巖土工程特殊施工技術(shù)降水凍結(jié)法注漿旋噴樁

巖土工程特殊施工技術(shù)降水凍結(jié)法注漿旋噴樁第一頁，共九十九頁，2022年，8月28日第一講地下水

目前，水資源嚴(yán)重短缺，是世界性的難題。這不是我們研究的范疇，而是研究地下水的另一面，即地下水對土建工程的影響和危害。地下水對地下工程（深基坑、橋基、路基及礦山建設(shè)、城市管線附設(shè)等）設(shè)計(jì)方案、施工方法與工期、工程投資以及工程長期使用都有著十分密切的關(guān)系。如果對地下水處理不當(dāng)，可能產(chǎn)生不良影響，甚至發(fā)生重大工程事故。例如（思考題）：市政管線、橋基、路基（翻漿）。地下工程特殊施工方法大都針對如何處理地下水或減少其對工程的危害而相應(yīng)產(chǎn)生的，是地下建筑施工的重要組成部分。一、地下水的分類地下水按埋藏條件不同，分為三類，如圖1-1所示。

第二頁，共九十九頁，2022年，8月28日海（江、河）潛水位第一隔水層承壓水透水層局部隔水層地下通道上層滯水C*A*

B*圖1-1地下水埋藏條件示意圖第三頁，共九十九頁，2022年，8月28日1上層滯水地表水下滲，積聚在局部透水性小的粘性土隔水層上的水，稱為上層滯水。這種水靠雨水補(bǔ)給，有季節(jié)性，存在于雨季，旱季可能干涸?？辈鞎r，應(yīng)注意與潛水區(qū)分。2潛水（凈壓水）埋藏在地表以下第一個連續(xù)分布的穩(wěn)定隔水層以上，具有自由水面的重力水，稱為潛水。其自由水面為潛水面，水面標(biāo)高稱為地下水位。地面至潛水面的鉛直距離稱為地下水的埋藏深度。潛水由雨水與河水補(bǔ)給，水位也有季節(jié)性變化。地下水埋藏深度各地區(qū)相差較大，如南方一些地區(qū)不足1m，西北黃土高原深達(dá)100~200m。3承壓水埋藏在兩個連續(xù)分布的隔水層之間，完全充滿的有一定壓力的地下水，稱為承壓水。如打穿承壓水上面的第一隔水層，則承壓水因有壓力而上涌，壓力大時可以噴出第四頁，共九十九頁，2022年，8月28日地面。對于礦山工程中的立井，深度達(dá)幾百米至千米，在施工過程中可能穿過多個承壓含水層，應(yīng)引起足夠重視。思考：

1.試舉例說出上述三類地下水（湖水、井水、泉水及江河）。

2．計(jì)算水壓力：A點(diǎn)、B點(diǎn)及C點(diǎn)。

3．不同地下水對地下工程的危害。如地下通道經(jīng)過A點(diǎn)、B點(diǎn)及C點(diǎn)時。第五頁，共九十九頁，2022年，8月28日二.人工降低水位法

降低水位法分明排法和人工降低水位法。明排法是在基坑開挖至地下水位時，在基坑周圍內(nèi)基礎(chǔ)范圍以外開挖排水溝或在基坑開挖排水溝。相隔一定距離設(shè)集水井，地下水沿排水溝流入集水井，然后用水泵將水抽走。流砂去了水，好象老虎去了腿明排法是一種簡單的地下水處理法，當(dāng)?shù)叵滤畨狠^大而又為細(xì)粉砂時，采用明排法往往會發(fā)生涌砂冒泥即流砂現(xiàn)象，難以施工。此時應(yīng)采用人工降低地下水位方法。

第六頁，共九十九頁，2022年，8月28日1、方法實(shí)質(zhì)人工降低地下水位，就是在井筒或地下工程基坑開挖前，預(yù)先在其四周埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管或井，用抽水設(shè)備抽水，形成聯(lián)合降水漏斗，使地下水位降落到坑底以下，同時在開挖過程中仍不斷抽水。從根本上防止流砂現(xiàn)象的發(fā)生，改善了工作條件，同時由于土中水被排除后，動水壓力減少或消除，邊坡可以放陡，減少挖土量。此外，由于滲流向下，在動水壓力的作用下，增加了土顆粒間的壓力，使坑底土層更為密實(shí)。人工降低地下水位方法有：輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)，電滲井點(diǎn)、管井井點(diǎn)及深井泵井點(diǎn)等，可根據(jù)土的滲透系數(shù)、要求降低水位的深度、工程特點(diǎn)及設(shè)備條件等。

第七頁，共九十九頁，2022年，8月28日2、輕型井點(diǎn)系統(tǒng)輕型井點(diǎn)就是沿基坑四周將許多根直徑較細(xì)的井點(diǎn)管埋入地下含水層內(nèi)，井點(diǎn)管的上端通過彎管與總管相連接，用抽水設(shè)備將地下水從井點(diǎn)管內(nèi)不斷抽出，這樣便可將原有地下水降至坑底以下。輕型井點(diǎn)布置，見圖１－２所示。

第八頁，共九十九頁，2022年，8月28日

輕型井點(diǎn)包括由井點(diǎn)管、總管組成的管路系統(tǒng)和抽吸設(shè)備兩大部分。井點(diǎn)管長5~8m，直徑38~50mm的鋼管做成。濾管長1~2m，直徑同井管，管壁鉆有直徑38~50mm的濾孔，按梅花狀排列，濾孔總面積與濾管表面積之比約為20~25%。

第九頁，共九十九頁，2022年，8月28日3、噴射井點(diǎn)系統(tǒng)當(dāng)基坑開挖深度或降水深度超過6m時，上述輕型井點(diǎn)必須采用多層井點(diǎn)，但增加了挖土量與設(shè)備數(shù)量，有時因場地狹小，不可能布置。此時可考慮采用噴射井點(diǎn)。噴射井點(diǎn)系統(tǒng)布置，見圖7-7所示。

第十頁，共九十九頁，2022年，8月28日第十一頁，共九十九頁，2022年，8月28日噴射井點(diǎn)系統(tǒng)除抽水原理與輕型井點(diǎn)系統(tǒng)不同外，兩者的布置基本相同。其工作原理是：高壓水泵將具有一定壓力(7~8kg/cm2)的工作水通過供水總管分配到各個井點(diǎn)管，從各個井點(diǎn)管的內(nèi)管與外管之間的環(huán)形空腔入進(jìn)水窗，由噴嘴噴出。因噴射水流流速急劇增加，壓力水頭相應(yīng)降低，吸走周圍空氣而形成高度真空(700mm以上)。管內(nèi)外的壓力差將地下壓力水吸入井管。地下水及一部分空氣通過濾網(wǎng)，從濾管中的芯管上升至揚(yáng)水器，經(jīng)過噴嘴兩側(cè)與噴射出來的高速水流一起進(jìn)入混合室，并在混合室中混合，進(jìn)行能量交換，流速逐漸減小，由流速水頭逐漸變?yōu)閴毫λ^，地下水被排至地面，并經(jīng)排水總管進(jìn)入集水池重新參與工作循環(huán)，多余的水被排走。

第十二頁，共九十九頁，2022年，8月28日4、管井井點(diǎn)和深井泵井點(diǎn)在遇有流砂，特別是地下水充沛的土層，宜用管井井點(diǎn)或深井泵井點(diǎn)，兩者與輕型井點(diǎn)的不同之處是每個井點(diǎn)均單獨(dú)采用一臺泵，而后者是將泵放置在井管中。井點(diǎn)布置，見圖7-8及圖7-9所示。

