隧道及地下工程注漿技術(shù)2015.6

隧道及地下工程注漿技術(shù)前言巖溶涌水裂隙水富水及軟弱圍巖隧道施工可能存在的危害前言隧道突泥涌水前言隧道坍塌變形地表房屋開裂前言隧道二襯滲漏水隧道大變形內(nèi)容提要一、概念八、鉆孔注漿機(jī)械二、注漿的功能九、注漿效果檢查與評(píng)定三、工程對(duì)象特征十、全斷面超前注漿設(shè)計(jì)四、注漿機(jī)理十一、小導(dǎo)管注漿五、注漿方式分類十二、地表加固注漿六、注漿工藝簡(jiǎn)介十三、二襯裂縫注漿七、注漿材料十四、工程實(shí)例

1概念

注漿：注漿是利用配套的機(jī)械設(shè)備，采取合理的注漿工藝，將一定量的膠凝性材料注入工程對(duì)象，使其在巖層裂隙內(nèi)流動(dòng)擴(kuò)散、充填、固結(jié)，成為具有一定強(qiáng)度和低透水性的結(jié)石體，以達(dá)到填充、加固、堵水、抬升，以及糾偏等目的。工程對(duì)象機(jī)械設(shè)備膠凝材料注漿工藝注漿施工四要素

注漿的功能很多，經(jīng)過科技技術(shù)人員的不斷努力，注漿技術(shù)已滲透地下工程的各方面。目前，注漿技術(shù)已能較好地解決以下問題?！?/p>

基礎(chǔ)加固※注漿堵水※回填防沉※豎井下沉控制※房屋下沉控制※橋臺(tái)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(hù)※滲漏水治理※盾構(gòu)進(jìn)出洞口加固※瓦斯防溢※路面整治※工程搶險(xiǎn)2注漿的功能

基礎(chǔ)加固渝懷線圓梁山隧道1#溶

洞基底淤泥質(zhì)地層基底采取鋼管樁注漿加固基礎(chǔ)加固宜萬鐵路五爪觀隧道，下穿暗河巖溶大廳（寬120m，高23m）底部為巨塊狀崩塌塊石充填堆積體。采取“堆積體加固堵水，抬升暗河”施工方案。注漿堵水漿液封堵透水裂隙效果圖漿液封堵裂隙宜萬鐵路齊岳山隧道F11高壓斷層涌水情況回填防沉淺埋暗挖工程采取回填注漿控制地表下沉盾構(gòu)工程采取回填注漿防止地表下沉房屋沉降控制廈門機(jī)場(chǎng)淺埋大垮隧道下穿地表建筑物，采用袖閥管注漿，控制房屋沉降橋臺(tái)控沉采取注漿加固控制橋臺(tái)下沉隧道洞口滑坍采取垂直注漿加固滑坡防治隧道大變形段采取徑向注漿加固隧道變形控制基坑帷幕止水滲漏水治理采取化學(xué)注漿材料進(jìn)行滲漏水治理盾構(gòu)進(jìn)出井端頭加固天津海河共同溝盾構(gòu)進(jìn)口端頭加固洞內(nèi)坍方處理宜萬鐵路野三關(guān)隧道602溶腔潰口坍塌注漿處理溶腔坍塌情況坍塌段注漿開挖效果隧道突泥涌砂處理太中銀鐵路崗城隧道涌泥處理隧道涌泥情況注漿后開挖情況3注漿對(duì)象特征

注漿施工前必須熟悉所面對(duì)工程對(duì)象的工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)特征，以及周圍環(huán)境特點(diǎn)、工程造價(jià)和工期要求。

①工程地質(zhì)條件：是否處于巖溶區(qū)？是巖溶還是斷層破碎帶？地層是砂層、粘土層、淤泥層、砂卵石層還是破碎圍巖？地層的空隙率、裂隙度是多少？地層的可注性如何？

②水文地質(zhì)特征：注漿設(shè)計(jì)前必須要搞清楚地層是不含水層、弱含水層還是富水層，水量是多少？是動(dòng)水還是靜水？水壓是多大？地層滲透系數(shù)是多高？③周圍環(huán)境特點(diǎn)：要充分摸清楚周圍的管線、建筑物、地面要求等特點(diǎn)，事實(shí)上，注漿是一門控制性很強(qiáng)的工程活動(dòng)，目前有很多不足之處，部分管線保護(hù)還是有一定的困難，因此在注漿施工前該拆遷的一定要堅(jiān)持拆遷拆遷，例如地下通訊光纜。

④明確注漿對(duì)象的控制目的：是封堵地下水、加固軟弱圍巖、控制建筑物沉降還是控制變形等。⑤造價(jià)、工期要求：注漿是一種商業(yè)行為，因此，在注漿方案制定、注漿材料選擇、設(shè)備及人員投入等方面也應(yīng)充分考慮工程造價(jià)和工期要求。明確對(duì)象特征，才能進(jìn)行有針對(duì)性的進(jìn)行方案設(shè)計(jì)、才能科學(xué)的進(jìn)行注漿參數(shù)、注漿工藝、注漿材料和效果評(píng)定方法及標(biāo)準(zhǔn)的選擇。3注漿對(duì)象特征

4注漿機(jī)理

注漿施工時(shí)，漿液在地層中的擴(kuò)散作用方式主要表現(xiàn)為四種：

※滲透擴(kuò)散※劈裂擴(kuò)散

※裂隙填充※擠壓填充

滲透擴(kuò)散劈裂擴(kuò)散裂隙填充擠壓填充

漿液擴(kuò)散機(jī)理模式圖

滲透注漿：充填空隙或裂隙，排出孔中的自由水和氣體，不改變土的結(jié)構(gòu)。4注漿機(jī)理—滲透注漿

擴(kuò)散方式取決于注漿方式，端點(diǎn)注漿為球面擴(kuò)散，花管分段注漿為柱面擴(kuò)散

地層特性：在中粗砂層、砂礫石層、砂卵石層中采用超細(xì)型注漿材料；在干的或潮濕的粉細(xì)砂層中采用改性水玻璃等化學(xué)漿液進(jìn)行地下注漿施工，一般表現(xiàn)為滲透擴(kuò)散。中粗砂層采用超細(xì)水泥注漿施工注漿固結(jié)體圖片4注漿機(jī)理—滲透注漿劈裂注漿：通過壓力，克服地層的初始應(yīng)力和巖體的抗拉強(qiáng)度，使地層出現(xiàn)新的裂隙，漿液充填裂隙。4注漿機(jī)理—劈裂注漿劈裂粉細(xì)砂層劈裂黏土地層劈裂強(qiáng)風(fēng)化地層層

