1、隧道與地下工程隧道與地下工程注漿技術簡介注漿技術簡介目錄目錄一、注漿的功能與用途一、注漿的功能與用途二、注漿材料二、注漿材料三、注漿機理三、注漿機理四、注漿工藝四、注漿工藝五、注漿機械設備五、注漿機械設備六、注漿技術參數六、注漿技術參數七、注漿常見問題七、注漿常見問題八、注漿設備及現場圖片八、注漿設備及現場圖片九、本工程方案九、本工程方案十、工程實例十、工程實例地下工程注漿技術概述n注漿法的概念 注漿法的實質是用氣壓、液壓或電化學原理，把某些能固化的漿液注入各種介質的裂隙和空隙，以改善地基的物理學性質，也即注漿法系將具有凝結能力的漿液注入地層或隧道圍巖中以填充、滲透、壓密等方式擠走土顆粒間或巖

2、石裂隙中的水分，待漿液凝結后，使隧道圍巖或土形成一個抗滲性能良好、強度較高的整體，以達到堵水加固圍巖或土體的目的。n1.1、注漿功能（1）防滲堵水：主要是指防止水在微細裂隙中的滲透。（2）加固補修：通過注漿對地基進行加固，防止地表下沉和建筑物變形，并且通過注漿對邊坡的加固防止滑坡。n1.2、注漿用途（主要介紹在隧道工程中的應用）（1）礦山法隧道在掘進中，對富水地段、軟弱地層、破碎巖層注漿，進行堵水和加固。（2）防止地表沉降的隧道拱頂的回填注漿。（3）隧道的地層結合技術中形成止水保護套。（4）盾構法隧道施工中控制沉降的同步注漿及二次補償注漿。 可以說，在現在隧道和地下工程施工中，注漿是修建隧道與

3、地下工程的一項必備輔助工法。一、注漿的功能與用途n2.1、注漿材料的要求（1）漿液黏度低、流動性好，能注入巖層細小裂隙或粉細砂層。（2）漿液穩定性好，能在預定時間內凝固，結石體透水性低，具有一定的抗壓、抗拉強度，尤其希望結石體早期抗壓、抗拉強度高，有較好的抗老化性能。（3）材料來源廣，價格適中，配置及操作簡便。（4）不污染環境及對操作人員無損害。n2.2、注漿材料的分類 注漿工程中使用的漿液由主劑（主要原材料）、溶劑（水或其他溶劑）及各種外加劑（固化劑、凝膠劑及緩凝劑、速凝劑等）按一定比例混合配置而成的液體。二、注漿材料n2.2.1、非化學漿液（1）普通水泥漿液（2）水泥黏土漿液和水泥膨潤土漿

4、液（3）超細水泥（4）特種水泥-硫鋁酸鹽（TGRM)水泥注漿材料n2.2.2、化學漿液（1）水玻璃類漿液（2）水泥-水玻璃漿液（2者皆可）（3）溶液型水玻璃漿液等等 由于本工程涉及的漿液主要為水泥-水玻璃漿液（C-S)及超細水泥-水玻璃漿液（MC-S），故重點介紹這兩種漿液。n2.3、水泥-水玻璃漿液水泥-水玻璃漿液在膠凝時間的控制、對較細砂層的可注性及結石率方面，比水泥漿有所改善。（1）水泥-水玻璃漿液的固結原理 水泥的主要成分為硅酸三鈣3CaOSio2、硅酸二鈣2CaOSio2、鋁酸三鈣3CaoAl2O3和鋁酸鐵鈣4CaOAl2O3Fe2O3。漿液膠凝反應式為：Ca(OH)2+Na2OmH

5、2o+nH2OCaOmH2OnH2O+2NaOH（2）水泥-水玻璃漿液的配比 水泥-水玻璃漿液的配合比要根據巖層裂隙大小、滲透系數大小、鉆孔涌水量或吸水量確定。（3）水泥-水玻璃漿液性能 水泥-水玻璃漿液的黏度、凝膠時間和結石強度關系到注漿的質量。水泥漿的水灰比、水泥漿液濃度和水玻璃漿液濃度、水泥-水玻璃漿液的體積比以及水泥的質量、齡期和漿液的溫度等，對漿液的黏度、凝膠時間和結石體的強度有影響。n水泥-水玻璃漿液的凝固時間可以從幾秒鐘到幾十分鐘，掌握控制凝膠時間，是施工中的一個重要環節。n水泥-水玻璃的凝膠時間主要取決于水泥的用量，與水玻璃的用量關系不大。在其他條件相同時，水泥漿與水玻璃漿的體

6、積比越大，漿液凝膠時間越短。n注漿時，改變水泥漿與水玻璃漿的配合比可以調整凝膠時間。但是，水玻璃漿的用量不得小于水泥漿的0.3倍，否則混合漿液早期強度低，易被地下水沖走；同時由于漿液凝膠時間過短，易造成堵孔事故。冬施期間，需將水玻璃漿加溫以及用熱水拌合水泥漿，來提高漿液的溫度（溫度對CS漿液凝膠時間有較明顯的影響）。 本工程主要應用注漿材料為超細水泥，超細水泥分為本工程主要應用注漿材料為超細水泥，超細水泥分為MCMC超細干磨水泥和超細干磨水泥和WMCWMC超細濕磨水泥，他們具有超細的顆超細濕磨水泥，他們具有超細的顆粒直徑，平均粒徑粒直徑，平均粒徑34m34m，最大約為，最大約為10m10m。M

