注浆法施工技术

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注浆法施工技术
●在中细砂层、粉细砂层、 淤泥质粘土层、粉质粘土 层中，由于地层颗粒细， 因而产生渗透扩散难度较 大，注浆材料在该类地层 中一般表现为劈裂扩散， 对于不同细度的注浆材料 在地层中注浆将会产生不 同厚度的劈裂浆脉。
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劈裂扩散1 (广州地铁一号线某区间中细砂层采用 超细水泥-水玻璃双液浆、普通水泥-水 玻璃双液浆共混材料注浆施工注浆固结 体图片)
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堵水机理
✓注浆后，孔隙、裂隙被浆液填充，或者通过劈裂使地层密实度 提高，从而降低了地层的渗透能力，起到注浆堵水作用
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12.2 注浆材料及选择
12.2.1 注浆材料
一、对注浆材料的一般要求
（1）浆液粘度低、流动性好、可注性好，能够进入细小隙缝和粉细砂层； （2）浆液凝固时间能够在几秒至几小时内任意调节，并能准确地控制； （3）浆液固化时，无收缩现象，固化后有一定粘结性，能牢固地与岩石、 混凝土及砂子等粘结 。
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(7)变形控制
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宜万线王家岭隧道大变形 段采取径向注浆加固 注浆法施工技术
(8)截水帷幕
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广州地铁二号线越秀公园站 北基坑垂直注浆截水帷幕
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(9)TBM软岩地层超前加固支护
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TBM在磨沟岭软岩隧道施工中 采取超前注浆进行加固支护
✓黏性固结地层加固：浆液克服地层初始应力和抗拉强度，进入 劈裂的地层形成脉状固结体，该固结体与挤密的地层和未受影 响的原地层组成复合地基
✓围岩劈裂加固：围岩经开挖，将出现破裂区、塑性区、弹性区 的应力重分布，钻注浆孔再次重分布，劈裂注浆将产生新的裂 隙和导致原裂隙扩展，并使浆液充满，与围岩凝固胶结
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(4)竖井下沉控制
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某竖井工程穿越淤泥质地 层时竖井下沉后采取注浆
技术进行下沉控制
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(5)桥台控沉
某大桥桥台基础为软土地基，施工后桥台 下沉，采取注浆加固控制桥台下沉
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(6)滑坡防治
宜万线堡镇隧道进口洞口上方滑坍采取垂直注浆加固
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二、浆液性质评价指标
浆液的主要性质包括：分散度、沉淀析水性、凝结性、热学性、收缩 性、结石强度、渗透性和耐久性。
①.分散度 ➢ 它是影响可灌性的主要因素，一般分散度越高，可灌性就越好。分散度也
将影响到浆液和灌浆结石的物理力学性质。 ②.沉淀析水性 是指在浆液搅拌过程中，水泥颗粒处于分散和悬浮于水中的状态，但当浆
注浆施工时，浆液在地层中的作用方式主要表现为四种：
◆渗透扩散 ◆裂隙填充
◆劈裂扩散 ◆挤压填充
渗透扩散
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劈裂扩散 裂隙填充 挤压填充 浆液在地层中扩散机理模式图
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渗透扩散
(广州地铁一号线某区间中粗砂 层采用超细水泥-水玻璃双液浆 注浆施工注浆固结体图片)
●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进行注浆施工，如果扩散半径选取的 不大，注浆压力选取的不高时，浆液在地层中一般表现为渗透扩散。否 则，会产生劈裂扩散，甚至挤压充填。
⑦. 耐久性
水泥结石在正常条件下是耐久的，但若灌浆体长期受水压 力作用，则可能使结石破坏。
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三、浆液材料分类及特性
浆液材料分类方法很多，按浆液所处状态可分为真溶液、 悬浮液和乳化液；按主剂性质可分为无机系和有机系
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1.粒状浆材（悬液）
n 粒状浆材是指由水泥、粘土、沥青以及它们的混合物制成的浆液。 n 常用的粒状浆材是纯水泥浆、水泥粘土浆和水泥砂浆，以上浆液又称水
