注浆法的加固机理及效用研究

1、注浆法的加固机理及效用研究摘要：分析了二庄科隧道塌方的原因,提出了采用水泥注浆加固的综合处治方案。并介绍了水泥水玻璃浆液配比、注浆压力、浆液扩散半径等技术参数和注浆工艺。处治后塌方段整体已处于稳定状态,满足公路隧道施工技术规范要求,说明所采取的综合处治技术措施是有效的方法。关键字：注浆法预加固加固机理Abstract:AnalyzedthereasonofErZhuangketunnelcollapse,andputforewordthesodiumsilicatecementdualfluidofgroutingstrengtheningcomprehensivetreatmentplan.

2、Andintroducedthewatermudslurryratio,sodiumsilicate,groutingpressure,groutdiffusionradiusofthetechnicalparametersandgroutingprocess.Afterthetreatmentoflandslidesectionasawholeisalreadyinsteadystate,itsatisfiedhighwaytunnelconstructiontechnologystandardrequirements,explainedthattheintegratedtreatmentt

3、echnologytotakemeasuresistheeffectiveway.Keywords:groutingmethodpre-reinforcementstrengtheningmechanism中图分类号：U455文献标识码：A文章编号：1.二庄科隧道1.1塌方概况延安北过境线二庄科隧道上半断面施工至K6=360处，距出洞口还有30米时，掌子面左侧土体突然涌出，引起向小桩号方向连续发生塌方，直至K6+300处停止。据施工人员反映,塌方段内上半断面土质松软,有水出漏,半断面下部可见沙页岩与黄土的交界面,但交界面高程随里程桩号逐渐降低,在上半断面逐渐消失.根据出洞口拉槽揭露的地层情况分

4、析,塌方段隧道底部应该处于风化的基岩上.隧道塌方段主要位于冲沟底部，覆盖18米厚土层，冲沟底部出现20米范围的陷坑，深0.5米左右。隧道左侧山体有土体滑向沟底,范围较大.塌方段拥出的土舌掩埋了K6+300-K6+295已落成的一次支护段,土舌坡度大于60度.可见少量土块滚落，主要为含水量较高的湿土。K6+300桩号除可见被压坏扭曲的工字形支撑，其他各处的一次支护均未见有异常。仰拱，二次衬砌距K6+300分别为50米和150米以上。1.2注浆法在塌方预处理中的应用根据K6+300桩号及以内支护的现状和仰拱，衬砌的施作位置，必须尽快加强塌方段以外20米范围的一次支护，防止发生再次塌方。采用临时钢拱

5、支撑支护壁面，采用注浆钢管加固四周围岩。地表注浆为了加固该地层，需要从地表对工作面进行与预注浆处理，采用具有充填和凝胶性能的浆液材料，当隧道要从软弱土层中通过时，软弱破碎的土层不能提供足够的强度，此时主要使用的材料是水泥浆和水玻璃，它利用水泥浆液和水玻璃发生的化学反应，使其混合浆液形成一定强度的胶质体，随着反应的进行，胶质体强度不断提高变成稳定的凝固体。充填和堵塞地层中缝隙，固结软弱和松散岩体，使围岩强度和自稳能力得到提高。很适合处理本塌方。1.2.1地表陷坑处理为阻止地表水流入陷坑及陷坑内的水流入塌方漏斗松散体，恶化其物理力学指标，为鉴于塌方漏斗边坡的稳定，根据地形地貌，在陷坑坡顶外缘10m

6、以外设梯形排水沟，坑底夯填粘土作隔水层，并向左层做成1%的排水坡，固边设排水沟集水坑，机械排水。陷坑边坡打注浆钢花管挂网喷混凝土加固方案：边坡封闭。按1：1坡度，自上而下成片刷坡，对局部松散体人工夯实，边刷边喷C20混凝土5cm，直至达到所确定的钻孔平台高程。边坡打作注浆钢花管。注浆钢花管采用42mm3.5mm热扎无缝钢管，长6.0m，间距1.5m1.5m，梅花行布置，顺边坡法向打入花管，边坡外预留25cm以备注浆软管，花管尖头用电焊封闭。边坡挂网喷混凝土。边坡注浆花管施作成片后，采用8mm钢筋绑25mm25mm钢筋管，当钢筋网遇注浆花管时与其焊牢，自上而下补喷C20混凝土5cm，使坡面喷混凝