7、CMC主要性能：主要性能：（1 1）穩定性好，具有較強的分散性，能抗離析和沉淀。）穩定性好，具有較強的分散性，能抗離析和沉淀。（2 2）凝結時間隨水灰比的增大而變長，在漿液中加入水玻）凝結時間隨水灰比的增大而變長，在漿液中加入水玻璃時，凝結時間縮短。璃時，凝結時間縮短。（3 3）可注性遠高于普通水泥。）可注性遠高于普通水泥。（4 4）固結體的強度高。）固結體的強度高。WMCWMC主要性能：主要性能：（1 1）現場濕磨，雖然它不能達到超細水泥灌注細砂土的非）現場濕磨，雖然它不能達到超細水泥灌注細砂土的非凡能力，但阻水性能良好。凡能力，但阻水性能良好。（2 2）流動性好，穩定性好。）流動性好，穩定

8、性好。（3 3）無毒，不污染環境。）無毒，不污染環境。（4 4）固化速度快，結石體強度高。）固化速度快，結石體強度高。7d7d可達可達45Mpa45Mpa。（5 5）價格比超細水泥便宜。）價格比超細水泥便宜。 改性水玻璃漿液：將水玻璃與硫酸混合，使水玻璃改性，形成酸性漿液，稱改性水玻璃漿。簡稱SS漿。1、漿液膠凝機理：水玻璃與硫酸起化學反應，生成凝膠化nSi（OH)2SO4,漿液在粉細砂層中凝膠固化，達到注漿加固效果。（濃硫酸稀釋計算式如下）V濃：稀釋前濃硫酸體積；濃：稀釋前濃硫酸密度；C稀：稀釋后硫酸質量百分比濃度；C濃：濃硫酸中硫酸質量百分比濃度；V稀：稀釋后硫酸溶液體積；2、注意事項：稀

9、釋濃硫酸時，將濃硫酸緩慢注入水中，并均勻攪拌，防止濃硫酸飛濺傷人；在配置漿液時，當PH值到達2時，加入水玻璃應緩慢，認真觀察漿液中是否有凝膠團出現，一旦出現應停止加入，漿液配制完成。地下工程注漿材料的滲透性用表地下工程注漿材料的滲透性用表注漿材料名稱礫石砂礫粉砂粘性土大中小粗中細普通水泥單液漿超細水泥單液漿普通水泥水玻璃雙液漿超細水泥水玻璃雙液漿改性水玻璃單液漿TGRM單液漿三、注漿機理 在隧道及地下工程的注漿工程中，注漿機理主要有三種：滲透注漿、劈裂注漿和壓密注漿。三種注漿大致的形態如下圖所示。 滲透注漿是指在壓力作用下使漿液充填土的空隙和巖石的裂隙，排擠出空 隙中存在的自由水和氣體，通過物

10、理化學反應，漿液在空隙中形成具有一定強度和低透水性的結石體，堵塞或充填空隙，起到加固和防滲作用，此方法一般只適用于中砂以上的砂性土和有裂隙的巖石。3.1、滲透注漿滲透注漿 漿液在較高壓力（相對滲透、填充注漿）的作用下，似利斧劈入土層（通常土顆粒的粒徑小于0.01mm），產生劈裂面，漿液的劈裂路線呈縱橫交叉的脈狀網絡，故此又稱脈狀注漿，但劈裂注漿會破壞被注對象的原始結構而滲透注漿不會。3.2、劈裂注漿劈裂注漿 壓密注漿是指通過鉆孔將不易流動的極濃的惰性注漿材料壓入地層中，在形成勻凝固結漿泡的同時，壓密周圍土體的方法。3.3、壓密注漿、壓密注漿3.2.1、劈裂注漿的加固效應劈裂注漿的加固效應3.2

11、.1、填充效應 漿液在壓力的作用下，進入巖土孔隙，首先會在巖土空隙中填充固結起到加固作用。漿液結石體排擠巖土孔隙中的空氣和水，這種效應所形成的符合體顯然對巖土層原始狀態的強度有增強租用。3.2.2、擠密效應 由于漿液的填充，在壓力作用下擴散，對周圍的巖土必然會產生一定的擠密作用，使空隙比有所減少。3.2.3、擴散效應 包括漿液在壓力作用下產生的劈裂，以及在主脈理再產生支脈，各條脈理上也可能發生局部的滲透。3.2.4、骨架效應 漿液進入巖土層后，并不是與土顆粒或巖石均勻混合，而是呈兩相各自存在，所以應該考慮漿液結石體與土體構成兩相復合體的骨架效應。四、注漿工藝 在常見的淺埋暗挖法隧道注漿施工中按

12、照開挖施工的先后順序主要分為2大類，即：第第1 1類為在隧道開挖施工之前對即將開挖的土類為在隧道開挖施工之前對即將開挖的土( (巖巖) )體進行注漿體進行注漿加固稱為加固稱為超前預注漿超前預注漿；第第2 2類為在隧道開挖施工之后對隧道周圍土類為在隧道開挖施工之后對隧道周圍土( (巖巖) )體進行環向打體進行環向打孔注漿加固稱為孔注漿加固稱為徑向補償注漿徑向補償注漿。 對于開挖斷面較大的雙線隧道或跨度較大的渡線隧道，因注漿小導管加固范圍有限，故一般采用開挖面深孔注漿。本工程為全斷面深孔注漿，孔位環形布設，且數量多達52個，所以建議孔位改為三角形梅花布設，中洞與側洞間孔位方便布設，鉆機移動方便，加

