注漿法施工技術

12.注漿法施工技術

注漿法施工技術注漿的功能很多，經(jīng)過科技技術人員的不斷努力，注漿技術已滲透地下工程的各個角落。目前，注漿技術已能較好地解決以下問題?！窕A加固●注漿堵水●回填防沉●豎井下沉控制●房屋下沉控制●橋臺沉降控制●滑坡防治●變形控制●坍方處理●基坑截水帷幕●TBM軟巖加固支護●滲漏水治理●大壩防滲●瓦斯防溢●古樹木保護●砼結構裂縫整治●路面整治●工程搶險…12.1基本原理注漿法施工技術(1)基礎加固宜萬線某隧道溶洞基底淤泥質地層基底采取鋼管樁注漿加固注漿法施工技術(2)注漿堵水宜萬線某隧道溶洞涌水采取全斷面超前預注漿進行注漿堵水注漿法施工技術(2)注漿堵水宜萬線齊岳山隧道DK362+060涌水采取全斷面超前預注漿進行注漿堵水注漿法施工技術(3)回填防沉淺埋暗挖工程采取對拱頂回填注漿孔進行回填注漿控制地表下沉盾構工程采取對預留回填注漿孔進行回填注漿防止地表下沉注漿法施工技術(4)豎井下沉控制某豎井工程穿越淤泥質地層時豎井下沉后采取注漿技術進行下沉控制注漿法施工技術(5)橋臺控沉某大橋橋臺基礎為軟土地基，施工后橋臺下沉，采取注漿加固控制橋臺下沉注漿法施工技術(6)滑坡防治宜萬線堡鎮(zhèn)隧道進口洞口上方滑坍采取垂直注漿加固注漿法施工技術(7)變形控制宜萬線王家?guī)X隧道大變形段采取徑向注漿加固注漿法施工技術(8)截水帷幕廣州地鐵二號線越秀公園站北基坑垂直注漿截水帷幕注漿法施工技術(9)TBM軟巖地層超前加固支護TBM在磨溝嶺軟巖隧道施工中采取超前注漿進行加固支護注漿法施工技術(10)滲漏水治理某火車站人行通道工程采取化學注漿材料進行滲漏水治理注漿法施工技術(11)古樹木保護杭州解放路工程穿越古樹木地段采取超前φ299大管棚、全斷面超前注漿，采用超細水泥，對古樹木進行保護。注漿法施工技術注漿法分類：注漿法的分類方法很多，通常下列幾種:(1)按注漿材料種類分為水泥注漿、粘土注漿和化學注漿；(2)按注漿施工時間不同分為預注漿和后注漿；(3)按注漿對象不同分為巖層注漿和表土層注漿；(4)按注漿工藝流程分為單液注漿和雙液注漿；(5)技注漿目的分為堵水注漿和加固注漿；(6)按作用機理分為充塞注漿、滲透注漿和擠壓注漿。注漿法施工技術注漿施工時，漿液在地層中的作用方式主要表現(xiàn)為四種：◆滲透擴散◆劈裂擴散

◆裂隙填充◆擠壓填充

滲透擴散劈裂擴散裂隙填充擠壓填充漿液在地層中擴散機理模式圖12.1.1漿液擴散原理注漿法施工技術

滲透擴散(廣州地鐵一號線某區(qū)間中粗砂層采用超細水泥-水玻璃雙液漿注漿施工注漿固結體圖片)●在中粗砂層、砂礫石層、砂卵石層中采用超細型注漿材料；在干的或潮濕的粉細砂層中采用改性水玻璃進行注漿施工，如果擴散半徑選取的不大，注漿壓力選取的不高時，漿液在地層中一般表現(xiàn)為滲透擴散。否則，會產(chǎn)生劈裂擴散，甚至擠壓充填。注漿法施工技術●在中細砂層、粉細砂層、淤泥質粘土層、粉質粘土層中，由于地層顆粒細，因而產(chǎn)生滲透擴散難度較大，注漿材料在該類地層中一般表現(xiàn)為劈裂擴散，對于不同細度的注漿材料在地層中注漿將會產(chǎn)生不同厚度的劈裂漿脈。

劈裂擴散1(廣州地鐵一號線某區(qū)間中細砂層采用超細水泥-水玻璃雙液漿、普通水泥-水玻璃雙液漿共混材料注漿施工注漿固結體圖片)注漿法施工技術

劈裂擴散2(渝懷線圓梁山隧道1#溶洞淤泥質地層采用普通水泥-水玻璃雙液漿注漿施工注漿固結體圖片)

