隧道及地下工程注浆技术2015.6

隧道及地下工程注浆技术 前言 岩溶涌水 裂隙水 富水及软弱围岩隧道施工可能存在的危害 前言 隧道突泥涌水 前言 隧道坍塌变形 地表房屋开裂 前言 隧道二衬渗漏水 隧道大变形 内容提要 一 概念八 钻孔注浆机械二 注浆的功能九 注浆效果检查与评定三 工程对象特征十 全断面超前注浆设计四 注浆机理十一 小导管注浆五 注浆方式分类十二 地表加固注浆六 注浆工艺简介十三 二衬裂缝注浆七 注浆材料十四 工程实例 1概念 注浆 注浆是利用配套的机械设备 采取合理的注浆工艺 将一定量的胶凝性材料注入工程对象 使其在岩层裂隙内流动扩散 充填 固结 成为具有一定强度和低透水性的结石体 以达到填充 加固 堵水 抬升 以及纠偏等目的 工程对象 机械设备 胶凝材料 注浆工艺 注浆施工四要素 注浆的功能很多 经过科技技术人员的不断努力 注浆技术已渗透地下工程的各方面 目前 注浆技术已能较好地解决以下问题 基础加固 注浆堵水 回填防沉 竖井下沉控制 房屋下沉控制 桥台沉降控制 滑坡防治 变形控制 坍方处理 基坑截水帷幕 TBM软岩加固支护 渗漏水治理 盾构进出洞口加固 瓦斯防溢 路面整治 工程抢险 2注浆的功能 基础加固 渝怀线圆梁山隧道1 溶洞基底淤泥质地层 基底采取钢管桩注浆加固 基础加固 宜万铁路五爪观隧道 下穿暗河岩溶大厅 宽120m 高23m 底部为巨块状崩塌块石充填堆积体 采取 堆积体加固堵水 抬升暗河 施工方案 注浆堵水 浆液封堵透水裂隙效果图 浆液封堵裂隙 宜万铁路齐岳山隧道F11高压断层涌水情况 回填防沉 浅埋暗挖工程采取回填注浆控制地表下沉 盾构工程采取回填注浆防止地表下沉 房屋沉降控制 厦门机场浅埋大垮隧道下穿地表建筑物 采用袖阀管注浆 控制房屋沉降 桥台控沉 采取注浆加固控制桥台下沉 隧道洞口滑坍采取垂直注浆加固 滑坡防治 隧道大变形段采取径向注浆加固 隧道变形控制 基坑帷幕止水 渗漏水治理 采取化学注浆材料进行渗漏水治理 盾构进出井端头加固 天津海河共同沟盾构进口端头加固 洞内坍方处理 宜万铁路野三关隧道602溶腔溃口坍塌注浆处理 溶腔坍塌情况 坍塌段注浆开挖效果 隧道突泥涌砂处理 太中银铁路岗城隧道涌泥处理 隧道涌泥情况 注浆后开挖情况 3注浆对象特征 注浆施工前必须熟悉所面对工程对象的工程地质条件 水文地质特征 以及周围环境特点 工程造价和工期要求 工程地质条件 是否处于岩溶区 是岩溶还是断层破碎带 地层是砂层 粘土层 淤泥层 砂卵石层还是破碎围岩 地层的空隙率 裂隙度是多少 地层的可注性如何 水文地质特征 注浆设计前必须要搞清楚地层是不含水层 弱含水层还是富水层 水量是多少 是动水还是静水 水压是多大 地层渗透系数是多高 周围环境特点 要充分摸清楚周围的管线 建筑物 地面要求等特点 事实上 注浆是一门控制性很强的工程 活动 目前有很多不足之处 部分管线保护还是有一定的困难 因此在注浆施工前该拆迁的一定要坚持拆迁拆迁 例如地下通讯光缆 明确注浆对象的控制目的 是封堵地下水 加固软弱围岩 控制建筑物沉降还是控制变形等 造价 工期要求 注浆是一种商业行为 因此 在注浆方案制定 注浆材料选择 设备及人员投入等方面也应充分考虑工程造价和工期要求 明确对象特征 才能进行有针对性的进行方案设计 才能科学的进行注浆参数 注浆工艺 