13、快施工效率。深孔注漿深孔注漿注漿工藝注漿工藝注漿材料注漿材料雙重管注漿雙重管注漿水平旋噴注漿水平旋噴注漿TGRM注漿注漿袖閥管注漿袖閥管注漿特種漿液特種漿液水泥水玻璃雙液水泥水玻璃雙液水泥單液漿水泥單液漿改性水玻璃改性水玻璃控制注漿范圍；注入效果好；土體擾動不明顯；適用地層廣泛。土體擾動大，地面易隆起；漿液損失大工藝復雜；施工難度大；注入效果較好適用于涌水涌沙地層；材料造價高、來源少化學漿液；成本高；強度低；可注性好可灌性差；膠凝時間長；強度增長緩慢可灌性較高；膠凝時間可控；結實體強度高；防滲性能好；造價高；來源少；污染環境WSS無收縮注漿無收縮注漿工程成本較高；固結體強度高等五、注漿機械設備

14、 注漿設備主要包括鉆機、鉆具、注漿設備、攪拌機、注漿管路總成、止漿塞和混合器等，除鉆機與鉆具是成孔設備，其他設備是制備、輸送漿液，并將漿液注入巖層裂隙或軟土地層中的機具。 一、 按鉆桿前進方式不同，鉆孔機械主要有以下幾種分類（1）回轉式、（2）沖擊式（3）回轉-沖擊式（4）振動式四種，根據東延線地質情況，區間主要穿越粉質粘土層、粘土層、粗砂層及全風化泥巖等，故選用回轉式鉆機。 由于注漿鉆孔呈傘形輻射狀，鉆機可鉆孔角度要滿足+90-90范圍；隧道內場地狹窄，為便于施工，鉆機應體積小、重量輕；為避免污染隧道內空氣，應選用電動機帶動鉆機，故本區間選用TXU-150型鉆機（石家莊產）。 二、注漿泵是壓

15、注漿液的機械，是注漿施工中重要的機械 。理想的注漿泵應具有如下性能： （1）它應該有足夠的排量和一定的壓力，并且易于隨時間調整注漿量和注漿壓力，排漿量從零到最大額定值范圍內都應能適應。（2）注漿泵應能進行雙液化注漿；甲、乙兩液的比例能夠在機械運行過程中調節。（3）拆卸、清洗和組裝方便和體積小、重量輕、搬運方便。 根據東延線地質及設計情況，注漿采用MC-S及C-S雙液漿注入粉土層，故選用YSB-60/5型液力調速注漿泵。 三、攪拌機是把注漿材料混合在一起并在短時間內攪拌均勻的機械，其生產能力應與注漿泵單位注漿量相適應 。目前工程中常用的攪拌機（組）有以下幾種： （1）立式水泥攪拌機 一般攪拌機主

16、軸轉速為4060r/min；攪拌能力為1015m/h，滿足東延線施工需求；缺點：體積過大。（2）水力噴射式水泥攪拌機 其優點是效率高，棵連續制漿，混合能力大。缺點是不易控制漿液的水灰比，需采用計量裝置來調節漿液；（3）水力旋流式攪拌機拌桶有效容積為0.6m，一次造漿需23min，缺點：單次攪拌量較小。故：東延線宜選用立式水泥攪拌機或水力噴射式攪拌機，單次攪拌量充足，設備結構簡單。六、注漿技術參數注漿設計注漿設計（1）確定注漿目的和注漿標準；）確定注漿目的和注漿標準；（2）注漿材料的確定；）注漿材料的確定；（3）漿液濃度的確定）漿液濃度的確定；（4）注入方式的確定；）注入方式的確定；（5）膠凝時

17、間與擴散半徑的確定；）膠凝時間與擴散半徑的確定；（6）注漿段長與注漿孔、檢驗孔）注漿段長與注漿孔、檢驗孔 的布設；的布設；（7）注漿壓力注漿速度的確定；）注漿壓力注漿速度的確定；（8）注漿量的確定；）注漿量的確定；漿液濃度漿液濃度對于注漿濃度，在每段每次壓漿時對于注漿濃度，在每段每次壓漿時先稀后濃先稀后濃，同一同一分段多次壓漿時則先濃后稀。分段多次壓漿時則先濃后稀。一般水泥漿液起始濃度較高，特別在初期壓漿階段，一般水泥漿液起始濃度較高，特別在初期壓漿階段，因稀釋漿液使結石率低，并增大擴散半徑因稀釋漿液使結石率低，并增大擴散半徑, ,延長壓漿延長壓漿時間。常用的水泥漿液濃度為時間。常用的水泥漿液

18、濃度為1.5:11.5:10.5:10.5:1。水泥漿液壓漿過程中，某一種濃度級的吸漿率約為水泥漿液壓漿過程中，某一種濃度級的吸漿率約為吸水率的吸水率的80%80%85%85%時時, ,可以認為濃度適宜。在某一種可以認為濃度適宜。在某一種濃度壓力保持不變、吸漿率隨壓漿時間延長而逐漸減濃度壓力保持不變、吸漿率隨壓漿時間延長而逐漸減少少, ,或吸漿率不變而壓力卻逐漸升高時或吸漿率不變而壓力卻逐漸升高時, ,不需改變漿液不需改變漿液濃度。濃度。遇有遇有冒漿或巖層破碎帶冒漿或巖層破碎帶、大裂隙、裂隙發育地層時、大裂隙、裂隙發育地層時, ,應越級加濃應越級加濃, ,或或采用間歇注漿采用間歇注漿、水泥一水

19、玻璃雙液注、水泥一水玻璃雙液注漿等措施。漿等措施。注漿順序 在注漿時：應遵循”先外圈后內圈，同一圈先上部孔后下部孔、間隔跳孔，逐漸加密，先注無水區，后注有水區”的原則，在注漿管路上安裝注漿壓力表，靜水壓力1.01.5MPa，采用純壓式灌漿，壓力表安裝在孔口進漿管路上，壓力表指針擺動范圍應小于灌漿壓力的20%，壓力讀數讀壓力表指針擺動的中值。第一序孔按注漿量達到或接近預估注漿量可結束注漿；第二序孔按注漿壓力達到設計壓力，注漿量逐漸減少至小于1L/min.m并維持10min以上，可結束本次注漿。注漿壓力注漿壓力影響注漿效果注漿壓力影響注漿效果, ,其大小決定于其大小決定于涌水壓力涌水壓力( (開開

