隧道及地下工程注浆技术2015

隧道及地下工程灌浆技术，前言，岩溶水突水、裂隙水、富水及软弱围岩隧道施工中的可能危害，前言，隧道涌泥，前言，隧道塌方变形，地表房屋开裂，前言，隧道二次衬砌渗漏，隧道大变形，概述，一、概念8，钻孔灌浆机2，灌浆功能9，灌浆效果检查与评价3，工程目标特征10，全断面超前灌浆设计4，灌浆机理11，小导管灌浆5， 灌浆方法分类12，表面加固灌浆6，灌浆工艺简介13，第二层衬砌裂缝灌浆7，灌浆材料14，项目示例1。 概念、灌浆：灌浆是使用配套的机械设备，采用合理的灌浆工艺。向工程对象中注入一定量的胶凝材料，使其在岩层裂隙中流动、扩散、充填和固结，成为具有一定强度和低透水性的岩体，从而达到充填、加固、堵水、提升、纠偏等目的。工程对象、机械设备、胶结材料、灌浆技术、灌浆施工四大要素，灌浆功能众多，通过科技人员的不断努力，灌浆技术已经渗透到地下工程的各个方面。目前，注浆技术已经能够较好地解决以下问题。基础加固TBM采用“堆积体加固阻水、抬高暗河”的施工方案。注浆堵水和注浆封堵透水裂隙效果图如下：注浆封堵裂隙、宜万铁路齐岳山隧道F11高压断层涌水、回填防沉、回填注浆控制浅埋暗挖工程地表沉降、回填注浆防止盾构工程地表沉降、建筑物沉降控制、袖阀管注浆控制建筑物沉降和桥台沉降控制。采用注浆加固控制桥台沉降，隧道洞口塌方采用垂直注浆加固，塌方采用预防，隧道大变形段采用径向注浆加固，隧道变形控制，基坑帷幕封堵及渗漏水处理，渗漏水处理采用化学灌浆材料，盾构进出井端头加固，天津海河公沟盾构进口端头加固， 隧道内进行塌方处理，宜万铁路野三关隧道进行602溶腔塌方注浆处理，实现溶腔塌方条件。 塌方段注浆开挖效果、隧道涌泥涌砂处理、太中银铁路港城隧道涌泥处理、隧道涌泥、注浆后开挖、注浆对象三大特点。灌浆施工前，必须熟悉所面对工程对象的工程地质条件和水文地质特征，以及周围环境的特点、工程造价和工期要求。(1)工程地质条件：是否在岩溶地区？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？地层的孔隙度和破裂程度是多少？地层的可注入性是什么？(2)水文地质特征：灌浆设计前，必须明确地层是非含水层、弱含水层还是富水层，水量是多少？它是流动的水还是静止的水？水压是多少？地层渗透系数有多高？(3)周围环境的特点：必须充分了解周围管线、建筑物和地面要求的特点。事实上，灌浆是一个非常可控的项目。目前存在许多不足，一些管道在保护方面仍有一定困难。因此，灌浆施工前必须坚持拆除地下通信电缆等。(4)明确注浆对象的控制目的：封堵地下水、加固软弱围岩、控制建筑物沉降或变形等。(5)成本和工期要求：灌浆是一种商业行为，因此也应充分考虑工程成本和工期要求只有明确了对象的特征，才能进行有针对性的方案设计，才能科学地选择注浆参数、注浆工艺、注浆材料、评价方法和标准。3、灌浆对象特点，4、灌浆机理，灌浆施工过程中，浆液在地层中的扩散作用方式主要有四种：4、灌浆机理-渗透灌浆，扩散方式取决于灌浆方法，终点灌浆为球形扩散，花管节段灌浆为圆柱形扩散。地层特征：中粗砂层、砾石层和砂卵石层采用超细灌浆材料；化学灌浆，如改性水玻璃，用于干或湿粉细砂层的地下灌浆施工，一般以渗透和扩散为特征。中粗砂层采用超细水泥灌浆施工灌浆固结体图。4灌浆机理渗透灌浆和劈裂灌浆：通过压力，克服地层的初始应力和岩体的抗拉强度，使地层中出现新的裂缝，灌浆填充裂缝。4、注浆机理劈裂注浆、劈裂粉砂层、劈裂粘土层、劈裂强风化层、裂隙充填注浆：浆液在机械力的作用下沿地层原裂隙流动，置换裂隙中的水或空气，充填裂隙。4、灌缝灌浆示意图，灌浆机理-灌缝灌浆，灌浆压力主要对抗水或空气阻力，裂缝摩擦力大，压力小。