注浆材料和效果评定方法及标准的选择 3注浆对象特征 4注浆机理 注浆施工时 浆液在地层中的扩散作用方式主要表现为四种 渗透扩散 劈裂扩散 裂隙填充 挤压填充 渗透扩散劈裂扩散裂隙填充挤压填充 浆液扩散机理模式图 渗透注浆 充填空隙或裂隙 排出孔中的自由水和气体 不改变土的结构 4注浆机理 渗透注浆 扩散方式取决于注浆方式 端点注浆为球面扩散 花管分段注浆为柱面扩散 地层特性 在中粗砂层 砂砾石层 砂卵石层中采用超细型注浆材料 在干的或潮湿的粉细砂层中采用改性水玻璃等化学浆液进行地下注浆施工 一般表现为渗透扩散 中粗砂层采用超细水泥注浆施工注浆固结体图片 4注浆机理 渗透注浆 劈裂注浆 通过压力 克服地层的初始应力和岩体的抗拉强度 使地层出现新的裂隙 浆液充填裂隙 4注浆机理 劈裂注浆 劈裂粉细砂层 劈裂黏土地层 劈裂强风化地层层 裂隙充填注浆 浆液在机械力作用下 沿地层原有裂隙流动 置换裂隙中的水或空气等 充填裂隙 裂隙填充注浆示意图 4注浆机理 裂隙充填注浆 注浆压力主要抵抗水或空气阻力 裂隙摩擦力 压力较小 地层特性 在残积层 岩石断层破碎带进行注浆施工时 一般当注浆材料粒径能满足小于裂隙宽度的1 3 1 5时 均能产生裂隙填充 根据施工经验 在这种地层中 一般采用普通水泥浆 普通水泥 水玻璃双液浆基本能满足裂隙填充的要求 裂隙填充机理 4注浆机理 裂隙充填注浆 挤压充填注浆 注浆点周围形成浆泡 压密土体 4注浆机理 挤压充填注浆 地层特性 在粉细砂等介质致密地层 在设计注浆压力作用下 浆液难以将地层剪切时 浆液以挤压加密地层介质为主 形成挤压充填来改良地层 粉细砂层中局部空洞浆液挤压填充固结体 全风化地层浆液挤压填充固结体图片 4注浆机理 挤压充填注浆 电动化学注浆 渗透系数很小的地层中 通过电渗透 使水由阳极 注浆管周围 流向阴极 滤水管 浆液充填空隙 是电渗排水和灌浆法的结合 4注浆机理 电动化学注浆 5注浆分类 注浆一般根据目的 作用进行分类 5注浆分类 加固为目的注浆 堵水为目的注浆 5注浆分类 5注浆分类 超前预注浆施工 后注浆施工 径向注浆 5注浆分类 究竟采用何种注浆 应根据水文地质和工程地质情况 注浆目的和要求等对各种注浆作安全 技术 经济全面比较后确定 6注浆工艺简介 全孔一次注浆 安设孔口管或注浆花管 一次注浆 前进式分段注浆 安设孔口管 钻一段 注一段 后退式注浆 安设袖阀管或TSS管 采用止浆塞注浆 跟踪注浆 采用双向止浆塞或孔内混合器注浆 根据目前的施工实施情况 注浆工艺大概分为以下几种 6注浆工艺简介 全孔一次性注浆 特点是在设计的一个注浆段长内 先完成钻孔 然后在孔口设置止浆设备进行注浆即可 它工艺简单 工作量较小 易造成浆液在地层的不均匀扩散 它适用于裂隙不甚发育 但分布均匀 含水量较小的岩层 孔口管一次性注浆 注浆花管一次性注浆 6注浆工艺简介 前进式分段注浆 即在施工中 实施钻一段 注一段 再钻一段 再注一段的钻 注交替方式进行钻孔注浆施工 每次钻孔注浆分段长度3 5m 前进式分段注浆可采用水囊式止浆塞或孔口管法兰盘进行止浆 6注浆工艺简介 后退式分段注浆 即在施工中 一次钻到设计深度 然后后退一段 注一段 再后退一段 再注一段的交替方式注浆方式 每次后退分段长度1 3m 后退式分段注浆可根据围岩成孔情况确定是否采用导管或采用钻杆直接后退式注浆 