浅谈注浆工程隆起效应的机理措施控制及工程案例

浅谈注浆工程隆起效应的

机理分析、措施控制及工程案例（xx工程管理中心xx总指）（xx集团科研所）xx年xx月

1概念

2浆液的扩散机理

3注浆施工隆起效应的机理分析

4防止隆起效应的控制措施

5工程案例目录注浆：注浆是一项工程活动，它是利用配套的机械设备，采取合理的注浆工艺

，将适宜的注浆材料注入工程对象，以达到填充、加固、堵水、抬升，以及纠偏的目的。

注浆施工四要素：

注浆材料、机械设备、注浆工艺、工程对象1概念注浆成败的标志：

注浆材料在地层中的扩散状态，即浆液在地层中的运行轨迹决定着注浆施工效果的好坏，只有按照设计意图的浆液扩散状态才能达到预期的注浆目的，否则注浆效果很难保证。

2浆液扩散机理

注浆材料在原状地层中的作用方式主要有渗透扩散，劈裂扩散，裂隙填充，挤压填充等四种。

●当判式满足要求时，注浆材料在地层中可注性较好，当扩散半径要求不大时，一般表现为渗透扩散，否则会产生劈裂扩散，甚至挤压充填。

●在淤泥质粘土，粉质粘土或残积层中，由于地层颗粒细小，因而产生渗透扩散难度较大，注浆材料在该类地层中一般表现为劈裂扩散，对于不同细度的注浆材料在地层中注浆将会产生不同厚度的劈裂脉。

●在破碎岩层中注浆，一般当材料粒径能满足小于裂隙宽度的3～5倍时，均能产生裂隙填充。根据施工经验，在断层破碎带中施工，普通水泥-水玻璃双液浆基本能满足裂隙填充的要求。

●挤压充填一般指在地层中灌注水泥砂浆以加固地基。

渗透扩散劈裂扩散裂隙填充挤压填充注浆材料的扩散方式图渗透扩散劈裂扩散

裂隙填充挤压填充

3注浆施工隆起效应的机理分析

我们在xx地铁xx公园站桩外进行注浆施工隆越效应研究。测点布置及注浆状况图测点隆起变形曲线(时间效应)

注浆施工对环境测点的影响图（1）地表的隆起主要是由于测点周围的注浆所引起，当注浆点与测点间的距离R和注浆影响距离d满足R≤d时，注浆施工会引起地表测点隆起，否则，注浆施工对地表测点无直接影响。（2）由测点隆起起变形曲线来看，，注浆施工引起地地表隆起后，若注注浆施工不再对地地表（测点）产生生影响时，地表测测点会出现沉降，，但沉降值较小，，因而，我们可以以认为注浆所引起起地表隆起的主要要原因是注浆施工工使浆液在压力条条件下有效填充地地层，同时使地层层水位上升，而注注浆施工不对地表表产生影响时，测测点周围地下水位位下降，水位的下下降引起地表的沉沉降；与此同时，，还有一个推进压压力（注浆压力））的作用影响（隆隆起）与逐渐释放放（沉降）的过程程，因而可以说，，此阶段地表的隆隆起或沉降是注浆浆施工过程中的综综合反映。（3）该工程注浆浆施工，注浆对测测点产生隆起影响响距离d=8m，，这和注浆施工的的串浆距离频度曲曲线基本一致，因因而该工程施工对对地表隆起主要控控制测点周围8m范围的注浆点。。绘制测点主断面的的地表隆起变形曲曲线如图。由图可可以明显看出注浆浆施工对地表产生生的隆起变形是在在注浆期间内，距距测点产生隆起影影响的注浆点随时时间效应进行注浆浆施工产生的隆起起叠加。注浆施工引起隆起起变形叠加曲线隆起效应分析根据地表隆起曲线线特点，地表隆起起曲线最宜拟合为为二次函数曲线的区域线段地表隆起拟合曲线线注浆施工所引起起的地表隆起曲曲线拟合分析表表注浆施工技术参参数表35.1～55.4mm，影影响范围较小，，5.2～9.5m。（1）对于xx地铁xx站桩桩外帷幕注浆，，注浆对象是动动水粉质粘性土土层，注浆材料料采用普通水泥泥-水玻璃双液液浆,粉质粘性性土层颗粒粒径径较细，而普通通水泥的颗粒又又较粗，不能满满足可注比判式式要求，因而普普通水泥-水玻玻璃双液浆在粉粉质粘性土层中中注浆不可能产产生渗透扩散，，主要靠劈裂作作用，据开挖取取样观察，劈裂裂脉厚度5～8mm，其注浆浆施工的注浆终终压较高，因此此，注浆施工所所引起的地表隆隆起值较大，为为35.1～55.4mm，，影响范围较小小，为5.2～～9.5m。35.1～55.4mm，影影响范围较小，，5.2～9.5m。（2）xx地铁铁xx公园站桩桩外帷幕注浆，，注浆对象主要要是动水断层破破碎带，注浆材材料采用普通水水泥-水玻璃双双液浆。由于断断层破碎带裂隙隙发育，因而普普通水泥-水玻玻璃双液浆主要要是裂隙填充，，据开挖取样来来看，裂隙填充充密实，裂隙宽宽度3～5mm，其注浆施工工所引起的地表表隆起值不大，，为33.2mm，而注浆引引起的隆起影响响范围却较大，，为39.1m。（3）xx市市xx路xx地地道工程注浆，，注浆对象是动动水砂层，根据据砂层的颗粒粒粒径，结合可注注性判式，选用用15～20μμm超细水泥,施工采用超细细水泥-水玻璃璃双液浆。据开开挖观察，浆液液在砂层中主要要产生主脉下的的渗透扩散，渗渗透固结比较均均匀，其注浆施施工虽然注浆量量较大，但施工工所引起的地表表隆起值较小，，为21mm，，同时隆起影响响范围也较小，，为5.2m。。35.1～55.4mm，影影响范围较小，，5.2～9.5m。4防止隆起效效应的控制措施施（1）工程对象象：十分熟悉（2）注浆材料料：合理选择（3）机械设备备：配套合理（4）注浆工艺艺：尽量合理（1）工程对象注浆施工前必须须熟悉所面对工程对象象的工程地质条条件、水文地质质特征，以及周周围环境特点、、工程造价和工工期要求。●●工程地质条件件：是砂层、粘粘土层、淤泥层层？还是砂卵石石层、断裂破碎碎的围岩？砂层层是粗砂、中砂砂、还是细砂、、粉细砂？地层层的空隙率、裂裂隙度是多少？？