裂隙充填注漿：漿液在機(jī)械力作用下，沿地層原有裂隙流動(dòng)，置換裂隙中的水或空氣等，充填裂隙。裂隙填充注漿示意圖4注漿機(jī)理—裂隙充填注漿

注漿壓力主要抵抗水或空氣阻力、裂隙摩擦力，壓力較小。地層特性：在殘積層、巖石斷層破碎帶進(jìn)行注漿施工時(shí)，一般當(dāng)注漿材料粒徑能滿足小于裂隙寬度的1/3～1/5時(shí)，均能產(chǎn)生裂隙填充。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，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。漿液封堵裂隙裂隙填充機(jī)理4注漿機(jī)理—裂隙充填注漿擠壓充填注漿：注漿點(diǎn)周圍形成漿泡，壓密土體。4注漿機(jī)理—擠壓充填注漿地層特性：在粉細(xì)砂等介質(zhì)致密地層，在設(shè)計(jì)注漿壓力作用下，漿液難以將地層剪切時(shí)，漿液以擠壓加密地層介質(zhì)為主，形成擠壓充填來改良地層。粉細(xì)砂層中局部空洞漿液擠壓填充固結(jié)體全風(fēng)化地層漿液擠壓填充固結(jié)體圖片4注漿機(jī)理—擠壓充填注漿電動(dòng)化學(xué)注漿：滲透系數(shù)很小的地層中，通過電滲透，使水由陽極（注漿管周圍）流向陰極（濾水管），漿液充填空隙。是電滲排水和灌漿法的結(jié)合。4注漿機(jī)理—電動(dòng)化學(xué)注漿5注漿分類

注漿一般根據(jù)目的、作用進(jìn)行分類。注漿目的堵水注漿加固注漿

在于截堵地下水不侵入作業(yè)面，方便施工。它對(duì)漿材的凝膠時(shí)間要求高，要求凝膠時(shí)間短并在一定范圍內(nèi)能容易準(zhǔn)確地控制，但不要求強(qiáng)度很高，適用于石質(zhì)硬，含水大的地層。

主要用于加固圍巖，使一定范圍的圍巖膠結(jié)成一個(gè)受力環(huán)，它對(duì)漿材的結(jié)石體強(qiáng)度要求較高，但凝膠時(shí)間要求不嚴(yán)。它適用于地層軟弱破碎，地下水較少的地層。5注漿分類加固為目的注漿堵水為目的注漿5注漿分類注漿先后后注漿預(yù)注漿

可分為地面預(yù)注漿(或稱垂直預(yù)注漿)和洞內(nèi)預(yù)注漿(或稱水平預(yù)注漿)。預(yù)注漿的安全性較高、工序干擾較少(如是洞內(nèi)預(yù)注漿或稱工作面預(yù)注漿，則要占一個(gè)作業(yè)面)，適用于大規(guī)模高壓力的堵水或加固注漿。

后注漿是指在開挖后進(jìn)行的注漿。它操作簡(jiǎn)單，效果明顯，適用一般的防滲堵漏及回填注漿。5注漿分類超前預(yù)注漿施工后注漿施工（徑向注漿）5注漿分類序號(hào)名稱說明適用范圍1全斷面封閉預(yù)注漿鉆孔分布在開挖面內(nèi)及輪廓線外一定距離，注漿形成一個(gè)整體水下隧道深基坑地下工程無排水條件工程2周邊帷幕注漿在工作面周邊布孔，漿液在開挖輪廓線外形成堵水帷幕隧道、地基基坑能自然排水3局部和補(bǔ)充注漿對(duì)地層的局部涌水處和薄弱部位進(jìn)行注漿軟弱夾層,軟硬不均地層4大管棚和小導(dǎo)管注漿將帶孔的花管作為注漿管，漿液通過導(dǎo)管進(jìn)入地層，導(dǎo)管起輸漿和超前棚架作用松散軟弱巖層5圍截注漿在出水口一定范圍內(nèi)布孔注漿，先外后內(nèi)最后頂水注漿封堵涌水集中涌水6徑向注漿襯期或一次支護(hù)完成后，通過注漿加固圍巖，增強(qiáng)支護(hù)抗力，減小急劇變形和大面積淋水隧道圍巖7回填注漿在支護(hù)背后與地層之間有空隙，漿液充填加固和堵水襯砌背后

究竟采用何種注漿，應(yīng)根據(jù)水文地質(zhì)和工程地質(zhì)情況、注漿目的和要求等對(duì)各種注漿作安全、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)全面比較后確定。6注漿工藝簡(jiǎn)介

※全孔一次注漿(安設(shè)孔口管或注漿花管，一次注漿）※前進(jìn)式分段注漿(安設(shè)孔口管，鉆一段,注一段)；※后退式注漿（安設(shè)袖閥管或TSS管，采用止?jié){塞注漿）;※跟蹤注漿（采用雙向止?jié){塞或孔內(nèi)混合器注漿）;

根據(jù)目前的施工實(shí)施情況，注漿工藝大概分為以下幾種：6注漿工藝簡(jiǎn)介

※全孔一次性注漿

特點(diǎn)是在設(shè)計(jì)的一個(gè)注漿段長(zhǎng)內(nèi)，先完成鉆孔，然后在孔口設(shè)置止?jié){設(shè)備進(jìn)行注漿即可。它工藝簡(jiǎn)單，工作量較小，易造成漿液在地層的不均勻擴(kuò)散，它適用于裂隙不甚發(fā)育，但分布均勻，含水量較小的巖層。