20、挖工作面靜水壓力、突水的動壓力挖工作面靜水壓力、突水的動壓力) )、裂隙大小和粗、裂隙大小和粗糙度、糙度、漿液的性質和濃度、要求的擴散半徑漿液的性質和濃度、要求的擴散半徑等。合理等。合理的注漿壓力既能避免壓力過高造成的不利影響的注漿壓力既能避免壓力過高造成的不利影響, ,又能又能保證漿液的保證漿液的結石強度和不透水性結石強度和不透水性, ,有利于形成良好的有利于形成良好的隔水帷幕。隔水帷幕。對注漿壓力的確定對注漿壓力的確定, ,通常采用以靜水壓力為依據的通常采用以靜水壓力為依據的經驗公式經驗公式, ,即只考慮靜水壓力即只考慮靜水壓力, ,而對影響注漿的其他因而對影響注漿的其他因素均不考慮。通常

21、有下述兩個公式可供選擇素均不考慮。通常有下述兩個公式可供選擇: :P=3P=35 5倍靜水壓力；倍靜水壓力；P=PP=P靜靜+(+(0.50.51.5)Mpa1.5)Mpa。在實際使用中在實際使用中, ,預注漿往往采用后者。預注漿往往采用后者。注漿壓力的控制方法注漿壓力的控制方法一次升壓法一次升壓法。注漿一開始就在短時間內將壓力升到設計。注漿一開始就在短時間內將壓力升到設計規定值規定值, ,并一直保持到注漿結束。在規定壓力下并一直保持到注漿結束。在規定壓力下, ,每一級濃每一級濃度漿液的累計吸漿率達到一定限度后，調換漿液配合比，度漿液的累計吸漿率達到一定限度后，調換漿液配合比，逐漸加濃；隨著漿

22、液濃度增加，地層裂隙逐漸被填充，吸逐漸加濃；隨著漿液濃度增加，地層裂隙逐漸被填充，吸漿率逐漸減少，直至達到結束標準漿率逐漸減少，直至達到結束標準, ,即結束注漿。一次升壓即結束注漿。一次升壓法適用于透水性不大、裂隙不發育的較堅硬巖層。法適用于透水性不大、裂隙不發育的較堅硬巖層。分級升壓法分級升壓法。注漿過程中將壓力分為幾個階段。注漿過程中將壓力分為幾個階段, ,逐漸升到逐漸升到設計規定值。開始階段，以最低壓力開始注漿，當吸漿率設計規定值。開始階段，以最低壓力開始注漿，當吸漿率下降到一定限度時則將壓力升高一級，當吸漿率又減少到下降到一定限度時則將壓力升高一級，當吸漿率又減少到下限時再提高一級壓力

23、，直到在規定壓力下吸漿率減少到下限時再提高一級壓力，直到在規定壓力下吸漿率減少到結束階段標準時止。分級升壓法適用于巖層透水性大、難結束階段標準時止。分級升壓法適用于巖層透水性大、難以很快達到規定壓力值，或者雖然能達到規定壓力值，但以很快達到規定壓力值，或者雖然能達到規定壓力值，但吸漿率極大，超過上限甚至更多的情況。吸漿率極大，超過上限甚至更多的情況。 注漿壓力控制注漿壓力控制在注漿過程中在注漿過程中，在某一級壓力下，如果吸漿率超過，在某一級壓力下，如果吸漿率超過一定限度一定限度( (上限上限),),則應降低一級進行壓注。待吸漿率則應降低一級進行壓注。待吸漿率減少到下限值時再提高到原來一級壓力繼

24、續壓注。減少到下限值時再提高到原來一級壓力繼續壓注。壓力分級不宜過多，可以分為壓力分級不宜過多，可以分為兩個或三個階段兩個或三個階段。關。關于于吸漿率的上、下限，則根據巖層透水性和壓漿質量吸漿率的上、下限，則根據巖層透水性和壓漿質量確定。確定。注漿擴散半徑水泥漿液在裂隙巖層中的有效擴散半徑 水玻璃漿液在不同巖層中的有效擴散半徑 在注漿過程中，漿液擴散半徑與巖石巖層中裂隙大小、在注漿過程中，漿液擴散半徑與巖石巖層中裂隙大小、漿液黏度、凝固時間、注漿速度和壓力、壓注量等因漿液黏度、凝固時間、注漿速度和壓力、壓注量等因素有關素有關。施工中對壓力、漿液濃度和壓入量等參數進。施工中對壓力、漿液濃度和壓入

25、量等參數進行人為控制與調整行人為控制與調整, ,對控制擴散范圍可以起到一定作用。對控制擴散范圍可以起到一定作用。注漿速度、膠凝時間、擴散半徑的關系 漿液的膠凝時間應考慮使計劃注漿量能滲入到預定的注漿范圍，但當遇到較大的流動地下水時，除應控制注漿速度以防止漿液被過分稀釋或被沖走外，漿液膠凝時間要控制漿液能注入的過程中凝結。 總體來說，漿液的膠凝時間和擴散半徑應成正比，也就是漿液的擴散半徑越大，其膠凝時間越長，但同時應考慮地下流動水及其他影響因素，通過調整注漿速率來滿足及達到擴散半徑，漿液又不會被稀釋的目的或結石體可以達到設計強度。擴散半徑與孔距、排距間的關系 按注漿的有效范圍，注漿孔布置必須是各