地层特征：在残积层和岩石断层破碎带进行灌浆施工时，当灌浆材料的粒径小于裂缝宽度的1/3 1/5时，一般会发生裂缝充填。根据施工经验，该地层一般采用普通水泥浆和普通水泥-水玻璃双液浆，基本能满足填缝要求。裂缝充填机理，4灌浆机理-裂缝充填灌浆，挤压充填灌浆：灌浆点周围形成灌浆气泡，以压实土壤。4、注浆机理挤压充填注浆，地层特征：在细砂等介质致密的地层中，当地层在设计的注浆压力下难以被浆液剪切时，浆液主要被挤压使地层介质致密化，形成挤压充填改善地层。细砂层中的局部空腔浆液被挤压以填充固结体，全风化地层浆液被挤压以填充固结体图像，4灌浆机理-挤压填充灌浆、电化学灌浆：在渗透系数很小的地层中，水通过电渗从阳极(灌浆管周围)流向阴极(过滤管),浆液填充空隙。它是电渗排水和灌浆的结合。4、灌浆机理-电化学灌浆，5、灌浆分类，灌浆一般按目的和功能分类。5灌浆分类、5加固灌浆为目的、5堵水灌浆为目的、5灌浆分类、5灌浆分类、超前预灌浆施工、后灌浆施工(径向灌浆)、5灌浆分类，其中灌浆采用哪一种，应根据水文地质和工程地质条件、灌浆目的和要求进行各种灌浆后的安全、技术和经济综合比较。6、注浆技术简介、反注浆(安装套管阀管或TSS管，注浆采用止浆器):跟踪注浆(采用双向止浆器或孔内搅拌机注浆):根据目前的施工情况，注浆技术大致可分为以下几种类型：工艺简单，工作量小，容易造成浆液在地层中的不均匀扩散。适用于裂缝不发育但分布均匀、含水量小的地层。孔口管一次灌浆、灌浆花管一次灌浆、灌浆技术介绍6、每孔灌浆段长度3 5m。渐进式分段灌浆可通过水囊式止浆器或孔口管法兰来停止。6、灌浆技术简介，每段后退长度为1 3m。后向分段注浆可根据围岩的成孔情况，决定采用导管还是钻杆进行直接后向注浆。常用的塞子有机械式、水囊式、充气式等。6灌浆技术介绍、钻杆反灌浆塞反灌浆、6灌浆技术介绍、机械塞、6灌浆技术介绍、充气塞、双环塞、6灌浆技术介绍、聚氯乙烯。双管末端的泥浆混合器将两种泥浆充分混合。在灌浆过程中，通过监测手段进行定向、定量、恒压灌浆，使岩土层的空隙或孔隙被灌浆填满并固化，从而改变岩土层的性质，达到加固和堵水的目的。灌浆材料的一般要求，(1)可注入性：要求灌浆粘度低、流动性好、可注入性强，并能渗透到小裂缝或孔隙中。(2)可控性：液体泥浆的胶凝时间可根据物料配比在几秒至几小时内任意调节，并可精确控制，以满足固结和堵水的要求。(3)稳定性：要求泥浆能在常温常压下长时间储存而不改变其基本性能，储存不受温度和湿度变化的影响，从而保证泥浆的连续注入。(4)无污染：要求泥浆无毒、无味、环保、对人体无害、不易燃、不易爆。(5)耐久性：要求水泥浆凝固时不收缩，凝固后与岩体有一定的粘结力。该浆体固结体具有一定的抗压和抗拉强度、良好的抗渗性、良好的抗冲刷和抗老化性，以及较强的抗外部性。(6)可操作性：要求配浆方便，工艺操作简单安全，可连续注入。(7)廉价性：它要求浆料原料来源广泛，价格低廉。、(2)工艺匹配；(3)操作方便；(4)冷凝可控性；(5)扩散控制；(6)堵水效率；(7)经济适用性；(8)绿色环保。8、钻孔灌浆机械设备，钻孔灌浆机械设备是完成灌浆工程的工具，应满足灌浆材料适应性要求、灌浆工艺要求、环境控制要求和工期要求，因此，钻孔灌浆机械设备应具有良好的配套性。钻孔机械、钻孔灌浆机械、钻机、灌浆泵、搅拌机、泵体、高压管道、搅拌机、8台钻孔灌浆机械、MKD-5S地质钻机，具有钻孔能力高(4 6m/h)和价格适宜的优点。缺点：定位不方便、风力大、钻井期间环境条件差。RPD-150C地质钻机，8台钻孔灌浆机械，钻孔能力大(15 20m/h)，可实现150m深钻孔取芯作业，可选择单管和双管作业。