海工塊石基床加固方法及設備與流程
2023-05-16 02:39:21
本發明涉及水利水電工程領域，尤其涉及一種海工塊石基床加固方法及設備。
背景技術：
隨著國內水利水電工程建設的快速發展，處理範圍、深度、地層結構呈現複雜化、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，常採用跟管鑽進的處理方法對基床直接鑽孔與灌漿，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鑽孔時，鑽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鑽孔的深度，導致後續灌漿質量降低、漿量增加，成本提高，進度滯後。
技術實現要素：
本發明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方法，在對基床前肩鑽孔時，可有效避免孔位偏移，精確控制鑽進孔位，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；此外，本發明還提供一種用於上述方法的設備。
為了實現本發明的上述目的，本發明一方面提供一種海工塊石基床加固方法，包括：
在固定於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鑽孔及灌漿處理；
利用懸臂施工平臺對海工塊石基床進行內排孔的鑽孔及灌漿處理；
對外排孔和內排孔灌漿處理後，對海工塊石基床表層開挖，並對開挖後的塊石層頂部進行模袋混凝土的澆築處理；
對塊石層頂部澆築處理後，利用駁船平臺對海工塊石基床進行中間孔的鑽孔及灌漿處理；
其中，在對海工塊石基床進行鑽孔及灌漿處理時，採用隔離管將待鑽孔處上方的海水與周圍海水隔離。
其中，在駁船上搭設駁船平臺包括如下步驟：
在駁船的船艙表面鋪設鋼板，使鋼板的一部分伸出駁船的船沿，形成外伸平臺；
將鋼板與駁船固定連接為一體；
在外伸平臺上間隔開設用於導向和定位的多個導向孔。
優選的，採用隔離管將待鑽孔處上方的海水與周圍海水隔離包括如下步驟：
確定待鑽孔處的孔位；
根據所述孔位確定所述外伸平臺上的導向孔的位置；
利用吊具，將隔離管順著確定位置的導向孔下設至海工塊石基床的待鑽孔處，以便將待鑽孔處上方的海水與周圍海水隔離。
優選的，所述隔離管的頂部向上伸出於所述外伸平臺，隔離管的底部砸入淤泥至拋石層表面。
其中，利用駁船平臺對海工塊石基床進行外排孔的鑽孔及灌漿處理包括如下步驟：
將鑽孔裝置的鑽具下設在隔離管內，利用跟管鑽進在海工塊石基床的拋石層一次成鑽孔，並通過同步下放到鑽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。
優選的，所述隔離管的內徑大於所述套管的外徑。
其中，將駁船固定於碼頭泊位處包括如下步驟：
在駁船的船艙內回填砂石料，以便作為配重增加駁船的穩定性；
通過四錨定位與橫向支撐，將駁船固定於碼頭泊位處。
其中，通過四錨定位與橫向支撐、將駁船固定於碼頭泊位處包括如下步驟：
在駁船每側的船頭和船尾處分別安置一根船錨；
將駁船的靠近碼頭一側的兩個船錨分別系在碼頭的一對繫船柱上，以便橫向牽拉支撐駁船；
將駁船的遠離碼頭一側的兩個船錨分別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。
此外，本發明還提供一種用於如上所述海工塊石基床加固方法的設備，包括：搭設在固定於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；對海工塊石基床進行鑽孔及灌漿處理的鑽孔裝置和灌漿裝置；用於對海工塊石基床表層開挖的挖掘裝置；用於在對海工塊石基床進行鑽孔及灌漿處理時、將待鑽孔處上方的海水與周圍海水隔離的隔離管。
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於導向和定位的多個導向孔。
本發明的有益效果體現在以下方面：
1、本發明根據地層情況及鑽孔深度，選擇適宜的鑽具搭配使用，實現跟管鑽進一次成孔，可大大提高跟管鑽進的施工功效，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、本發明採用隔離管將將待鑽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，且鑽具下設在隔離管內進行鑽孔，使得鑽孔孔位與設計孔位之間偏差小，利於後續鑽孔灌漿施工，提高施工工期。
3、本發明根據地層特點在選用不同的灌漿參數進行複合灌漿，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、本發明採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。
5、本發明的駁船在作業時，可以穩定地固定在海面上，便於鑽孔、灌漿作業的順利進行。
附圖說明
圖1是採用本發明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是外排孔鑽孔灌注位置示意圖；
圖8是內排孔鑽孔灌注位置示意圖；
圖9是倒梯形區域塊石拆除清理後上下平臺及斜坡澆築模袋示意圖；
圖10是中間孔鑽孔灌注位置示意圖；
圖11是內、外排孔鑽孔孔位布置圖；
圖12是中間孔鑽孔孔位布置圖；
圖13是下設導向管的示意圖；
圖14是跟管鑽進並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是本發明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是模袋混凝土澆築示意圖；
圖20是本發明鑽孔灌漿時隔離管、套管與射漿管位置關係的橫截面圖。
具體實施方式
本發明一方面提供一種海工塊石基床加固方法，包括如下步驟：
在固定於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鑽孔及灌漿處理；
利用懸臂施工平臺對海工塊石基床進行內排孔的鑽孔及灌漿處理；
對外排孔和內排孔灌漿處理後，對海工塊石基床表層開挖，並對開挖後的塊石層頂部進行模袋混凝土的澆築處理；
對塊石層頂部澆築處理後，利用駁船平臺對海工塊石基床進行中間孔的鑽孔及灌漿處理；
其中，在對海工塊石基床進行鑽孔及灌漿處理時，採用隔離管將待鑽孔處上方的海水與周圍海水隔離。
下面，以採用本發明的方法對具有如圖1所示的碼頭拋石泊位前肩進行加固施工為例，對本發明的加固方法進行描述。
