巖土注漿加固施工與檢測

巖土注漿加固施工與檢測第1頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四13巖土注漿加固施工與檢測13.1注漿設備13.1.1鉆孔機械13.1.2注漿機械13.2施工工藝13.2.1注漿方法13.2.2注漿次序13.3注漿控制技術13.3.1定漿量控制法13.3.2定壓控制法13.3.3定時控制法13.3.4注漿強度控制（GIN）法13.4注漿加固效果檢驗第2頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四13.1注漿設備13.1.1鉆孔機械13.1.2注漿機械第3頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四13.1.1鉆孔機械注漿鉆孔采用的鉆機與地質鉆機相同?？煞譃槿箢悾夯剞D式回轉沖擊式沖擊式一般需根據注漿孔的大小、深度、地質情況、注漿工藝等選用鉆機型號。第4頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四13.1.1鉆孔機械鉆孔機械及其適應條件類別名稱型號及規(guī)格適用條件鑿巖機氣腿式、濕式氣腿式、電動式、重型導軌式等7655型（YT-23型）、YSP-45型、YT－24型、YDX-40型、YG－80型、FZ-30型井筒或巷道壁內、壁后以及工作面注漿鉆探設備鉆機TXU-1200A型、XB-1000A型、TXB-1000A型、XU-650A型、XB-500型、XY-1、2型、XJ100-1型、XJ100-2型、IXU-75型、KD-100型、TAS-3型(日本)、OE-ZL型(日本)、FRB型(英國)用于工作面預注漿鉆鋌

直徑88mm、壁厚20mm

直徑83mm、壁厚25mm用于防滲第5頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四13.1.2注漿機械制漿設備注漿工程多采用旋流式高速攪拌機。注漿攪拌機類型及其特征