钻杆自动拆卸，操作范围广，定位方便，移动方便。缺点：价格高；内燃机动力系统对环境有一定的影响，并且受工作空间的限制。8、钻孔注浆机械设备，优点：分体小，适用于小型隧道和煤矿巷道施工，电机作为动力单元，噪音低，污染小，改善施工环境。钻机速度为15 20m/h，在水平面内360度全方位作业。缺点：不方便移动和提升。RPD-75SL-H2钻机，8台钻孔灌浆机械设备，具有钻进能力好(15 25m/h)和移动方便的优点。缺点：价格高，工作空间有限。意大利C6地质钻机、8台钻孔灌浆机械和MZ-200改进型钻机具有钻速(5 10m/h)、移动方便、操作灵活、适合小断面钻井施工等优点。缺点：推力和扭矩小，不适合高水压运行。8台钻孔灌浆机械设备、进口大型钻机、8台钻孔灌浆机械设备、进口大型钻机、8台钻孔灌浆机械设备、卡萨格兰德180、8台钻孔灌浆机械设备、灌浆机械设备、KBY系列双液灌浆泵，优点：体积小、移动方便、操作简单、性能稳定、价格低廉，适用于单液和双液灌浆。缺点：流量低。8、钻孔灌浆机械设备，法国制造的酸碱度系列双液灌浆泵，具有流量大、适用双液灌浆、自动记录系统、流量可调可控等优点。缺点：压力低，使用成本高。8、钻孔灌浆机械、黑旋风SNS系列灌浆泵、3SNS-A灌浆泵，具有体积小、机械泵、流量大、压力高、价格低的优点。缺点：气缸体容易堵塞。Xi安勘探机械厂高压灌浆泵8钻孔灌浆机械设备具有流量大、压力高、计算机控制系统、流量和压力控制无级变速等优点。缺点：价格高，体积大，对工作环境要求高。8、钻孔灌浆机械设备，普通搅拌-转速50 100 r/min，主要用于浆液的二次搅拌，以保证浆液的流动性能。8、钻孔灌浆机械设备、高速搅拌系统、高速搅拌机-转速1300 2000 r/min，主要用于浆液的一次搅拌，搅拌时间3 5 min，8、钻孔灌浆机械设备、灌浆自动记录系统，能够连续记录灌浆过程的各种参数，如流量、压力、灌浆量、水灰比等。并根据数据绘制P-Q-T等曲线，分析注浆效果。同时，可以收集多孔灌浆过程的数据，并根据需要自动生成记录表格。9、灌浆效果评价方法，合理评价灌浆效果是保证安全施工和灌浆质量的关键。目前使用的评估方法可分为四类。9、注浆效果评价方法，包括空间效果分布和时间效果分布。空间效应分布必须满足泥浆分布规律和地层相应的泥浆吸收特性。如果地层均匀，浆液空间分布均衡，以保证注浆效果。时间效应分布随时间而减小。后序孔吸收的泥浆量小于前序孔。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种注浆效果评价方法、P-Q-t曲线法：根据注浆施工过程中记录的数据绘制P-t和Q-t曲线。根据地层特征、设备性能和注浆参数分析注浆效果。当P-Q-t所显示的特征符合地层强化机理时，表明达到了效果要求。对灌浆前后的裂隙充填机理、涌水量比较法、钻孔涌水量时间效应图、各孔涌水量及涌水量进行了对比，并对灌浆效果进行了评价。9、灌浆效果评价法，反算灌浆充填率一般要求地层灌浆充填率达到70%以上，而裂隙充填率达到80%以上为富水地层灌浆。钻孔摄像技术利用钻孔摄像来评价注浆效果，可以直观地分析和识别注浆充填率、地层稳定性和出水情况，是一种方便实用的方法，可以代替钻孔取芯，在今后的施工中推广应用。9、注浆充填情况、注浆效果评价方法、注浆效果检验方法和标准很多，施工中应结合工程水文主要功能是(1)满足灌浆压力要求；(2)控制涌水和涌泥；(3)防止漏浆；(4)固定孔口管；(5)确保施工安全。(1)抗压计算，b止浆墙厚度(m)；d-开挖断面直径(m)；-止浆墙面与垂直轴线之间的斜角m-工况系数；r-设计混凝土强度；pz-最大灌浆压