注浆法施工技术

12.注浆法施工技术

注浆的功能很多，经过科技技术人员的不断努力，注浆技术已渗透地下工程的各个角落。目前，注浆技术已能较好地解决以下问题。●基础加固●注浆堵水●回填防沉●竖井下沉控制●房屋下沉控制●桥台沉降控制●滑坡防治●变形控制●坍方处理●基坑截水帷幕●TBM软岩加固支护●渗漏水治理●大坝防渗●瓦斯防溢●古树木保护●砼结构裂缝整治●路面整治●工程抢险…12.1基本原理(1)基础加固宜万线某隧道溶洞基底淤泥质地层基底采取钢管桩注浆加固(2)注浆堵水宜万线某隧道溶洞涌水采取全断面超前预注浆进行注浆堵水(2)注浆堵水宜万线齐岳山隧道DK362+060涌水采取全断面超前预注浆进行注浆堵水(3)回填防沉浅埋暗挖工程采取对拱顶回填注浆孔进行回填注浆控制地表下沉盾构工程采取对预留回填注浆孔进行回填注浆防止地表下沉(4)竖井下沉控制某竖井工程穿越淤泥质地层时竖井下沉后采取注浆技术进行下沉控制(5)桥台控沉某大桥桥台基础为软土地基，施工后桥台下沉，采取注浆加固控制桥台下沉(6)滑坡防治宜万线堡镇隧道进口洞口上方滑坍采取垂直注浆加固(7)变形控制宜万线王家家岭隧道大大变形段采采取径向注注浆加固(8)截水帷幕广州地铁二二号线越秀秀公园站北北基坑垂直直注浆截水水帷幕(9)TBM软岩地层超超前加固支支护TBM在磨沟岭软软岩隧道施施工中采取取超前注浆浆进行加固固支护(10)渗漏水治理理某火车站人人行通道工工程采取化化学注浆材材料进行渗渗漏水治理理(11)古树木保护护杭州解放路路工程穿越越古树木地地段采取超超前φ299大管棚、全全断面超前前注浆，采采用超细水水泥，对古古树木进行行保护。注浆法分类类：注浆法的分分类方法很很多，通常常下列几种种:(1)按注注浆浆材材料料种种类类分分为为水水泥泥注注浆浆、、粘粘土土注注浆浆和和化化学学注注浆浆；；(2)按注注浆浆施施工工时时间间不不同同分分为为预预注注浆浆和和后后注注浆浆；；(3)按注注浆浆对对象象不不同同分分为为岩岩层层注注浆浆和和表表土土层层注注浆浆；；(4)按注注浆浆工工艺艺流流程程分分为为单单液液注注浆浆和和双双液液注注浆浆；；(5)技注注浆浆目目的的分分为为堵堵水水注注浆浆和和加加固固注注浆浆；；(6)按作作用用机机理理分分为为充充塞塞注注浆浆、、渗渗透透注注浆浆和和挤挤压压注注浆浆。。注浆浆施施工工时时，，浆浆液液在在地地层层中中的的作作用用方方式式主主要要表表现现为为四四种种：：◆渗透透扩扩散散◆劈裂裂扩扩散散◆裂隙隙填填充充◆挤压压填填充充渗透透扩扩散散劈劈裂裂扩扩散散裂裂隙隙填填充充挤挤压压填填充充浆液液在在地地层层中中扩扩散散机机理理模模式式图图12.1.1浆液液扩扩散散原原理理渗透透扩扩散散(广州州地地铁铁一一号号线线某某区区间间中中粗粗砂砂层层采采用用超超细细水水泥泥-水玻玻璃璃双双液液浆浆注注浆浆施施工工注注浆浆固固结结体体图图片片)●在中中粗粗砂砂层层、、砂砂砾砾石石层层、、砂砂卵卵石石层层中中采采用用超超细细型型注注浆浆材材料料；；在在干干的的或或潮潮湿湿的的粉粉细细砂砂层层中中采采用用改改性性水水玻玻璃璃进进行行注注浆浆施施工工，，如如果果扩扩散散半半径径选选取取的的不不大大，，注注浆浆压压力力选选取取的的不不高高时时，，浆浆液液在在地地层层中中一一般般表表现现为为渗渗透透扩扩散散。。否否则则，，会会产产生生劈劈裂裂扩扩散散，，甚甚至至挤挤压压充充填填。。