類型規(guī)格立式水泥攪拌機風動水泥攪拌機旋流式造漿機水力噴射式水泥攪拌機主軸轉速（r/min）40～60攪漿能力（L/min）167～2508.3～25特點及用途1.各種注漿2.一次和二次攪拌池用磚砌抹面或用混凝土澆注3.一次和二次攪拌為葉片式機械攪拌4.減速器可選用Ⅱ型溜子減速器5.膠帶傳動1.地面注漿2.以風壓為動力攪拌水泥漿3.可集中控制4.勞動強度低，粉塵小1.各種注漿2.以水為動力攪拌3.旋流式攪拌桶有效容積為600L4.一次造漿需要2～3min5.勞動強度低1.以TBW-200/40型泥漿泵為動力2.大量連續(xù)制漿3.大規(guī)模制漿4.備有儲灰倉和放灰漏斗5.備有二次攪拌池6.漿液配比誤差大第6頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四13.1.2注漿機械注漿泵注漿泵是注漿的主要設備。注漿泵大都是以泥漿泵或在此基礎上經過改進的一些代用泵，隨著注漿領域的擴展和技術的提高，對注漿泵的功能和特點要求也越來越高。注漿泵一般應滿足下列要求：能進行雙液注漿，甲、乙液的比例能在泵的運行過程中調節(jié)，特別適用于化學注漿。流量和壓力能任意調節(jié)。調節(jié)裝置方便、靈活、準確、平穩(wěn)。泵體內與化學漿液接觸部分必須使用抗腐蝕材料，易磨部分要耐磨。拆卸、清洗、組裝方便。體積小、能耗小、重量輕、搬運方便。第7頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四13.1.2注漿機械最常用的注漿泵是往復式泵——它主要是靠缸內活塞往復運動來完成吸入和排出漿液。按活塞在缸內往復一次完成吸排的次數分為單作用和雙作用泵兩類：活塞往復運動一次只完成一個吸漿與排漿過程，稱為單作用往復式注漿泵。在活塞兩側都裝有吸排漿閥，活塞往復運動一次可完成二個吸漿和排漿過程，稱為雙作用往復式注漿泵。（a）單作用往復式泵工作原理（b）雙作用往復式泵工作原理第8頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四13.1.2注漿機械往復式泵使用盤狀活塞稱為活塞泵，柱式活塞稱為柱塞泵?；钊没钊c缸套直接接觸，因而缸套與缸體磨損較快。柱塞泵是柱塞與橡皮密封圈接觸，磨損的速度較慢，因而柱塞泵基本替代了活塞泵，較為常用。1）專用注漿泵2TGZ-60/10（120/105）型雙液調速高壓注漿泵。YZB型液壓注漿泵。BW（BWT）系列高壓注漿泵。YSB-250/120型液力調速注漿泵。HFV型穩(wěn)壓自變量液壓注漿泵（日本注漿泵）。2MJ-3/40隔膜計量漿。QZB-50/60型氣動注漿泵。SNS系列注漿泵。第9頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四13.1.2注漿機械2）代用注漿泵TBW型電動往復泥漿泵。300型電動水泥泵。其它代用泵。（3）其它注漿配套設備止?jié){塞孔口封閉器高壓膠管閥門監(jiān)測儀表壓力表；流量計；自動記錄儀。第10頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四13.1.2注漿機械（4）注漿設備的布置注漿機械應盡可能靠近注漿場地，且機械設備應放在面積較大的場地，這樣既安全又便于操作。注漿施工時，應把從注漿機械、攪拌機等設備中排出的廢液集中到沉淀池中沉淀之后再向外排放，防止對周圍環(huán)境造成污染。第11頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四13.2施工工藝13.2.1注漿方法13.2.2注漿次序第12頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四13.2.1注漿方法注漿方法：花管注漿袖套管法雙重管雙栓塞復合注漿法循環(huán)注漿巖溶注漿選擇注漿方法時要考慮介質的類型和漿液的凝膠時間。土體注漿：一般吸漿量較大，采用純壓式注漿；裂隙巖體：注水泥漿時，吸漿量一般較小，可采用循環(huán)式注漿。第13頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四13.2.1注漿方法雙液化學注漿時，漿液的凝膠時間不同，混合的方法也不同：凝膠時間較長時，A、B液在罐內混合后用單泵注入，稱為單槍注射；凝膠時間中等（2～5min)，A、B液用雙泵在孔口混合后注入，稱為1.5槍注射；凝膠時間較短時，A、B液用雙泵泵入在孔底混合，又稱為雙槍注射。A、B漿液混和方式X-閥門；VM-測量裝置；M-混合器；P-注漿泵；PG-壓力計；F-流量計；MC-混合室第14頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四13.2.1注漿方法花管注漿鉆桿注漿是將漿液從鉆桿底端向地層注入。如果地層的可注性差，壓力急劇上升，就會只向地層中松軟區(qū)域竄漿，有時還會從鉆桿周圍涌到地表?；ü茏{是在注漿管前端的一段管上打許多直徑2～5mm小孔，使?jié){液從小孔水平地噴到地層里。與鉆桿注漿法相比，由于注漿管噴出的斷面積明顯增大，因此，大大減小了壓力急劇上升和漿液涌到地表層的可能性。注漿鉆桿的直徑為25～40mm，在前端1～2m左右側壁開孔眼，孔眼呈梅花型布置。有時為防止孔眼堵塞，可以在開口孔眼外包一圈橡皮環(huán)。第15頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四13.2.1注漿方法花管注漿適用條件：花管注漿可用于砂礫層滲透注漿；也可用于土體的水泥一水玻璃雙液劈裂注漿。與止?jié){塞組合，還可用于孔壁較好的裂隙巖體注漿。第16頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四第17頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四13.2.1注漿方法袖套管法此法為法國Soletanche公司首創(chuàng)，故又稱Soletanche方法。在國內80年代末廣泛用于砂礫層滲透注漿、軟土層劈裂注漿（SRF工法）和深層土體劈裂注漿（超過30m）。袖套管法施工步驟如下：

a)鉆孔；b)插入袖套管；c)孔內灌套殼料；d)注漿。袖閥管法施工程序第18頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四13.2.1注漿方法袖套管法的主要優(yōu)點為：①可根據需要注任何一個注漿段，可進行重復注漿；②可使用較高的注漿壓力，注漿冒漿和竄漿的可能性??；③鉆孔和注漿作業(yè)可以分開，設備利用率提高。袖套管法的主要缺點為：①袖套管被具有一定強度的套殼料膠結，難于拔出重復使用，費管材；②每個注漿段長度固定為33～50cm，不能根據地層的實際情況調整注漿段長度。第19頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四13.2.1注漿方法袖套管法注漿的開環(huán)方法有：快速法、慢速法、隔環(huán)法、間歇法：慢速法。用清水或漿液開環(huán)，泵壓由小到大逐級施加，每級需穩(wěn)定2～3min。并測讀每級壓力相應的吸水量，直至套殼開始吸水和壓力表壓力有所下降時，即為臨界開環(huán)壓力?？焖俜?。采用較大的起始泵壓，較短的升壓間隔時間和較大的壓力增值進行開環(huán)，快速法使套殼的破碎程度和均勻性提高。隔環(huán)法。按n+2