26、孔注漿范圍相互交叉重疊，以防止出現”盲區”而影響注漿效果。 工作面預注漿注漿孔的布置要根據注漿范圍、注漿段長度及單孔擴散半徑、巖層裂隙的發育情況、含水層分布情況、斷面大小和洞內作業條件而定。 注漿孔的間距一般按照孔底的間距計算，所以說在滿足漿液的擴散半徑的同時，合理的設置孔距與排距，保證各孔間注漿范圍有交叉重疊，無盲區出現為宜。 漿液擴散半徑與孔距間的關系見下圖： 假定單孔擴散半徑為R，依據注漿孔位布置原則，注漿孔如右圖布設，經計算孔距L=3R。 為達到較好的注漿效果，嚴格的控制注漿參數來保證引孔位置和漿液的擴散半徑，以防止注漿 “盲區”的出現，是注漿過程中質量控制的關鍵。注漿量可根據擴散半徑

27、及巖層裂隙率進行粗略估算。注漿量可根據擴散半徑及巖層裂隙率進行粗略估算。式中：式中：R R漿液擴散半徑漿液擴散半徑(m)(m)；H H注漿段長度；注漿段長度；裂隙率（孔隙率），一般取裂隙率（孔隙率），一般取1%1%5%5%；在裂隙內漿液的有效填充系數，約為在裂隙內漿液的有效填充系數，約為0.30.90.30.9。對于大的溶腔、溶洞、溶槽等，裂隙率對于大的溶腔、溶洞、溶槽等，裂隙率5%5%時，時，漿液注入量難以計算，此時宜用注漿壓力控制注漿量。漿液注入量難以計算，此時宜用注漿壓力控制注漿量。注漿量只能按注漿終壓規定值時的注漿總量來確定。注漿量只能按注漿終壓規定值時的注漿總量來確定。注漿量計算外加

28、劑的加入方法及水玻璃稀釋 水玻璃是一種水溶性硅酸鹽,其水溶液為水玻璃.但是不能用普通水稀釋,要用蒸餾水稀釋。 水玻璃的配置一般有2種方法：1、根據預配置水玻璃的體積，分別計算出稀釋前所需的濃水玻璃的體積和稀釋用水的體積； 質量守恒原理：M濃s+Mw=M稀s 體積近似守恒：V濃s+Vw=V稀s 濃s= 稀s同理；2、向濃水玻璃溶液里加入水，邊加水邊攪拌，邊用波美計測試其濃度，達到所需濃度時為止。 當使用緩凝劑時，應注意加料順序和攪拌、放置時間。加料順序為：水緩凝劑溶液水泥，攪拌時間不小于5min，放置時間不超過30min，攪拌時間及放置時間對緩凝效果影響見下表：145145-Be濃sO1O2O3

29、R注漿結束標準注漿結束標準通常考慮兩個指標：注漿結束標準通常考慮兩個指標：達到設計壓力達到設計壓力( (即即終壓終壓) )時的持續時間和進漿速度小于規定值時的持續時間和進漿速度小于規定值。一般結束標準是：注漿壓力達到設計終壓；雙液一般結束標準是：注漿壓力達到設計終壓；雙液( (水水泥一水玻璃漿液泥一水玻璃漿液) )吸漿率為吸漿率為181835L/min35L/min。單液。單液( (水泥漿水泥漿) )為為7 720/min20/min，即可結束。，即可結束。在正常情況下，當注漿壓力達到或接近設計終壓時，在正常情況下，當注漿壓力達到或接近設計終壓時，結束注漿；當壓力接近終壓或達到終壓的結束注漿；

30、當壓力接近終壓或達到終壓的8080時，如出時，如出現大的跑漿，經間歇注漿后達到或接近終壓，也可結束現大的跑漿，經間歇注漿后達到或接近終壓，也可結束注漿。注漿。整冶涌突水、突泥，其終壓值根據客觀條件的變化，整冶涌突水、突泥，其終壓值根據客觀條件的變化，可選擇合理的上限值、下限值和導坑突水量作為終止標可選擇合理的上限值、下限值和導坑突水量作為終止標準。準。 注漿效果檢查在注漿堵水加固完成后，為防止開挖時發生坍塌涌在注漿堵水加固完成后，為防止開挖時發生坍塌涌水事故，并保證隧道滲漏水水量符合設計要求，必須水事故，并保證隧道滲漏水水量符合設計要求，必須進行效果檢查。進行效果檢查。檢查通常采用鉆孔取芯法進

31、行，有條件時還可采用檢查通常采用鉆孔取芯法進行，有條件時還可采用物探等方法進行（著色劑）。物探等方法進行（著色劑）。鉆孔取芯法按設計要求，在注漿薄弱地方鉆檢查孔，鉆孔取芯法按設計要求，在注漿薄弱地方鉆檢查孔，檢查漿液擴散、固結情況和取芯率，并進行壓水（抽檢查漿液擴散、固結情況和取芯率，并進行壓水（抽水）試驗，檢查地層吸水率水）試驗，檢查地層吸水率( (透水率透水率) )，計算滲透系數，計算滲透系數及開挖時的出水量；也可通過檢查孔觀察注漿后圍巖及開挖時的出水量；也可通過檢查孔觀察注漿后圍巖的滲漏水量，直觀地進行注漿效果的評定。的滲漏水量，直觀地進行注漿效果的評定。分段注漿分段前進式注漿（可能涉及