第十三頁，共九十九頁，2022年，8月28日5、電滲井點(diǎn)在飽和的粘性土中，由于土的透水性差(滲透系數(shù)小于0.1m/d)，用一般的抽水方法很難抽出地下水，因此，必須用電滲井點(diǎn)排水。

19世紀(jì)初，列斯用直流電通過含水土?xí)r，發(fā)現(xiàn)了電動現(xiàn)象。電動主要包括電滲和電泳兩種現(xiàn)象。在飽和粘土中插入兩根電極，通過直流電，則陽極周圍的土中水會向陰極流動，土中細(xì)顆粒向陽極移動或壓密，前者稱電滲現(xiàn)象，后者稱電泳現(xiàn)象。第十四頁，共九十九頁，2022年，8月28日分減少，陰極處則增加。因此，電滲現(xiàn)象在粘土顆粒含量多且含水量大的飽和土層較顯著，若含水量接近塑性限界，則電滲現(xiàn)象很弱。電泳現(xiàn)象是帶負(fù)電荷的土顆粒由陰極向陽極移動，對土層起固結(jié)作用，從而對軟土地基有加強(qiáng)作用。電滲井點(diǎn)布置，（金屬棒——鋼筋和井點(diǎn)管的陰陽極）。問題：降水方法的優(yōu)化選擇、降水對周邊建筑的影響。第十五頁，共九十九頁，2022年，8月28日三.板樁法當(dāng)通過厚度不大的松軟巖層或不穩(wěn)定含水層的地下工程施工中，可采用板樁法施工。板樁法的實(shí)質(zhì)是在地下工程尚未開挖前，在其開挖范圍以外，將板樁依次打入，穿過不穩(wěn)定含水層，插入到隔水層一定深度（即預(yù)先在地下構(gòu)筑防水帷幕）。此后，在板樁的臨時支護(hù)下進(jìn)行開挖與砌筑作業(yè)。條件：厚度不大（含水層厚度大，板樁未插入隔水層會發(fā)生何情況）、不含漂石、探頭石等。問題：地質(zhì)條件、水平抗力、封底。第十六頁，共九十九頁，2022年，8月28日第十七頁，共九十九頁，2022年，8月28日第二講

凍結(jié)法

凍結(jié)法是通過人為制冷的方法，將土層（巖層）中的水凍結(jié)，形成有一定強(qiáng)度和厚度的凍結(jié)體（臨時防護(hù)結(jié)構(gòu)），在其保護(hù)下進(jìn)行巖土開挖的特殊施工方法。它是受自然法的啟發(fā)發(fā)展起來的，人工凍結(jié)法和液氮或干冰（固體CO2）。下面簡單介紹各方法的實(shí)質(zhì)。1。自然凍結(jié)法來自西伯利亞河床下金礦開采。（包括直接凍結(jié)和木垛加碎石凍結(jié)）

第十八頁，共九十九頁，2022年，8月28日自然凍結(jié)厚度木垛流動水流砂層礦床碎石2-2木垛加碎石凍結(jié)示意圖圖2-1直接凍結(jié)示意圖第十九頁，共九十九頁，2022年，8月28日2．人工凍結(jié)法（壓縮機(jī)制冷）

即采用人工制冷的方法（如冰箱、冷凍機(jī)等），將巖土凍結(jié)。制冷的主要設(shè)備如下：

壓縮機(jī)

冷凝器（蒸發(fā)器）

調(diào)節(jié)閥如何將以上四種設(shè)備組成制冷系統(tǒng)。？關(guān)鍵是兩個要點(diǎn)：物質(zhì)的狀態(tài)變化伴隨熱量的傳遞，二是熱的傳遞規(guī)律（第二定律）。11）

熱量傳遞

吸熱

吸熱固態(tài)

液態(tài)

汽態(tài)（如水）

放熱放熱

第二十頁，共九十九頁，2022年，8月28日

現(xiàn)象：室內(nèi)噴水、涼水、酒精、丙酮擦身，立冬溫、開春冷等。制冷的過程也就是利用某種特定的物質(zhì)的狀態(tài)變化來實(shí)現(xiàn)的，這種物質(zhì)叫制冷劑。從上式分析，水變汽吸熱（100度），能做制冷劑嗎。必須是汽化溫度低于0度（必要條件），這類物質(zhì)很多，常用的有：氨（一個大氣壓下，汽化溫度—35℃）、液氮——制氧副產(chǎn)品—195℃、CO2—78℃、氟里昂—30℃等。人為造成這類物質(zhì)狀態(tài)變換機(jī)制，即能實(shí)現(xiàn)制冷。如何構(gòu)建這種機(jī)制，這就是第二個問題。熱量從高溫?zé)嵩吹降蜏責(zé)嵩磦鬟f是熱力學(xué)第二定律。我們的目的是將熱量從低溫?zé)嵩聪蚋邷責(zé)嵩磦鬟f，如何實(shí)現(xiàn)，這就是熱力學(xué)第二定律，外界作功。以氨為例說明制冷過程（地層或冰箱）——設(shè)備連接圖和壓焓圖。

第二十一頁，共九十九頁，2022年，8月28日冷卻水循環(huán)——去冷水塔（+25℃）p冷媒劑循環(huán)（-30℃）供液管凍結(jié)管回液管12３３｀圖2-3凍結(jié)系統(tǒng)示意圖壓-焓圖i凍土冷媒劑（鹽水）4214３｀3

制冷（劑）循環(huán)

第二十二頁，共九十九頁，2022年，8月28日2）制冷、凍結(jié)原理飽和蒸汽氨（-35℃）由1進(jìn)入壓縮機(jī)，壓縮機(jī)對其作功，飽和蒸汽氨變成過熱蒸汽氨（+120℃），沿等熵線到達(dá)2；過熱蒸汽氨等壓進(jìn)入冷凝器，與冷卻水進(jìn)行熱交換，轉(zhuǎn)化為飽和蒸汽氨（+30℃），到達(dá)3｀（+30℃）為飽和液態(tài)，繼續(xù)冷卻變?yōu)檫^冷液態(tài)3（+25℃），經(jīng)過調(diào)節(jié)閥，等焓降壓到4，進(jìn)行汽化，同時吸收周圍介質(zhì)（冷媒劑）的熱量，到達(dá)1（-35℃），至此完成一次制冷循環(huán)，周而復(fù)始，達(dá)到制冷的目的。鹽水（冷媒劑）在蒸發(fā)器內(nèi)，吸收氨氣的冷量，低溫鹽水由鹽水泵，有供液管進(jìn)入凍結(jié)管，與巖土進(jìn)行熱交換后進(jìn)入回液管，再回到蒸發(fā)器，完成一次鹽水循環(huán)。循環(huán)的結(jié)果，鹽水不斷吸收巖土的熱量使其凍結(jié)，直到達(dá)到設(shè)計(jì)的凍土厚度。

第二十三頁，共九十九頁，2022年，8月28日人工凍結(jié)熱量傳遞的途徑是：巖土（凍土）→鹽水→氨→冷卻水→大自然。作功冷源熱源3）液氮或干冰（固體CO2）直接凍結(jié)