孔口管一次性注漿注漿花管一次性注漿6注漿工藝簡(jiǎn)介※前進(jìn)式分段注漿

即在施工中，實(shí)施鉆一段、注一段，再鉆一段、再注一段的鉆、注交替方式進(jìn)行鉆孔注漿施工。每次鉆孔注漿分段長(zhǎng)度3～5m。前進(jìn)式分段注漿可采用水囊式止?jié){塞或孔口管法蘭盤進(jìn)行止?jié){。6注漿工藝簡(jiǎn)介※后退式分段注漿：

即在施工中，一次鉆到設(shè)計(jì)深度，然后后退一段、注一段，再后退一段、再注一段的交替方式注漿方式。每次后退分段長(zhǎng)度1～3m。后退式分段注漿可根據(jù)圍巖成孔情況確定是否采用導(dǎo)管或采用鉆桿直接后退式注漿。常用的止?jié){塞有機(jī)械式、水囊式、氣脹式等。6注漿工藝簡(jiǎn)介鉆桿后退式注漿止?jié){塞后退式注漿6注漿工藝簡(jiǎn)介機(jī)械式止?jié){塞6注漿工藝簡(jiǎn)介氣脹式止?jié){塞雙環(huán)止?jié){塞6注漿工藝簡(jiǎn)介※PVC袖閥管注漿

注漿施工

水囊式止?jié){塞PVC袖閥管6注漿工藝簡(jiǎn)介※二重管注漿（WSS）

二重管無收縮雙液注漿技術(shù)是采用二重管鉆機(jī)鉆孔至預(yù)定深度后注漿。漿液有兩種，即A液和B液(或C液)。兩種漿液通過二重管端頭的漿液混合器充分混合。

注漿時(shí)采用監(jiān)控手段實(shí)施定向、定量、定壓注漿，使巖土層的空隙或孔隙間充滿漿液并固化，改變巖土層的性狀，起到加固和堵水的目的。7注漿材料※注漿材料一般要求（1）可注性：要求漿液粘度低，有良好的流動(dòng)性，可注性強(qiáng)，能滲透到細(xì)小的裂隙或孔隙內(nèi)。（2）可控性：液漿凝膠時(shí)間可以在幾秒～數(shù)小時(shí)范圍內(nèi)按照需要通過材料配比進(jìn)行任意調(diào)整，并能準(zhǔn)確控制，以達(dá)到固結(jié)、堵水的要求。（3）穩(wěn)定性：要求漿液在常溫、常壓下能較長(zhǎng)時(shí)間存放而不改變其基本性質(zhì)，存放不受溫度、濕度變化的影響，從而保證漿液的連續(xù)注入。（4）無污染性：要求漿液無毒、無臭、不污染環(huán)境，對(duì)人體無害，屬非易燃、非易爆品。（5）耐久性：要求漿液固化時(shí)無收縮現(xiàn)象，固化后與巖體有一定的粘結(jié)力。漿液固結(jié)體具有一定的抗壓、抗拉強(qiáng)度，抗?jié)B性好，抗沖刷及耐老化性能好，耐外性強(qiáng)。（6）可操作性：要求漿液配制方便，工藝操作簡(jiǎn)單、安全，能夠連續(xù)注入。（7）廉價(jià)性：要求漿液原材料來源廣，價(jià)格便宜?！{材料一般要求

目前國(guó)內(nèi)外常用的注漿材料有：水泥砂漿、改性水玻璃單液漿、普通水泥單液漿、普通水泥-水玻璃雙液漿、超細(xì)水泥單液漿、超細(xì)水泥-水玻璃雙液漿、HSC單液漿、TGRM單液漿、環(huán)氧樹酯、聚氨酯等。※目前常用注漿材料※常用注漿材料性能新型注漿材料及性能

快硬硫鋁酸鹽水泥單液漿，是目前采用的前進(jìn)式注漿方式較為理想的漿材，其性能特點(diǎn)如下：其主要優(yōu)勢(shì)特性表現(xiàn)在八方面：

（1）早強(qiáng)高強(qiáng)性；（2）工藝匹配性；

（3）操作方便性；（4）凝結(jié)可控性；

（5）擴(kuò)散控域性；（6）堵水高效性；

（7）經(jīng)濟(jì)適用性；（8）綠色環(huán)保性。漿液種類漿液配比參數(shù)凝膠時(shí)間3d抗壓強(qiáng)（MPa）W:CC:S硫鋁酸鹽水泥單液漿0.6:1———24min19.10.8:1———1h20min11.51:1———1h35min8.58鉆孔注漿機(jī)械設(shè)備

鉆孔注漿機(jī)械設(shè)備是完成注漿工程的一種工具，應(yīng)滿足注漿材料適應(yīng)性要求、注漿工藝要求、環(huán)境控制要求、以及工期要求，因此，鉆孔注漿機(jī)械設(shè)備應(yīng)具有很好的配套性。鉆孔機(jī)械設(shè)備鉆孔注漿機(jī)械設(shè)備鉆機(jī)注漿泵攪拌機(jī)泵體高壓管路混合器8鉆孔注漿機(jī)械設(shè)備MKD-5S地質(zhì)鉆機(jī)鉆機(jī)型號(hào)MKD-5S鉆孔深度（m）350/100鉆桿直徑(mm)94/200鉆孔傾角0～±90°回轉(zhuǎn)速度（r/min）10～300最大扭矩（N·m）1850給進(jìn)能力（kN）105起拔能力（kN）73給進(jìn)速度（m/s）0～0.22起拔速度（m/s）0～0.32給進(jìn)行程（mm）600功率（kW）37外型尺寸（長(zhǎng)×寬×高）（m）2.2×1.2×0.8重量（t）2.5產(chǎn)地西安探礦機(jī)械廠優(yōu)點(diǎn)：鉆進(jìn)能力較高(4～6m/h)，價(jià)格適宜。缺點(diǎn)：定位不方便，采用風(fēng)動(dòng)力，鉆孔過程中環(huán)境條件不好。8鉆孔注漿機(jī)械設(shè)備RPD-150C地質(zhì)鉆機(jī)鉆機(jī)優(yōu)點(diǎn)：鉆進(jìn)能力較高(15～20m/h)，可實(shí)現(xiàn)150m深鉆孔、取芯作業(yè)，可選擇單管、雙管作業(yè)；自動(dòng)拆卸鉆桿，作業(yè)范圍廣定位方便，移動(dòng)方便。缺點(diǎn)：價(jià)格高；內(nèi)燃動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)環(huán)境有一定影響，受作業(yè)空間限制。長(zhǎng)距離超前地質(zhì)預(yù)報(bào)防突、止水注漿管棚、錨索、錨固8鉆孔注漿機(jī)械設(shè)備優(yōu)點(diǎn)：分體式機(jī)身小巧,適合小隧道和煤礦巷道施工，電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力單元、噪音小、低污染改善了施工環(huán)境。鉆機(jī)速度15～20m/h，水平面內(nèi)進(jìn)行360度全方位作業(yè)。缺點(diǎn)：移動(dòng)、升降不便。RPD-75SL-H2鉆機(jī)8鉆孔注漿機(jī)械設(shè)備優(yōu)點(diǎn)：鉆進(jìn)能力好(15～25m/h)

