地下工程注浆技术

地下工程注浆技术

一、 概述

1、注浆法的概念

注浆是一项工程活动，它利用配套的机械设备，采用合理的注浆工艺，将适宜的注浆材料注入工程对象，以达到填充、加固、堵水、抬升，以及纠偏等目的。注浆法可简化为图1-1所示的结构模式图。

2、注浆技术的应用

注浆技术是与软弱地层和地下水斗争的一门关键技术，其主要作用有以下几点：软岩加固、注浆堵水、回填防沉、控制构筑物沉降、桥台沉降控制、隧道洞口滑坍治理、隧道变形治理、注浆截水帷幕、TBM 泉眼段注浆加固、渗漏水治理、大坝防渗、瓦斯防溢、古树木保护、混凝土结构裂隙政治、工程抢险等。

3、工程对象特征

注浆施工前必须熟悉所面对的工程对象的工程地质条件和水文地质特征，同时还应对注浆工程周边环境特点，以及注浆工程造价和工期要求了解。

二、 注浆机理

1、注浆扩散机理

注浆施工中，浆液在地层中的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。

1）渗透扩散是指浆液在压力条件下，在不该变土体结构和颗粒排列的原则下，挤走颗粒间的游离水和空气，达到填充土体孔隙的目的，浆液凝结后，起到加固土体与堵水的作用。通过增大注浆压力，浆液向地层孔隙的更远处渗透。对砂层采用化学浆液注浆，以及采用水泥浆灌注孔隙较大的粗砂层、砂卵石层、砂砾石层都属于渗透扩散。

2）劈裂扩散是对于弱透水性地层中，当注浆压力超过劈裂压力（渗透注浆和挤压注浆的极限压力）时土体产生水力劈裂，也就是在土体内突然出现裂缝，于是地层吸浆量突然增加、浆液呈脉状进行渗透。

3）在残积层、断裂破碎带、富水溶槽溶隙中进行注浆施工时，一般当注浆材料颗粒能满足小于裂隙宽度的1/3～1/5时，均能产生裂隙填充。

4）挤压填充是指浆液在地层中难以扩散或劈裂进入地层的空隙中，只是在注浆压力条件下，地层被浆液挤密。挤压注浆只是在基础处理时，为提高地面基础承载力而采用的一种注浆方式，注浆效果较差，原则上不宜采用。

2、注浆作用机理

注浆作用机理分两种：加固机理和堵水机理。

三、注浆材料

1、注浆材料分类

根据注浆材料的主要成分是否属于颗粒型材料，可将注浆材料分为颗粒材料和化学材料两大类。

颗粒材料属于悬浊液型，主要有水泥浆、水泥-水玻璃双液浆、超细水泥浆、超细水泥-水玻璃双液浆、粘土浆、水泥粘土浆、TGRM 浆等。该类材料具有料源广、成本低、配浆简单、注浆操作工艺方便等优点。

化学材料属溶液型，主要有水玻璃类、丙烯酰胺类、聚氧酯类、丙烯酸盐类、环氧树脂类。该类材料具有黏度低、易于注入细小的裂隙或空隙中、可注性强等优点。由于成本高、对环境有污染、操作工艺较复杂，因此在地下工程中使用性受到一定的限制。

2、注浆材料重要性能指标

注浆材料最重要的性能指标有三个：渗透性、凝胶时间、抗压强度。另外两个重要性能指标为：黏度、结石率。

3、目前地下工程常用注浆材料

目前地下工程常用注浆材料主要有：普通水泥、普通水泥—水玻璃双液浆、改性水玻璃浆、超细水泥浆、超细水泥浆—水玻璃双液浆、TGRM 浆。

4、注浆材料选择原则

（1）配比参数选择原则：宜浓不宜稀。 （

（2）注浆材料选择原则：颗粒匹配原则、方案匹配原则、水文匹配原则。

（3）综合体系动态调整原则：由粗到细、由单液到双液、由高浓度到底浓度三个准则进行动态调整。

四、注浆机械

1、钻机

目前国内外常用的钻机有以下几种：THC500型超前地质钻机、MEDIAN 型超前地质钻机、RPD —150C 型超前地质钻机、MKD —5C 型超前地质钻机、ZYG —150型超前地质钻机、MGY —60B 型超前地质钻机、XY —100型垂直地质钻机。

2、注浆泵

注浆泵是注浆施工最重要的设备之一，注浆泵应有足够的排浆量，泵压应大于最大注浆压力的1.2～1.5倍，以保证注浆施工安全、顺利的进行。 目前国内外主要的主将设备如下：HFV —5D 型双液注浆泵、PH15型双液注浆泵、KBY —50/70型双液注浆泵、YZB —130/14型双液注浆泵、GZB —YS 型双液注浆泵、2TGZA —60/210型双液注浆泵、ZJB(BP)—30型单液注浆泵。

3、注浆的主要配备设备：搅拌机、混合器、高压胶管、压力表。

五、注浆工艺

1、注浆方式

注浆方式是指在注浆施工过程中所采用注入方式，目前地下工程施工中最多采用的注浆方式有全孔一次性注浆、后退式分段注浆、前进式分段注浆。

2、注浆顺序

注浆顺序的选择应从外围上讲达到“围、堵、截”的目的，在内部应达到“填、压、挤”的目的，从而使注浆取得更好的效果。注浆顺序的选择有一下8个原则：分区注浆原则、跳孔注浆原则、由下游到上游原则、由下层到上层原则、由外侧到内侧原则、约束——发散原则、定量——定压相结合原则、多孔少注原则。

3、注浆参数

注浆参数是保证注浆施工顺利进行，确保注浆质量的关键，在注浆施工中应对注浆参数进行不断地动态调整，以适应现场注浆需要。 注浆参数主要包括：浆液凝胶时间、单孔单段注浆量、注浆分段长度、注浆终压、注浆速度、注浆结束标准（单孔或单孔单段注浆结束标准、全段注浆结束标准）。