劈裂擴散3(渝懷線圓梁山隧道2#溶洞高壓動水粉細砂層中采用C漿、C-S漿、MC漿、MC-S漿、TGRM漿、HSC漿共混材料進行注漿施工時注漿固結體圖片)注漿法施工技術●在殘積層、巖石斷層破碎帶進行注漿施工時，一般當注漿材料粒徑能滿足小于裂隙寬度的1/3～1/5時，均能產(chǎn)生裂隙填充。根據(jù)施工經(jīng)驗，在這種地層中，一般采用普通水泥漿、普通水泥-水玻璃雙液漿基本能滿足裂隙填充的要求。

裂隙填充1(廣州地鐵二號線越秀公園站北基坑采用普通水泥-水玻璃雙液漿注漿施工注漿加固體圖片)注漿法施工技術

裂隙填充2(宜萬線齊岳山隧道DK362+060富水溶槽采用普通水泥單液漿、普通水泥-水玻璃雙液漿共混材料注漿施工注漿加固體圖片)注漿法施工技術

擠壓填充(渝懷線圓梁山隧道2#溶洞粉細砂層中局部空洞采用普通水泥單液漿擠壓填充固結體圖片)注漿法施工技術◆滲透擴散

(砂質地層)◆裂隙填充

(斷層破碎帶)理想的注漿◆劈裂擴散最易發(fā)生的注漿(盡量產(chǎn)生最細的劈裂漿脈)◆擠壓填充不宜發(fā)生的注漿注漿法施工技術12.1.2注漿作用機理無黏性土地層加固：注漿材料通過滲透、劈裂將地層孔隙充填、膠結；元素離子交換，增加地層黏聚力?？蓮牡貙訌姸仍鲩L的角度解釋黏性固結地層加固：漿液克服地層初始應力和抗拉強度，進入劈裂的地層形成脈狀固結體，該固結體與擠密的地層和未受影響的原地層組成復合地基圍巖劈裂加固：圍巖經(jīng)開挖，將出現(xiàn)破裂區(qū)、塑性區(qū)、彈性區(qū)的應力重分布，鉆注漿孔再次重分布，劈裂注漿將產(chǎn)生新的裂隙和導致原裂隙擴展，并使?jié){液充滿，與圍巖凝固膠結加固機理注漿法施工技術圍巖劈裂注漿過程漿液充填：漿液充填注漿管、注漿孔和圍巖較大裂隙初次劈裂：注漿壓力上升，達到起裂壓力時，在最小主應力面上發(fā)生劈裂，漿液壓力迅速下降，流量增大二次劈裂：流量增加導致壓力繼續(xù)上升，流量逐漸減小，繼而二次劈裂，壓力大于初次劈裂三次劈裂：注漿壓力更大結束注漿：上升到規(guī)定壓力注漿法施工技術堵水機理注漿后，孔隙、裂隙被漿液填充，或者通過劈裂使地層密實度提高，從而降低了地層的滲透能力，起到注漿堵水作用注漿法施工技術一、對注漿材料的一般要求（1）漿液粘度低、流動性好、可注性好，能夠進入細小隙縫和粉細砂層；（2）漿液凝固時間能夠在幾秒至幾小時內任意調節(jié)，并能準確地控制；（3）漿液固化時，無收縮現(xiàn)象，固化后有一定粘結性，能牢固地與巖石、混凝土及砂子等粘結。（4）漿液的穩(wěn)定性好，常溫、常壓下較長時間存放不改變其基本性質，不發(fā)生強烈的化學反應；（5）漿液無毒、無臭，不污染環(huán)境，對人體無害，屬非易燃、易爆物品；（6）結石體耐老化性能好，能長期耐酸、堿、鹽、生物細菌等腐蝕，并且不受溫度、濕度的影響；（7）漿液配制方便，操作容易掌握，原材料來源豐富，價格便宜，能夠大規(guī)模使用。12.2注漿材料及選擇12.2.1注漿材料注漿法施工技術二、漿液性質評價指標漿液的主要性質包括：分散度、沉淀析水性、凝結性、熱學性、收縮性、結石強度、滲透性和耐久性。