，移動(dòng)方便。缺點(diǎn)：價(jià)格高，受作業(yè)空間限制。意大利C6地質(zhì)鉆機(jī)8鉆孔注漿機(jī)械設(shè)備MZ-200改進(jìn)型鉆機(jī)優(yōu)點(diǎn)：鉆進(jìn)能力（5～10m/h)，移動(dòng)方便，作業(yè)靈活，適宜小斷面鉆孔施工。缺點(diǎn)：推進(jìn)力及扭距小，不適宜高水壓作業(yè)。8鉆孔注漿機(jī)械設(shè)備進(jìn)口大型鉆機(jī)8鉆孔注漿機(jī)械設(shè)備進(jìn)口大型鉆機(jī)8鉆孔注漿機(jī)械設(shè)備卡薩格蘭地1808鉆孔注漿機(jī)械設(shè)備注漿機(jī)械設(shè)備KBY系列雙液注漿泵優(yōu)點(diǎn)：體積小，移動(dòng)方便，操作簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，價(jià)格便宜，適宜單、雙液注漿。

缺點(diǎn)：流量小。

8鉆孔注漿機(jī)械設(shè)備法國(guó)產(chǎn)PH系列雙液注漿泵

優(yōu)點(diǎn)：流量較大，適宜雙液注漿，配備有自動(dòng)記錄系統(tǒng)，流量可調(diào)、可控制。缺點(diǎn)：壓力低，使用成本高。

8鉆孔注漿機(jī)械設(shè)備黑旋風(fēng)SNS系列注漿泵

3SNS-A注漿泵

優(yōu)點(diǎn)：體積小，機(jī)械泵，流量大，壓力高，價(jià)格便宜。缺點(diǎn)：易堵缸體。

8鉆孔注漿機(jī)械設(shè)備西安探礦機(jī)械廠高壓注漿泵

優(yōu)點(diǎn)：流量大，壓力高，電腦控制系統(tǒng)，流量、壓力可控制無級(jí)變速。缺點(diǎn)：價(jià)格高，體積大，對(duì)作業(yè)環(huán)境要求高。

8鉆孔注漿機(jī)械設(shè)備普通攪拌－轉(zhuǎn)速50～100r/min主要用于漿液的二次攪拌，保證漿液的流動(dòng)性能。8鉆孔注漿機(jī)械設(shè)備高速攪拌系統(tǒng)高速拌和機(jī)－轉(zhuǎn)速1300～2000r/min主要用于漿液的一次攪拌，攪拌時(shí)間3～5min8鉆孔注漿機(jī)械設(shè)備灌漿自動(dòng)記錄系統(tǒng)

對(duì)注漿過程各種參數(shù)，如流量、壓力、注漿量、水灰比等進(jìn)行不間斷記錄，并根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行P-Q-T等曲線繪制，對(duì)注漿效果進(jìn)行分析。同時(shí)可對(duì)多個(gè)孔注漿過程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并根據(jù)需要自動(dòng)生成記錄表格。9注漿效果評(píng)定方法注漿效果檢查評(píng)定方法分析法物探法鉆檢查孔法開挖取樣法P-Q-t曲線法檢查孔取芯法漿液填充率反算法注漿量分布特征法涌水量對(duì)比法檢查孔P-Q-t曲線法滲透系數(shù)測(cè)試法加固效果觀察法注漿機(jī)理分析法力學(xué)指標(biāo)測(cè)試法變形推測(cè)法檢查孔觀察法

對(duì)注漿效果進(jìn)行合理評(píng)價(jià)是保證安全施工和確保注漿質(zhì)量的關(guān)鍵。目前采用的評(píng)定方法可以分為四大類。9注漿效果評(píng)定方法

包含空間效應(yīng)分布和時(shí)間效應(yīng)分布。

空間效應(yīng)分布必須滿足漿液分布規(guī)律和地層吸漿特性對(duì)應(yīng)，若地層均勻則空間漿液分布均衡，才能保證注漿效果。

時(shí)間效應(yīng)分布隨著時(shí)間推移地層吸漿量減小。后序孔吸漿量小于前序孔。鉆孔注漿量時(shí)間效應(yīng)圖注漿量分布特征分析注漿量分布空間效應(yīng)圖9注漿效果評(píng)定方法

P-Q-t曲線法：根據(jù)注漿施工過程記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行P-t、Q-t曲線繪制。根據(jù)地層特性，設(shè)備性能，注漿參數(shù)對(duì)注漿效果進(jìn)行分析。當(dāng)P-Q-t表現(xiàn)出的特性符合地層加固機(jī)理，說明達(dá)到效果要求。

裂隙填充機(jī)理涌水量對(duì)比法鉆孔涌水量時(shí)間效應(yīng)圖對(duì)各孔出水量和注漿前后出水情況進(jìn)行對(duì)比，對(duì)注漿效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。9注漿效果評(píng)定方法反算漿液填充率

一般要求地層漿液填充率達(dá)到70%以上，對(duì)于富水地層漿液對(duì)裂隙填充率達(dá)到80%以上

孔內(nèi)攝像技術(shù)