其中，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牆4。該碼頭後方為回填的稜體塊石和開山石6，橋式抓斗卸煤機的前軌設置在碼頭的胸牆4上，後軌安裝在由衝孔灌注樁支撐的軌道梁上。在碼頭前方設置繫船柱7，繫船柱7的間距為20m～30m不等。碼頭靠船護舷5採用鼓形橡膠護舷，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，合理布置製漿站，其中，本發明採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，以防止漿液沉澱造成堵管；然後進行施工平臺的搭設。
本發明採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，也可先後進行。
其中，在布置駁船施工平臺前，需將駁船8固定於碼頭泊位處(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固定於碼頭泊位處。
其中，通過四錨定位與橫向支撐、將駁船8固定於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繫船柱上，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固定於碼頭泊位後，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；
然後，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；
最後，在外伸平臺12上以一定間隔開設用於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，本發明在駁船上設置外伸平臺12，即可以用於作為工作人員的施工面，又可以作為後續對塊石基床鑽孔灌漿施工進行導向和定位的預留孔。通過在外伸平臺12上鑽設導向孔，避免現有技術在駁船甲板上鑽孔、而對甲板造成的損壞。
其中，將駁船8固定於碼頭時，還利用頂杆結構側頂，以便控制孔位距離，保證孔位準確。具體的，頂杆結構採用鋼架結構，頂杆結構的一側焊接在駁船施工平臺上，頂杆結構的另一側支撐在碼頭側壁，在頂杆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，頂杆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，並設置專人根據海上潮起潮落情況，隨時鬆緊靠近碼頭側兩錨索所連接的纜繩，防止纜繩拉斷傷人。
本發明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，該懸臂施工平臺包括：沿碼頭縱向依次布置且垂直於碼頭前沿線的一排三角架14，用於作為受力骨架；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後端兩側的一對錨筋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。
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於碼頭前沿線布置，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)，橫梁採用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的後錨點採用微膨脹水泥植筋20，植筋距前沿線1.1m～1.2m，以支撐三角架；
在每個三角架後端兩側靠近後錨點的位置處各設置一個錨點，並植入一對錨筋17，錨筋採用二級熱軋螺紋鋼Φ28mm，植入錨筋深度1000mm，外露200mm的部分與採用Q235圓鋼Φ28mm做成的U型環反扣於三角架的後端(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，並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，採用焊腳高度K>8.0mm的角焊縫。每個三角架製作完成後在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後，對海工塊石基床進行鑽孔及灌漿處理，而在處理之前，對海工塊石基床的情況進行探摸，以便後續的鑽孔及灌漿處理可以順利進行。並且，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採取措施。
對海工塊石基床進行鑽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、位於外排孔22和內排孔23之間的中間孔24分別進行鑽孔及灌漿處理的步驟，其中，本發明的方法中，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鑽孔及灌漿處理(如圖7所示)，然後利用懸臂施工平臺對海工塊石基床進行內排孔的鑽孔及灌漿處理(如圖8所示)，在對外排孔和內排孔灌漿處理後，對海工塊石基床表層21開挖，並對開挖後的塊石層頂部進行模袋混凝土的澆築處理(如圖9所示)，最後利用駁船平臺對海工塊石基床進行中間孔的鑽孔及灌漿處理(如圖10所示)，各鑽孔孔位布置圖如圖11、圖12所示。
本發明採用先對外排孔、內排孔進行鑽孔灌漿，後開挖塊石基床表層，開挖後對挖掘形成的區域澆築模袋混凝土，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，採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衝刷，提高加固效果。
其中，在對海工塊石基床進行鑽孔及灌漿處理時，採用隔離管將待鑽孔處上方的海水與周圍海水隔離，以便鑽孔時，待鑽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，當鑽具在隔離管內鑽孔時，不會因海水的波動而影響鑽孔的孔位，從而減小鑽孔孔位與設計孔位之間的偏差，利於後續鑽孔灌漿施工，提高施工工期，極大避免現有技術中直接跟管鑽進鑽孔時孔位偏差大、需反覆調整鑽具而浪費大量時間、影響施工工期情況的發生。
優選的，本發明採用隔離管將待鑽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鑽孔處的孔位；