的次序開環(huán)和注漿，隔段開環(huán)注漿。這種方法可降低中間環(huán)的開環(huán)壓力，對處理開環(huán)壓力特別大的注漿段特別有效。間歇法。當采用較大壓力仍不開環(huán)時，可在間歇一定時間后再用同樣的壓力重復開環(huán)，一般重復2～3次后即可收效，甚至能用比第一次開環(huán)時更小的壓力達到良好的開環(huán)。第20頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四13.2.1注漿方法（3）雙重管雙栓塞復合注漿法法國人為了在土體中注凝膠時間較長漿液，用塑料套管內加雙塞辦法，并在塑管孔眼外套上一圈橡皮閥門，因而研制了Soletanche法。日本研究了許多精密注漿方法。為注短時凝膠漿液，研制了雙管噴射頭——噴射頭設有單向閥門，只能讓兩種漿液在地層內混和，可防止?jié){液在混合室內形成倒流堵塞管路。有的噴頭還考慮了既能注長凝膠漿液，又能注短凝膠漿液。同時將這種噴頭與Soletanche法結合，組成雙重管雙栓塞復合注漿法。第21頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四13.2.1注漿方法Soletanche法：注漿管為單管，雙塞間為花管。雙重雙栓塞復合注漿法：注漿管為雙重管，雙塞間為具有單向閥的混和射槍。雙重雙栓塞復合注漿法裝置第22頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四13.2.1注漿方法復合注漿：先用廉價、高強的懸濁型(水泥)漿液進行脈狀注漿，充填大空隙，提高地層的均質性，防止昂貴的漿液流失。然后用粘度低、凝膠時間長、溶液型化學漿液謀求滲透注漿，提高地層的致密性。第23頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四13.2.1注漿方法（4）循環(huán)注漿在土體中采用純壓式注漿，而對吸漿率較小的裂隙巖體，注水泥漿液或水泥粘土漿液，則可采用循環(huán)注漿，將過剩漿液從孔中再返回到注漿泵繼續(xù)循環(huán)注漿。我國水電部門的防滲帷幕注漿多采用循環(huán)工藝。循環(huán)注漿的工序為：鉆孔—鉆孔沖洗—壓水試驗—注漿—全孔終了封孔。循環(huán)式注漿第24頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四13.2.1注漿方法（5）巖溶注漿巖溶注漿法：是針對巖溶具有較大的縫、隙、洞的通道，在水的流速大到足以沖走漿液最大顆粒的情況時，不能產生漿液顆粒沉淀堵塞作用，出現(xiàn)所謂“灌不住”現(xiàn)象而研究的一種特殊的注漿工藝。一般巖溶注漿，可以在漿液中摻加粗料，促使?jié){液產生沉積推移作用，堵塞流水通道。但是當通道水流流速很大時，只靠在漿液中摻加粗料辦法就很難實現(xiàn)封堵目的。原因是目前注漿設備只允許摻加不大于5mm的礫料。山東水科所研究了一套級配反濾注漿法較好解決了該問題。第25頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四13.2.1注漿方法級配反濾注漿法：是先通過鉆孔充填礫、砂、卵石級配料，堵塞漏水通道，減小水流速度，形成反濾條件，然后注水泥漿形成防滲凝結體。沖填級配料示意圖級配反濾注漿法的要點：首先測準套管口以下深度數據，即孔內靜止水位為H1，孔底深度為H3。然后往孔內邊沖水，邊拋2～5mm粒徑的砂礫20～50kg左右，測得孔內穩(wěn)定的淤填深度H2，此深度為漏漿通道高程位置。第26頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四13.2.1注漿方法再視情況用水泵往套管內送清水，每分鐘注水量可在200～500L，用水表測調，使水位抬高但不得超過套管口，此時水位為H4，此后開始往孔內由細到粗逐級沖填各級配料。在沖填過程中，當發(fā)現(xiàn)水位H4突然升高或淤塞H3抬高，說明該級級配料的粒徑太大，應停止該級沖填，改用較細一級配料。在沖填過程中應根據注水量及水位變化，隨時調整沖填速度，更改級配料，直至認為溶洞內不再進料為止。沖填料結束后，隨即由稀到稠注水泥漿。