●水文地地质特征：注浆浆设计前必须要要搞清楚地层是是不含水层、弱弱含水层、富水水层，还是高压压动水地层？水水量是多少？水水压是多大？地地层渗透系数是是多高？●周围环境特点点：要充分摸清清楚周围的管线线、建筑物、保保护性古树木、、地面要求等特特点，事实上，，注浆是一门控控制性很强的工工程活动，目前前有很多不足之之处，有的管线线保护还是有一一定的困难，这这些在注浆施工工前一定要坚持持，该拆迁的一一定要拆迁，例例如地下通讯光光缆。

●工工程造价、工期期要求：注浆是是一种商业行为为，因此，在注注浆方案、注浆浆材料选择、设设备及人员投入入等方面也应充充分考虑工程造造价和工期要求求。（２）注浆材料料注浆材料是注浆成败的基础。“巧妇难为无无米之炊”，如如果注浆材料选选择的不适宜，那就注定了注注浆后施工过程程中多灾多难，，事故不断。因因此，在注浆材材料选择方面一一定要慎之又慎慎。目目前国内内外常用的注浆浆材料有：改性性水玻璃单液浆浆、普通水泥单单液浆、普通水水泥-水玻璃双双液浆、超细水水泥单液浆、超超细水泥-水玻玻璃双液浆、HSC单液浆、、TGRM单液液浆、环氧树酯酯、聚氨酯等。。●改性水玻璃单单液浆：适适用条件件：该浆液适用用于无水或潮湿湿的粉细砂层。。

配制制：采用20%的稀硫和20Be′的的水玻璃配制。。

凝胶胶时间为：空气气中为12h；；砂中为5～l0min。固固砂体体抗压强度：1d抗压强度0.825MPa。可可注性：采用用0.2、0.3MPa注浆浆压力，分别用用l0、6min，浆液可渗渗透46cm。。●环氧树酯、聚聚氨酯：为为化学注注浆材料，适用用于裂隙水堵漏漏，有一定的化化学污染，造价价较高，不大量量采用。●普通水泥单液液浆、普通水泥泥-水玻璃双液液浆、超细水泥泥单液浆、超细细水泥-水玻璃璃双液浆、TGRM浆、HSC浆：这这是目前前地下工程大量量采用的六种注注浆材料，均为为水泥基注浆材材料。其基本性性能如下表。对于水泥基等颗颗粒型注浆材料料的选择，可采采用J·C·King可注性性判式确定。—注浆比；—地层的粒径累累计曲线的15%的颗粒直径径；—注浆材料粒径径累计曲线的85%的颗粒直直径。（3）注浆设备备