根據所述孔位選擇並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鑽孔處，使待鑽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於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於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，並且，設計時，應使導向孔的半徑大於隔離管的半徑，以便駁船上下浮動或左右波動時不會將隔離管從待鑽孔處拔出。
在將隔離管下放至海工塊石基床上後，隔離管底部穿過位於基床上部的淤泥和煤灰層、並固定在拋石基床的相鄰塊石之間(即，隔離管底部被位於待鑽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並相對導向孔向上伸出一部分，在駁船波動時，隔離管始終立在待鑽孔處的孔位處固定不動，然後利用駁船平臺對海工塊石基床進行外排孔的鑽孔及灌漿處理：
將鑽孔裝置的鑽具下設在隔離管內，利用跟管鑽進在海工塊石基床的拋石層一次成鑽孔，並通過同步下放到鑽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，在鑽孔裝置的鑽具下設隔離管之前，需對待鑽孔孔位進行複測，在鑽杆下設時，以鑽杆為孔位點再進行一次複測，結果無誤後鑽具開始鑽孔施工。
其中，為了便於跟管鑽進，本發明的隔離管27的內徑大於在其內下設的套管28的外徑，而套管28的內徑大於射漿管29的外徑，鑽孔灌漿作業時，隔離管、套管、射漿管的位置關係如圖20所示。
本發明在鑽孔時，採用全液壓潛孔鑽機跟管鑽進法鑽孔施工，在隔離管內下設鑽具鑽孔，跟管鑽進，鑽至設計孔深後，自下而上分段卡塞進行灌漿。鑽孔的深度以鑽穿拋石層為基準，其中，鑽孔灌漿過程如圖13-圖16所示，灌漿孔的施工應按灌漿程序，分序分段進行。進行鑽孔作業時，所有鑽孔應統一編號，並註明各孔的施工次序，下面，詳細描述鑽孔灌漿過程：
1、待鑽孔的孔位測量定位就緒後，下設隔離管至塊石基床的拋石層表面，如圖13所示。
2、採用潛孔鑽機在隔離管內跟管鑽進至設計孔深，同步下放套管形成灌漿孔。
3、潛孔鑽機起拔鑽杆，在套管形成的灌漿孔內下設射漿管，然後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後，起拔套管至灌漿孔的第二段頂部，繼續灌漿，如圖15所示。
5、灌注第二段結束後，繼續起拔套管，灌注第三段，……，重複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後，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，採用跟管鑽進所需設備可採用現有技術的設備，而跟管鑽進的方法與現有技術採用方法相同，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鑽孔灌漿時，均可以採用上述的下設隔離管並在隔離管內下設鑽具跟管鑽進的方法。
本發明在使用駁船施工平臺進行鑽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，並不會影響隔離管內進行的鑽孔及灌漿施工，確保鑽孔孔位不會偏移，提高鑽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於0.7MPa。優選的，本發明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，還包括採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，本發明的灌漿裝置採用如圖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；用於安置在套管內的射漿管29；用於將射漿管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於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上的用於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採用現有技術的套閥管組件。
其中，本發明的灌漿自動監測控制系統包括：安裝在進漿管34的位於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；安裝在鑽具上的檢測鑽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，用於對灌漿時的壓力、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，注入率不大於2L/min，繼續灌注20min。該結束標準適用於內、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，可以採用「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，本發明的灌漿記錄儀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(大於10MPa)，大流量灌漿(大於100L/min)，化學灌漿等多種灌漿方法。外業獨立數據採集，支持多臺計算機採集的數據自動合併，在採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，並進行智能內業資料整理，使灌漿現場採集的數據自動生成灌漿規範中的各種曲線、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)，一臺伺服器可以同時採集多個一體機客戶終端數據，便於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，灌漿記錄的資料庫具有加密功能，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區域網，方便監理、業主在區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，並可按規範要求自動生成所有統計報表及成果圖。