利用孔內(nèi)攝像進(jìn)行注漿效果評(píng)定，能夠較為直觀的對(duì)漿液充填度和地層的穩(wěn)定性以及出水情況進(jìn)行分析判識(shí)，是一種操作方便實(shí)用的方法，可取代鉆孔取芯在以后的施工中推廣應(yīng)用。漿液充填情況9注漿效果評(píng)定方法

注漿效果檢查的方法和標(biāo)準(zhǔn)較多，施工中應(yīng)結(jié)合工程水文地質(zhì)、周邊環(huán)境、注漿目的等進(jìn)行綜合選擇和制定。檢查孔

觀察法：通過鉆設(shè)檢查孔觀察，出水量情況、是否涌泥、坍孔等進(jìn)行效果評(píng)定。9注漿效果評(píng)定方法

取芯法：通過取芯，分析漿液填充情況。該方法比較直觀，但耗時(shí)長(zhǎng)。注漿后取芯樣固結(jié)漿脈10全斷面超前注漿設(shè)計(jì)10.1注漿設(shè)計(jì)程序選擇注漿設(shè)計(jì)參數(shù)

布置終孔交圈圖注漿設(shè)計(jì)縱剖面圖確定縱向注漿盲區(qū)設(shè)計(jì)補(bǔ)充面交圈圖工作面開孔孔位圖計(jì)算鉆孔設(shè)計(jì)參數(shù)止?jié){墻形式止?jié){墻厚度漿液擴(kuò)散半徑布孔形式注漿壓力注漿材料注漿范圍注漿方式地質(zhì)調(diào)查分析10.2止?jié){墻厚度的確定

超前注漿的前提條件形成靜水靜壓的封閉狀態(tài)。因此首先要在工作面形成止?jié){墻。作用主要是（1）滿足注漿壓力要求；（2）控制涌水突泥；（3）防止跑漏漿；（4）固定孔口管；（5）確保施工安全。引排水施工止?jié){墻

止?jié){墻厚度設(shè)計(jì)：

（1）抗壓計(jì)算

B--止?jié){墻厚度（m）;D--開挖斷面直徑（m）；

α—

止?jié){墻面與垂直軸的斜角m—

工作條件系數(shù)；Rσ—設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度；PZ—

最大注漿壓力（MPa）λ--超載系數(shù)10.2止?jié){墻厚度的確定(2)抗剪計(jì)算引排水施工止?jié){墻

（3）經(jīng)驗(yàn)數(shù)值。

止?jié){墻厚度通常可采用抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度公式進(jìn)行計(jì)算。但往

往計(jì)算的數(shù)值較大。與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際不符，因此可采用經(jīng)驗(yàn)來確定厚度。

※以鐵路隧道為例；平導(dǎo)：1～2m；正洞：2～3m。

B--止?jié){墻厚度（m）;D--開挖斷面直徑（m）；m—

工作條件系數(shù)；Rσ—設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度；PZ—

最大注漿壓力（MPa）λ—

超載系數(shù)

k—

轉(zhuǎn)換系數(shù)10.3注漿加固范圍確定

加固帷幕厚度的確定和地質(zhì)條件、水壓力并考慮注漿效果。

其前提條件是將注漿后的地層作為均質(zhì)地層來計(jì)算的，水壓越高、注漿圈越大。

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際在方案制定過程中一般取隧道開挖直徑的（0.5～1）D，水壓大，水量大，地質(zhì)差時(shí)取大值。

B–

帷幕厚度（m）;D--開挖斷面直徑（m）；σ—圍巖固結(jié)體最大抗壓強(qiáng)度（MPa）；Pw—

最大靜水壓力

10.3注漿加固范圍確定

而實(shí)際上因隧道周圍土體、水量、水壓分布是不均勻的，因此施工中在保證周邊2排孔的前提下，可以形成不均勻的加固體厚度，來分區(qū)域的抵抗水壓力。在水量小的區(qū)域可以采用3～5m的加固圈，對(duì)水量大的區(qū)域予以加強(qiáng)。

目前根據(jù)工藝及設(shè)備，縱向加固定長(zhǎng)度在20-30m。傳統(tǒng)全斷面注漿工法信息化跟蹤注漿工法10.4漿液擴(kuò)散半徑★影響因素：漿液料種類、漿液流動(dòng)性、注漿壓力、地層滲透性、注漿時(shí)間?！镌囼?yàn)確定：據(jù)預(yù)設(shè)計(jì)半徑三角形布孔，注漿結(jié)束后在三角形重心處取芯對(duì)擴(kuò)散半徑進(jìn)行驗(yàn)證及確定。

★經(jīng)驗(yàn)數(shù)值：一般在中細(xì)砂層、粉質(zhì)黏性土中取0.5～0.8m;

中粗砂、砂卵石層中取0.8～1.2m;斷層破碎帶

取1.5～2.0m。

⊙⊙⊙◎注漿孔注漿孔注漿孔檢查孔10.5布孔原則設(shè)計(jì)布孔原則均勻布孔原則梅花型布孔原則兩圈孔布孔原則三圈孔布孔原則環(huán)形狀布孔原則方便施工原則注漿孔終孔間距：L≤3R10.6注漿參數(shù)注漿壓力：經(jīng)驗(yàn)公式：P=P水+（1.0～2.0)MPa（以堵水為主）注漿量估算：假設(shè)漿液在地層中均勻擴(kuò)散，單孔注漿量參照下式計(jì)算：Q=π·R2·L·n·α·β式中：Q——漿液注入量（m3）；R——漿液擴(kuò)散半徑（m）；L——注漿段長(zhǎng)度（m）；n——圍巖孔隙率，試驗(yàn)確定；α——漿液充填系數(shù)，取0.6～0.9；β——超耗系數(shù)1.2。

小導(dǎo)管注漿設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、隧道斷面大小及支護(hù)結(jié)構(gòu)形式選用不同的設(shè)計(jì)參數(shù)。小導(dǎo)管沿隧道周邊布設(shè)，一般為單層布置；大斷面隧道、軟弱圍巖地層亦可雙層布置。11小導(dǎo)管注漿