32、）：這種方式是注漿分段前進式注漿（可能涉及）：這種方式是注漿鉆孔鉆進一段注漿一段，由外向里依次推進。分鉆孔鉆進一段注漿一段，由外向里依次推進。分段前進式注漿宜用于裂隙發育或破碎巖層。其優段前進式注漿宜用于裂隙發育或破碎巖層。其優點是堵水效果好，缺點是注漿鉆孔鉆進重復、工點是堵水效果好，缺點是注漿鉆孔鉆進重復、工程量較大。程量較大。分段后退式注漿：這種方式是將注漿鉆孔一次鉆分段后退式注漿：這種方式是將注漿鉆孔一次鉆完，由孔底向外分段注漿。分段后退式注漿宜用完，由孔底向外分段注漿。分段后退式注漿宜用于裂隙不甚發育的巖層。其優點是注漿鉆孔無重于裂隙不甚發育的巖層。其優點是注漿鉆孔無重復鉆進，工程量相

33、對較小。復鉆進，工程量相對較小。 注漿工藝及要求巖層破碎容易造成坍孔或鉆孔涌水量過大時，應采取巖層破碎容易造成坍孔或鉆孔涌水量過大時，應采取前進式注漿，否則采取后退式注漿。前進式注漿，否則采取后退式注漿。孔口設孔口設3m3m長的長的108mm(108mm(熱軋無縫鋼管，壁厚熱軋無縫鋼管，壁厚5mm)5mm)孔口孔口管。孔口管應埋設牢固，并有良好的止漿措施。管。孔口管應埋設牢固，并有良好的止漿措施。一個孔段的注漿作業一般應連續進行，不宜中斷。應一個孔段的注漿作業一般應連續進行，不宜中斷。應盡量避免因機械故障、停電、停水、器材等問題造成盡量避免因機械故障、停電、停水、器材等問題造成被迫中斷。因實行

34、間歇注漿、制止串漿冒漿等而有意被迫中斷。因實行間歇注漿、制止串漿冒漿等而有意中斷時，則應先掃孔至原設計深度以后進行復注。中斷時，則應先掃孔至原設計深度以后進行復注。七、注漿常見問題表表7-17-1注漿管堵塞注漿管堵塞原因分析及處理對策原因分析及處理對策序號原因分類原因分析處理對策1材料問題注漿原材料過期變質試驗，杜絕使用過期材料水泥濃度過濃采用高水灰比漿液膠凝時間過短調整配比，延長膠凝時間2操作問題漿液中進入雜物增加濾網；單次結束清洗設備混合漿液管路過長縮短管路，原則上不超過5米水泥水玻璃漿液管路放錯管路上制作標記注漿泵缸體中堵塞每周清洗缸體水泥漿管路中有沉積注漿過程中敲擊管路，防沉積3工藝問

35、題注雙液時未采用混合器必須采用混合器，禁止用三通4地質問題地層吸不進漿調整注漿終壓；調整注漿材料；表表7-27-2注漿過程中注漿過程中跑漿原因跑漿原因分析及處理對策分析及處理對策序號原因分類原因分析處理對策1工藝問題未施做止漿墻應施做止漿墻，防止跑漿未對后補進行徑向注漿注漿前應對后部進行徑向注漿2操作問題止漿墻施工質量問題加強施工質量；調整膠凝時間；間歇注漿后補徑向注漿效果差加強徑向注漿施工質量表表7-37-3串漿串漿原因分析及處理對策原因分析及處理對策序號原因分類原因分析處理對策1工藝問題單孔注漿量過大定量注漿，多空同步注漿注漿壓力過大速度過快調整注漿參數鉆孔間距過小加大孔距表表7-47-4

36、注漿時長時間注漿時長時間壓力不上升壓力不上升原因分析及處理對原因分析及處理對策策序號原因分類原因分析處理對策1工藝問題未設計注漿材料使用體系健全注漿材料使用體系注漿方式控制不合理采用間歇分序注漿2材料問題漿液濃度過稀調整漿液配比注漿材料不合適縮短膠凝時間 7-5、地表隆起 地表隆起原因較為復雜，主要分為以下幾點：（1）注漿壓力過大；（2）注漿量過大;（3）膠凝時間過長；（4）漿液粒徑過大，地層中主要為劈裂方式注入； 故本工程區間段，外側兩環主要為超細水泥-水玻璃雙液漿注入；內側兩環為水泥-水玻璃雙液漿注入。且本區間穿越粘土層、泥巖層等，土體顆粒細小，密實。所用一般漿液無法滲透注入，但劈裂注漿壓

37、力過大，易造成地表或構造物發生位移。故本區間段采用劈裂滲透注漿，控制注入壓力、快速使其先形成劈裂注入，但形成的劈裂面不大，此后漿液延劈裂脈滲透注入。施工時，嚴格控制注漿壓力及注漿量，并對地表、建筑物、管線進行實時監測，以保證施工安全。八、注漿設備及現場圖片注漿作業平臺注漿作業平臺鉆機鉆機注漿泵注漿泵攪拌罐攪拌罐砂卵層劈裂注漿效果砂卵層劈裂注漿效果開挖后核心土處注漿效果開挖后核心土處注漿效果雙重管注漿工藝流程示意圖雙重管注漿工藝流程示意圖九、本工程施工方案1、工程水文地質狀況（1）東偽區間地地勢南高北低，場區地層由第四系全新統人工填土層、第四系中更新統沖洪積粘性土和砂土、白堊紀泥組成。區間主要穿

38、越地層為粉質粘土、粘土層、粗砂、全風化泥巖及強風化泥巖層，粘土層工程性質較差，其余地層工程性質較好。（2）現場勘察過程中，發現三層地下水，第一層為表層孔隙性潛水（編號），第二層為淺層承壓水（編號），均屬于第四系松散巖類孔隙水。第三層為巖石裂隙水（編號），屬碎屑巖類裂隙水。 根據場地水文地質條件，層水對結構施工有一定影響。 層地下水水位埋深2.94m4.60m（高程217.65224.54m），附屬結構底板位于層水位上。施工前水位降深達到開挖基坑開挖面以下1.0m，且保持穩定，方可保證施工過程中無水作業。經過地勘單位確定，東廣場水頭差達6.6m，故如何保證隧道開挖安全為本工程難點。雜填土雜填土粉

