隧道注漿簡介

隧道注漿簡介宜萬鐵路西南交大監(jiān)理站徐林二00六年七月?湖北?J一、注漿目隧道洞身處在地下水發(fā)育地段，大量排放可能影響當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，采用“以堵為主、限量排放〃防排水原那么。注漿主要目是加固圍巖，保證隧道洞室穩(wěn)定，確保施工及運營平安，實現(xiàn)控制排放，減少水資源流失。排水量控制標準按注漿后每延迷洞壁滲漏量控制，現(xiàn)場實測與設(shè)計值相比擬。注漿主要作用：1、降低圍巖滲透性，提高其抗?jié)B能力，減少地下水滲流量；2、疏導〔局部為堵水〕水流，改善工程施工，運營條件；3、改善隧道圍巖力學性能，提高其整體性；4、充填隧道周邊圍巖溶洞、溶槽、裂隙，防止塌陷，改善其物理力學條件。二、注漿分類根據(jù)工程地質(zhì)條件，巖體完整性，巖溶發(fā)育情況，涌突水位置、水量、水壓及巖體綜合滲透系數(shù)等選用以下注漿方法中一種或幾種組合方法：1、充填注漿與基巖裂隙注漿；2、滲透注漿；第1頁3、擠密注漿；4、劈裂注漿。三、注漿方案注漿方案采用超前帷幕注漿、后注漿、局部注漿、補充注漿四種方案相結(jié)合，根本注漿方案分為以下幾種：1、超前帷幕注漿，每一循環(huán)長度30?50m，固結(jié)范圍：開挖輪廓線外3?8m；2、開挖后全斷面徑向注漿，固結(jié)范圍：開挖輪廓線外3?5m；3、局部注漿分為：局部超前注漿、開挖后局部注漿等幾種，根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報探明局部巖溶實際分布及開挖后地下水滲漏狀態(tài)分別采用；4、補充注漿為上述三種注漿方案實施后，仍未到達設(shè)計要求時，根據(jù)實際情況選擇上述注漿方案一種或多種進展補充注漿。四、注漿方案選擇注漿方案應(yīng)根據(jù)隧道工程、水文地質(zhì)情況初步選定，施工中根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報成果調(diào)整完善，合理選擇注漿方案：1、對可溶巖與非可溶巖接觸帶、斷層破碎帶及向斜核部、物探異常區(qū)等，預(yù)測儲水量大、水壓高、直接提醒極可能產(chǎn)生嚴重突水突泥地段采用超前預(yù)注漿方案，預(yù)注漿加固圈固結(jié)范圍：正洞為開挖輪廓線外3?8m；平導為開挖輪廓線外2?5m；2、對巖體完整，其構(gòu)造性能可保證開挖平安，但大面積渦水量大于控制排水量，且預(yù)測地下水壓力較少時，實施開挖后全斷面徑向注漿，注漿加固圈固結(jié)范圍：正洞為開挖輪廓線外3?5m;平導為開挖輪廓線外3m；3、巖體完整，其構(gòu)造性能可保證開挖平安，但局部出水且流量大于控制排水靈時，僅對出水處實施局部注漿；4、注漿后流量仍大于控制排水量，注漿固結(jié)圈綜合滲透系數(shù)大于設(shè)計控制值或仍有局部出水點時，實施補注漿。五、注漿機理注漿施工時，漿液在巖體〔隧道一種〕中作用方式主要表現(xiàn)為四種：滲透擴散；劈裂擴散；裂隙擴散；擠壓填充1、滲透擴散在中粗砂層，砂礫石層、砂卵石層中采用超細型注漿材料；在干或潮濕粉細砂層中采用改性水玻璃進展注漿施工，假設(shè)擴散半徑選擇不大，注漿壓力選取不高時，注漿在地層中一般表現(xiàn)為滲透擴散。2、劈裂注漿在中細砂層、粉細砂層、淤積質(zhì)粘土層，粉質(zhì)粘土層，由于顆粒細，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。不同細度注漿材料在地層中注漿會產(chǎn)生不同厚度劈裂漿脈。3、裂隙注漿在殘積層，巖石斷層破碎帶進展注漿施工時，一般當注漿材料粒徑能滿足小于裂隙寬度1/3?1/5時，均能產(chǎn)生裂隙填充。