●在中中细细砂砂层层、、粉粉细细砂砂层层、、淤淤泥泥质质粘粘土土层层、、粉粉质质粘粘土土层层中中，，由由于于地地层层颗颗粒粒细细，，因因而而产产生生渗渗透透扩扩散散难难度度较较大大，，注注浆浆材材料料在在该该类类地地层层中中一一般般表表现现为为劈劈裂裂扩扩散散，，对对于于不不同同细细度度的的注注浆浆材材料料在在地地层层中中注注浆浆将将会会产产生生不不同同厚厚度度的的劈劈裂裂浆浆脉脉。。劈裂裂扩扩散散1(广州州地地铁铁一一号号线线某某区区间间中中细细砂砂层层采采用用超超细细水水泥泥-水玻玻璃璃双双液液浆浆、、普普通通水水泥泥-水玻玻璃璃双双液液浆浆共共混混材材料料注注浆浆施施工工注注浆浆固固结结体体图图片片)劈裂裂扩扩散散2(渝怀怀线线圆圆梁梁山山隧隧道道1#溶洞洞淤淤泥泥质质地地层层采采用用普普通通水水泥泥-水玻玻璃璃双双液液浆浆注注浆浆施施工工注注浆浆固固结结体体图图片片)劈裂裂扩扩散散3(渝怀怀线线圆圆梁梁山山隧隧道道2#溶洞洞高高压压动动水水粉粉细细砂砂层层中中采采用用C浆、、C-S浆、、MC浆、、MC-S浆、、TGRM浆、、HSC浆共共混混材材料料进进行行注注浆浆施施工工时时注注浆浆固固结结体体图图片片)●在残残积积层层、、岩岩石石断断层层破破碎碎带带进进行行注注浆浆施施工工时时，，一一般般当当注注浆浆材材料料粒粒径径能能满满足足小小于于裂裂隙隙宽宽度度的的1/3～1/5时，，均均能能产产生生裂裂隙隙填填充充。。根根据据施施工工经经验验，，在在这这种种地地层层中中，，一一般般采采用用普普通通水水泥泥浆浆、、普普通通水水泥泥-水玻玻璃璃双双液液浆浆基基本本能能满满足足裂裂隙隙填填充充的的要要求求。。裂隙隙填填充充1(广州州地地铁铁二二号号线线越越秀秀公公园园站站北北基基坑坑采采用用普普通通水水泥泥-水玻玻璃璃双双液液浆浆注注浆浆施施工工注注浆浆加加固固体体图图片片)裂隙隙填填充充2(宜万万线线齐齐岳岳山山隧隧道道DK362+060富水水溶溶槽槽采采用用普普通通水水泥泥单单液液浆浆、、普普通通水水泥泥-水玻玻璃璃双双液液浆浆共共混混材材料料注注浆浆施施工工注注浆浆加加固固体体图图片片)挤压填充(渝怀线圆梁山山隧道2#溶洞粉细砂层层中局部空洞洞采用普通水水泥单液浆挤挤压填充固结结体图片)◆渗透扩散(砂质地层)◆裂隙填充(断层破碎带)理想的注浆◆劈裂扩散最易发生的注注浆(尽量产生最细细的劈裂浆脉脉)◆挤压填充不宜发生的注注浆12.1.2注浆作用机理理无黏性土地层层加固：注浆浆材料通过渗渗透、劈裂将将地层孔隙充充填、胶结；；元素离子交交换，增加地地层黏聚力。。可从地层强强度增长的角角度解释黏性固结地层层加固：浆液液克服地层初初始应力和抗抗拉强度，进进入劈裂的地地层形成脉状状固结体，该该固结体与挤挤密的地层和和未受影响的的原地层组成成复合地基围岩劈裂加固固：围岩经开开挖，将出现现破裂区、塑塑性区、弹性性区的应力重重分布，钻注注浆孔再次重重分布，劈裂裂注浆将产生生新的裂隙和和导致原裂隙隙扩展，并使使浆液充满，，与围岩凝固固胶结加固机理围岩劈裂注浆浆过程浆液充填：浆液充填注浆浆管、注浆孔孔和围岩较大大裂隙初次劈裂：注浆压力上升升，达到起裂裂压力时，在在最小主应力力面上发生劈劈裂，浆液压压力迅速下降降，流量增大大二次劈裂：流量增加导致致压力继续上上升，流量逐逐渐减小，继继而二次劈裂裂，压力大于于初次劈裂三次劈裂：注浆压力更大大结束注浆：上升到规定压压力堵水机理注浆后，孔隙隙、裂隙被浆浆液填充，或或者通过劈裂裂使地层密实实度提高，从从而降低了地地层的渗透能能力，起到注注浆堵水作用用一、对注浆材材料的一般要要求（1）浆液粘度低低、流动性好好、可注性好好，能够进入入细小隙缝和和粉细砂层；；（2）浆液凝固时时间能够在几几秒至几小时时内任意调节节，并能准确确地控制；（3）浆液固化时时，无收缩现现象，固化后后有一定粘结结性，能牢固固地与岩石、、混凝土及砂砂子等粘结。。