注浆浆设备是完成注注浆活动的一种种工具，注浆设设备分双液注浆浆泵、单液注浆浆泵两种。注浆浆设备一定要适适合材料要求、、注浆工艺要求求、注浆工期要要求，要配套好好，使用时一定定要保持施工的的连续性，特别别是双液浆，如如果配套不好，，经常堵泵，这这会影响工人的的情绪，会造成成现场施工中为为了不堵泵随意意改变材料配合合比，从而造成成注浆的失败，，这在施工中经经常存在。另外外，在双液注浆浆中要使用混合合器，混合器是是双液注浆成败败的又一关键，，很多堵水注浆浆中没有使用混混合器，只是采采用简单的三通通，造成浆液不不凝胶，注入地地层中受水的稀稀释影响严重，，从而造成注浆浆失败。xx产HFV-5D双液注浆浆泵xx产KBY-50/70型型双液注浆泵xx产YZB-130型双液液注浆泵xx产ZJB（（BP）-30型单液注浆泵泵（4）注浆工艺艺注浆工艺是注浆浆成败的关键，，没有一个合适适的注浆工艺，，浆液就很难按按理想的规迹注注入地层，因此此就很难达到良良好的注浆效果果。

●注浆浆管材

●注浆浆设计：布孔方方式不推荐极座座标布孔，不推推荐矩形布孔方方式。

●注浆浆方式

●注浆浆顺序与原则：：分区注浆（10m）；注浆浆顺序按跳孔原原则、由上游到到下游原则、由由下到上原则、、由外到内原则则、约束发散型型注浆原则；定定量-定压相结结合原则；多孔孔少注原则。●●注浆参数要要合理。●注浆管材注注浆管材材是实现注浆工工艺的关键。管棚注浆小导管注浆TSS管注浆配套止浆塞袖阀管注浆配套止浆管材止止浆系统●注浆方式自1802年法法国人别鲁尼第第一次采用撞击击泵将粘土和水水凝性石膏注入入地层，从而开开发出注浆技术术以来，注浆技技术已有二百年年的发展史。注注浆工艺包含的的内容较多，目目前，已研究的的注浆工艺有前前进式分段注浆浆工艺、后退式式分段注浆工艺艺、全孔一次性性注浆工艺、钻钻杆注浆工艺等等等。前进式分段注浆浆：

在施工中中，实施钻一段段、注一段，再再钻一段、再注注一段的钻、注注交替方式进行行钻孔注浆施工工。每次钻孔注注浆分段长度3～5m。前进进式分段注浆可可采用水囊式止止浆塞或孔口管管法兰盘进行止止浆。前进式分分段注浆钻孔注注浆施工模式图图解。后退式分段：注注浆施工时，，首先将止浆塞塞及其它配套装装置放入管中，，对底部一个注注浆分段段长进进行注浆施工，，第一分段注浆浆完成后，后退退一个分段长度度进行第二分段段注浆，如此下下去，直到将整整个注浆段完成成。进行后退式式分段注浆施工工，注浆分段长长度宜取0.6m～1m。后后退式分段注浆浆钻孔注浆施工工模式图解。全孔一次性注浆浆：

直接将注注浆管路和注浆浆孔口装置接通通进行注浆施工工。全孔一次性性注浆钻孔注浆浆施工模式图解解。●注浆参数（（1）注浆加加固厚度

（2）浆液扩散半半径

（3）浆浆液凝胶时间（（4）注浆段段长

（5）注注浆分段长度（（6）注浆速速度

（7）注注浆量

（8））注浆压力（1）注浆加固固厚度

推荐荐采用：一般情情况下台阶法开开挖时，B=0.2～0.5d；有少量地地下水影响下，，B=0.5～～2d；有高压压富水影响时，，B=2～3d。

（2））浆液扩散半径径

注浆扩散散半径，并不是是指浆液在地层层中扩散的最远远距离，而是指指浆液能符合设设计要求的扩散散距离。推推荐采用：一般般中细砂层、粉粉质粘性土中取取R=0.5～～0.8m；中中粗砂、砂卵石石层中取R=0.8～1.2m；断层破碎碎带取R=1.2～2m。（3）浆液凝胶胶时间

根据据目前的工艺水水平，推荐双液液浆凝胶时间取取Tg=30””～3’，一般般情况下宁短勿勿长，当工人对对工艺熟练程度度高时取低值，，反之取高值。。单液浆凝胶时时间不宜超过8h，否则难以以控制扩散范围围。