本發明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種關係曲線，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，可隨時予以調閱或列印。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，並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，還採用灌漿數據處理系統，其與灌漿自動監測系統連接並配套使用，由灌漿自動監測系統採集記錄各項數據，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範要求的全套成果表、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發明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，根據現場試驗室做出的試驗結果以及對試驗結果的分析，採用混合穩定灌漿液進行灌注。
本發明採用的複合灌漿液包括：水泥漿和外加劑。水泥漿採用的水泥標號不得低於42.5#，如採用普通42.5#矽酸鹽散裝水泥。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複合密實抗磨防腐劑，其由磨細礦渣、矽粉、矽灰、化學密實劑等複合而成，加入水泥混凝土中可降低溫升，改善工作性能，增加後期強度，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，抑制砼鹼－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，粒徑不宜大於2.5mm，細度模數不宜大於2.0，SO3含量宜小於1％，含泥量不宜大於3％，有機物含量不宜大於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篩篩餘≤4.0％。
c、粉煤灰：選用精選的粉煤灰不宜粗於同時使用的水泥，燒失量宜小於8％，SO3含量宜小於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複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(矽酸鈉)，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於水的應以水溶液狀態加入。
優選的，本發明在施工前期採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。在後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複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複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。優選的，為提高灌漿效果，更好的提高灌漿液的強度，保證灌漿液在一定範圍內擴散，後續灌漿液配比將增加使用0.6:1和0.5:1的漿液，並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，中斷後立刻用清水衝洗灌漿孔段，正常後掃孔重新復灌。
(2)灌漿過程中，如發生抬動，可採取降壓、限流處理，處理無效，改用濃灌漿液灌注，然後，待凝並掃孔復灌。
(3)塌孔段處理：當鑽孔遇到塌孔段時，鑽至終孔深度，下入鑽杆至孔底，用大流量水衝孔，有回水時，至返清水為止；當不返清水時，衝孔時間不小於30min。然後在不間斷衝孔的情況下，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，首先採取低壓、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。經處理後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，首先採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。
灌漿結束後，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後，對塊石基床表面的1.5m厚的塊石層進行開挖，並在整個塊石基床上部澆築模袋混凝土(混凝土標號為C20)，在混凝土達到一定強度後，採用地質巖芯鑽機鑽設中間孔，並對中間孔進行孔口卡塞、全孔壓力灌漿。中間孔的鑽進與灌漿過程也採用上述的先下設隔離管、然後在隔離管內下設鑽具跟管鑽進鑽孔、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，並測量清理區域的泥面標高情況，探摸完成後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乾淨並露出基床塊石後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鬆動，然後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，採用小抓斗式挖泥船(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，該區採用帶齒的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，通過在吊鬥上的鋼絲繩上標記刻度控制下鬥深度。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，挖完一層後測量人員檢查整個開挖區的標高情況，開挖至最後一層時，嚴格控制下鬥深度，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，及時做好標記並由挖泥船進行補拋至設計邊線。
開挖梯形槽後，要滿足以下質量要求：
(1)開挖的平面位置應滿足設計要求，斷面尺寸不應小於設計規定；