（4）浆液的稳定定性好，常温温、常压下较较长时间存放放不改变其基基本性质，不不发生强烈的的化学反应；；（5）浆液无毒、、无臭，不污污染环境，对对人体无害，，属非易燃、、易爆物品；；（6）结石体耐老老化性能好，，能长期耐酸酸、碱、盐、、生物细菌等等腐蚀，并且且不受温度、、湿度的影响响；（7）浆液配制方方便，操作容容易掌握，，原材料来源源丰富，价格格便宜，能够够大规模使用用。12.2注浆材材料及及选择择12.2.1注浆材材料二、浆浆液性性质评评价指指标浆液的的主要要性质质包括括：分分散度度、沉沉淀析析水性性、凝凝结性性、热热学性性、收收缩性性、结结石强强度、、渗透透性和和耐久久性。。①.分散度度它是影影响可可灌性性的主主要因因素，，一般般分散散度越越高，，可灌灌性就就越好好。分散度度也将将影响响到浆浆液和和灌浆浆结石石的物物理力力学性性质。。②.沉淀析析水性性是指在在浆液液搅拌拌过程程中，，水泥泥颗粒粒处于于分散散和悬悬浮于于水中中的状状态，，但当当浆液液制成成和停停止搅搅拌时时，除除非浆浆液极极为浓浓稠，，否则则水泥泥颗粒粒将在在重力力作用用下沉沉淀，，并使使水向向浆液液顶端端上升升。析析水性性是影影响注注浆质质量的的有害害因素素。③.凝结性性浆液的的凝结结过程程分为为两个个阶段段：浆液的的流动动性减减少到到不能能泵送送时的的初期阶阶段；凝结后后浆液液随时时间而而逐渐渐硬化的的阶段段。研究究表明明，水水泥浆浆的初初凝时时间一一般在在2～4小时，，粘土土水泥泥浆更更慢，，所需需时间间更长长。④.浆液的的热学学性和和收缩缩性⑤.结石强强度影响结结石强强度的的因素素主要要包括括：浆浆液的的起始始水灰灰比、、结石石的孔孔隙率率、水水泥的的品种种及掺掺合料料等，，其中以以浆液液浓度度最为为重要要。⑥.渗透性性结石的的渗透透性也也与浆浆液起起始水水灰比比、水水泥含含量及及养护护龄期期等一一系列列因素素有关关。不不论纯纯水泥泥浆还还是粘粘土水水泥浆浆，其其渗透透性都都很小小。⑦.耐久性性水泥结结石在在正常常条件件下是是耐久久的，，但若若灌浆浆体长长期受受水压压力作作用，，则可可能使使结石石破坏坏。三、浆浆液材材料分分类及及特性性浆液材材料分分类方方法很很多，，按浆浆液所所处状状态可可分为为真溶溶液、、悬浮浮液和和乳化化液；；按主主剂性性质可可分为为无机机系和和有机机系1.粒状浆浆材（（悬液液）粒状浆浆材是指由由水泥泥、粘粘土、、沥青青以及及它们们的混混合物物制成成的浆浆液。。常用的的粒状状浆材材是纯纯水泥泥浆、、水泥泥粘土土浆和和水泥泥砂浆浆，以以上浆浆液又又称水泥基基浆液液，并可可掺入入各种种外加加剂，，以改改善浆浆液的的性质质。水泥基基浆液液是以水水泥浆浆为主主的浆浆液。。采用用水泥泥灌浆浆可使使土体体形成成高强强度的的固结结体，，应用用最广广的是是普通通硅酸酸盐水水泥，，在地地下水水无侵侵蚀性性条件件下经经常使使用。。这种浆浆液是是一种种悬浊浊液，，取材材容易易，配配方简简单、、价格格便宜宜、不不污染染环境境。水泥浆浆的水水灰比比一般般在0.6～2.0之间。。常用用的水水灰比比是1：1。