根據(jù)上述原理即不難理解液氮或干冰（固體CO2）直接凍結(jié)，它是針對一些局部的工程量不大的制水工程（成本高）。固體CO2可以直接汽化（密封高壓），液氮可直接汽化。（與打火機(jī)同理）問題：體溫混凝土強(qiáng)度研究、斷管問題、凍脹壓力、溫度場、支護(hù)結(jié)構(gòu)、混凝土裂縫等。

第二十四頁，共九十九頁，2022年，8月28日第三講

水（泥漿）下澆注混凝土技術(shù)一．應(yīng)用情況此法引自水電部門，在水庫壩堤的防滲工程中稱其為“地下防滲墻”，水下筑墻、樁基、墩臺基礎(chǔ)、邊坡穩(wěn)定等常用此法。建筑部門用此法構(gòu)筑地基基礎(chǔ)，稱之為“地下連續(xù)墻”。

第二十五頁，共九十九頁，2022年，8月28日已有建筑擬建建筑已有建筑連續(xù)墻滑動面邊坡防滲墻基巖壩堤已有建筑

圖3-1水下（泥漿下）澆注混凝土應(yīng)用事例

擬建建筑

已有建筑

第二十六頁，共九十九頁，2022年，8月28日二．特點(diǎn)及技術(shù)關(guān)鍵工藝簡單、設(shè)備少、施工安全、質(zhì)量可靠。適用有于松軟的穩(wěn)定土層，不應(yīng)有大的卵石、漂石。技術(shù)關(guān)鍵是：槽孔施工、泥漿下澆注混凝土及接頭的處理。三．泥漿護(hù)壁原理一般地，在槽孔施工中為了維護(hù)槽孔的形態(tài)（不塌孔），必須采取維護(hù)措施，一般采取水或泥漿護(hù)壁，即在造孔的過程中，始終保持孔內(nèi)充滿泥漿，泥漿的作用除了平衡土壓（水壓）力外，泥漿中的顆粒還充填了土的裂隙或孔隙，起到維護(hù)槽壁的作用。

槽孔形成后，將泥漿排凈后可見槽壁表面有一層“泥皮”，有的泥皮薄而韌，而有的則厚而松。就是這層薄而韌的泥皮起著隔離和保護(hù)槽壁的作用（相當(dāng)于“噴層”），那么，泥皮是如何形成的？

第二十七頁，共九十九頁，2022年，8月28日泥皮PJPN圖3-2泥漿護(hù)壁原理示意圖

第二十八頁，共九十九頁，2022年，8月28日四．壓氣洗孔原理

在水（泥漿）下，如何將鉆鑿下來的土體運(yùn)出地面？通常采用壓氣排碴的方法，其原理如下：

γxyH0鉆桿Lw鉆頭壓氣管壓氣排液器

圖3-3壓氣洗孔原理示意圖γxh

γh

第二十九頁，共九十九頁，2022年，8月28日在鉆桿內(nèi)放入壓氣排液器。h——揚(yáng)程；H0————排液器置入深度；Lw————尾管長度；γx——泥漿比重；γh——三相混合體比重；γxy——二相混合體比重。未通壓氣前：γx=γh=γxy（均為泥漿），系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。通壓氣后：γx不變，γh下降，γxy上升，系統(tǒng)平衡打破，呈現(xiàn)以下狀態(tài)：γxy>γx>γh由于壓縮空氣進(jìn)入鉆桿，比重降低，在鉆頭底部形成負(fù)壓，盡而產(chǎn)生液體流動，洗井液帶動巖碴進(jìn)入鉆頭、鉆桿，最終排出地面，流入沉淀池凈化。同時，地面泥漿系統(tǒng)不斷向井內(nèi)補(bǔ)充新的泥漿，確保泥漿面水平不變。這里γh是變量，隨著氣泡的上升，氣泡逐漸變大，γh變小，流速增大。

第三十頁，共九十九頁，2022年，8月28日五．泥漿下灌注混凝土1．泥漿下灌注混凝土的實(shí)質(zhì)

（1）沿槽孔的長度方向布置若干垂直導(dǎo)管；（2）把地面配置好的混凝土同時注入導(dǎo)管；3）隨著混凝土頂面的上升，頂出泥漿（進(jìn)入地面泥漿池參與循環(huán)），同時提拔導(dǎo)管，直至混凝土灌滿整個槽段。

問題：接頭問題？

圖3-4泥漿下灌注混凝土示意圖混凝土導(dǎo)管泥漿槽孔第三十一頁，共九十九頁，2022年，8月28日2．

泥漿下灌注混凝土的施工要點(diǎn)（1）管底部高出基底300~500mm，頂部高出泥漿面一定高度；（2）隨著混凝土面的上升，不斷提、拆導(dǎo)管，但必須保證其埋在混凝土一定的深度以防提漏；（3）開始灌注時導(dǎo)管內(nèi)必須放置隔水栓，以防止混凝土與泥漿的混合；（4）確定拔管時間，即不能過早也不能過晚；（5）混凝土必須連續(xù)一次澆注完畢，尤其是澆注開始，必須一次埋住導(dǎo)管。第三十二頁，共九十九頁，2022年，8月28日3.漿下混凝土的流動規(guī)律

混凝土在不同的超壓力的作用下，呈不同的流動狀態(tài)（規(guī)律），而不同的流動狀態(tài)，直接影響混凝土的成型質(zhì)量，一般的混凝土在泥漿下可能呈現(xiàn)以下狀態(tài)：

⑴⑶⑵⑵（1）⑵⑶（1）⑶圖3-5漿下混凝土的流動規(guī)律

第三十三頁，共九十九頁，2022年，8月28日4.混凝土的技術(shù)要求泥漿下澆注混凝土是通過在導(dǎo)管內(nèi)靠自重下流、在超壓力作用下向兩側(cè)擴(kuò)散、頂升等環(huán)節(jié)完成的，因此與一般的混凝土澆注有所不同，要求混凝土有好的流動性（不堵管、能流暢的擴(kuò)散及頂升），好的和易性（流動時不離析、穩(wěn)定性好），在配比方面要保證混凝土的強(qiáng)度和抗?jié)B性。一般的，混凝土的流動性和和易性是對立的，解決的辦法是填加外加劑（如減水劑、緩凝劑，或適當(dāng)增加水泥的用量。5.直升導(dǎo)管法幾個參數(shù)的確定按泥漿下澆注混凝土的實(shí)質(zhì)及施工要點(diǎn)的要求，有以下幾個參數(shù)需要確定：h1—導(dǎo)管高出泥漿面的最小距離；h—導(dǎo)管埋入混凝土的最大深度；L—導(dǎo)管間距。h1hγ2γ1

h2p第三十四頁，共九十九頁，2022年，8月28日(1).h1的確定根據(jù)壓力平衡關(guān)系，可得導(dǎo)管出口處的超壓力p：p=γ1*h1+(γ1-γ2)*h2從上式便可得到h1?；炷另樌麛U(kuò)散的基本條件是超壓力p≥0，但是由于混凝土為多相流體，p>k(k>0).（2）導(dǎo)管間距的確定一般地，導(dǎo)管的間距越小，混凝土的上升越平穩(wěn)、越均勻，否則混凝土上升表面坡度大，易將泥漿卷入混凝土。但同時灌注的導(dǎo)管多，灌注過程控制困難，目前還無理論計(jì)算方法，可按經(jīng)驗(yàn)，一般取3~3.5m。(3).管埋入深度的確定如果將混凝土視為理想流體，從理論上講p>0即可流動，但混凝土為多相流體，其力學(xué)特征隨時間變化。如果導(dǎo)管埋的過深，則灌注困難（超壓力小、下部可能初凝），過淺則可能出現(xiàn)翻漿現(xiàn)象，該問題應(yīng)進(jìn)行理論試驗(yàn)研究，一般的取1.5~2.5m.第三十五頁，共九十九頁，2022年，8月28日六.接頭處理技術(shù)一個完整的地下連續(xù)墻是有若干個槽段組成的，問題是如何將槽段與槽段連接成一個整體，使其即防滲，又有一定的連接強(qiáng)度，這就是接頭的處理問題。接頭的形式有多種，一般的有以下幾種：（1）弧型接頭