(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後，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，並預留收縮量。優選的，本發明的模袋混凝土採用的模袋為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，並預留收縮量，衝灌後模袋布的縱向收縮率約1％，橫向收縮率約為5％。
模袋鋪放採用陸上製作鋼筋支撐架綁紮模袋，製作加工完成後採用吊車向水下沉放，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)基床表層開挖完成後，用高壓水槍清理基床表面的碎石、煤灰及沉渣，表面清理乾淨後開始下設模袋，澆築混凝土。
2)採用Ф16的螺紋鋼筋製作模袋支撐架(亦作為模袋壓重)，在陸上通過20號鐵絲將定製好的模袋與鋼筋支撐架綁紮固定在一起，間隔30cm綁紮一道，使鋼筋支撐架和模袋形成一個牢固的整體。
3)採用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，按照開挖後的標準邊坡斷面進行定位安放。
5)混凝土澆筑前，潛水員將澆築混凝土用的橡膠軟導管26插入模袋袋口，綁紮緊固，做好打灰前準備及檢查工作。
6)每幅模袋澆築完成後，在下設下一幅模袋時，必須疊壓上幅模袋不小於30cm，保證相鄰2幅模袋之間不留空隙。
水下模袋混凝土澆築時，水下不分散混凝土主要摻加絮凝劑，並增加膠凝材料的用量。水下不分散混凝土可達到水下澆築混凝土不發生離析，並可自流平自密實，水下成型混凝土質量良好。水下模袋混凝土採用商品混凝土，強度為C20，混凝土坍落度控制在180-220mm之間。
水下模袋混凝土採用混凝土泵車進行澆築，混凝土泵車布置於碼頭卸煤船送機外側，通過泵管送至碼頭前沿。澆築混凝土時，考慮澆築位置離碼頭頂面距離因素，水下部分導管為軟管連接，以利於水下澆築時調整就位。
在確定模袋無偏移，現場準備工作完成後，由潛水員將混凝土泵的軟管口插人預留孔，伸至模袋內，扎牢後，即開機輸送灌注混凝土。
澆築模袋混凝土採用如下順序：先由如圖18所示的上平臺開始澆築，再澆築下平臺，最後澆築斜坡段，避免在斜坡段混凝土自重下，模袋發生位移。
澆築混凝土時，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，緩慢澆築，直至澆築至模袋混凝土頂部位置，將1個縫製隔層單位全部充填完成混凝土後，移至下一個縫製隔層預留孔進行灌注。
灌注由兩名潛水員共同澆築，一人移動泵管，一人整平並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鬆脫移位等，同時還需檢查灌注範圍是否灌實。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。
灌注好一個縫製隔層單位後，由指揮員通過對講機指揮泵車停車，鬆開模袋灌注袋口扎繩，抽出灌注管後迅速扎牢灌注袋口，同時將輸送管口移插至下一縫製隔層袋口進行混凝土灌注。
模袋澆築過程中和混凝土初凝完成後，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，重新澆築混凝土。
此外，本發明還提供一種用於如上所述海工塊石基床加固方法的設備，包括：搭設在固定於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於對海工塊石基床進行鑽孔的鑽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於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於將待鑽孔處上方的海水與周圍海水隔離的隔離管；用於通過灌漿裝置灌注到海工塊石基床內的灌漿液；以及澆築在海工塊石基床表面開挖區域的混凝土模袋。
其中，隔離管的高度大於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，隔離管的高度大於駁船位於最高水位時、駁船平臺至海工塊石基床的拋石層表面的垂直高度。
其中，隔離管的內徑大於套管的外徑，導向孔的內徑大於隔離管的外徑。
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於導向和定位的多個導向孔。
其中，懸臂施工平臺包括：沿碼頭縱向依次布置且垂直於碼頭前沿線的一排三角架14，用於作為受力骨架；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後端兩側的一對錨筋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後錨點的水泥植筋。
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；用於安置在套管內的射漿管29；用於將射漿管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並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於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上的用於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採用現有技術的套閥管組件。
其中，本發明的灌漿自動監測控制系統包括：安裝在進漿管34的位於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；安裝在鑽具上的檢測鑽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，用於對灌漿時的壓力、注入率、灌漿液的密度、流量等進行實時監測及控制。
其中，本發明的鑽孔裝置包括兩種，一種為用於鑽設內外排孔的潛孔鑽機機具，另一種為用於鑽設中間孔的地質巖芯鑽機機具。
此外，本發明的設備還包括其它輔助裝置，如用於吊裝隔離管的吊機、用於固定隔離管的固定裝置，以及用於將駁船固定於碼頭泊位處的固定裝置：用於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；用於將駁船固定於碼頭泊位處的四根錨索，以便定位與橫向支撐駁船。
儘管上述對本發明做了詳細說明，但本發明不限於此，本技術領域的技術人員可以根據本發明的原理進行修改，因此，凡按照本發明的原理進行的各種修改都應當理解為落入本發明的保護範圍。