为了调调节水水泥浆浆的性性能，，有时时可加加入速速凝剂剂或缓缓凝剂剂等附附加剂剂。水玻璃璃和氯氯化钙钙就是是常用用的速速凝剂剂，其其用量量为水水泥重重量的的（1～2）％；；常用的的缓凝凝剂有有木质质素磺磺酸钙钙和酒酒石酸酸，其其用量量约为为水泥泥重量量的（（0.2～0.5）％。。水泥浆浆材属属于悬悬浮液液，主主要问问题是是析水水性大大，稳稳定性性差。。水灰灰比越越大，，越突突出。。为了了改善善水泥泥浆液液的性性质，，常掺掺入各各种附附加剂剂。黏土土类类浆浆液液：：黏黏土土作作为为主主剂剂，，比比表表面面积积大大，，雨雨水水具具有有胶胶体体化化学学特特性性。。颗颗粒粒越越细细，，浆浆液液的的稳稳定定性性越越好好，，一一般般用用于于护护壁壁或或临临时时性性的的防防护护工工程程水泥泥黏黏土土浆浆：：黏黏土土的的分分散散性性高高，，亲亲水水性性强强，，沉沉淀淀析析水水性性较较小小。。加加入入到到水水泥泥浆浆中中，，兼兼有有黏黏土土浆浆和和水水泥泥浆浆的的优优点点，，成成本本低低、、流流动动性性好好、、稳稳定定性性高高、、抗抗渗渗压压和和冲冲蚀蚀能能力力强强水泥泥砂砂浆浆：：由由水水灰灰比比不不大大于于1.0的水泥浆浆掺砂配配成，流流动性小小、强度度高、耐耐久性好好，节省省水泥。。宜用于于地层由由较大裂裂隙、溶溶洞，耗耗浆量很很大或者者有地下下水活动动时水泥—水玻璃类类浆液：：以水泥泥和水玻玻璃为主主剂。水水玻璃的的加入可可加快凝凝结。2.化学浆液液特性化学浆液液是一种种真溶液液，特点点是能够够灌入裂裂隙较小小的岩石石、孔隙隙小的土土层及有有地下水水活动的的场合。。按照功功能分为为防渗型型、补强强型和防防渗补强强型三类类。1.防渗型化化学浆液液防渗型化化学浆液液常用丙丙烯酞胺胺类浆液液和聚氨氨酯类浆浆液。2.补强型化化学浆液液补强型化化学浆液液常用环环氧树脂脂类浆液液和甲基基丙烯酸酸酯类浆浆液3.其他化学学浆液有水玻璃璃和木质质素类浆浆材(1)在基岩裂裂隙含水水层中注注浆，裂裂隙度较较大时，，可选择择水泥浆浆或水泥泥－水玻玻璃浆液液；当裂裂隙开度度较小时时，可采采用水泥泥一水玻玻璃浆液液或水玻玻璃类浆浆液；当当裂隙开开度<0.1mm时，可采采用MG－646或木质素素类浆液液(2)在含水砂砂砾层中中，粗砂砂以上可可以采用用水泥－－水玻璃璃浆液，，中砂以以下可采采用化学学浆液。。如丙烯烯酰胺类类、聚氨氨酯类、、水玻璃璃类等。。开凿地地下过流流砂层，，应选强强度高的的化学浆浆材。动动水条件件下，可可采用非非水溶性性聚氨酯酯浆材。。(3)对于持殊殊地质条条件（破破碎带、、断层、、岩溶等等），应应先注惰惰性材料料（砾石石、砂子子、岩粉粉和炉渣渣）然后后注单液液水泥浆浆或c－s浆液(4)壁内注浆浆，可采采用MG－646、聚氨酯酯类、铬铬木素类类浆液。。裂隙较较大时，，也可用用c－s浆液(5)壁后注浆浆可采用用单液水水泥浆或或c－s浆液(6)应优先选选择水泥泥、水玻玻璃等货货广价廉廉的材料料，化学学浆液是是松散含含水层注注浆不可可缺少的的浆材，，但价格格较贵，，有的还还有毒性性，因此此只有在在必须用用化学浆浆材的情情况下才才用。12.2.2注浆材料料的选择择12.3注浆参数数通常所说说的注浆浆参数主主要包括括：注浆压力力、注浆时间间、浆液有效效扩散半半径、浆液流量量和浆液液注入量量、浆液起始始密度和凝胶时间间等。注浆参数数的选择择是注浆浆设计的的主要组组成部分分，其合合理与否否，直接接关系到到注浆的的效果和和造价。。