7、土厚度达10cm。双液注浆。注浆材料采用水泥粉煤灰浆与水玻璃浆混合而成的双浆液，掺磷酸二氢钠作缓凝济，自上而下逐管注浆，注浆最终达到边坡稳定，为塌方松散体深孔注浆创造条件。1.2.2注浆治理方案1.2.2.1注浆加固范围的确定注浆加固范围是指隧道固边经注浆后使围岩力学指标获得改善的有效范围，如当注浆范围过大，将成倍增加注浆工作量和浆液材料，影响工期和工程成本；相反，则达不到注浆加固的目的，甚至可能使整个注浆工程失败。二庄科隧道是以是以提高软弱围岩强度主要目的，因而应沿隧道纵向注浆，每端应超过不良地质段5m10m。具体就是加固K6+290K6+365，横断面为隧道中线两侧各12m，沿小桩号方向逐

8、渐边窄。1.2.2.2注浆材料选择和配合比设计水泥粉煤灰浆液具有原料广，成本低，结石强度高，注浆工艺简单等优点，但可灌性差，凝胶时间长，易沉降析水，早期强度低。水泥水玻璃双浆液具有水泥全部优点外，且具有化学浆液的优良性能，凝胶时间可以调整，能控制浆液的扩散范围，结石体强度较高，结石率可达100%，因此，是地层预注浆常用的注浆材料。化学浆液具有粘度低，可灌性好，凝胶时间可任意调整等优点，多为高分子类材料，虽各有很多特殊优点，但价格昂贵，多数有毒性，污染环境等缺点，地层预注浆中仅在特殊情况下使用。综合比选浆液材料选择水泥粉煤灰水玻璃双浆液，其参数如下：425#普通硅酸盐水泥，水玻璃溶液浓度2530

9、Be，模数3.0，活性粉煤灰，水泥：粉煤灰=1：2（重量比），水泥粉煤灰浆液水灰比=1：10（重量比）；浆液材料配合比为水泥粉煤灰浆：水玻璃=1：0.5（体积比）。1.2.2.3注浆加固机理采用具有充填和凝胶性能的浆液材料，主要使用的材料是水泥浆和水玻璃，它利用水泥浆液和水玻璃发生的化学反应，使其混合浆液形成一定强度的胶质体，随着反应的进行，胶质体强度不断提高变成稳定的凝固体。充填和堵塞地层中缝隙，固结软弱和松散岩体，使围岩强度和自稳能力得到提高。水玻璃原理粉煤灰原理1.2.2.4注浆效果检测及分析深孔注浆效果的抽芯检测包括：第一，对注浆过程中各种记录资料综合分析，注浆压力与注浆量变化是否合理

10、，是否达到设计要求；第二，由业主，设计，质检等有关专业技术人员在现场，按一定频率和分布确定5%的钻孔作取芯检测，检查上一序次钻孔注浆的效果，主要检测内容是松散岩土体水泥渗透结块及土体物理力学指标的改变情况；第二，再注浆实验检测，即在某一区段完成注浆施工后，进行更高压力注浆实验，检测土体的吸浆能力；第四，用其它物探等方法亦可辅助检测注浆效果。2.结语：通过上述研究，注浆法作为在软弱松散或不良地质层中和在塌方体中修建隧道的一种重要的辅助施工工法，能够有效地限制底面沉陷，在结合管棚法的前提下能全面地保持地层处于稳定状态；并且在施工中得到了越来越广泛的应用。本文结合以上研究得出下述心得：1、用注浆法处理塌方体，先对地表陷坑进行有效处理，这样可以很有效的防止由于地表会水造成的塌方体扩大。2、注浆参数的合理确定是在注浆工程中能否经济的处理塌方体的关键。3、在隧道开挖过程中，开挖掌子面前方及上方围岩是隧道开挖最危险的区域。参考文献1铁道部第二勘测设计院铁路工程设计技术手册-隧道M北京：中国铁道出版社，1995