巖土注漿加固施工與檢測

巖土注漿加固施工與檢測第一頁，共三十八頁，2022年，8月28日13巖土注漿加固施工與檢測13.1注漿設(shè)備13.1.1鉆孔機(jī)械13.1.2注漿機(jī)械13.2施工工藝13.2.1注漿方法13.2.2注漿次序13.3注漿控制技術(shù)13.3.1定漿量控制法13.3.2定壓控制法13.3.3定時控制法13.3.4注漿強(qiáng)度控制（GIN）法13.4注漿加固效果檢驗第二頁，共三十八頁，2022年，8月28日13.1注漿設(shè)備13.1.1鉆孔機(jī)械13.1.2注漿機(jī)械第三頁，共三十八頁，2022年，8月28日13.1.1鉆孔機(jī)械注漿鉆孔采用的鉆機(jī)與地質(zhì)鉆機(jī)相同?？煞譃槿箢悾夯剞D(zhuǎn)式回轉(zhuǎn)沖擊式?jīng)_擊式一般需根據(jù)注漿孔的大小、深度、地質(zhì)情況、注漿工藝等選用鉆機(jī)型號。第四頁，共三十八頁，2022年，8月28日13.1.1鉆孔機(jī)械鉆孔機(jī)械及其適應(yīng)條件類別名稱型號及規(guī)格適用條件鑿巖機(jī)氣腿式、濕式氣腿式、電動式、重型導(dǎo)軌式等7655型（YT-23型）、YSP-45型、YT－24型、YDX-40型、YG－80型、FZ-30型井筒或巷道壁內(nèi)、壁后以及工作面注漿鉆探設(shè)備鉆機(jī)TXU-1200A型、XB-1000A型、TXB-1000A型、XU-650A型、XB-500型、XY-1、2型、XJ100-1型、XJ100-2型、IXU-75型、KD-100型、TAS-3型(日本)、OE-ZL型(日本)、FRB型(英國)用于工作面預(yù)注漿鉆鋌

直徑88mm、壁厚20mm

直徑83mm、壁厚25mm用于防滲第五頁，共三十八頁，2022年，8月28日13.1.2注漿機(jī)械制漿設(shè)備注漿工程多采用旋流式高速攪拌機(jī)。注漿攪拌機(jī)類型及其特征