ⅠⅡ

弧型接頭（Ⅰ——第一槽段；Ⅱ——第二槽段）利用弧型鉆頭造孔，該接頭即承壓又抗?jié)B，是較理想的接頭方式，問題是如何實(shí)現(xiàn)該接頭？（加一鉆）

第三十六頁，共九十九頁，2022年，8月28日（2）直線型接頭

Ⅰ Ⅱ

該接頭形式利用矩形鉆頭（抓斗）造孔，即不穩(wěn)定，也不抗?jié)B，易造成兩槽段間不連續(xù)，達(dá)不到抗?jié)B加固的目的，一般不宜采用。澆注混凝土之前，在形成的槽段兩端，放置形狀適宜的隔板（鋼板、預(yù)制鋼筋混凝土隔板等），固定后建筑混凝土。

該接頭的技術(shù)關(guān)鍵是，要求有一定剛度的隔板，安裝時不偏寫斜、不扭轉(zhuǎn)。

（3）隔板接頭

隔板第三十七頁，共九十九頁，2022年，8月28日（4）間隔接頭 間隔接頭

Ⅰ Ⅱ

（1） （2） （3）

導(dǎo)向孔分別或同時構(gòu)造Ⅰ、Ⅱ槽段并澆注混凝土（1）；在兩槽段中間鉆導(dǎo)向孔（2）；利用雙反弧沖擊鉆頭造孔并澆注混凝土，實(shí)現(xiàn)Ⅰ、Ⅱ槽段的連接。（5）預(yù)留法接頭見圖*所示，該法要點(diǎn)為：在混凝土澆注之前，預(yù)先在槽段的兩端下放接頭管，邊澆注混凝土邊拔導(dǎo)管，最后形成凹型的連續(xù)墻兩側(cè)端頭。問題：接頭結(jié)構(gòu)形式、提拔力的確定、提拔時間的確定等。

間隔接頭

第三十八頁，共九十九頁，2022年，8月28日接頭管圖3-5預(yù)留法接頭示意圖

第三十九頁，共九十九頁，2022年，8月28日注漿理論與實(shí)踐

第四講：概論一．注漿技術(shù)的提出地下工程施工（地表以下各類建筑物與結(jié)構(gòu)物的總稱）與地面建筑施工相比更多地受到地質(zhì)與水文地質(zhì)的影響，增加了工程的難度，延誤工期、加大成本。在施工中經(jīng)常遇到以下問題：

1.涌水（冒水）：如深基坑開挖（也可通過地面井點(diǎn)排水解決）、地鐵、隧道工程、人防工程、礦山井巷工程、露天開采工程、地下商業(yè)街等，施工中常常遇到涌水問題，無法正常施工。這些地下水可分為靜水（自然水頭）、動水（地下暗河）、承壓水（隔水層）。巖土開挖后，地下水由于失去平衡而沿著巖層的裂隙或土層的空隙涌入地下空間，危機(jī)人身安全。

第四十頁，共九十九頁，2022年，8月28日

2．

漏（滲）水：地下結(jié)構(gòu)施工或竣工使用后，在地下水頭的作用下，地下水會沿著結(jié)構(gòu)縫、施工縫或質(zhì)量薄弱部（在水環(huán)境下難以保證施工質(zhì)量）位漏（滲）入地下空間。如地鐵、隧道、地下室、壩體漏（滲）水、礦山井巷、洞室等，也可以通過敷設(shè)隔水層加以解決。3．

沉降與失穩(wěn)：受軟巖、地下降水或人為擾動的影響，建筑物可能產(chǎn)生沉降甚至失穩(wěn)，如比薩斜塔、西安大雁塔等；建筑物倒塌事故（平均每天一棟，80%以上是基礎(chǔ)的處理不當(dāng)或未處理所造成的）；地下空間開挖后的塌落（冒頂或片邦）；路基路面的突起或塌陷等。第四十一頁，共九十九頁，2022年，8月28日．二.注漿法的含義及其應(yīng)用1．注漿法的含義及其工藝過程含義：就是將可凝固的漿液在注漿壓力的作用下，注入到巖層的裂隙或土層的孔隙中，用以堵水或加固（通俗地講就像醫(yī)生給病人注射液體類似---血管既裂隙，不同的是注入的材料不同，否者即為人為“血栓”。注漿法的關(guān)鍵是可凝固的漿液（注漿材料）和有一定的注漿壓力。工藝過程：漿液配制同時鉆孔和注漿設(shè)備安裝→壓水實(shí)驗(yàn)→注漿→壓水→質(zhì)檢→施工。

第四十二頁，共九十九頁，2022年，8月28日圖4-1注漿工藝過程示意圖第四十三頁，共九十九頁，2022年，8月28日2．注漿的目的及其應(yīng)用注漿的目的在于堵水、加固或二者兼有之，實(shí)質(zhì)是人為地改變客觀的地質(zhì)環(huán)境。如地下工程的堵水加固工程、壩體防滲工程、山體護(hù)坡（邊坡穩(wěn)定）工程、建筑基礎(chǔ)（房屋、橋梁等）加固工程及路基加固工程等。第四十四頁，共九十九頁，2022年，8月28日

三．注漿基本理論（一）。注漿堵水（加固）原理

(A).滲流注漿原理（即巖層裂隙中的擴(kuò)散規(guī)律---充塞作用）在巖層裂隙注漿中常用單液水泥漿或水泥---水玻璃漿。水泥漿屬于懸濁液的非穩(wěn)定材料（靜放后有沉降），水泥漿在巖層裂隙中的流態(tài)是由紊流變?yōu)閷恿?，在層流狀態(tài)下固體顆粒沉降而產(chǎn)生充塞作用（紊流狀態(tài)中固體顆粒呈脈動流動，使其保持懸浮狀態(tài)，層流狀態(tài)中固體顆間無交換現(xiàn)象，顆?？孔灾叵侣?，沉積凝固）。如何判定紊流還是層流?一般地采用流體力學(xué)中的雷諾數(shù)作為判定的依據(jù)：Re=V.de.ρ/μc=V.2h.γ/μc.g式中V——平均速度；

de——裂隙相當(dāng)直經(jīng)；

h——裂隙開度；

ρ——漿液密度；

第四十五頁，共九十九頁，2022年，8月28日

γ——漿液容重；

g——重力加速度;μc——液體有效粘度。

層流：Re≤2100V.h小時

對于粘塑體漿液：

紊流:Re≮2100V.h大時流速與注漿壓力關(guān)系密切，在一定過水?dāng)嗝?，注壓大、流速高，但是隨著液流長度的增加壓力減弱（克服裂隙的摩阻力）、流速降低、Re減小，即漿液由紊流變?yōu)閷恿?，水泥顆粒開始沉降?？梢猿霈F(xiàn)以下不同階段：

第四十六頁，共九十九頁，2022年，8月28日圖4-2滲流——堵塞過程示意圖

PrPv(a)(b)(d)