当注浆浆介质条条件、浆浆液条件件、设备备条件等等确定以以后。影影响注浆浆效果的的主要参参数是注浆压力力和浆液注入入量注浆压力力通常指注注浆终了了时受注注点的压压力Pz或注浆泵泵的表压压Pb。地面预预注浆时时，主要要观察和和控制表表压Pb；工作面面预注浆浆时，观观察和检检查工作作面上孔孔口(受注点)的表压Pz注浆压力力主要以以深度加加深而增增大为计计算原则则浆液流量量和浆液液总注入入量浆液流量量—浆液单位位注入量量浆液总注注入量—一个注浆浆孔的受受注段注注入的浆浆液量。。以浆液液扩散范范围为计计算依据据。注浆时间间钻孔分段段注浆的的时间应应小于浆浆液的凝凝胶时间间。注浆浆时间受受地质条条件、注注浆材料料、注浆浆设备和和工艺的的影响。。如：细细砂中化化学注浆浆时，需需要的注注浆时间间与注浆浆压力、、浆液的的黏度等等密切相相关。砂砂粒越细细，渗透透系数越越小，所所需压力力越高，，注浆时时间越长长；所注注浆液的的黏度越越大，注注浆压力力越大，，注浆时时间越长长浆液有效效扩散半半径扩散半径径—浆液在裂裂隙流动动扩散的的范围有效扩散散半径—浆液充塞塞胶结后后起堵水水或加固固作用的的有效范范围，与与地层渗渗透系数数、裂隙隙大小、、注浆压压力、凝凝胶时间间、注浆浆时间及及浆液注注入量等等成正比比，与浆浆液的黏黏度及浓浓度成反反比浆液的凝凝胶时间间凝胶时间间必须大大于注浆浆时间12.4施工程序序及施工工要点注浆泵浆液桶软土或含含水地层层注浆管路路基本工艺艺●定义在井筒开开凿之前前，在地地面围绕绕井筒四四周钻进进一些注注浆孔到到含水层，利用设设置在地地面上的的注浆设设备，将将浆液经经注浆孔孔压注入入含水层层。浆液液在岩土土的裂隙隙或孔隙隙中，经经渗透、、扩散、、和凝固固，在井井筒周围围形成一一定强度度的、基基本不透透水的注注浆帷幕幕。一、立井井地面预预注浆●主要工序序钻注浆孔孔安装注浆浆设备压水试验验注浆井筒掘砌砌注浆孔布布置与结结构●注浆孔孔布置及及其数目目形式：同同心圆布布置位位置：井井筒外1.5m的圆周上上；井筒筒断面范范围内。。孔孔数数：一般般6～9个。▲九龙口口矿北风风井地面面注浆孔孔布置●钻孔作作业及注注浆孔结结构取取芯偏偏斜率率：≤1％孔孔口管：：6～10m套管：φ146钻孔（注注浆孔））单液浆双液浆孔结构注浆方式式及作业业●注浆方方式分段下行行注浆：：自上而下下，钻一一段注一一段。用用止浆塞塞。自下下而上复复注。特特点：能能控制浆浆液上冒冒，钻孔孔工作量量大，工工期长。。分段上行行注浆：：一次钻孔孔，分段段上行注注浆。用用止浆塞塞。特特点点：不重重复钻孔孔，止浆浆塞要可可靠。一次全深深注浆：：扩散不均均匀，要要求供液液能力大大，适用用于均匀匀裂隙。。●浆液单液浆：：纯水泥浆浆、掺少少量其它它材料的的水泥浆浆、化学浆双液浆：水泥－水玻璃璃浆液（C-S浆液）初期用双液浆浆，控制扩散散范围；后期期用单液浆。。二、竖井工作作面预注浆在井筒掘至含含水层之前，，暂停掘进工工作，利用含含水层上部的的不透水层作作为防护“岩帽”，或者修筑止止水垫，然后后从工作面打打钻、注浆、、封堵含水层层涌水，再继继续井筒掘砌砌。1.止浆“岩帽”含水层顶板具具有足够厚度度的致密不透透水层或预注注浆带时，可可预留岩帽止止浆。岩帽厚度：中国：B=2～7m英国：B＝6～12mPf含水层立井井筒2.止浆垫的设设计与施工工球面型止浆垫整体浇注混混凝土。形式：球面面型、平底底型平底型止浆垫3.注浆孔布置置与注浆段段高