常用的止浆塞有机械式 水囊式 气胀式等 6注浆工艺简介 钻杆后退式注浆止浆塞后退式注浆 6注浆工艺简介 机械式止浆塞 6注浆工艺简介 气胀式止浆塞 双环止浆塞 6注浆工艺简介 PVC袖阀管注浆 注浆施工 水囊式止浆塞 PVC袖阀管 6注浆工艺简介 二重管注浆 WSS 二重管无收缩双液注浆技术是采用二重管钻机钻孔至预定深度后注浆 浆液有两种 即A液和B液 或C液 两种浆液通过二重管端头的浆液混合器充分混合 注浆时采用监控手段实施定向 定量 定压注浆 使岩土层的空隙或孔隙间充满浆液并固化 改变岩土层的性状 起到加固和堵水的目的 7注浆材料 注浆材料一般要求 1 可注性 要求浆液粘度低 有良好的流动性 可注性强 能渗透到细小的裂隙或孔隙内 2 可控性 液浆凝胶时间可以在几秒 数小时范围内按照需要通过材料配比进行任意调整 并能准确控制 以达到固结 堵水的要求 3 稳定性 要求浆液在常温 常压下能较长时间存放而不改变其基本性质 存放不受温度 湿度变化的影响 从而保证浆液的连续注入 4 无污染性 要求浆液无毒 无臭 不污染环境 对人体无害 属非易燃 非易爆品 5 耐久性 要求浆液固化时无收缩现象 固化后与岩体有一定的粘结力 浆液固结体具有一定的抗压 抗拉强度 抗渗性好 抗冲刷及耐老化性能好 耐外性强 6 可操作性 要求浆液配制方便 工艺操作简单 安全 能够连续注入 7 廉价性 要求浆液原材料来源广 价格便宜 注浆材料一般要求 目前国内外常用的注浆材料有 水泥砂浆 改性水玻璃单液浆 普通水泥单液浆 普通水泥 水玻璃双液浆 超细水泥单液浆 超细水泥 水玻璃双液浆 HSC单液浆 TGRM单液浆 环氧树酯 聚氨酯等 目前常用注浆材料 常用注浆材料性能 新型注浆材料及性能 快硬硫铝酸盐水泥单液浆 是目前采用的前进式注浆方式较为理想的浆材 其性能特点如下 其主要优势特性表现在八方面 1 早强高强性 2 工艺匹配性 3 操作方便性 4 凝结可控性 5 扩散控域性 6 堵水高效性 7 经济适用性 8 绿色环保性 8钻孔注浆机械设备 钻孔注浆机械设备是完成注浆工程的一种工具 应满足注浆材料适应性要求 注浆工艺要求 环境控制要求 以及工期要求 因此 钻孔注浆机械设备应具有很好的配套性 钻孔机械设备 钻孔注浆机械设备 钻机 注浆泵 搅拌机 泵体 高压管路 混合器 8钻孔注浆机械设备 MKD 5S地质钻机 优点 钻进能力较高 4 6m h 价格适宜 缺点 定位不方便 采用风动力 钻孔过程中环境条件不好 8钻孔注浆机械设备 RPD 150C地质钻机钻机 优点 钻进能力较高 15 20m h 可实现150m深钻孔 取芯作业 可选择单管 双管作业 自动拆卸钻杆 作业范围广定位方便 移动方便 缺点 价格高 内燃动力系统对环境有一定影响 受作业空间限制 8钻孔注浆机械设备 优点 分体式机身小巧 适合小隧道和煤矿巷道施工 电动机作为动力单元 噪音小 低污染改善了施工环境 钻机速度15 20m h 水平面内进行360度全方位作业 缺点 移动 升降不便 RPD 75SL H2钻机 8钻孔注浆机械设备 优点 钻进能力好 15 25m h 移动方便 缺点 价格高 受作业空间限制 意大利C6地质钻机 8钻孔注浆机械设备 MZ 200改进型钻机 优点 钻进能力 5 10m h 移动方便 