(c)第四十七頁，共九十九頁，2022年，8月28日(a)階段：漿液在注漿壓力作用下通過注漿孔進(jìn)入巖層裂隙，此時注漿壓力必須大于水壓力。壓力（Pa）、流速（Vk）沿流程逐漸降低，流速分布如圖（沿壁V=0）；(b)階段：上部水泥顆粒降入中區(qū)被帶走，下部沉積，故過漿斷面縮小，壓力、流速增加，但不足以將全部沉積物帶走；(c)階段：在這些沉積物的后面，壓力、流速突然減低，并在其后發(fā)生新的沉積；(d)階段：隨著沉積床的增大，流量減少、壓力增大，沉積床上端發(fā)生沉積，直到整個鉆孔，至此完成裂隙全過程充塞過程。

第四十八頁，共九十九頁，2022年，8月28日

注漿是一項(xiàng)隱蔽工程，即看不見摸不著，上述過程是理論分析的結(jié)果，反映在注漿壓力、漿液流量的變化（可控變量）見下圖。

圖4-3滲流注漿P---t曲線tPQmin

P0第四十九頁，共九十九頁，2022年，8月28日注意的幾個問題：*漿液的凝膠時間（時間的長與短均是不允許的）；*不能立即卸壓（待結(jié)石體有一定強(qiáng)度）。(B).管道（割裂或脈狀）注漿粘土層或細(xì)砂土層的擠壓加固注漿（利用化學(xué)漿或磨細(xì)水泥高壓注漿）。在注漿過程中，首先是孔隙水被排除，漿液擠入孔隙并沿薄弱部位壓出一樹狀通道，隨著漿液的不斷擴(kuò)散，土層的密實(shí)性、抗?jié)B性穩(wěn)定性增加（枝體間的土體被壓密、枝體為“筋體”）,形成有一定強(qiáng)度的復(fù)合體，見圖4-4。第五十頁，共九十九頁，2022年，8月28日（C）。滲透注漿（均勻擴(kuò)散）在流砂層、粗砂層，采用單液水泥漿、化學(xué)漿、或磨細(xì)水泥漿，高壓注入。過程為：均勻排水、漿液擴(kuò)散、擠壓、密實(shí)，形成固砂體。

圖4-4管道注漿原理圖

第五十一頁，共九十九頁，2022年，8月28日（二）。注漿參數(shù)的基本方程（均勻土層）滲流微分方程：

Qo=Kf.W/(dp/dr).μ式中Qo——注入量；

Kf——砂層滲透系數(shù)；

μ——漿液動力粘度；

W——柱體表面積.（三）。注漿參數(shù)注漿參數(shù)包括注漿壓力（Po）、注入量（Qo）、擴(kuò)散半徑等，是控制施工、保證施工質(zhì)量的關(guān)鍵，后面有專門論述。

圖4-5滲透注漿原理圖

第五十二頁，共九十九頁，2022年，8月28日

四．注漿技術(shù)所涉及的主要技術(shù)問題1.

地質(zhì)及水文地質(zhì)影響地質(zhì)及水文地質(zhì)條件千差萬別，注漿工程施工前，科學(xué)準(zhǔn)確地探測、分析研究地質(zhì)及水文地質(zhì)狀況（如含水量、賦存深度、水壓、水質(zhì)、裂隙產(chǎn)狀、孔隙率等）是保證注漿效果、甚至是工程成敗的關(guān)鍵。目前的探測手段（抽、壓水、超聲波等）可靠度低（30%左右），對工程造成極大的被動。2.注漿材料的影響注漿材料是注漿技術(shù)的主體，注漿材料的性能直接影響注漿效果及注漿成本（注漿材料占注漿總成本的40%~70%，材料從幾公斤~幾千噸，價格從幾百元/噸~幾十萬元？噸）。同時對注漿技術(shù)的發(fā)展起主導(dǎo)作用。對注漿材料的總要求體現(xiàn)在“三性”的控制上，即可注性、可控性和抗?jié)B性。第五十三頁，共九十九頁，2022年，8月28日l可注性是指漿液的流動性好（粘度?。?、滲透能力強(qiáng)；l可控性是指漿液凝膠時間人為控制，即不能擴(kuò)散的過遠(yuǎn)有能達(dá)到要求的距離；l抗?jié)B性是指漿液結(jié)石后有較強(qiáng)的抗?jié)B水能力。3．注漿參數(shù)的影響為了最大限度地克服注漿的盲目性，實(shí)現(xiàn)注漿工程的科學(xué)化，就應(yīng)有科學(xué)的控制參數(shù)，對注漿工程實(shí)現(xiàn)全過程控制。

第五十四頁，共九十九頁，2022年，8月28日4．注漿設(shè)備的影響注漿設(shè)備是注漿工程的必備硬件。注漿設(shè)備系統(tǒng)簡單、操作方便，主要包括：注漿泵（動力源，有單液泵、雙液泵、液壓泵、電動泵及風(fēng)動泵等）、攪拌機(jī)（風(fēng)動、電動）、混合器（類似“三通”實(shí)現(xiàn)不同漿液的均勻混合）、止?jié){塞（防止跑漿、實(shí)現(xiàn)分段注漿的技術(shù)手段。5．注漿方式（方案）的影響根據(jù)地質(zhì)及水文地質(zhì)條件的要求，一般把注漿方式（方案）分為：預(yù)注漿、后注漿、前進(jìn)式注漿、后退式注漿，如果選擇不當(dāng)既浪費(fèi)材料、增加工程難度，也難以保證注漿效果。

第五十五頁，共九十九頁，2022年，8月28日五．注漿新技術(shù)簡介

旋噴注漿法，即利用高壓水射流旋轉(zhuǎn)切割土體，同時進(jìn)行泥漿、水泥漿地下攪拌，形成地下混合灌注樁；綜合注漿法，即將以粘土為主作為注漿材料，配備可移式注漿站（注漿臺車）；直接堵漏技術(shù)，即對構(gòu)筑物的滲漏水直接封堵（需特殊的材料及設(shè)備）；還有其他的化學(xué)注漿新技術(shù)等。問題：注漿技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展；注漿堵水應(yīng)用技術(shù)；注漿加固應(yīng)用技術(shù)；注漿在路基加固工程中的應(yīng)用等。第五十六頁，共九十九頁，2022年，8月28日第五講：注漿參數(shù)一.注漿壓力注漿壓力是給予漿液擴(kuò)散、充塞、壓實(shí)的能力。壓力過大則漿液擴(kuò)散過遠(yuǎn)，造成浪費(fèi)，壓力過小則漿液難以進(jìn)入，或達(dá)不到所需的厚度而造成注漿失效。影響注漿壓力的因素很多，可用以下函數(shù)關(guān)系表示：

Po=f(H,Ro,μ,1/K,1/t)

式中H——水頭壓力；

Ro——擴(kuò)散距離；

μ——漿液粘度；

1/K——裂隙開度；

1/t——凝膠時間。第五十七頁，共九十九頁，2022年，8月28日

把所有的因素都表述出來或考慮進(jìn)去是不可能的，也是不科學(xué)的，一般的常用以下公式計(jì)算：

1．

以地下水壓為計(jì)算依據(jù)：Po′=(2~2.5)PbPo′=3~5+Pb式中Po′——受注點(diǎn)注漿壓力；

Pb——受注點(diǎn)最大水壓力。．2.