（4））注浆段长注注浆段长是指指纵向注浆范围围，根据大量的的工程实践，注注浆仍存在“楔楔形效应”，即即越向前注浆效效果越差，浆液液难以扩散，因因此，建议注浆浆段长一般宜选选择20～30m。（5）注浆分段段长度

当对对砂层、粉质粘粘性土层注浆时时，应采取分段段注浆，注浆分分段长度宜取0.4m～0.6m，否则极极易引起地表隆隆起。

（6）注浆速度建建议砂层、、粉质粘性土中中注浆速度取v=20～40L/min；；砂砾石层等孔孔隙较大的地层层取v=40～～60L/min；在断层层破碎带中取v=60～120L/min。（7）注浆量注浆量计算公式式：Q=πR2·h·n·α··(1+β)式式中：Q———注浆量；R———扩散半径；；h——注浆段段长；n——地地层空隙率；αα——地层充填填率；β——损损失率。

建议议：

地层空隙隙率砂层取0.3～0.4，，其它地层取0.4～0.6；

地层充填填率：单孔计算算时取60%～～70%，群孔孔时取70%～～80%。损损失率：根据工工艺情况取10%～30%。。

（8）注注浆压力

注浆浆压力建议取：：水压+2～3MPa；城市市地下工程中建建议压力≤1.2γh。35.1～55.4mm，影影响范围较小，，5.2～9.5m。xx地铁xx号号线xx区间●注浆设计：35.1～55.4mm，影影响范围较小，，5.2～9.5m。35.1～55.4mm，影影响范围较小，，5.2～9.5m。5工程案例（1）向西路竖竖井控制下沉xx市xx路xx地道工程位位于xx东路与与xx路丁字路路口，主通道穿穿越xx东路。。该路段区域地地面交通繁忙，，地下管线较多多。南侧竖井位于已已隔挡的xx路路上，南侧竖井井设计开挖高度度9.42m（（地面标高+5m，井底标高高-4.42m），设计开挖挖断面8.35m×4.87m，为避免东东侧雨水管道的的影响，竖井上上部2.8m（（雨水管道标高高+2.2m））开挖断面为7.125m××4.87m。。竖井开挖后采采用Ⅰ22型钢钢、挂钢筋网+喷射30cm厚C20号防防水砼作为支护护。竖井上部架架设临时横支撑撑，临时横支撑撑与竖井钢支护护之间采用卡槽槽连接。竖井井井口采用锁口圈圈钢筋砼，锁口口圈高出地面0.5m，以防防止雨水倒灌井井内，井口四周周设排水沟和污污水沉淀池。35.1～55.4mm，影影响范围较小，，5.2～9.5m。35.1～55.4mm，影影响范围较小，，5.2～9.5m。xx工程南侧竖竖井自xx年月月xx月xx日日开始施工，到到xx年xx月月xx日为至，，开挖进尺为5m。实际开开挖地层从上到到下以次为：砼砼路面0.3m，素填土1.5m，淤泥质质粉质粘土2.2m，粉质粘粘土1.0m。。由开挖情况来来看，砼路面强强度较硬；素填填土稳定性能较较好；淤泥质粉粉质粘土可塑性性强，自稳性能能差；粉质粘土土含砂量约为60～70%，，自稳性较差。。地下水位于素素填土与淤泥质质粉质粘土交界界层面，对竖井井开挖有较大影影响。工程采取取新奥法施工方方法进行施工，，采用地表下沉沉监控量测进行行指导竖井施工工。在施工期间间，加强地表下下沉监控量测，，量测结果表明明，该竖井开挖挖期间地表下沉沉大35.1～55.4mm，影影响范围较小，，5.2～9.5m。地表下沉量测结结果35.1～55.4mm，影影响范围较小，，5.2～9.5m。为了稳定井筒、、井架，保证竖竖井周围建筑物物的安全，以及及保护竖井周围围的各种地下管管线（指煤气管管和地下雨水管管），因此需要要对竖井及周围围采取注浆加固固措施。对竖井井注浆加固采用用3m注浆管水水平注浆、井筒筒背后回填注浆浆加固采用1.5m注浆管水水平注浆。。。根据加固要求求，注浆材料采采用普通水泥-水玻璃双液浆浆。