作业灵活 适宜小断面钻孔施工 缺点 推进力及扭距小 不适宜高水压作业 8钻孔注浆机械设备 进口大型钻机 8钻孔注浆机械设备 进口大型钻机 8钻孔注浆机械设备 卡萨格兰地180 8钻孔注浆机械设备 注浆机械设备 KBY系列双液注浆泵 优点 体积小 移动方便 操作简单 性能稳定 价格便宜 适宜单 双液注浆 缺点 流量小 8钻孔注浆机械设备 法国产PH系列双液注浆泵 优点 流量较大 适宜双液注浆 配备有自动记录系统 流量可调 可控制 缺点 压力低 使用成本高 8钻孔注浆机械设备 黑旋风SNS系列注浆泵 3SNS A注浆泵 优点 体积小 机械泵 流量大 压力高 价格便宜 缺点 易堵缸体 8钻孔注浆机械设备 西安探矿机械厂高压注浆泵 优点 流量大 压力高 电脑控制系统 流量 压力可控制无级变速 缺点 价格高 体积大 对作业环境要求高 8钻孔注浆机械设备 普通搅拌 转速50 100r min 主要用于浆液的二次搅拌 保证浆液的流动性能 8钻孔注浆机械设备 高速搅拌系统 高速拌和机 转速1300 2000r min 主要用于浆液的一次搅拌 搅拌时间3 5min 8钻孔注浆机械设备 灌浆自动记录系统 对注浆过程各种参数 如流量 压力 注浆量 水灰比等进行不间断记录 并根据数据进行P Q T等曲线绘制 对注浆效果进行分析 同时可对多个孔注浆过程进行数据采集 并根据需要自动生成记录表格 9注浆效果评定方法 对注浆效果进行合理评价是保证安全施工和确保注浆质量的关键 目前采用的评定方法可以分为四大类 9注浆效果评定方法 包含空间效应分布和时间效应分布 空间效应分布必须满足浆液分布规律和地层吸浆特性对应 若地层均匀则空间浆液分布均衡 才能保证注浆效果 时间效应分布随着时间推移地层吸浆量减小 后序孔吸浆量小于前序孔 钻孔注浆量时间效应图 注浆量分布特征分析 注浆量分布空间效应图 9注浆效果评定方法 P Q t曲线法 根据注浆施工过程记录的数据进行P t Q t曲线绘制 根据地层特性 设备性能 注浆参数对注浆效果进行分析 当P Q t表现出的特性符合地层加固机理 说明达到效果要求 裂隙填充机理 涌水量对比法 钻孔涌水量时间效应图 对各孔出水量和注浆前后出水情况进行对比 对注浆效果进行评价 9注浆效果评定方法 反算浆液填充率一般要求地层浆液填充率达到70 以上 对于富水地层浆液对裂隙填充率达到80 以上 孔内摄像技术 利用孔内摄像进行注浆效果评定 能够较为直观的对浆液充填度和地层的稳定性以及出水情况进行分析判识 是一种操作方便实用的方法 可取代钻孔取芯在以后的施工中推广应用 浆液充填情况 9注浆效果评定方法 注浆效果检查的方法和标准较多 施工中应结合工程水文地质 周边环境 注浆目的等进行综合选择和制定 检查孔 观察法 通过钻设检查孔观察 出水量情况 是否涌泥 坍孔等进行效果评定 9注浆效果评定方法 取芯法 通过取芯 分析浆液填充情况 该方法比较直观 但耗时长 10全断面超前注浆设计 10 1注浆设计程序 10 2止浆墙厚度的确定 超前注浆的前提条件形成静水静压的封闭状态 因此首先要在工作面形成止浆墙 作用主要是 1 满足注浆压力要求 2 控制涌水突泥 3 防止跑漏浆 4 固定孔口管 5 确保施工安全 引排水施工止浆墙 止浆墙厚度设计 1 抗压计算 B 止浆墙厚度 m D 开挖断面直径 m 