孔口卡塞、全孔壓力灌漿。中間孔的鉆進與灌漿過程也采用上述的先下設隔離管、然后在隔離管內下設鉆具跟管鉆進鉆孔、灌漿的方法，在此不進行描述。

其中，在對塊石基床表面進行梯形槽開挖時，以人工開挖為主，機械為輔。施工前，先由潛水員對基床進行水下探摸，并測量清理區域的泥面標高情況，探摸完成后方進行水下塊石的清理。

塊石基床表面大部分覆蓋有一層煤渣，在塊石清理前，先用空壓機將煤渣清理干凈并露出基床塊石后再進行塊石的人工清理。潛水員先用鐵鍬將基床表面塊石撬松動，然后通過網兜或其他搬運工具將塊石搬運至機械開挖的區域。如遇較大塊石人工無法搬運的，采用小抓斗式挖泥船(如2.5m3抓斗式挖泥船)將其挖除，挖除前由潛水員對大塊石的位置進行定位，機械開挖過程中，潛水員必須上岸避讓。

考慮到機械開挖區域離前趾較遠，對碼頭穩定的影響較少，水下開挖塊石工程量大，需要挖掘能力較大的挖泥船，該區采用帶齒的4m3抓斗挖泥船進行開挖。為實時掌握潮位情況，在碼頭邊上設置水尺。根據實際潮位，通過在吊斗上的鋼絲繩上標記刻度控制下斗深度。開挖分層進行，每層厚度0.5m。抓斗挖泥船從岸側往海側開挖。開挖過程中，由專人負責測量水下基床面的標高，挖完一層后測量人員檢查整個開挖區的標高情況，開挖至最后一層時，嚴格控制下斗深度，確保超深控制在0.3m以內、超寬控制在0.5m以內，如前沿坡腳處超深超寬過大，及時做好標記并由挖泥船進行補拋至設計邊線。

開挖梯形槽后，要滿足以下質量要求：

(1)開挖的平面位置應滿足設計要求，斷面尺寸不應小于設計規定；

(2)平均超深允許偏差0.3m；平均超寬、超長允許偏差0.5m。

在碼頭前沿基床上表面開挖后，在形成的梯形槽的區域鋪設模袋混凝土25，鋪設時，根據土工織物的幅寬、縱橫向收縮率和設計要求確定每片模袋的總體尺寸，并預留收縮量。優選的，本實用新型的模袋混凝土采用的模袋為230g/m2 的長絲機制布。考慮土工織物的幅寬、縱橫向收縮率、預留孔(為壓力灌漿預留的固定孔)設置等要求確定每片模袋的總體尺寸，并預留收縮量，沖灌后模袋布的縱向收縮率約1％，橫向收縮率約為5％。

模袋鋪放采用陸上制作鋼筋支撐架綁扎模袋，制作加工完成后采用吊車向水下沉放，潛水員在水下配合吊車將模袋沿碼頭方向，自灌漿加固區一側，定位、沿開挖斷面順直鋪設混凝土模袋。模袋布置圖如圖18、圖19所示。

模袋鋪設具體步驟如下：

1)基床表層開挖完成后，用高壓水槍清理基床表面的碎石、煤灰及沉渣，表面清理干凈后開始下設模袋，澆筑混凝土。

2)采用Ф16的螺紋鋼筋制作模袋支撐架(亦作為模袋壓重)，在陸上通過 20號鐵絲將定制好的模袋與鋼筋支撐架綁扎固定在一起，間隔30cm綁扎一道，使鋼筋支撐架和模袋形成一個牢固的整體。

3)采用25t吊車起吊鋼筋支撐架與模袋結合體，在設計位置上慢慢下設至海水中，每個鋼筋支撐模袋下沉時，在碼頭面上做好記號，下沉時注意控制下沉速度。

4)潛水員在水下配合吊車對鋼筋支撐架進行調整定位，按照開挖后的標準邊坡斷面進行定位安放。

5)混凝土澆筑前，潛水員將澆筑混凝土用的橡膠軟導管26插入模袋袋口，綁扎緊固，做好打灰前準備及檢查工作。

6)每幅模袋澆筑完成后，在下設下一幅模袋時，必須疊壓上幅模袋不小于 30cm，保證相鄰2幅模袋之間不留空隙。

水下模袋混凝土澆筑時，水下不分散混凝土主要摻加絮凝劑，并增加膠凝材料的用量。水下不分散混凝土可達到水下澆筑混凝土不發生離析，并可自流平自密實，水下成型混凝土質量良好。水下模袋混凝土采用商品混凝土，強度為C20，混凝土坍落度控制在180-220mm之間。

水下模袋混凝土采用混凝土泵車進行澆筑，混凝土泵車布置于碼頭卸煤船送機外側，通過泵管送至碼頭前沿。澆筑混凝土時，考慮澆筑位置離碼頭頂面距離因素，水下部分導管為軟管連接，以利于水下澆筑時調整就位。

在確定模袋無偏移，現場準備工作完成后，由潛水員將混凝土泵的軟管口插人預留孔，伸至模袋內，扎牢后，即開機輸送灌注混凝土。

澆筑模袋混凝土采用如下順序：先由如圖18所示的上平臺開始澆筑，再澆筑下平臺，最后澆筑斜坡段，避免在斜坡段混凝土自重下，模袋發生位移。

澆筑混凝土時，先自最邊上的預留孔進行灌注，自預留的混凝土灌注口開始灌注混凝土，緩慢澆筑，直至澆筑至模袋混凝土頂部位置，將1個縫制隔層單位全部充填完成混凝土后，移至下一個縫制隔層預留孔進行灌注。

灌注由兩名潛水員共同澆筑，一人移動泵管，一人整平并經常檢查混凝土是否出現離析或超量，檢查模袋和模袋架是否松脫移位等，同時還需檢查灌注范圍是否灌實。潛水員通過信號繩，傳遞開始和停止灌注混凝土的信息，潛水工作船上的輔助人員立即告知現場施工員，施工員通過對講機指揮泵車開始或停止。

灌注好一個縫制隔層單位后，由指揮員通過對講機指揮泵車停車，松開模袋灌注袋口扎繩，抽出灌注管后迅速扎牢灌注袋口，同時將輸送管口移插至下一縫制隔層袋口進行混凝土灌注。

模袋澆筑過程中和混凝土初凝完成后，由潛水員檢查模袋的情況，有無模袋漲破或損壞，如有，由潛水員將破損模袋中的混凝土取出，再將破損模袋移除，重新鋪設完整無損的模袋，重新澆筑混凝土。

盡管上述對本實用新型做了詳細說明，但本實用新型不限于此，本技術領域的技術人員可以根據本實用新型的原理進行修改，因此，凡按照本實用新型的原理進行的各種修改都應當理解為落入本實用新型的保護范圍。