11.1小導(dǎo)管設(shè)計(jì)參數(shù)根據(jù)地下工程特點(diǎn)，小導(dǎo)管注漿主要參數(shù)為：（1）小導(dǎo)管長(zhǎng)度(L)：L=上臺(tái)階高度+1m；（2）小導(dǎo)管直徑：30～50mm；（3）安設(shè)角度：10°～15°；（4）注漿壓力：0.5～1.5MPa；（5）漿液擴(kuò)散半徑：0.15～0.25m；（6）注漿速度：30～100L/min；

（7）漿液注入量Q：

式中：Q—單管注漿量(m3)；R—漿液擴(kuò)散半徑（m）；L—注漿管長(zhǎng)度（m），一般3～5m；n—地層孔隙率或裂隙度；α—地層填充系數(shù)（堵水時(shí)，一般取0.7～0.8；加固地層時(shí)，一般取0.6～0.7）；β—漿液消耗系數(shù)，一般取1.1～1.2；（8）每循環(huán)小導(dǎo)管搭接長(zhǎng)度為0.5～1.0m。（9）環(huán)向間距為30～40cm。

11.2小導(dǎo)管制作與安設(shè)超前小導(dǎo)管宜采用直徑為25～50mm的焊接鋼管或無縫鋼管制作。先把鋼管截成需要的長(zhǎng)度，在鋼管的前端切割、焊接成10～15cm長(zhǎng)的尖錐狀，在鋼管后端10cm處焊接φ6鋼筋箍，以利套管頂進(jìn)，管尾10cm車絲，和球閥連接。距后端鋼筋箍處90cm開始開孔，每隔20cm梅花形布設(shè)φ8mm溢漿孔。

小導(dǎo)管的安設(shè)可采用引孔或直接頂入方式。其安設(shè)步驟為：（1）用YT-28風(fēng)鉆或煤電鉆成孔，或用吹管將砂石吹出成孔，孔徑大于小導(dǎo)管直徑10～20mm，孔深視導(dǎo)管長(zhǎng)度而定。（2）插入導(dǎo)管，如插入困難，可用帶頂進(jìn)套管的風(fēng)鉆頂入。（3）用吹風(fēng)管將管內(nèi)砂石吹出或用掏鉤將砂石掏出。（4）小導(dǎo)管尾纏棉紗，使小導(dǎo)管與鉆孔固定密貼，并用棉紗將孔口臨時(shí)堵塞。（5）為防止小導(dǎo)管注漿過程中工作面漏漿，小導(dǎo)管安設(shè)后必須對(duì)其周圍一定范圍的工作面進(jìn)行噴射混凝土封閉。噴射厚度視地質(zhì)情況，以5～8cm為宜。

11.3注漿技術(shù)要點(diǎn)（1）注漿順序。周邊超前小導(dǎo)管自兩側(cè)向拱頂方向注第一序孔（單號(hào)），然后以同樣順序注第二序孔（雙號(hào)）。注漿過程中要根據(jù)不同地層及掌子面含水情況，將凝膠時(shí)間調(diào)整在30～180s，以防止?jié){液隨地下水流失過遠(yuǎn)而造成止水效果不佳和漿液的浪費(fèi)。單孔注漿結(jié)束后應(yīng)迅速用棉紗將孔口封閉，并用水清洗泵及管路，然后移至下一孔進(jìn)行施工。（2）水泥漿注漿，漿液的水灰比為0.6：1～1：1，水泥強(qiáng)度等級(jí)為42.5。注漿壓力為0.5～1.5MPa，為防壓裂工作面，同時(shí)還需控制注入量，當(dāng)每根導(dǎo)管的注漿達(dá)到設(shè)計(jì)量時(shí)即可停止。當(dāng)孔口壓力達(dá)到規(guī)定值，但注入量不足時(shí)也應(yīng)停止。

（3）注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：①單孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。注漿過程中，壓力逐漸上升，流量逐漸減少，當(dāng)壓力達(dá)到注漿終壓，注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量的80%以上，可結(jié)束該孔注漿；注漿壓力未能達(dá)到設(shè)計(jì)終壓，注漿量已達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量，并無漏漿現(xiàn)象，亦可結(jié)束該孔注漿。②本循環(huán)注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。所有注漿孔均達(dá)到單孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，無漏注現(xiàn)象，即可結(jié)束本循環(huán)注漿。

12地表加固注漿

現(xiàn)階段，地表加固注漿主要采用袖閥管后退式注漿工藝與鉆桿后退式注漿加固12.1袖閥管后退式注漿工藝（1）施工準(zhǔn)備及場(chǎng)地平整平整作業(yè)區(qū)場(chǎng)地，并探明鉆孔作業(yè)區(qū)內(nèi)無管線。做好臨時(shí)排水排漿儲(chǔ)漿系統(tǒng)。（2）鉆孔測(cè)量放線定出注漿孔孔位；采用工程地質(zhì)鉆機(jī)按標(biāo)出的孔位及設(shè)計(jì)角度進(jìn)行鉆孔；鉆孔過程中采用套管定位，成孔后立即封孔；在鉆孔過程中做好詳細(xì)的鉆孔記錄，對(duì)鉆孔進(jìn)行地質(zhì)描述，有利于下一步注漿施工；按設(shè)計(jì)要求完成鉆孔，安設(shè)好袖閥管后，將套管拔出。（3）安設(shè)袖閥管

將袖閥管沿套管內(nèi)壁下至設(shè)計(jì)深度后，在頂部加上悶蓋，然后拔出套管進(jìn)行封孔作業(yè)，采用水泥+膨潤(rùn)土漿液進(jìn)行封孔，封孔泥漿配比按水泥：膨潤(rùn)土：水=1：2.5~4：1，封孔泥夾通過鉆桿從孔底壓入，充填鉆孔空間，直到封閉泥漿完全充填鉆孔空間，為取得更好的封閉效果，可先將孔口部位2~3m范圍采用水泥砂漿封孔并預(yù)埋排氣排漿管，待孔口部位水泥砂漿強(qiáng)度達(dá)到要求后通過鉆桿從孔底壓入水泥+膨潤(rùn)土漿液，至排氣孔漏出漿液后進(jìn)行封孔。（4）注漿施工采用注漿泵進(jìn)行注漿作業(yè)，注漿方式采取后退式分段注漿工藝，即利用止?jié){系統(tǒng)（止?jié){塞）在注漿帶內(nèi)進(jìn)行孔底注漿，每次注漿段長(zhǎng)0.5~1m。注完第一注漿段后，將注漿芯管和止?jié){系統(tǒng)采用管鉗外提至第二注漿段，進(jìn)行第二段注漿，以此下去，直至注漿段全部完成。