止浆墙面与垂直轴的斜角m 工作条件系数 R 设计混凝土强度 PZ 最大注浆压力 MPa 超载系数 10 2止浆墙厚度的确定 2 抗剪计算 引排水施工止浆墙 3 经验数值 止浆墙厚度通常可采用抗压强度 抗剪强度公式进行计算 但往往计算的数值较大 与现场实际不符 因此可采用经验来确定厚度 以铁路隧道为例 平导 1 2m 正洞 2 3m B 止浆墙厚度 m D 开挖断面直径 m m 工作条件系数 R 设计混凝土强度 PZ 最大注浆压力 MPa 超载系数k 转换系数 10 3注浆加固范围确定 加固帷幕厚度的确定和地质条件 水压力并考虑注浆效果 其前提条件是将注浆后的地层作为均质地层来计算的 水压越高 注浆圈越大 现场实际在方案制定过程中一般取隧道开挖直径的 0 5 1 D 水压大 水量大 地质差时取大值 B 帷幕厚度 m D 开挖断面直径 m 围岩固结体最大抗压强度 MPa Pw 最大静水压力 10 3注浆加固范围确定 而实际上因隧道周围土体 水量 水压分布是不均匀的 因此施工中在保证周边2排孔的前提下 可以形成不均匀的加固体厚度 来分区域的抵抗水压力 在水量小的区域可以采用3 5m的加固圈 对水量大的区域予以加强 目前根据工艺及设备 纵向加固定长度在20 30m 传统全断面注浆工法 信息化跟踪注浆工法 10 4浆液扩散半径 影响因素 浆液料种类 浆液流动性 注浆压力 地层渗透性 注浆时间 试验确定 据预设计半径三角形布孔 注浆结束后在三角形重心处取芯对扩散半径进行验证及确定 经验数值 一般在中细砂层 粉质黏性土中取0 5 0 8m 中粗砂 砂卵石层中取0 8 1 2m 断层破碎带取1 5 2 0m 10 5布孔原则 注浆孔终孔间距 L 10 6注浆参数 注浆压力 经验公式 P P水 1 0 2 0 MPa 以堵水为主 注浆量估算 假设浆液在地层中均匀扩散 单孔注浆量参照下式计算 Q R2 L n 式中 Q 浆液注入量 m3 R 浆液扩散半径 m L 注浆段长度 m n 围岩孔隙率 试验确定 浆液充填系数 取0 6 0 9 超耗系数1 2 小导管注浆设计应根据地质条件 隧道断面大小及支护结构形式选用不同的设计参数 小导管沿隧道周边布设 一般为单层布置 大断面隧道 软弱围岩地层亦可双层布置 11小导管注浆 11 1小导管设计参数 根据地下工程特点 小导管注浆主要参数为 1 小导管长度 L L 上台阶高度 1m 2 小导管直径 30 50mm 3 安设角度 10 15 4 注浆压力 0 5 1 5MPa 5 浆液扩散半径 0 15 0 25m 6 注浆速度 30 100L min 7 浆液注入量Q 式中 Q 单管注浆量 m3 R 浆液扩散半径 m L 注浆管长度 m 一般3 5m n 地层孔隙率或裂隙度 地层填充系数 堵水时 一般取0 7 0 8 加固地层时 一般取0 6 0 7 浆液消耗系数 一般取1 1 1 2 8 每循环小导管搭接长度为0 5 1 0m 9 环向间距为30 40cm 11 2小导管制作与安设 超前小导管宜采用直径为25 50mm的焊接钢管或无缝钢管制作 先把钢管截成需要的长度 在钢管的前端切割 焊接成10 15cm长的尖锥状 在钢管后端10cm处焊接 6钢筋箍 以利套管顶进 管尾10cm车丝 和球阀连接 距后端钢筋箍处90cm开始开孔 每隔20cm梅花形布设 