✓黏土类浆液：黏土作为主剂，比表面积大，雨水具有胶体化学特性。 颗粒越细，浆液的稳定性越好，一般用于护壁或临时性的防护工程 ✓水泥黏土浆：黏土的分散性高，亲水性强，沉淀析水性较小。加入到 水泥浆中，兼有黏土浆和水泥浆的优点，成本低、流动性好、稳定性 高、抗渗压和冲蚀能力强 ✓水泥砂浆：由水灰比不大于1.0的水泥浆掺砂配成，流动性小、强度 高、耐久性好，节省水泥。宜用于地层由较大裂隙、溶洞，耗浆量很 大或者有地下水活动时 ✓水泥—水玻璃类浆液：以水泥和水玻璃为主剂。水玻璃的加入可加快 凝结。
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2020/11/24
注浆法施工技术
12.1 基本原理
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
下工程的各个角落。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
（4）浆液的稳定性好，常温、常压下较长时间存放不改变其基本性质，不 发生强烈的化学反应；
（5）浆液无毒、无臭，不污染环境，对人体无害，属非易燃、易爆物品； （6）结石体耐老化性能好，能长期耐酸、碱、盐、生物细菌等腐蚀，并且 不受温度、湿度的影响； （7）浆液配制方便，操作容易 掌握，原材料来源丰富，价格便宜，能够大 规模使用。
一般在2～4小时，粘土水泥浆更慢，所需时间更长。 ④.浆液的热学性和收缩性 ⑤.结石强度 影响结石强度的因素主要包括：浆液的起始水灰比、结石的孔隙率、
水泥的品种及掺合料等，其中以浆液浓度最为重要。
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⑥.渗透性
结石的渗透性也与浆液起始水灰比、水泥含量及养护龄期 等一系列因素有关。不论纯水泥浆还是粘土水泥浆，其渗 透性都很小。
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(10)渗漏水治理
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某火车站人行通道工程采取化 学注浆材料进行渗漏水治理
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(11)古树木保护
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杭州解放路工程穿越古树木地段采取超前φ299大
管棚、全断面超前注浆，采用超细水泥，对古树
木进行保护。
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注浆法分类： 注浆法的分类方法很多，通常下列几种: (1) 按注浆材料种类分为水泥注浆、粘土注浆和化学
浆不可缺少的浆材，但价格较贵，有的还有毒性，因此只有在必须用化学浆
材的情况下才用。
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12.3 注浆参数
通常所说的注浆参数主要包括：注浆压力、注浆时间、浆液有 效扩散半径、浆液流量和浆液注入量、浆液起始密度和凝胶时 间等。
注浆参数的选择是注浆设计的主要组成部分，其合理与否， 直接关系到注浆的效果和造价。当注浆介质条件、浆液条件、
泥基浆液，并可掺入各种外加剂，以改善浆液的性质。 n 水泥基浆液是以水泥浆为主的浆液。采用水泥灌浆可使土体形成高强度
的固结体，应用最广的是普通硅酸盐水泥，在地下水无侵蚀性条件下经 常使用。 n 这种浆液是一种悬浊液，取材容易，配方简单、价格便宜、不污染环境。
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n 水泥浆的水灰比一般在0.6～2.0之间。常用的水灰比是1：1。 n 为了调节水泥浆的性能，有时可加入速凝剂或缓凝剂等附加
●基坑截水帷幕
●TBM软岩加固支护 ●渗漏水治理
●大坝防渗
●瓦斯防溢
●古树木保护
●砼结构裂缝整治
●路面整治
●工程抢险
…
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(1)基础加固
宜万线某隧道溶洞基底 淤泥质地层
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基底采取钢管桩 注浆加固
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(2)注浆堵水
宜万线某隧道溶 洞涌水
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裂隙填充2 (宜万线齐岳山隧道DK362+060富水 溶槽采用普通水泥单液浆、普通水 泥-水玻璃双液浆共混材料注浆施工 注浆加固体图片)
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挤压填充 (渝怀线圆梁山隧道2#溶 洞粉细砂层中局部空洞采 用普通水泥单液浆挤压填 充固结体图片)
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◆渗透扩散
(砂质地层)
◆裂隙填充
(断层破碎带)
◆劈裂扩散
◆挤压填充
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理想的注浆