12.2鉆桿后退式分段注漿工藝

（1）施工準(zhǔn)備及場(chǎng)地平整

平整作業(yè)區(qū)場(chǎng)地，并探明鉆孔作業(yè)區(qū)內(nèi)無管線。做好臨時(shí)排水排漿儲(chǔ)漿系統(tǒng)。（2）鉆孔

用測(cè)量?jī)x器定出補(bǔ)注注漿孔位置及輔助軸線，鉆孔采用多功能鉆機(jī)根據(jù)補(bǔ)孔角度鉆成孔，軸線偏差小于1/150，角度偏差不大于0.5°。（3）注漿管的安設(shè)

鉆孔至設(shè)計(jì)深度后，安裝注漿管。（4）注漿鉆桿后退分段注漿，每次分段長(zhǎng)度為1.5～2.0m，根據(jù)設(shè)計(jì)單孔注漿量及壓力控制每段注漿用量。鉆桿后退至設(shè)計(jì)位置時(shí)，將鉆桿全部拔出。

12.3注漿技術(shù)要點(diǎn)（1）嚴(yán)格控制注漿孔布設(shè)的間距和排距，鉆孔水平誤差≤5cm，鉆孔垂直度誤差≤1/150；（2）鉆孔完成后安設(shè)注漿管時(shí)，注漿管應(yīng)高出地面20cm并加上悶蓋，從而防止泥漿進(jìn)入注漿管，影響注漿施工；（3）注漿施工工藝采取0.5m段長(zhǎng)的后退式分段注漿，為確保加固體的連續(xù)性，施工中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行分段長(zhǎng)度，嚴(yán)禁超長(zhǎng)提升芯管；（4）在地表布設(shè)監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)注漿對(duì)地表產(chǎn)生的隆起影響，及時(shí)反饋信息，完善注漿施工參數(shù)。（5）嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的段長(zhǎng)進(jìn)行分段注漿，不得任意延長(zhǎng)分段長(zhǎng)度，必要時(shí)可進(jìn)行重復(fù)注漿，以確保注漿質(zhì)量；

13二襯裂縫注漿13.1二襯裂縫及滲漏水施工工藝（1）較小流水縫治理工藝對(duì)于較小的流水縫采用注化學(xué)漿液的方法進(jìn)行封堵。施工工藝沿裂縫每隔0.2～0.3m設(shè)置一根長(zhǎng)10cm，φ10mm的止水針頭，止水針頭的前端對(duì)準(zhǔn)滲水裂縫，再用雙快水泥或HSC填充料填充并固定止水針頭，待水泥漿達(dá)到一定強(qiáng)度后，檢查堵塞效果?；蛘哂锰刂频闹顾橆^固定在鉆好的深30cm、Φ14的孔內(nèi)。要保證除止水針頭漏水外，其它部位不能漏水，否則要進(jìn)一步封堵。然后連接好管路和注漿泵，自下而上壓注聚氨脂漿液，注漿壓力為0.3～0.5MPa。

檢查注漿效果，清除外露的止水針頭，充填HSC填充料，水灰比（0.35～0.45：1），最后在表面刷涂刮抹料和調(diào)色料，使處理部位表面與原混凝土保持一致，見圖1。如來水方向比較明確，可直接鉆孔并安裝孔口管進(jìn)行注漿，孔口用錨固劑錨固，注漿完畢后，割掉外露的注漿管，并涂刷KP1型材料。

堵水材料及配比a注漿材料：目前以水溶性聚氨酯為主，配制按有關(guān)說明。b涂抹材料，采用滲透結(jié)晶型防水涂料，可使用凱頓百森KTI型防水涂料，涂刷時(shí)，其與水的配比應(yīng)控制在5∶2左右。注漿參數(shù)a注漿壓力0.5～1MPa；b注漿速度1～10L/min；

（2）、較大流水裂縫或施工縫處理工藝對(duì)于較大流水裂縫或施工縫主要采用鑿槽引排的方法進(jìn)行治理，其主要步驟是：用切割機(jī)和鑿子等工具沿流水縫剔槽，深為6～8cm，寬5～6cm的矩形或倒梯形溝槽，溝槽內(nèi)要利于滲水的流出，然后利用溝槽把水流進(jìn)排水溝。用鋼刷將槽內(nèi)浮塵掃除干凈；在凹槽內(nèi)嵌入Φ50mm彈簧排水盲管或塑料半圓管或半圓鋼管，管一端伸入排水溝內(nèi)；在盲管外側(cè)抹2cm厚的HSC填充料，水灰比為0.4：1，再抹3cm厚的環(huán)氧砂漿，砂漿表面與混凝土表面基本平齊；在防水砂漿表面刷涂一層滲透結(jié)晶型防水涂料，并抹平；封槽后應(yīng)注意使結(jié)構(gòu)表面平整、光滑，并刷涂刮抹料和調(diào)色料，使處理表面與原有混凝土表面顏色一致。

目前的化學(xué)漿五花八門、品種繁多，化學(xué)漿材選擇應(yīng)掌握的原則：一是漿材的可灌性，所選化學(xué)漿材必須能夠灌入裂縫，充填飽滿，灌入后能凝結(jié)固化，以達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)和防滲加固的目的；二是漿材的耐久性，所選用材料在使用環(huán)境條件下性能穩(wěn)定，不易起化學(xué)變化，并且與混凝土裂縫有足夠的粘接強(qiáng)度，不易脫開，對(duì)于一些活動(dòng)裂縫和不穩(wěn)定裂縫要特別注意這條原則。滲水隧道二襯襯砌混凝土裂縫的特點(diǎn)是：裂縫開度較小、外水壓力大、漿液較難灌入，一般處理要求既要滿足補(bǔ)強(qiáng)又要防滲堵漏，灌漿材料一般采用高滲透改良性環(huán)氧漿材。13.2注漿材料