以水壓力同時考慮巖層產(chǎn)狀為計(jì)算依據(jù)：Po′=N.Pb式中N——與裂隙產(chǎn)狀有關(guān)的參數(shù)。第五十八頁，共九十九頁，2022年，8月28日此外還有在特定環(huán)境下推導(dǎo)的公式，如H.B佳賓公式等。二．注入量注入量是了解漿液的充塞狀態(tài)、選擇注漿泵、材料估算及配制漿液的依據(jù)，有如下計(jì)算方法：1．

依據(jù)壓水實(shí)驗(yàn)估算：Qo=K.q.Pb.h式中K——灌注系數(shù)；

q——吸水率；

h——注漿段高度。第五十九頁，共九十九頁，2022年，8月28日2．

按理想狀態(tài)下柱狀體（如滲透注漿）估算：Qo=A.π.R2.h.n.β式中A——漿液損耗系數(shù)

R——擴(kuò)散半徑；

n——孔隙率，%；

β——漿液充填系數(shù)。三．

有效擴(kuò)散半徑有效擴(kuò)散半徑或叫有效擴(kuò)散距離是指漿液擴(kuò)散后形成有效堵水或加固厚度所需要的擴(kuò)散距離。下面以裂隙注漿為例探討如何估算有效擴(kuò)散距離。

第六十頁，共九十九頁，2022年，8月28日

為了使問題明了化，便于問題的研究,做如下的簡化，即將結(jié)石體簡化為直徑為裂隙開度δ的圓柱體，柱體的表面積所受的抗剪切應(yīng)力為τc，，則合抗力為Tc，擋水?dāng)嗝嫠軕?yīng)力為Pb.，合力為Fb。為保證有效堵水則應(yīng)滿足：

Tc≥Fb

Tc=π.δ.E.[τc]Fb=π.Pb..δ2/4代入上式簡化后得出有效擴(kuò)散距離為：E≥N.δ.Pb./[τc](N：綜合系數(shù))

Pb.τc第六十一頁，共九十九頁，2022年，8月28日R=

牛頓流體球狀滲透當(dāng)漿液僅從注漿孔端部注入時，可以設(shè)想為以該點(diǎn)為中心的球形注漿。馬格(Maag)應(yīng)用達(dá)西(Darcy)定律作為原始公式推導(dǎo)了注漿的滲透理論公式。根據(jù)達(dá)西定律，得出漿液的擴(kuò)散半徑：第六十二頁，共九十九頁，2022年，8月28日第六講注漿材料

注漿材料即是配制漿液的原材料，這種材料配制出的漿液基本特點(diǎn)是其物體特征是可變的，即由液相變?yōu)楣滔啵ㄓ梢后w狀態(tài)變?yōu)楣腆w狀態(tài)），以實(shí)現(xiàn)堵水加固的作用。一．

注漿材料的技術(shù)要求（技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)）不是所有的材料都可以作為注漿材料的，必須符合行業(yè)的技術(shù)要求，下面從定性和定量兩個方面探討注漿材料的基本要求。定性分析：1。有良好的可注性，即粘度低、流動性強(qiáng)、滲透力高；2。良好的穩(wěn)定性，即不沉淀、不離析；3．凝膠時間可調(diào)，能滿足特殊情況的要求，如動水情況；4．結(jié)實(shí)后的收縮量小，結(jié)石率高、抗?jié)B性強(qiáng)；5．

對環(huán)境無污染且成本低。第六十三頁，共九十九頁，2022年，8月28日定量分析通過實(shí)驗(yàn)手段測試其性能參數(shù)，主要參數(shù)包括：1．粘度：流體流動時內(nèi)摩阻力的大小。粘度的大小與材料的組成、性質(zhì)、配比及環(huán)境溫度等因素有關(guān)，通常以“秒”、“泊”、“厘泊”為計(jì)量單位；2．滲透能力：即漿液進(jìn)入巖層的難易程度。對懸濁液取決于內(nèi)中顆粒的大小，對溶液則取決于粘度的大??；3．

凝膠時間（指初凝時間）：指漿液開始攪拌到失去自由流動性的這段時間，以“秒”、“分”、“小時”表示。以肉眼觀察或?qū)嶒?yàn)測定；4．

滲透系數(shù)（Kf）：指結(jié)石后的抗?jié)B水能力，由滲透儀測定；5．

抗壓強(qiáng)度：指結(jié)石體的單軸或雙軸抗壓強(qiáng)度，意義不大。

第六十四頁，共九十九頁，2022年，8月28日圖6-1不同漿液的粘度變化μcμwt第六十五頁，共九十九頁，2022年，8月28日

．

二.幾種常有的注漿材料施工中常用的注漿材料有：單液水泥漿、水泥---水玻璃漿（CS）、化學(xué)漿（水玻璃類、脲醛樹脂類、烙木素類、聚氨脂類、丙烯酰胺類等）。11．

單液水泥漿常用的水泥品種有325#、425#普通硅酸鹽水泥。這種漿液配制簡單，結(jié)石后的強(qiáng)度高，但是其穩(wěn)定性差、結(jié)石率低、凝膠時間長（長達(dá)十幾個小時），一般僅用于裂隙巖層、靜水條件下。為了改善單液水泥漿的性能常加入某些添加劑，如NaCl、水玻璃、紅星1#、2#等，或采用水泥新品種，如磨細(xì)水泥、膨脹水泥、速凝水泥等。

第六十六頁，共九十九頁，2022年，8月28日

1．

CS漿液在單液水泥漿中加入少量的水玻璃是為了加速漿液的凝膠（占水泥量的1~1。5），當(dāng)水玻璃加到一定程度，單液水泥漿的特性發(fā)生了質(zhì)的變化（凝膠時間可調(diào)、穩(wěn)定性增強(qiáng)、抗?jié)B性好），經(jīng)過工程實(shí)踐，形成了較為完善的雙液漿體系。CS漿是我國注漿工程中最常用的注漿材料，常用于裂隙大水、動水、壁后注漿、直接堵漏注漿的情況，水玻璃又稱刨花堿（Na2O.nSiO2）——含氧硅酸鈉，是石英砂與碳酸鈉在高溫條件下反應(yīng)而得到的副產(chǎn)品，與水泥的理化反應(yīng)尚不完全清楚，初步認(rèn)為是與水泥中的反應(yīng)生成含水硅酸鈣（CaSi.nH2O），其兩個重要的性能指標(biāo)是模數(shù)和波美度，分別以下式表示：

第六十七頁，共九十九頁，2022年，8月28日

M=SiO2/Na2O取2。4~2。8

Be’=145-145/γ取30~35

衡量漿的兩個重要指標(biāo)是凝膠時間和抗壓強(qiáng)度?？箟簭?qiáng)度：與水灰比（w/c）、環(huán)境溫度、水泥與水玻璃比（c/s）等因素有關(guān)，其中有最佳級配的問題，即一定量的與一定量的水玻璃反應(yīng)，當(dāng)比例相當(dāng)時強(qiáng)度最高。在未達(dá)到以前c/s越高反應(yīng)越充分，強(qiáng)度越高，當(dāng)?shù)扔趕/c#時強(qiáng)度達(dá)到最高值，當(dāng)超過s/c#時，再增加水玻璃則強(qiáng)度下降（多余的水玻璃不參與反應(yīng)，而水玻璃本身是沒有機(jī)械強(qiáng)度的）。