8mm溢浆孔 小导管的安设可采用引孔或直接顶入方式 其安设步骤为 1 用YT 28风钻或煤电钻成孔 或用吹管将砂石吹出成孔 孔径大于小导管直径10 20mm 孔深视导管长度而定 2 插入导管 如插入困难 可用带顶进套管的风钻顶入 3 用吹风管将管内砂石吹出或用掏钩将砂石掏出 4 小导管尾缠棉纱 使小导管与钻孔固定密贴 并用棉纱将孔口临时堵塞 5 为防止小导管注浆过程中工作面漏浆 小导管安设后必须对其周围一定范围的工作面进行喷射混凝土封闭 喷射厚度视地质情况 以5 8cm为宜 11 3注浆技术要点 1 注浆顺序 周边超前小导管自两侧向拱顶方向注第一序孔 单号 然后以同样顺序注第二序孔 双号 注浆过程中要根据不同地层及掌子面含水情况 将凝胶时间调整在30 180s 以防止浆液随地下水流失过远而造成止水效果不佳和浆液的浪费 单孔注浆结束后应迅速用棉纱将孔口封闭 并用水清洗泵及管路 然后移至下一孔进行施工 2 水泥浆注浆 浆液的水灰比为0 6 1 1 1 水泥强度等级为42 5 注浆压力为0 5 1 5MPa 为防压裂工作面 同时还需控制注入量 当每根导管的注浆达到设计量时即可停止 当孔口压力达到规定值 但注入量不足时也应停止 3 注浆结束标准 单孔注浆结束标准 注浆过程中 压力逐渐上升 流量逐渐减少 当压力达到注浆终压 注浆量达到设计注浆量的80 以上 可结束该孔注浆 注浆压力未能达到设计终压 注浆量已达到设计注浆量 并无漏浆现象 亦可结束该孔注浆 本循环注浆结束标准 所有注浆孔均达到单孔注浆结束标准 无漏注现象 即可结束本循环注浆 12地表加固注浆 现阶段 地表加固注浆主要采用袖阀管后退式注浆工艺与钻杆后退式注浆加固12 1袖阀管后退式注浆工艺 1 施工准备及场地平整平整作业区场地 并探明钻孔作业区内无管线 做好临时排水排浆储浆系统 2 钻孔 测量放线定出注浆孔孔位 采用工程地质钻机按标出的孔位及设计角度进行钻孔 钻孔过程中采用套管定位 成孔后立即封孔 在钻孔过程中做好详细的钻孔记录 对钻孔进行地质描述 有利于下一步注浆施工 按设计要求完成钻孔 安设好袖阀管后 将套管拔出 3 安设袖阀管 将袖阀管沿套管内壁下至设计深度后 在顶部加上闷盖 然后拔出套管进行封孔作业 采用水泥 膨润土浆液进行封孔 封孔泥浆配比按水泥 膨润土 水 1 2 5 4 1 封孔泥夹通过钻杆从孔底压入 充填钻孔空间 直到封闭泥浆完全充填钻孔空间 为取得更好的封闭效果 可先将孔口部位2 3m范围采用水泥砂浆封孔并预埋排气排浆管 待孔口部位水泥砂浆强度达到要求后通过钻杆从孔底压入水泥 膨润土浆液 至排气孔漏出浆液后进行封孔 4 注浆施工采用注浆泵进行注浆作业 注浆方式采取后退式分段注浆工艺 即利用止浆系统 止浆塞 在注浆带内进行孔底注浆 每次注浆段长0 5 1m 注完第一注浆段后 将注浆芯管和止浆系统采用管钳外提至第二注浆段 进行第二段注浆 以此下去 直至注浆段全部完成 12 2钻杆后退式分段注浆工艺 1 施工准备及场地平整平整作业区场地 并探明钻孔作业区内无管线 做好临时排水排浆储浆系统 2 钻孔用测量仪器定出补注注浆孔位置及辅助轴线 钻孔采用多功能钻机根据补孔角度钻成孔 轴线偏差小于1 150 角度偏差不大于0 5 3 注浆管的安设钻孔至设计深度后 安装注浆管 4 注浆钻杆后退分段注浆 