類型規(guī)格立式水泥攪拌機(jī)風(fēng)動水泥攪拌機(jī)旋流式造漿機(jī)水力噴射式水泥攪拌機(jī)主軸轉(zhuǎn)速（r/min）40～60攪漿能力（L/min）167～2508.3～25特點及用途1.各種注漿2.一次和二次攪拌池用磚砌抹面或用混凝土澆注3.一次和二次攪拌為葉片式機(jī)械攪拌4.減速器可選用Ⅱ型溜子減速器5.膠帶傳動1.地面注漿2.以風(fēng)壓為動力攪拌水泥漿3.可集中控制4.勞動強(qiáng)度低，粉塵小1.各種注漿2.以水為動力攪拌3.旋流式攪拌桶有效容積為600L4.一次造漿需要2～3min5.勞動強(qiáng)度低1.以TBW-200/40型泥漿泵為動力2.大量連續(xù)制漿3.大規(guī)模制漿4.備有儲灰倉和放灰漏斗5.備有二次攪拌池6.漿液配比誤差大第六頁，共三十八頁，2022年，8月28日13.1.2注漿機(jī)械注漿泵注漿泵是注漿的主要設(shè)備。注漿泵大都是以泥漿泵或在此基礎(chǔ)上經(jīng)過改進(jìn)的一些代用泵，隨著注漿領(lǐng)域的擴(kuò)展和技術(shù)的提高，對注漿泵的功能和特點要求也越來越高。注漿泵一般應(yīng)滿足下列要求：能進(jìn)行雙液注漿，甲、乙液的比例能在泵的運行過程中調(diào)節(jié)，特別適用于化學(xué)注漿。流量和壓力能任意調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)裝置方便、靈活、準(zhǔn)確、平穩(wěn)。泵體內(nèi)與化學(xué)漿液接觸部分必須使用抗腐蝕材料，易磨部分要耐磨。拆卸、清洗、組裝方便。體積小、能耗小、重量輕、搬運方便。第七頁，共三十八頁，2022年，8月28日13.1.2注漿機(jī)械最常用的注漿泵是往復(fù)式泵——它主要是靠缸內(nèi)活塞往復(fù)運動來完成吸入和排出漿液。按活塞在缸內(nèi)往復(fù)一次完成吸排的次數(shù)分為單作用和雙作用泵兩類：活塞往復(fù)運動一次只完成一個吸漿與排漿過程，稱為單作用往復(fù)式注漿泵。在活塞兩側(cè)都裝有吸排漿閥，活塞往復(fù)運動一次可完成二個吸漿和排漿過程，稱為雙作用往復(fù)式注漿泵。（a）單作用往復(fù)式泵工作原理（b）雙作用往復(fù)式泵工作原理第八頁，共三十八頁，2022年，8月28日13.1.2注漿機(jī)械往復(fù)式泵使用盤狀活塞稱為活塞泵，柱式活塞稱為柱塞泵?；钊没钊c缸套直接接觸，因而缸套與缸體磨損較快。柱塞泵是柱塞與橡皮密封圈接觸，磨損的速度較慢，因而柱塞泵基本替代了活塞泵，較為常用。1）專用注漿泵2TGZ-60/10（120/105）型雙液調(diào)速高壓注漿泵。YZB型液壓注漿泵。BW（BWT）系列高壓注漿泵。YSB-250/120型液力調(diào)速注漿泵。HFV型穩(wěn)壓自變量液壓注漿泵（日本注漿泵）。2MJ-3/40隔膜計量漿。QZB-50/60型氣動注漿泵。SNS系列注漿泵。第九頁，共三十八頁，2022年，8月28日13.1.2注漿機(jī)械2）代用注漿泵TBW型電動往復(fù)泥漿泵。300型電動水泥泵。其它代用泵。（3）其它注漿配套設(shè)備止?jié){塞孔口封閉器高壓膠管閥門監(jiān)測儀表壓力表；流量計；自動記錄儀。第十頁，共三十八頁，2022年，8月28日13.1.2注漿機(jī)械（4）注漿設(shè)備的布置注漿機(jī)械應(yīng)盡可能靠近注漿場地，且機(jī)械設(shè)備應(yīng)放在面積較大的場地，這樣既安全又便于操作。注漿施工時，應(yīng)把從注漿機(jī)械、攪拌機(jī)等設(shè)備中排出的廢液集中到沉淀池中沉淀之后再向外排放，防止對周圍環(huán)境造成污染。第十一頁，共三十八頁，2022年，8月28日13.2施工工藝13.2.1注漿方法13.2.2注漿次序第十二頁，共三十八頁，2022年，8月28日13.2.1注漿方法注漿方法：花管注漿袖套管法雙重管雙栓塞復(fù)合注漿法循環(huán)注漿巖溶注漿選擇注漿方法時要考慮介質(zhì)的類型和漿液的凝膠時間。土體注漿：一般吸漿量較大，采用純壓式注漿；裂隙巖體：注水泥漿時，吸漿量一般較小，可采用循環(huán)式注漿。第十三頁，共三十八頁，2022年，8月28日13.2.1注漿方法雙液化學(xué)注漿時，漿液的凝膠時間不同，混合的方法也不同：凝膠時間較長時，A、B液在罐內(nèi)混合后用單泵注入，稱為單槍注射；凝膠時間中等（2～5min)，A、B液用雙泵在孔口混合后注入，稱為1.5槍注射；凝膠時間較短時，A、B液用雙泵泵入在孔底混合，又稱為雙槍注射。A、B漿液混和方式X-閥門；VM-測量裝置；M-混合器；P-注漿泵；PG-壓力計；F-流量計；MC-混合室第十四頁，共三十八頁，2022年，8月28日13.2.1注漿方法花管注漿鉆桿注漿是將漿液從鉆桿底端向地層注入。如果地層的可注性差，壓力急劇上升，就會只向地層中松軟區(qū)域竄漿，有時還會從鉆桿周圍涌到地表。花管注漿是在注漿管前端的一段管上打許多直徑2～5mm小孔，使?jié){液從小孔水平地噴到地層里。與鉆桿注漿法相比，由于注漿管噴出的斷面積明顯增大，因此，大大減小了壓力急劇上升和漿液涌到地表層的可能性。注漿鉆桿的直徑為25～40mm，在前端1～2m左右側(cè)壁開孔眼，孔眼呈梅花型布置。有時為防止孔眼堵塞，可以在開口孔眼外包一圈橡皮環(huán)。第十五頁，共三十八頁，2022年，8月28日13.2.1注漿方法花管注漿適用條件：花管注漿可用于砂礫層滲透注漿；也可用于土體的水泥一水玻璃雙液劈裂注漿。與止?jié){塞組合，還可用于孔壁較好的裂隙巖體注漿。第十六頁，共三十八頁，2022年，8月28日第十七頁，共三十八頁，2022年，8月28日13.2.1注漿方法袖套管法此法為法國Soletanche公司首創(chuàng)，故又稱Soletanche方法。在國內(nèi)80年代末廣泛用于砂礫層滲透注漿、軟土層劈裂注漿（SRF工法）和深層土體劈裂注漿（超過30m）。袖套管法施工步驟如下：