最易发生的注浆
(尽量产生最细的劈裂浆脉)
不宜发生的注浆
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12.1.2 注浆作用机理
加固机理
✓无黏性土地层加固：注浆材料通过渗透、劈裂将地层孔隙充填、 胶结；元素离子交换，增加地层黏聚力。可从地层强度增长的 角度解释
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劈裂扩散2 (渝怀线圆梁山隧道1#溶洞淤泥质 地层采用普通水泥-水玻璃双液浆 注浆施工注浆固结体图片)
劈裂扩散3 (渝怀线圆梁山隧道2#溶洞高压动水粉细砂 层中采用C浆、C-S浆、MC浆、MC-S浆、 TGRM浆、HSC浆共混材料进行注浆施工时注 浆固结体图片)
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围岩劈裂注浆过程
✓浆液充填：浆液充填注浆管、注浆孔和围岩较大裂隙 ✓初次劈裂：注浆压力上升，达到起裂压力时，在最小主应
力面上发生劈裂，浆液压力迅速下降，流量增大
✓二次劈裂：流量增加导致压力继续上升，流量逐渐减小，
继而二次劈裂，压力大于初次劈裂
✓三次劈裂：注浆压力更大 ✓结束注浆：上升到规定压力
注浆；
(2) 按注浆施工时间不同分为预注浆和后注浆； (3) 按注浆对象不同分为岩层注浆和表土层注浆； (4) 按注浆工艺流程分为单液注浆和双液注浆； (5) 技注浆目的分为堵水注浆和加固注浆； (6) 按作用机理分为充塞注浆、渗透注浆和挤压注浆。
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12.1.1浆液扩散原理
n (3)对于持殊地质条件（破碎带、断层、岩溶等），应先注惰性材料（砾石、 砂子、岩粉和炉渣）然后注单液水泥浆或c－s浆液
n (4)壁内注浆，可采用MG－646、聚氨酯类、铬木素类浆液。裂隙较大时， 也可用c－s浆液
n (5)壁后注浆可采用单液水泥浆或c－s浆液
n (6)应优先选择水泥、水玻璃等货广价廉的材料，化学浆液是松散含水层注
设备条件等确定以后。影响注浆效果的主要参数是注浆压力 和浆液注入量
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2.化学浆液特性 化学浆液是一种真溶液，特点是能够灌入裂隙较小的岩石
、孔隙小的土层及有地下水活动的场合。按照功能分为防 渗型、补强型和防渗补强型三类。
1.防渗型化学浆液 防渗型化学浆液常用丙烯酞胺类浆液和聚氨酯类浆液。
2.补强型化学浆液 补强型化学浆液常用环氧树脂类浆液和甲基丙烯酸酯类浆液
液制成和停止搅拌时，除非浆液极为浓稠，否则水泥颗粒将在重力作用下 沉淀，并使水向浆液顶端上升。析水性是影响注浆质量的有害因素。
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③.凝结性
浆液的凝结过程分为两个阶段： A. 浆液的流动性减少到不能泵送时的初期阶段； B. 凝结后浆液随时间而逐渐硬化的阶段。研究表明，水泥浆的初凝时间
3.其他化学浆液 有水玻璃和木质素类浆材
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12.2.2 注浆材料的选择
n (1)在基岩裂隙含水层中注浆，裂隙度较大时，可选择水泥浆或水泥－水玻 璃浆液；当裂隙开度较小时，可采用水泥一水玻璃浆液或水玻璃类浆液；当 裂隙开度<0.1mm时，可采用MG－646或木质素类浆液
n (2)在含水砂砾层中，粗砂以上可以采用水泥－水玻璃浆液，中砂以下可采 用化学浆液。如丙烯酰胺类、聚氨酯类、水玻璃类等。开凿地下过流砂层， 应选强度高的化学浆材。动水条件下，可采用非水溶性聚氨酯浆材。
●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。
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裂隙填充1 (广州地铁二号线越秀公园站北基坑采用普通 水泥-水玻璃双液浆注浆施工注浆加固体图片)
采取全断面超前预 注浆进行注浆堵水
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(2)注浆堵水
宜万线齐岳山隧 道DK362+060涌水
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采取全断面超前预 注浆进行注浆堵水
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(3)回填防沉
浅埋暗挖工程采取对拱 顶回填注浆孔进行回填
注浆控制地表下沉
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盾构工程采取对预留 回填注浆孔进行回填
注浆防止地表下沉
剂。
n 水玻璃和氯化钙就是常用的速凝剂，其用量为水泥重量的 （1～2）％；
n 常用的缓凝剂有木质素磺酸钙和酒石酸，其用量约为水泥重 量的（0.2～0.5）％。
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水泥浆材属于悬浮液，主要问题是析水性大，稳定性差。 水灰比越大，越突出。为了改善水泥浆液的性质，常掺入 各种附加剂。