39、質粘粉質粘土土粘土粘土砂層砂層全風化全風化泥巖泥巖強風化強風化泥巖泥巖雜雜 填填 土土粉粉 質質 粘粘 土土粘粘 土土砂砂 層層全全 風風 化化 泥泥 巖巖強強 風風 化化 泥泥 巖巖水位線水位線暗挖區間暗挖區間1）施工目的：本工程施工方案設計主要是解決隧道開挖過程中圍巖土體的穩定性問題，及控制開挖施工對上部公路、鐵路、管線及房屋的擾動問題，即在隧道開挖前在溝道前方一定范圍內圍巖土體進行超前預注漿加固處理。通過注漿填充土體空隙，疏干土體水份，使漿液與土體有機的結合在一起，形成具有一定抗壓強度和支承保護能力的復合地基。使東偽區間暗挖隧道開挖線外2米增加抗壓強度和粘結性，實現堵水和加固地層的目的，

40、保證暗挖隧道開挖及下穿構筑物風險源時周邊土體穩定，拱頂沉降量在20mm以內，傾斜率控制在0.002以內。2）施工方法選擇：注漿施工工藝較多，但根據本工程施工場地等條件，只能采用洞內放射型超前預注漿工藝進行施工，（在地面無法采用垂直鉆桿器抽注漿法和擴散式傾斜鉆桿器抽注漿法施工時采用）其特點：不占用地表空間，且不影響交通及地面設施的正常運行。（該工藝經過多年的工程實踐，積累了成功的施工經驗。經實踐證明此工藝已成為先進，成熟的工藝）。 故本工程采用雙重管注漿工法，對隧道開挖線內及開挖線外2米范圍內進行深孔注漿。注漿孔數為52個，深度為17m，4環布設，以達到穩固土體及堵水的預期目的。注漿原理 二重管

41、注漿工法是采用二重管鉆機鉆孔至預定深度后注漿，漿液有兩種：水泥漿、水玻璃漿液。兩種漿液通過二重管端頭的漿液混合器充分混合。注漿時漿液將顆粒間存在的水強迫擠出,使顆粒間的空隙充滿漿材并使其固結達到改良土層性狀的目的。其噴漿特性是使該土層粘結力(c)、內磨擦角值增大，從而使地層粘結強度及密實度增加,起到加固作用。深孔注漿是用水泥-水玻璃漿液從注漿孔道均勻地注入土體中，以填充、滲透和擠密等方式，驅走砂層和粘土顆粒間的水分和氣體，并填充期位置，通過改性漿液中所含礦物與土體中的水土分別發生水解、水化反應以及團粒作用等，形成懸浮膠體和團粒，硬化后形成強度大、壓縮小和抗滲性高、穩定性良好的土體。同時改性漿液

42、本身膠凝時間短，在吃力含碎較大、滲透系數較大的砂層時能更好的、及時的加固止水。土體結硬后后，土體的孔隙率和含水率較低，密度加大，同時由于改性漿液擠壓土體，使土體抗變形能力增加，提高了變形模量，從而防止或減少掌子面土體坍塌。注漿參數 主要包括漿液配比、膠凝時間、注漿段長度、注漿壓力、孔位布置、注漿速率、注漿量、注漿結束標準等。經過小導管注漿試驗，確定在粉質粘土及較密實粉細砂地帶采用注漿漿液為水泥水玻璃雙液漿。第1.2圈孔采用超細水泥+水玻璃漿液，指導配合比為水灰比1：1、CS體積比為1:0.5、水玻璃濃度35Be，摻入2.5%緩凝劑。第3、4圈孔采用普通水泥+水玻璃漿液，指導配合比為水灰比1：1

43、、CS體積比為1:0.5、水玻璃濃度35Be。漿液配置應以指導配比為基礎，現場發生土質變化等突發情況可適當調整配比。 注漿量可按以下公式計算： L=V na（1+） 式中：L=注漿量，單位m3；V=注漿范圍土體體積，單位m3；n=地層（粉質粘土和粘土）孔隙率；0.6-0.9 a=漿液充填系數，0.70.9，取0.8； 漿液損失率：1030，取20%； 設計中，na（1+）統稱為填充率，填充率按下表選用。施工工藝流程圖 中洞法區間注漿示意圖中洞法區間注漿示意圖質量控制措施1、應嚴格按照設計參數鉆孔，鉆孔孔位及角度偏差符合相關規定，若現場鉆孔孔位因客觀條件限制不能滿足設計要求，應進行移位，并進行計

44、算，確定參數，必要時進行補孔。2、注漿材料應滿足設計要求，嚴禁使用過期結塊的水泥，必要時進行檢驗。3、注漿過程中，要根據不同的情況選擇合適的漿液和漿液配比。4、漿液配比應符合設計要求，配漿時最大的誤差為：水泥、水玻璃、水為5%，外加劑為1% 。5、漿液攪拌應均勻，一般水泥漿、超細水泥漿攪拌時間為35min，但不得超過30min，未攪拌均勻或沉淀的漿液嚴禁使用。6、注漿過程中發生串漿時，可采取兩孔同時注漿措施，若隧道周邊有泄水洞時，應對泄水洞進行埋管限排或封堵，并對排水管或泄水洞進行觀察，若跑漿可采取縮短膠凝時間，間歇注漿等措施。7、注漿過程中，時刻注意泵壓和流量的變化，若吸漿量很大或壓力突然下