序号参数名称参数值1加固范围竖井开挖轮廓线外2.5m2注浆管长3m3注浆段长2m4止浆岩墙原竖井施工周壁C20喷射砼30cm5浆液影响半径0.3m6注浆速度6～15L/min7注浆终压0.5Mpa8单孔注浆量0.12m3(n取0.496，α取70%，β取0.2)3m水平注浆参参数表35.1～55.4mm，影影响范围较小，，5.2～9.5m。3m水平注浆参参数表序号参数名称参数值1加固范围回填井筒背后空隙2注浆管长1.5m3注浆段长0.8m4止浆岩墙原竖井施工周壁C20喷射砼30cm5注浆速度15～20L/min6注浆终压0.5Mpa35.1～55.4mm，影影响范围较小，，5.2～9.5m。地表下沉量测结结果35.1～55.4mm，影影响范围较小，，5.2～9.5m。5工程案例（1）xx公园园站北体育广场场下沉xx公园站是xx地铁xx号号线的重要工程程，该工程南北北两端站厅采取取基坑明挖施工工，中间采取暗暗挖法施工。北北基坑位于xx北路和xx路路十字路口，北北侧紧靠xx体体育馆。xx体体育馆（xx））建于五、六十十年代，由主楼楼及南北付楼组组成，建筑为拱拱型结构，在其其周围施工，极极易引起xx体体育馆的沉降。。北基坑穿越一一三角形断裂带带，地层自上而而下依次为：素素填土1～2m，主要为粘土土与建筑垃圾；；淤泥质土层4.5～6m，，主要为粘粒与与有机质，黑色色，饱和，自稳稳性好；残积层层5～7m，主主要为粘粒及风风化残积的石英英砂，富水，透透水性强；断裂裂破碎带，主要要由角砾岩，破破碎岩和碎岩组组成，裂隙发育育，富水，透水水性强。地下水水为第四系孔隙隙水和基岩裂隙隙水，流动性强强，水位位于地地表以下1～2.5m。北基坑围护结构构原设计为旋喷喷桩止水帷幕，，在止水帷幕保保护下，施作挖挖孔桩进行基坑坑支护。35.1～55.4mm，影影响范围围较小，，5.2～～9.5m。北基坑施施工于xx进场场，xx开始进进行围护护桩外铡铡旋喷桩桩施工，，xx开开始试挖挖桩，并并遂渐增增加挖孔孔桩数量量至第一一批桩（（隔孔挖挖桩）全全部打开开。由于该工工程地质质复杂，，地下水水丰富，，施工难难度大，，为保证证工程施施工及周周围主要要建筑物物xx体体育馆的的安全，，在xx体育馆馆墙体和和地表布布置了大大量的沉沉降观测测点，如如图1所所示，通通过监测测指导工工程安全全施工。。桩基开挖挖进行到到xx，，出入口口的第一一批挖孔孔桩基本本完成，，基坑主主体部分分桩基已已完成并并灌注，，而大部部分桩体体由于地地下水丰丰富，开开挖困难难，无法法继续进进行。桩桩体的开开挖状况况如图2所示。。由图3可以看看出，在在注浆前前挖桩阶阶段，测测点出现现了较大大的下沉沉，特别别是距离离基坑较较近的JT4～～JT12测点点，最大大沉降速速率达6.9mm/d，最大大沉降值值为32mm。。35.1～55.4mm，影影响范围围较小，，5.2～～9.5m。35.1～55.4mm，影影响范围围较小，，5.2～～9.5m。xx体育育馆测点点变形曲曲线35.1～55.4mm，影影响范围围较小，，5.2～～9.5m。北基坑桩基开开挖状况图35.1～55.4mm，影响范围围较小，5.2～9.5m。序号参数名称参数值1帷幕方式地表垂直悬挂式帷幕2帷幕排数A、B、C三排（A排靠桩外边缘，C排为外侧）3有效帷幕厚度范围桩外1.5m+桩体4有效帷幕深度范围A、B排：桩顶以下17m～29m/C排：桩顶以下9m～29m5浆液扩散半径0.6m6注浆孔布置方式梅花型布置7注浆孔间距1m8注浆孔排距0.58m注浆截水帷幕幕设计参数表表35.1～55.4mm，影响范围围较小，5.2～9.5m。35.1～55.4mm，影响范围围较小，5.2～9.5m。注浆孔布设纵纵剖面图注浆施工顺序序图35.1～55.4mm，影响范围围较小，5.2～9.5m。xx体育馆测测点变形曲线线35.1～55.4mm，影响范围围较小，5.2～9.5m。5工程案例例（3）xx地地铁xx站35.1～55.4mm，影响范围围较小，5.2～9.5m。35.1～55.4mm，影响范围围较