圖6-2σ與s/c關(guān)系曲線σs/cs/c#第六十八頁，共九十九頁，2022年，8月28日凝膠時間：影響漿液凝膠時間的因素很多，如水灰比、水泥品種、水玻璃濃度、c/s、環(huán)境溫度等，①.水泥品種的影響：含硅酸三鈣越多凝膠時間越短；水泥越新時間越短；w/c越小時間越短。②.水泥漿及水玻璃濃度的影響：在w/c一定的條件下波美度越高則凝膠時間越長；在波美度一定的條件下w/c越高則凝膠時間越長。③.溫度的影響：溫度越高則凝膠時間越短。第六十九頁，共九十九頁，2022年，8月28日

ttt

w/cw/cT

圖6-3水泥品種的影響圖6-4水泥漿及水玻璃濃度的影響圖6-5溫度的影響

注：普通硅酸鹽水泥35Be’

礦渣硅酸鹽水泥40Be’

過期水泥45Be’

第七十頁，共九十九頁，2022年，8月28日

④.c/s（水泥與水玻璃的體積比）的影響：上述三種影響凝膠時間的因素理論上是成立的，但在施工中不易人為準(zhǔn)確控制。而通過調(diào)整水泥與水玻璃的體積比就能較準(zhǔn)確地控制凝膠時間，雙液注漿通過控制兩種漿液的不同流量而達(dá)到上述目的。

t

s/c

圖6-6

s/c（水泥與水玻璃的體積比）的影響

（注：w/c=1：1，自下而上分別是30~45Be’）從圖4-12得出以下結(jié)論：在w/c一定的條件下水玻璃增加則凝膠時間加長；水玻璃濃度越高則凝膠時間越長。3.

水玻璃類漿液（溶液型）水玻璃本身不能稱做注漿材料（即不能從液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)），只有在固化物的作用下才能產(chǎn)生凝膠物。一般地需加入酸性鹽或有機(jī)物，產(chǎn)生硅酸——穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。第七十一頁，共九十九頁，2022年，8月28日

水玻璃遇水發(fā)生如下水解反應(yīng)：

Na2O.nSiO2+H2O=2NaOH+n.SiO2如果向水玻璃水溶液中投入酸、酸性鹽和某些有機(jī)化合物均能消耗掉體系內(nèi)含有的NaOH，打破上述平衡，使反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，同時產(chǎn)生大量的硅酸，而硅酸呈凝膠體狀態(tài)。

硅酸形成的穩(wěn)定三元體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其分子結(jié)構(gòu)如圖所示：

∣∣∣∣—O—Si—O—Si—O—Si—O—Si—O—∣∣∣∣OOOO∣∣∣∣—O—si—O—Si—O—Si—O—Si—O—∣∣∣∣第七十二頁，共九十九頁，2022年，8月28日水玻璃類注漿也稱為硅化注漿，下面舉兩個硅化注漿的例子：（A）。水玻璃——氯化鈣（CaCl2）漿液此類漿液主要用于建筑、交通部門的地基加固工程，其化學(xué)反應(yīng)如下式所示：Na2O.nSiO2+CaCl2+H2O=Ca(OH)2+n.SiO2+2NaCl

水玻璃：模數(shù)=2.5~3.0

波美度Be’=43~45

漿液配比方案氯化鈣：γ=1.26~1.28

模數(shù)=2.5~3.0

水玻璃：氯化鈣=0.8：1

第七十三頁，共九十九頁，2022年，8月28日

此類漿液可在瞬間凝固，按常規(guī)注漿工藝是不可行的，而應(yīng)結(jié)合漿液的特點(diǎn)探討新的施工工藝，下面介紹三套方案。方案一：交替注漿法注入定量的水玻璃→沖洗管路→注入定量的CaCl2→沖洗管路。。。。。。。。。方案二：地層混合注漿法兩套獨(dú)立的注漿系統(tǒng)，分別注入兩種不同的漿液，地層中混合。方案三：電滲注漿法注漿系統(tǒng)與方案二基本相同，只是在注漿管上加上直流電以增加漿液的擴(kuò)散能力。（B）.水玻璃——鋁酸鈉漿液(鐵道部科研院的科研成果)漿液配比方案：一般的取S:AL=1:1也可根據(jù)需要調(diào)制。凝膠時間1min左右，可采用地面混合器注漿方式。

第七十四頁，共九十九頁，2022年，8月28日1．

4.聚氨脂類（溶液型）屬于高分子聚合物，其特點(diǎn)是該漿液不容于水，見水發(fā)泡膨脹，凝固后體積增大8~9倍，但成本高，價格昂貴，2萬元/m3以上，只用在特種工程中。5.丙烯酰胺類（溶液型）適用于雙液注漿（主劑、膠聯(lián)劑、還原劑），其特點(diǎn)是可注性好（似水）、凝膠時間可調(diào)幾秒~幾小時）、凝固突變。適用于封堵動水，價格為5000/m3元/以上。第七十五頁，共九十九頁，2022年，8月28日第七講注漿方案及難題解疑一．

注漿方案注漿方案包括：地面預(yù)注漿（前進(jìn)式、后退式及全程式）、工作面注漿及后注漿。地面預(yù)注漿是指土體開挖前預(yù)先打孔注漿。如果注漿段較長則進(jìn)行分段注漿，見圖7-1：

(1)全程式(2)前進(jìn)式(3)后退式圖7-1注漿方案示意圖第七十六頁，共九十九頁，2022年，8月28日

都是通過止?jié){塞實(shí)現(xiàn)分段注漿的，但止?jié){效果不理想是個技術(shù)問題，分段注漿時上分段或下分段都能得到復(fù)注，提高注漿效果。工作面注漿與地面預(yù)注漿基本相同，只是工作場地不同。如隧道掘進(jìn)施工中，探知前方有水，此時應(yīng)在距含水段一定距離前停止掘進(jìn)，必要時構(gòu)筑止?jié){墊（或止?jié){墻），打孔注漿，然后繼續(xù)掘進(jìn)。后注漿是指地下構(gòu)筑物形成后滲漏水的注漿處理方法。即將注漿孔打入構(gòu)筑物內(nèi)或構(gòu)筑物后，從里向外止水，是一種主動的標(biāo)本兼制的水處理方法，直接堵漏技術(shù)是行之有效的新技術(shù)。二．復(fù)雜地層的注漿方法所說的復(fù)雜地層是指裂隙或孔隙不發(fā)育，漿液難以注入或裂隙、孔隙十分發(fā)育，已經(jīng)形成大的孔洞或溶洞，甚至形成地下暗河（如本溪水洞）。此類地層給注漿帶來很大困難，常規(guī)注漿難以奏效,下面介紹幾種成功的注漿方法。

第七十七頁，共九十九頁，2022年，8月28日難題一：裂隙不發(fā)育、注入困難（高壓不進(jìn)漿）方案一：壓裂法。利用清水或稀漿（w/c=2~4）高壓（60~120kg/cm2）注入，待正常進(jìn)漿后，再根據(jù)壓力、流量的大小調(diào)整濃度。原理：難以注入無非是裂隙開度小、連通性差，高壓稀漿進(jìn)入裂隙增加了裂隙的開度，且使不連續(xù)的裂隙連通，從而提高了吸漿量。技術(shù)關(guān)鍵：注意觀察進(jìn)漿量的變化，逐漸調(diào)高濃度，保證注漿過程的連續(xù)性（不停泵、不卸壓），否則打開的裂隙又恢復(fù)了原狀。在后注漿中，注漿壓力以不超過結(jié)構(gòu)的承載能力為原則。此法在軟巖、破碎帶較理想。第七十八頁，共九十九頁，2022年，8月28日