每次分段长度为1 5 2 0m 根据设计单孔注浆量及压力控制每段注浆用量 钻杆后退至设计位置时 将钻杆全部拔出 12 3注浆技术要点 1 严格控制注浆孔布设的间距和排距 钻孔水平误差 5cm 钻孔垂直度误差 1 150 2 钻孔完成后安设注浆管时 注浆管应高出地面20cm并加上闷盖 从而防止泥浆进入注浆管 影响注浆施工 3 注浆施工工艺采取0 5m段长的后退式分段注浆 为确保加固体的连续性 施工中应严格执行分段长度 严禁超长提升芯管 4 在地表布设监控量测点 监测注浆对地表产生的隆起影响 及时反馈信息 完善注浆施工参数 5 严格按照设计的段长进行分段注浆 不得任意延长分段长度 必要时可进行重复注浆 以确保注浆质量 13二衬裂缝注浆 13 1二衬裂缝及渗漏水施工工艺 1 较小流水缝治理工艺对于较小的流水缝采用注化学浆液的方法进行封堵 施工工艺沿裂缝每隔0 2 0 3m设置一根长10cm 10mm的止水针头 止水针头的前端对准渗水裂缝 再用双快水泥或HSC填充料填充并固定止水针头 待水泥浆达到一定强度后 检查堵塞效果 或者用特制的止水针头固定在钻好的深30cm 14的孔内 要保证除止水针头漏水外 其它部位不能漏水 否则要进一步封堵 然后连接好管路和注浆泵 自下而上压注聚氨脂浆液 注浆压力为0 3 0 5MPa 检查注浆效果 清除外露的止水针头 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调色料 使处理部位表面与原混凝土保持一致 见图1 如来水方向比较明确 可直接钻孔并安装孔口管进行注浆 孔口用锚固剂锚固 注浆完毕后 割掉外露的注浆管 并涂刷KP1型材料 堵水材料及配比a注浆材料 目前以水溶性聚氨酯为主 配制按有关说明 b涂抹材料 采用渗透结晶型防水涂料 可使用凯顿百森KTI型防水涂料 涂刷时 其与水的配比应控制在5 2左右 注浆参数a注浆压力0 5 1MPa b注浆速度1 10L min 2 较大流水裂缝或施工缝处理工艺对于较大流水裂缝或施工缝主要采用凿槽引排的方法进行治理 其主要步骤是 用切割机和凿子等工具沿流水缝剔槽 深为6 8cm 宽5 6cm的矩形或倒梯形沟槽 沟槽内要利于渗水的流出 然后利用沟槽把水流进排水沟 用钢刷将槽内浮尘扫除干净 在凹槽内嵌入 50mm弹簧排水盲管或塑料半圆管或半圆钢管 管一端伸入排水沟内 在盲管外侧抹2cm厚的HSC填充料 水灰比为0 4 1 再抹3cm厚的环氧砂浆 砂浆表面与混凝土表面基本平齐 在防水砂浆表面刷涂一层渗透结晶型防水涂料 并抹平 封槽后应注意使结构表面平整 光滑 并刷涂刮抹料和调色料 使处理表面与原有混凝土表面颜色一致 目前的化学浆五花八门 品种繁多 化学浆材选择应掌握的原则 一是浆材的可灌性 所选化学浆材必须能够灌入裂缝 充填饱满 灌入后能凝结固化 以达到补强和防渗加固的目的 二是浆材的耐久性 所选用材料在使用环境条件下性能稳定 不易起化学变化 并且与混凝土裂缝有足够的粘接强度 不易脱开 对于一些活动裂缝和不稳定裂缝要特别注意这条原则 渗水隧道二衬衬砌混凝土裂缝的特点是 裂缝开度较小 外水压力大 浆液较难灌入 一般处理要求既要满足补强又要防渗堵漏 灌浆材料一般采用高渗透改良性环氧浆材 13 2注浆材料 混凝土裂缝处理难度较大 对有渗水的裂缝处理难度更大 