a)鉆孔；b)插入袖套管；c)孔內(nèi)灌套殼料；d)注漿。袖閥管法施工程序第十八頁，共三十八頁，2022年，8月28日13.2.1注漿方法袖套管法的主要優(yōu)點為：①可根據(jù)需要注任何一個注漿段，可進(jìn)行重復(fù)注漿；②可使用較高的注漿壓力，注漿冒漿和竄漿的可能性小；③鉆孔和注漿作業(yè)可以分開，設(shè)備利用率提高。袖套管法的主要缺點為：①袖套管被具有一定強(qiáng)度的套殼料膠結(jié)，難于拔出重復(fù)使用，費管材；②每個注漿段長度固定為33～50cm，不能根據(jù)地層的實際情況調(diào)整注漿段長度。第十九頁，共三十八頁，2022年，8月28日13.2.1注漿方法袖套管法注漿的開環(huán)方法有：快速法、慢速法、隔環(huán)法、間歇法：慢速法。用清水或漿液開環(huán)，泵壓由小到大逐級施加，每級需穩(wěn)定2～3min。并測讀每級壓力相應(yīng)的吸水量，直至套殼開始吸水和壓力表壓力有所下降時，即為臨界開環(huán)壓力?？焖俜?。采用較大的起始泵壓，較短的升壓間隔時間和較大的壓力增值進(jìn)行開環(huán)，快速法使套殼的破碎程度和均勻性提高。隔環(huán)法。按n+2

的次序開環(huán)和注漿，隔段開環(huán)注漿。這種方法可降低中間環(huán)的開環(huán)壓力，對處理開環(huán)壓力特別大的注漿段特別有效。間歇法。當(dāng)采用較大壓力仍不開環(huán)時，可在間歇一定時間后再用同樣的壓力重復(fù)開環(huán)，一般重復(fù)2～3次后即可收效，甚至能用比第一次開環(huán)時更小的壓力達(dá)到良好的開環(huán)。第二十頁，共三十八頁，2022年，8月28日13.2.1注漿方法（3）雙重管雙栓塞復(fù)合注漿法法國人為了在土體中注凝膠時間較長漿液，用塑料套管內(nèi)加雙塞辦法，并在塑管孔眼外套上一圈橡皮閥門，因而研制了Soletanche法。日本研究了許多精密注漿方法。為注短時凝膠漿液，研制了雙管噴射頭——噴射頭設(shè)有單向閥門，只能讓兩種漿液在地層內(nèi)混和，可防止?jié){液在混合室內(nèi)形成倒流堵塞管路。有的噴頭還考慮了既能注長凝膠漿液，又能注短凝膠漿液。同時將這種噴頭與Soletanche法結(jié)合，組成雙重管雙栓塞復(fù)合注漿法。第二十一頁，共三十八頁，2022年，8月28日13.2.1注漿方法Soletanche法：注漿管為單管，雙塞間為花管。雙重雙栓塞復(fù)合注漿法：注漿管為雙重管，雙塞間為具有單向閥的混和射槍。雙重雙栓塞復(fù)合注漿法裝置第二十二頁，共三十八頁，2022年，8月28日13.2.1注漿方法復(fù)合注漿：先用廉價、高強(qiáng)的懸濁型(水泥)漿液進(jìn)行脈狀注漿，充填大空隙，提高地層的均質(zhì)性，防止昂貴的漿液流失。然后用粘度低、凝膠時間長、溶液型化學(xué)漿液謀求滲透注漿，提高地層的致密性。第二十三頁，共三十八頁，2022年，8月28日13.2.1注漿方法（4）循環(huán)注漿在土體中采用純壓式注漿，而對吸漿率較小的裂隙巖體，注水泥漿液或水泥粘土漿液，則可采用循環(huán)注漿，將過剩漿液從孔中再返回到注漿泵繼續(xù)循環(huán)注漿。我國水電部門的防滲帷幕注漿多采用循環(huán)工藝。循環(huán)注漿的工序為：鉆孔—鉆孔沖洗—壓水試驗—注漿—全孔終了封孔。循環(huán)式注漿第二十四頁，共三十八頁，2022年，8月28日13.2.1注漿方法（5）巖溶注漿巖溶注漿法：是針對巖溶具有較大的縫、隙、洞的通道，在水的流速大到足以沖走漿液最大顆粒的情況時，不能產(chǎn)生漿液顆粒沉淀堵塞作用，出現(xiàn)所謂“灌不住”現(xiàn)象而研究的一種特殊的注漿工藝。一般巖溶注漿，可以在漿液中摻加粗料，促使?jié){液產(chǎn)生沉積推移作用，堵塞流水通道。但是當(dāng)通道水流流速很大時，只靠在漿液中摻加粗料辦法就很難實現(xiàn)封堵目的。原因是目前注漿設(shè)備只允許摻加不大于5mm的礫料。山東水科所研究了一套級配反濾注漿法較好解決了該問題。第二十五頁，共三十八頁，2022年，8月28日13.2.1注漿方法級配反濾注漿法：是先通過鉆孔充填礫、砂、卵石級配料，堵塞漏水通道，減小水流速度，形成反濾條件，然后注水泥漿形成防滲凝結(jié)體。沖填級配料示意圖級配反濾注漿法的要點：首先測準(zhǔn)套管口以下深度數(shù)據(jù)，即孔內(nèi)靜止水位為H1，孔底深度為H3。然后往孔內(nèi)邊沖水，邊拋2～5mm粒徑的砂礫20～50kg左右，測得孔內(nèi)穩(wěn)定的淤填深度H2，此深度為漏漿通道高程位置。第二十六頁，共三十八頁，2022年，8月28日13.2.1注漿方法再視情況用水泵往套管內(nèi)送清水，每分鐘注水量可在200～500L，用水表測調(diào)，使水位抬高但不得超過套管口，此時水位為H4，此后開始往孔內(nèi)由細(xì)到粗逐級沖填各級配料。在沖填過程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)水位H4突然升高或淤塞H3抬高，說明該級級配料的粒徑太大，應(yīng)停止該級沖填，改用較細(xì)一級配料。在沖填過程中應(yīng)根據(jù)注水量及水位變化，隨時調(diào)整沖填速度，更改級配料，直至認(rèn)為溶洞內(nèi)不再進(jìn)料為止。沖填料結(jié)束后，隨即由稀到稠注水泥漿。