方案二：預(yù)處理法。在正式注漿之前，預(yù)先注入一定量的預(yù)處理液（常用水玻璃或碳酸鈉），以水玻璃為例。首先將水玻璃稀釋至18~25Be’，然后按下列程序操作：壓水→注稀釋水玻璃→壓水→正常注漿第一次壓水是為了沖開水道（把充塞物帶走），壓水量可以大些，第二次壓水是為了將裂隙中的水玻璃帶走（否則水泥漿遇水玻璃凝膠堵塞通道），只留下薄層以潤滑裂隙面。此法適用于穩(wěn)定的裂隙含水層，砂層中也可以試用，有待于進(jìn)一步的研究。方案三：爆破注漿法。在注漿前向注漿孔內(nèi)裝藥（間隔、少裝藥），進(jìn)行震動爆破，人工制造裂隙、勾通裂隙，以增大注入量。其他還有電滲注漿、旋噴注漿等（以后講）。第七十九頁，共九十九頁，2022年，8月28日難題二：大空洞、溶洞、大裂隙（跑漿不升壓）方案一：材料方面增加漿液濃度、或采用雙液漿、或加惰性材料（砂、碎石、爐渣、鋸末、壓縮木串等）。方案二：注漿設(shè)備方面采用大流量泵，或數(shù)臺泵并聯(lián)以增大流量。方案三：注漿工藝方面間歇（間隔）注漿，間歇時間不超過漿液的初凝時間。

第八十頁，共九十九頁，2022年，8月28日

三．直接堵漏注漿直接堵漏注漿是處理結(jié)構(gòu)漏水的有效技術(shù)手段，設(shè)備布置簡單，見效快，有進(jìn)一步研究應(yīng)用的價值。其主要工藝過程為：壓顏色水，以確定水道，尋找最佳布孔位置、鉆孔深度及鉆孔角度。測定過水時間，以確定漿液的凝膠時間；向堵漏器加速凝堵漏材料，根據(jù)返漿情況及時停泵，結(jié)束注漿。設(shè)備布置見圖7-2。

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漿液遇水后，將沿壓力降方向，向漏水點(diǎn)反向流動，當(dāng)流至出水點(diǎn)時，按設(shè)定的時間，此時堵漏材料剛好凝膠，停泵結(jié)束注漿，完成堵漏過程。圖7-2直接堵漏注漿設(shè)備布置圖第八十二頁，共九十九頁，2022年，8月28日第八講高壓噴射灌漿技術(shù)高壓噴射法就是利用工程鉆機(jī)鉆孔至設(shè)計(jì)處理的深度后，用高壓泥漿泵，通過安裝在鉆桿（噴桿）桿端置于孔底的特殊噴嘴，向周圍土體高壓噴射固化漿液(一般使用水泥漿液)，同時鉆桿（噴桿）以一定的速度邊旋轉(zhuǎn)邊提升，高壓射流使一定范圍內(nèi)的土體結(jié)構(gòu)破壞，并強(qiáng)制與固化漿液混合，凝固后便在土體中形成具有一定性能和形狀的固結(jié)體。第八十三頁，共九十九頁，2022年，8月28日

固結(jié)體的形狀和噴射流的移動方向有關(guān)。一般分為旋轉(zhuǎn)噴射(簡稱旋噴)，定向噴射(簡稱定噴)和擺動噴射(簡稱擺噴)。旋噴樁主要用于加固地基，提高地基的抗剪強(qiáng)度，改善地基土的變形性能，使其在上部結(jié)構(gòu)荷載作用下，不至破壞或產(chǎn)生過大的變形。定噴固結(jié)體呈壁狀，擺噴形成厚度較大的扇狀固結(jié)體。定噴和擺噴通常用于地基防滲，改善地基土的水力條件及邊坡穩(wěn)定等工程。一．加固機(jī)理高噴法如三管高噴法用壓縮空氣包裹高壓噴射水流沖擊破壞攪動土體，同時用低壓灌漿泵灌入漿液，漿液被高壓水、氣射流卷吸帶入，同時與被攪動土體混合形成固結(jié)體。加固地基，形成樁、板、墻的機(jī)理可用五種作用來說明：

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1.高壓噴射流切割破壞土體作用噴流動壓以脈沖形式?jīng)_擊土體，使土體結(jié)構(gòu)破壞出現(xiàn)空洞。

2.混合攪拌作用鉆桿在旋轉(zhuǎn)和提升的過程中，在射流后面形成空隙，在噴射壓力作用下，迫使土粒向與噴嘴移動相反的方向(即阻力小的方向)移動，與漿液攪拌混合后形成固結(jié)體。

3.置換作用三重管高噴法又稱置換法，高速水射流切割土體的同時，由于通入壓縮空氣而把一部分切割下的土粒排出灌漿孔，土粒排出后所空下的體積由灌入的漿液補(bǔ)入。

4.充填、滲透固結(jié)作用高壓漿液充填沖開的和原有的土體空隙，析水固結(jié)，還可滲入一定厚度的砂層而形成固結(jié)體。

第八十五頁，共九十九頁，2022年，8月28日5.壓密作用高壓噴射流在切割破碎土體的過程中，在破碎帶邊緣還有剩余壓力，這種壓力對土層可產(chǎn)生一定的壓密作用，使高噴樁體邊緣部分的抗壓強(qiáng)度高于中心部分。二．基本種類按噴射介質(zhì)及其管路多少可分為單管法、二管法、三管法等。

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圖8-1高壓噴射灌漿示意圖

第八十七頁，共九十九頁，2022年，8月28日第八十八頁，共九十九頁，2022年，8月28日1.單管旋噴法通過單根管路，利用高壓漿液（20～30MPa），噴射沖切破壞土體，成樁直徑為40～50cm。其加固質(zhì)量好，施工速度快和成本低，但固結(jié)體直徑較小。2.二管旋噴法在單管法的基礎(chǔ)上又加以壓縮空氣，并使用雙通道的二重灌漿管。在管的底部側(cè)面有一個同軸雙重噴嘴，高壓漿液以20MPa左右的壓力從內(nèi)噴嘴中高速噴出，在射流的外圍加以0.7MPa左右的壓縮空氣噴出。在土體中形成直徑明顯增加的柱狀固結(jié)體，達(dá)80～150cm。3.三管旋噴法使用分別輸送水、氣、漿三種介質(zhì)的三重灌漿管。高壓水射流和外圍環(huán)繞的氣流同軸噴射沖切破壞土體，在高壓水射流的噴嘴周圍加上圓筒狀的空氣射流，進(jìn)行水、氣同軸噴射，可以減少水射流與周圍介質(zhì)的摩擦，避免水射流過早霧化，增強(qiáng)水射流的切割能力。第八十九頁，共九十九頁，2022年，8月28日噴嘴邊旋轉(zhuǎn)噴射，邊提升，在地基中形成較大的負(fù)壓區(qū)，攜帶同時壓入的漿液充填空隙，就會在地基中形成直徑較大、強(qiáng)度較高的固結(jié)體，起到加固地基的作用。三．漿液材料水泥是噴射灌漿的基本材料，水泥類漿液可分為以下幾種類型。1.普通型漿液一般采用普通硅酸鹽水泥，不加任何外加劑，水灰比一般為0.8：1～1.5:1，固結(jié)體的抗