混凝土裂縫處理難度較大，對(duì)有滲水的裂縫處理難度更大。通過參與地下隧道二襯混凝土滲水裂縫的處理，認(rèn)為在處理過程中主要應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：（1）灌漿材料的正確選擇：應(yīng)選擇低黏度、低收縮的環(huán)氧漿材。收縮大的材料需多次復(fù)灌，不但增加投入，而且復(fù)灌成功率小。目前采用主要是兩種系列的改性環(huán)氧漿材，各有優(yōu)缺點(diǎn)應(yīng)根據(jù)縫的寬度、滲水情況及處理的結(jié)構(gòu)要求，選擇適宜的漿材。（2）避免微細(xì)粉塵對(duì)化學(xué)灌漿的影響：混凝土裂縫內(nèi)部極不規(guī)則，其寬度受骨料、鋼筋等的影響寬窄變化復(fù)雜，當(dāng)化學(xué)漿液夾著微細(xì)粉塵在裂縫中灌入時(shí)，碰到較窄處，就會(huì)累積阻塞漿液通路。因此微細(xì)粉塵對(duì)化學(xué)灌漿的危害極大，但鉆孔結(jié)束時(shí)安裝止水針頭前一定要把孔內(nèi)沖洗干凈，避免粉塵影響。3、施工要點(diǎn)

（3）從寬處往窄處灌漿最為有利，“從上至下，從寬至窄，縫隙兩邊同時(shí)作業(yè)“，這是注化學(xué)漿的基本原則。溫度裂縫的形成最先在混凝土表面形成，隨著溫度應(yīng)力的作用持續(xù)向縱深方向發(fā)展，因此在混凝土表面的裂縫開合度最大，從縫口進(jìn)漿對(duì)灌漿質(zhì)量的提高極為有利。（4）必須保證連續(xù)穩(wěn)定的注漿壓力：穩(wěn)定的注漿壓力是保證漿液能否使裂縫充填飽滿的關(guān)鍵，應(yīng)采用電動(dòng)高壓注漿泵進(jìn)行施工。（5）有效降低外水壓力：裂縫中只要有水就會(huì)增加注漿難度，條件允許的情況下應(yīng)通過打排水孔的方法來降低外水壓力，或采用封閉滲水巖體的方法減少裂縫的滲水量，提高漿材的粘接強(qiáng)度和灌漿效果。

（6）注漿施工中有效的排水排氣：裂縫灌漿時(shí)應(yīng)通過有效措施把孔中及縫面的水氣排出，來提高可注性。采用每次注漿至少保留3～5個(gè)注漿孔或在裂縫的縫口處埋排氣嘴的方法可有效的排除裂縫中的水和氣。14、工程實(shí)例

宜萬鐵路齊岳山隧道位于湖北省利川市境內(nèi)，隧道全長(zhǎng)10528m，洞身最大埋深670m。隧道左側(cè)30m設(shè)置貫通平行導(dǎo)坑一座。進(jìn)口段穿越齊岳山背斜，以灰?guī)r為主，巖溶、巖溶水發(fā)育；中部為得勝場(chǎng)槽谷；出口段以碎屑巖為主，節(jié)理裂隙發(fā)育，富含高壓裂隙水。二、F11高壓富水?dāng)鄬拥刭|(zhì)及水文特征

（2）高壓富水。施工過程實(shí)測(cè)F11斷層水壓高達(dá)1.7～2.8MPa，鉆孔注漿施工過程曾出現(xiàn)單孔1800m3/h高壓涌水。正洞鉆孔高壓涌水實(shí)測(cè)水壓力2.8MPa二、F11高壓富水?dāng)鄬拥刭|(zhì)及水文特征（2）高壓富水。平導(dǎo)鉆孔高壓涌水涌水?dāng)y帶充填物三、超前注漿堵水加固方案設(shè)計(jì)超前探孔存在問題:

（1）鉆孔易誘發(fā)高壓突水、涌泥災(zāi)害，施工風(fēng)險(xiǎn)高。（DK365+313工作面探孔過程突發(fā)涌水涌石災(zāi)害，鉆機(jī)被掩埋）

三、超前注漿堵水加固方案設(shè)計(jì)3.2超前加固注漿設(shè)計(jì)

以正洞注漿堵水方案設(shè)計(jì)為例，根據(jù)“外堵內(nèi)固精細(xì)化跟蹤注漿設(shè)計(jì)工法”，方案共設(shè)計(jì)4種類型的孔。

（1）加固注漿兼超前地質(zhì)探孔。六孔定位，兼注漿孔；開挖輪廓線外2圈注漿孔，終孔在開挖輪廓線外4m。三、超前注漿堵水加固方案設(shè)計(jì)3.2超前加固注漿設(shè)計(jì)

（2）工作面穩(wěn)定孔。以穩(wěn)開挖工作面為目的，在開挖面按照一定間距布設(shè)玻璃纖維錨桿，并通過注漿使錨桿與圍巖固結(jié)形成縱向拉拔力，穩(wěn)定開挖面。三、超前注漿堵水加固方案設(shè)計(jì)3.2超前加固注漿設(shè)計(jì)

（3）檢查孔兼補(bǔ)充注漿孔。以對(duì)注漿效果進(jìn)行檢查評(píng)定為目的，主要布置在地質(zhì)條件差或注漿薄弱區(qū)域，并對(duì)薄弱區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)注漿。三、超前注漿堵水加固方案設(shè)計(jì)3.2超前加固注漿設(shè)計(jì)

（4）管棚孔兼周邊補(bǔ)充注漿孔。以加強(qiáng)剛性支護(hù)，提高軟弱破碎地層承載力為目的，通過在開挖輪廓線外一定范圍布設(shè)超前大管棚，提高剛性支護(hù)能力，并對(duì)開挖輪廓線附近進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)注漿。三、超前注漿堵水加固方案設(shè)計(jì)3.3注漿施工順序方案設(shè)計(jì)過程按照以下原則進(jìn)行優(yōu)化布孔：

（1）環(huán)環(huán)相扣原則：即注漿孔兼探孔---外圈孔---二圈孔---掌子面穩(wěn)定孔---檢查孔（注漿補(bǔ)孔）---管棚孔，按序分步施工，后