45、降，注漿壓力長時間不上升，應查明原因，如工作面漏漿，可采取封堵措施，如跑漿可通過調換漿液調整漿液配比，縮短膠凝時間，進行大泵量低壓力注漿，必要時采用間歇式注漿，以達到控域注漿的目的。 8、注漿過程中，壓力突然升高，應及時查找原因進行處理，確因漿液膠凝時間過短，則應停水玻璃泵，只注水泥漿，待泵壓恢復正常后進行注漿。9、一臺泵發生故障后，應立即換備用泵進行注漿。10、雙液注漿過程中，必須使用帶單向閥的漿液混合器，嚴禁用其他東西代替，以免造成管路及注漿泵的堵塞。11、注漿過程中，應保持注漿管路的通暢，防止因管路堵塞影響注漿結束標準的判斷 。12、注雙液漿時，應經常注意漿液的吸入比例，測試漿液的膠凝時

46、間，確保漿液強度和注漿堵水效果。13、雙液漿注漿結束后，應先停止水玻璃，后停水泥漿，并應及時清洗管路防止堵管。14、嚴格按照后退式注漿設計的段長進行分段注漿，不得任意改變分段長度，必要時進行重復注漿，保證注漿質量。15、注漿過程中要做好記錄，鉆孔情況、注漿壓力、注漿流量、注漿量，以及注漿過程中發生的事故等，為效果分析提供數據。16、嚴格進行注漿效果檢查評定，符合要求時才能結束注漿作業，當未達到注漿結束標準時，應進行補孔注漿 。17、注漿結束質量驗收過程中，鉆孔探測，如注漿效果達不到要求，嚴禁開挖，并進行補孔注漿，經檢驗合格后方可繼續開挖。十、工程實例 長春地鐵一號線南湖大路站至繁榮路站區間段，

47、長春地鐵一號線南湖大路站至繁榮路站區間段，1號工區左右線號工區左右線大里程隧道掌子面基本位于地質勘查報告提供的粘土、粉質粘土層大里程隧道掌子面基本位于地質勘查報告提供的粘土、粉質粘土層中，通過地表管井降水疏排，掌子面土體中基本無滲漏水。但是在中，通過地表管井降水疏排，掌子面土體中基本無滲漏水。但是在右線大里程開挖支護至右線大里程開挖支護至40m位置、左線大里程隧道開挖支護至位置、左線大里程隧道開挖支護至31m位置，掌子面拱部土體中含水量突然增大，存在明顯的滲水現像，位置，掌子面拱部土體中含水量突然增大，存在明顯的滲水現像，且多次發生拱部土體剝落傷人和塌方事故，現場開挖支護施工存在且多次發生拱部

48、土體剝落傷人和塌方事故，現場開挖支護施工存在較大安全隱患。為此，經監理單位組織，于較大安全隱患。為此，經監理單位組織，于2013年年5月月29日召開了日召開了由建設單位、監理單位、設計單位、施工單位、地勘單位和三方監由建設單位、監理單位、設計單位、施工單位、地勘單位和三方監測單位參見的多方會議。經過施工單位匯報和現場踏勘，發現施工測單位參見的多方會議。經過施工單位匯報和現場踏勘，發現施工掌子面附近一條掌子面附近一條DN300mm雨水管線堵塞，管線和收水井內積水嚴雨水管線堵塞，管線和收水井內積水嚴重。經分析討論后認為區間重。經分析討論后認為區間1號工區左右線隧道掌子面土體中突然含號工區左右線隧道

49、掌子面土體中突然含水量增大，拱部出現滲水現象，可能原因為地表雨水管線堵塞排水水量增大，拱部出現滲水現象，可能原因為地表雨水管線堵塞排水不暢造成地表水下滲或掌子面前方存在不明水囊。因此，要求施工不暢造成地表水下滲或掌子面前方存在不明水囊。因此，要求施工單位立即組織疏通地表雨水管道，保證排水通暢不積水，同時進行單位立即組織疏通地表雨水管道，保證排水通暢不積水，同時進行掌子面前方超前探測，探明掌子面前方是否存在水囊，并且超前導掌子面前方超前探測，探明掌子面前方是否存在水囊，并且超前導管支護注漿漿液由單液水泥漿更改為止水性更好的水泥、水玻璃雙管支護注漿漿液由單液水泥漿更改為止水性更好的水泥、水玻璃雙液

50、漿。液漿。 地表坍塌照片洞內坍塌照片3.1注漿作用注漿作用改變原土體的物理性質，增加土體的密度，提高其抗壓強度，達到對隧道拱頂土體的加固止水效果，排除施工中的安全隱患，確保施工安全順利進行。3.2二重管漿的優點二重管漿的優點二重管注漿工藝能夠將不同地質情況填充密實，改變原土體的物理性質，增加土體的密度，提高其抗壓強度，采用二重管注入方式，使注入系統設備簡單，具有很高的可靠性、經濟性。可以進行一次、二次注入切換，回路變換裝置容易實行，所以能實行復合注入。瞬結性一次注漿液和浸透性二次注漿液的復合比率，在土層改良時可以自由地設定，從粘性土、砂質土到地下水非常多的砂礫層，以及更加復雜的復合地層都可以適用。由于一次注入是限制注漿，二次注入是的滲透注漿，注漿液不會向注入范圍外溢出，從而有利保護地下環境而不被污染。（PH 7-7.5）3.3注漿孔位布置注漿孔位布置根據同種地層的施工經驗，在采用13MPa的壓力下，漿液的擴散半徑根據經驗暫定為0.5米，根據半徑選擇注漿孔的間距為起始間距0.38m、末端間距0.84m單排布置。詳見圖圖3-7注