根據(jù)施工經(jīng)歷，在這種地層中，一般采用普通水泥漿、普通水泥一水玻璃雙液漿根本能滿足裂隙填充要求。4、擠壓填充地層較粘軟，采用較高注漿壓力，一是擠壓粘軟地層而致使地層物理力學性能改善；二是填充粘軟地層被擠壓后空隙。一般采用普通水泥漿液。六、注漿材料目前國內(nèi)外常用注漿材料有：混凝土、水泥砂漿、改性水玻璃單液漿、普通水泥單液漿、普通水泥一水玻璃雙液漿、超細水泥單液漿、超細水泥一水玻璃雙液漿、HSC單液漿、TGRM單液漿、環(huán)氧樹脂、聚氨酯等。1、大量地下工程均采用以下水泥為注漿基材漿液，常用共六種,其注漿材料評價見下表：名稱優(yōu)點缺點C漿①凝膠時間長，局部孔隙較大位置，擴散范圍大。②固結(jié)體強度高。③單價低。①凝膠時間長，易受地下水稀釋影響。②顆粒粗，在粉細砂層中注漿擴散能力受到影響。MC漿①凝膠時間長，顆粒細，在粉細砂層中有較好可注性。②固結(jié)體強度高①凝膠時間長，易受地下水稀釋影響。②單價較高。第4頁

T漿與HSC漿①具有較好抗分散性，能有效控制注漿區(qū)域。②固結(jié)體強度高。①粘度大，影響注漿擴散范圍。②單價高。C—S漿①凝膠時間可控，可以到達控域注漿目。②單價低。①在粉細砂層中可注性差。②抗壓、抗剪強度低，易被高壓水破壞。MC—S漿①在粉細砂層中能得到較細劈裂脈，可注性好。②凝膠時間可控。①抗壓、抗剪強度較低，易被高壓水破壞。②單價高。2、注漿材料配比參數(shù)表漿液名稱水灰比〔0：（3〕體積比〔C：S〕水玻璃濃度〔Be,〕C漿0.6：1~0.8：1MC漿0.6：1~0.8：1C—S漿0.6：1-1：130-35MC—S漿0.6：1-1：130-35HSC漿0.8：1-1：1T漿0.8：1-1：13、注漿材料使用原那么①按照地質(zhì)構(gòu)造條件不同，在一般斷層玻璃地段，宜采用。漿、C—S漿等普通注漿材料。在砂層地段，宜采用乂。漿、MC—S漿、第5頁T漿與HSC漿等超細型特種注漿材料。②按照注漿方案不同，在徑向注漿施工時，一般地段可采用C漿，特殊地段應(yīng)采用MC漿。在超前帷幕注漿施工時，應(yīng)綜合采用C漿、C—S漿、MC漿、MC—S漿、T漿與HSC漿綜合注漿材料體系。③按水文地質(zhì)條件不同，在一段富水條件下可采用C漿、MC漿。但在高壓、強富水條件下，應(yīng)綜合采用C漿、C—S漿、MC漿、MC—S漿、T漿與HSC漿綜合注漿材料體系。④采用綜合注漿材料體系時，應(yīng)按照由粗到細、由單液到雙液、由高濃度到低濃度三個準那么進展動態(tài)調(diào)整。七、鉆孔注漿機械設(shè)備1、鉆機：〔只列類型、以便了解〕①TBM配套THC500超前地質(zhì)鉆機；②MEDIAN地質(zhì)鉆機〔法國地基公司生產(chǎn)〕；③MKD—5S地質(zhì)鉆機〔西安探礦機械廠生產(chǎn)〕④ZYG—150型全液壓鉆機；⑤MGY—60B型地質(zhì)鉆機；⑥改型TM—30型錨桿鉆機；⑦K—100型垂直地質(zhì)鉆機。2、注漿泵〔只列類型、以便了解〕⑧日本產(chǎn)HFV—50/70雙液注漿泵；⑨法國產(chǎn)PH系列雙液注漿泵；⑩河北產(chǎn)HBY—50/70型雙液注漿泵；?鎮(zhèn)江產(chǎn)YZB—130型雙液注漿泵；?葫蘆島產(chǎn)GZB—YS型雙液高壓注漿泵；?葫蘆島產(chǎn)ZTGZ—60/210型雙液注漿泵;?西安產(chǎn)ZJB〔BP〕一30型單液注漿泵；?重慶產(chǎn)100/3.5型砂漿泵。3、攪拌機：LG—300型葉片式注漿攪拌機或其它注漿攪拌機。八、鉆孔注漿工藝注漿工藝是注漿成敗關(guān)鍵，沒有一個適宜注漿工藝，漿液就很難按理想軌跡注入地層。因此，亦很難到達良好效果。