①.分散度它是影響可灌性的主要因素，一般分散度越高，可灌性就越好。分散度也將影響到漿液和灌漿結石的物理力學性質。②.沉淀析水性是指在漿液攪拌過程中，水泥顆粒處于分散和懸浮于水中的狀態(tài)，但當漿液制成和停止攪拌時，除非漿液極為濃稠，否則水泥顆粒將在重力作用下沉淀，并使水向漿液頂端上升。析水性是影響注漿質量的有害因素。注漿法施工技術③.凝結性漿液的凝結過程分為兩個階段：漿液的流動性減少到不能泵送時的初期階段；凝結后漿液隨時間而逐漸硬化的階段。研究表明，水泥漿的初凝時間一般在2～4小時，粘土水泥漿更慢，所需時間更長。④.漿液的熱學性和收縮性⑤.結石強度影響結石強度的因素主要包括：漿液的起始水灰比、結石的孔隙率、水泥的品種及摻合料等，其中以漿液濃度最為重要。注漿法施工技術⑥.滲透性結石的滲透性也與漿液起始水灰比、水泥含量及養(yǎng)護齡期等一系列因素有關。不論純水泥漿還是粘土水泥漿，其滲透性都很小。⑦.耐久性水泥結石在正常條件下是耐久的，但若灌漿體長期受水壓力作用，則可能使結石破壞。注漿法施工技術三、漿液材料分類及特性漿液材料分類方法很多，按漿液所處狀態(tài)可分為真溶液、懸浮液和乳化液；按主劑性質可分為無機系和有機系注漿法施工技術1.粒狀漿材（懸液）粒狀漿材是指由水泥、粘土、瀝青以及它們的混合物制成的漿液。常用的粒狀漿材是純水泥漿、水泥粘土漿和水泥砂漿，以上漿液又稱水泥基漿液，并可摻入各種外加劑，以改善漿液的性質。水泥基漿液是以水泥漿為主的漿液。采用水泥灌漿可使土體形成高強度的固結體，應用最廣的是普通硅酸鹽水泥，在地下水無侵蝕性條件下經(jīng)常使用。這種漿液是一種懸濁液，取材容易，配方簡單、價格便宜、不污染環(huán)境。注漿法施工技術水泥漿的水灰比一般在0.6～2.0之間。常用的水灰比是1：1。為了調節(jié)水泥漿的性能，有時可加入速凝劑或緩凝劑等附加劑。水玻璃和氯化鈣就是常用的速凝劑，其用量為水泥重量的（1～2）％；常用的緩凝劑有木質素磺酸鈣和酒石酸，其用量約為水泥重量的（0.2～0.5）％。注漿法施工技術水泥漿材屬于懸浮液，主要問題是析水性大，穩(wěn)定性差。水灰比越大，越突出。為了改善水泥漿液的性質，常摻入各種附加劑。黏土類漿液：黏土作為主劑，比表面積大，雨水具有膠體化學特性。顆粒越細，漿液的穩(wěn)定性越好，一般用于護壁或臨時性的防護工程水泥黏土漿：黏土的分散性高，親水性強，沉淀析水性較小。加入到水泥漿中，兼有黏土漿和水泥漿的優(yōu)點，成本低、流動性好、穩(wěn)定性高、抗?jié)B壓和沖蝕能力強水泥砂漿：由水灰比不大于1.0的水泥漿摻砂配成，流動性小、強度高、耐久性好，節(jié)省水泥。宜用于地層由較大裂隙、溶洞，耗漿量很大或者有地下水活動時水泥—水玻璃類漿液：以水泥和水玻璃為主劑。水玻璃的加入可加快凝結。注漿法施工技術2.化學漿液特性化學漿液是一種真溶液，特點是能夠灌入裂隙較小的巖石、孔隙小的土層及有地下水活動的場合。按照功能分為防滲型、補強型和防滲補強型三類。1.防滲型化學漿液防滲型化學漿液常用丙烯酞胺類漿液和聚氨酯類漿液。