沖填級配料示意圖第27頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四13.2.2注漿次序孔序順序注漿：順序注漿是按照排序逐孔注漿。這是以排除地下水為主的注漿順序，先中間孔注漿后外圍孔的開放式注漿?？煞乐?jié){液逸失。一般先做周邊封閉孔注漿，再做封閉圈內孔的注漿。第28頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四13.2.2注漿次序孔序跳孔注漿：它是在一孔注漿完后，間隔一孔或者多孔注漿，也可以在一排注漿完后，間隔一排或數排注漿。一般間隔一個孔或一個排。間隔孔做為檢查孔和補充注漿孔。在加固已有建筑物時，逐孔注漿在漿液還沒有形成強度之前會造成基礎下沉。因此，采用跳孔注漿次序可防止注漿過程中下沉。砂礫層和裂隙巖體的帷幕注漿，一般采用由外圍向內逐漸加密的原則，多采用1～3

次加密。排序也實行逐漸加密法。第29頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四13.2.2注漿次序段序自上而下分段法：先做上部第一段的鉆孔和注漿，然后再向下做第二段的鉆孔和注漿，如此辦法，自上而下地逐段進行。這是在軟弱破碎、豎向裂隙發(fā)育、容易串冒漿的巖土層中注漿采用的一種分段方法。自下而上分段法：先將注漿孔鉆至設計深度，自下而上的分段注漿至孔口，這種分段法將鉆孔與注漿兩道工序分開，效率高。在孔壁堅硬、不易冒漿巖土層內較為適用。第30頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四13.3注漿控制技術13.3.1定漿量控制法13.3.2定壓控制法13.3.3定時控制法13.3.4注漿強度控制法第31頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四13.3.1定漿量控制法注漿總量控制當注漿擴散半徑確定后，注漿總量就確定了，在地層均勻無空洞的條件下，調整注漿壓力，使總注漿量達到設計值。吸漿速率控制法在設計時，吸漿率小到一定程度，即達到注漿要求。這種方法適用于防滲帷幕注漿。水電部門規(guī)定ω＝0.01～0.05L/(min.m.m)。在施工時帷幕注漿和固結注漿的吸漿量不大于

0.4L/min，繼續(xù)注30～60min，即告結束。第32頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四13.3.2定壓控制法土體注漿加固，一方面靠注進土體的漿液起作用，另一方面靠漿體對土體擠壓作用使土體力學指標提高，反過來土體密實度增加又使?jié){體的強度充分發(fā)揮作用，形成復合地基。因此，注漿最終壓力對加固效果起主要作用。注漿過程中壓力控制分為“一次升壓法”和“逐級升壓法”。壓力大小除與漿液特性有關外，還與注漿速率、地層吸漿率有關。因此，升壓的快慢應不使地層抬動，而又能在此壓力下使地層充分注實為佳。第33頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四13.3.3定時控制法定時控制法是指控制注漿過程歷時，以達到控制漿液擴散半徑的方法。注漿歷時是指一個注漿段所需的注漿持續(xù)時間，可根據注漿公式確定。13.3.4注漿強度控制（GIN）法Lombardi和Deere(1993)提出裂隙巖體注漿強度值法(GroutingIntensityNumber，簡稱GIN)，已成功地應用于許多大壩的現(xiàn)場注漿。在以注漿壓力為縱坐標和已灌注漿液總體積為橫坐標的坐標系中，繪出兩者乘積為常數的曲線，此乘積稱為注漿強度值，其大體上等于泵入巖體的能量。至于如何確定最大允許注漿強度值，要考慮對巖體的損害。這種控制法克服了壓力、流量單因素控制的缺點。第34頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四13.4巖土注漿加固效果檢驗

注漿施工過程中，特別在注漿結束后，應進行適當的檢查和試驗，掌握注漿效果。

注漿設計時，就應制定出適當的調查、試驗、觀察、記錄等計劃，提出設想并證實計