決定注漿能否到達預(yù)期效果幾個控制因素:注漿管材；注漿孔布設(shè)；注漿方式；注漿順序與原那么；注漿參數(shù)1、注漿管材主要有大管棚、小導管〔花管〕、中空錨桿、孔□管、袖閥管、TSS管等2、注漿孔布設(shè)①不宜采取矩形布孔，宜采用梅花型布孔；②重要隧道工程，開挖輪廓線外至少布設(shè)兩圈或兩排注漿孔；③重要基坑工程，帷幕注漿時至少施作三排以上。3、注漿方式前進式分段注漿，后退式分段注漿，氣孔一次性注漿、鉆孔注漿等。①前進式分段注漿在施工中，實施鉆一段，注一段，再鉆一段，再注一段鉆、注交替方式進展鉆孔注漿施工，每次鉆孔注漿分段長度3?5m。前進式分段注漿可采用水囊式止?jié){塞或孔口管法蘭盤進展止?jié){。其工藝流程見下表：②后退式分段注漿注漿施工時，首先將止?jié){塞及其它配套裝置放入管中，對底部一個注漿分段長度進展注漿施工，第一個分段注漿完成后，后退一個分段長度進展第二分段注漿，如此下去，直到將整個注漿讀那完成。進展后退式分段注漿施工，注漿分段長度宜取0.6?1.0m。兩種不同止?jié){方式工藝流程見下表:袖閥管后退式分段注漿工藝流程TSS管后退式分段注漿工藝流程③全孔一次性注漿直接將注漿管路與注漿孔口裝置接通進展注漿施工。4、注漿順序及原那么①分區(qū)注漿原那么②注漿順序按跳孔原那么③由上游到下游原那么④由下到上原那么⑤由外到內(nèi)原那么⑥約束發(fā)散型注漿原那么⑦定量一定壓相結(jié)合原那么⑧多孔少注原那么5、注漿參數(shù)①注漿加固厚度一般情況下臺階開挖時，B=0.2~0.5d；有少量地下水影響下，B=0.5~2d；有高壓富水影響時，B=2~3d。②漿液擴散半徑注漿擴散半徑，并不是指漿液在地層中擴散最遠距離，而是指漿液能符合設(shè)計要求擴散距離。一般中細砂層，粉質(zhì)粘性土中取R=0.5~0.8m；中粗砂，砂卵石層中取R=0.8~1.2m;斷層破碎帶取R=1.2~2.0m。③漿液凝膠時間根據(jù)目前工藝水平，推薦雙液漿凝膠時間取Tg=30〃~3,，一般情況下寧短勿長,當工人對工藝熟練程度高時取低值，反之取高值。單液漿凝膠時間不宜超過8h,否那么難以控制擴散范圍。④注漿長度注漿段長度是指縱向注漿范圍，根據(jù)大量工程實現(xiàn)，注漿仍存在“楔形效應(yīng)〃，即越向前注漿效果越差，漿液難以擴散，因此建議注漿段一般宜選用20~30m。⑤注漿分段長度當對砂層，粉質(zhì)粘性土層注漿時，應(yīng)采取分段注漿，注漿分段長第9頁度宜取0.4~0.6m,否那么極易引起地表隆起。⑥注漿速度砂層，粉質(zhì)粘性土中注漿速度取V=20~40L/min;砂礫石層等孔隙較大地層取V=40~60L/min；在斷層破碎帶中取V=60~120L/min。⑦注漿量注漿量計算公式：Q=AR2?h?n?a〔1+B〕Q一注漿量；R—擴散半徑；h一注漿段長n一地層孔隙率；a—地層充填率；B一漿液損失率。一般情況下，地層孔隙率：砂層取0.3~0.4,其它地層取0.4~0.6；地層充填率：單孔計算時取60%~70%,群孔時取70%~80%；漿液損失率：根據(jù)工藝情況取10%~30%。⑧注漿壓力注漿壓力建議取：水壓+2~3Mpa；城市地下工程壓力Wyh。九、注漿效果檢驗與評定1、檢測方法：共計五類十四種，見下表：|分析法I p—Q—t曲線法第10頁

注漿分布特征法涌水量比照法漿液填充率反算法檢查孔觀察法注漿效果檢查評定方法物探法I注漿效果檢查評定方法物探法I第11頁檢查孔P—Q—t曲線法滲透系數(shù)測試法加固效果觀察法注漿機理分析法力學指標測試法變形推測法地質(zhì)雷達2、巖溶注漿處理時注漿效果檢查方法與標準①必測工程：P—Q—t曲線法〔符合設(shè)計要求，到達設(shè)計注漿量與注漿終壓〕注漿量分布特征法〔不能有注漿盲區(qū)〕涌水量比照法〔堵水率到達80%,總涌水量W50m3/m/d〕檢