2.補強型化學漿液補強型化學漿液常用環(huán)氧樹脂類漿液和甲基丙烯酸酯類漿液3.其他化學漿液有水玻璃和木質素類漿材注漿法施工技術(1)在基巖裂隙含水層中注漿，裂隙度較大時，可選擇水泥漿或水泥－水玻璃漿液；當裂隙開度較小時，可采用水泥一水玻璃漿液或水玻璃類漿液；當裂隙開度<0.1mm時，可采用MG－646或木質素類漿液(2)在含水砂礫層中，粗砂以上可以采用水泥－水玻璃漿液，中砂以下可采用化學漿液。如丙烯酰胺類、聚氨酯類、水玻璃類等。開鑿地下過流砂層，應選強度高的化學漿材。動水條件下，可采用非水溶性聚氨酯漿材。(3)對于持殊地質條件（破碎帶、斷層、巖溶等），應先注惰性材料（礫石、砂子、巖粉和爐渣）然后注單液水泥漿或c－s漿液(4)壁內注漿，可采用MG－646、聚氨酯類、鉻木素類漿液。裂隙較大時，也可用c－s漿液(5)壁后注漿可采用單液水泥漿或c－s漿液(6)應優(yōu)先選擇水泥、水玻璃等貨廣價廉的材料，化學漿液是松散含水層注漿不可缺少的漿材，但價格較貴，有的還有毒性，因此只有在必須用化學漿材的情況下才用。12.2.2注漿材料的選擇注漿法施工技術12.3注漿參數(shù)通常所說的注漿參數(shù)主要包括：注漿壓力、注漿時間、漿液有效擴散半徑、漿液流量和漿液注入量、漿液起始密度和凝膠時間等。注漿參數(shù)的選擇是注漿設計的主要組成部分，其合理與否，直接關系到注漿的效果和造價。當注漿介質條件、漿液條件、設備條件等確定以后。影響注漿效果的主要參數(shù)是注漿壓力和漿液注入量注漿法施工技術注漿壓力通常指注漿終了時受注點的壓力Pz或注漿泵的表壓Pb。地面預注漿時，主要觀察和控制表壓Pb；工作面預注漿時，觀察和檢查工作面上孔口(受注點)的表壓Pz注漿壓力主要以深度加深而增大為計算原則注漿法施工技術漿液流量和漿液總注入量漿液流量—漿液單位注入量漿液總注入量—

一個注漿孔的受注段注入的漿液量。以漿液擴散范圍為計算依據(jù)。注漿法施工技術注漿時間鉆孔分段注漿的時間應小于漿液的凝膠時間。注漿時間受地質條件、注漿材料、注漿設備和工藝的影響。如：細砂中化學注漿時，需要的注漿時間與注漿壓力、漿液的黏度等密切相關。砂粒越細，滲透系數(shù)越小，所需壓力越高，注漿時間越長；所注漿液的黏度越大，注漿壓力越大，注漿時間越長注漿法施工技術漿液有效擴散半徑擴散半徑—漿液在裂隙流動擴散的范圍有效擴散半徑—漿液充塞膠結后起堵水或加固作用的有效范圍，與地層滲透系數(shù)、裂隙大小、注漿壓力、凝膠時間、注漿時間及漿液注入量等成正比，與漿液的黏度及濃度成反比漿液的凝膠時間凝膠時間必須大于注漿時間注漿法施工技術12.4施工程序及施工要點注漿法施工技術注漿泵漿液桶軟土或含水地層注漿管路基本工藝注漿法施工技術●定義

在井筒開鑿之前，在地面圍繞井筒四周鉆進一些注漿孔到含水層，利用設置在地面上的注漿設備，將漿液經(jīng)注漿孔壓注入含水層。漿液在巖土的裂隙或孔隙中，經(jīng)滲透、擴散、和凝固，在井筒周圍形成一定強度的、基本不透水的注漿帷幕。

一、立井地面預注漿注漿法施工技術●主要工序鉆注漿孔安裝注漿設備壓水試驗注漿井筒掘砌注漿法施工技術注漿孔布置與結構

●注漿孔布置及其數(shù)目

形式：同心圓布置

位置：井筒外1.5m的圓周上；井筒斷面范圍內。

孔數(shù)：一般6～9個。

注漿法施工技術▲九龍口礦北風井地面注漿孔布置注漿法施工技術

●鉆孔作業(yè)及注漿孔結構

取芯

偏斜率：≤1％

孔口管：6～10m

套管：φ146

鉆孔（注漿孔）

單液漿雙液漿孔結構注漿法施工技術注漿方式及作業(yè)

●注漿方式

分段下行注漿：

自上而下，鉆一段注一段。用止?jié){塞。自下而上復注。

特點：能控制漿液上冒，鉆孔工作量大，工期長。

分段上行注漿：

一次鉆孔，分段上行注漿。用止?jié){塞。

特點：不重復鉆孔，止?jié){塞要可靠。

一次全深注漿：

擴散不均勻，要求供液能力大，適用于均勻裂隙。注漿法施工技術

●漿液單液漿：純水泥漿、摻少量其它材料的水泥漿、化學漿雙液漿：水泥－水玻璃漿液（C-S漿液）初期用雙液漿，控制擴散范圍；后期用單液漿。注漿法施工技術二、豎井工作面預注漿在井筒掘至含水層之前，暫停掘進工作，利用含水層上部的不透水層作為防護“巖帽”，或者修筑止水墊，然后從工作面打鉆、注漿、封堵含水層涌水，再繼續(xù)井筒掘砌。注漿法施工技術1.止?jié){“巖帽”

含水層頂板具有足夠厚度的致密不透水層或預注漿帶時，可預留巖帽止?jié){。巖帽厚度：