通过参与地下隧道二衬混凝土渗水裂缝的处理 认为在处理过程中主要应注意以下几个问题 1 灌浆材料的正确选择 应选择低黏度 低收缩的环氧浆材 收缩大的材料需多次复灌 不但增加投入 而且复灌成功率小 目前采用主要是两种系列的改性环氧浆材 各有优缺点应根据缝的宽度 渗水情况及处理的结构要求 选择适宜的浆材 2 避免微细粉尘对化学灌浆的影响 混凝土裂缝内部极不规则 其宽度受骨料 钢筋等的影响宽窄变化复杂 当化学浆液夹着微细粉尘在裂缝中灌入时 碰到较窄处 就会累积阻塞浆液通路 因此微细粉尘对化学灌浆的危害极大 但钻孔结束时安装止水针头前一定要把孔内冲洗干净 避免粉尘影响 3 施工要点 3 从宽处往窄处灌浆最为有利 从上至下 从宽至窄 缝隙两边同时作业 这是注化学浆的基本原则 温度裂缝的形成最先在混凝土表面形成 随着温度应力的作用持续向纵深方向发展 因此在混凝土表面的裂缝开合度最大 从缝口进浆对灌浆质量的提高极为有利 4 必须保证连续稳定的注浆压力 稳定的注浆压力是保证浆液能否使裂缝充填饱满的关键 应采用电动高压注浆泵进行施工 5 有效降低外水压力 裂缝中只要有水就会增加注浆难度 条件允许的情况下应通过打排水孔的方法来降低外水压力 或采用封闭渗水岩体的方法减少裂缝的渗水量 提高浆材的粘接强度和灌浆效果 6 注浆施工中有效的排水排气 裂缝灌浆时应通过有效措施把孔中及缝面的水气排出 来提高可注性 采用每次注浆至少保留3 5个注浆孔或在裂缝的缝口处埋排气嘴的方法可有效的排除裂缝中的水和气 14 工程实例 宜万铁路齐岳山隧道位于湖北省利川市境内 隧道全长10528m 洞身最大埋深670m 隧道左侧30m设置贯通平行导坑一座 进口段穿越齐岳山背斜 以灰岩为主 岩溶 岩溶水发育 中部为得胜场槽谷 出口段以碎屑岩为主 节理裂隙发育 富含高压裂隙水 二 F11高压富水断层地质及水文特征 2 高压富水 施工过程实测F11断层水压高达1 7 2 8MPa 钻孔注浆施工过程曾出现单孔1800m3 h高压涌水 正洞钻孔高压涌水 实测水压力2 8MPa 二 F11高压富水断层地质及水文特征 2 高压富水 平导钻孔高压涌水 涌水携带充填物 三 超前注浆堵水加固方案设计 超前探孔存在问题 1 钻孔易诱发高压突水 涌泥灾害 施工风险高 DK365 313工作面探孔过程突发涌水涌石灾害 钻机被掩埋 三 超前注浆堵水加固方案设计 3 2超前加固注浆设计以正洞注浆堵水方案设计为例 根据 外堵内固精细化跟踪注浆设计工法 方案共设计4种类型的孔 1 加固注浆兼超前地质探孔 六孔定位 兼注浆孔 开挖轮廓线外2圈注浆孔 终孔在开挖轮廓线外4m 三 超前注浆堵水加固方案设计 3 2超前加固注浆设计 2 工作面稳定孔 以稳开挖工作面为目的 在开挖面按照一定间距布设玻璃纤维锚杆 并通过注浆使锚杆与围岩固结形成纵向拉拔力 稳定开挖面 三 超前注浆堵水加固方案设计 3 2超前加固注浆设计 3 检查孔兼补充注浆孔 以对注浆效果进行检查评定为目的 主要布置在地质条件差或注浆薄弱区域 并对薄弱区域进行补强注浆 三 超前注浆堵水加固方案设计 3 2超前加固注浆设计 4 管棚孔兼周边补充注浆孔 以加强刚性支护 提高软弱破碎地层承载力为目的 通过在开挖轮廓线外一定范围布设超前大管棚 提高刚性支护能力 并对开挖轮廓线附近进行补强注浆 三