沖填級配料示意圖第二十七頁，共三十八頁，2022年，8月28日13.2.2注漿次序孔序順序注漿：順序注漿是按照排序逐孔注漿。這是以排除地下水為主的注漿順序，先中間孔注漿后外圍孔的開放式注漿。可防止?jié){液逸失。一般先做周邊封閉孔注漿，再做封閉圈內(nèi)孔的注漿。第二十八頁，共三十八頁，2022年，8月28日13.2.2注漿次序孔序跳孔注漿：它是在一孔注漿完后，間隔一孔或者多孔注漿，也可以在一排注漿完后，間隔一排或數(shù)排注漿。一般間隔一個孔或一個排。間隔孔做為檢查孔和補(bǔ)充注漿孔。在加固已有建筑物時，逐孔注漿在漿液還沒有形成強(qiáng)度之前會造成基礎(chǔ)下沉。因此，采用跳孔注漿次序可防止注漿過程中下沉。砂礫層和裂隙巖體的帷幕注漿，一般采用由外圍向內(nèi)逐漸加密的原則，多采用1～3

次加密。排序也實行逐漸加密法。第二十九頁，共三十八頁，2022年，8月28日13.2.2注漿次序段序自上而下分段法：先做上部第一段的鉆孔和注漿，然后再向下做第二段的鉆孔和注漿，如此辦法，自上而下地逐段進(jìn)行。這是在軟弱破碎、豎向裂隙發(fā)育、容易串冒漿的巖土層中注漿采用的一種分段方法。自下而上分段法：先將注漿孔鉆至設(shè)計深度，自下而上的分段注漿至孔口，這種分段法將鉆孔與注漿兩道工序分開，效率高。在孔壁堅硬、不易冒漿巖土層內(nèi)較為適用。第三十頁，共三十八頁，2022年，8月28日13.3注漿控制技術(shù)13.3.1定漿量控制法13.3.2定壓控制法13.3.3定時控制法13.3.4注漿強(qiáng)度控制法第三十一頁，共三十八頁，2022年，8月28日13.3.1定漿量控制法注漿總量控制當(dāng)注漿擴(kuò)散半徑確定后，注漿總量就確定了，在地層均勻無空洞的條件下，調(diào)整注漿壓力，使總注漿量達(dá)到設(shè)計值。吸漿速率控制法在設(shè)計時，吸漿率小到一定程度，即達(dá)到注漿要求。這種方法適用于防滲帷幕注漿。水電部門規(guī)定ω＝0.01～0.05L/(min.m.m)。在施工時帷幕注漿和固結(jié)注漿的吸漿量不大于

0.4L/min，繼續(xù)注30～60min，即告結(jié)束。第三十二頁，共三十八頁，2022年，8月28日13.3.2定壓控制法土體注漿加固，一方面靠注進(jìn)土體的漿液起作用，另一方面靠漿體對土體擠壓作用使土體力學(xué)指標(biāo)提高，反過來土體密實度增加又使?jié){體的強(qiáng)度充分發(fā)揮作用，形成復(fù)合地基。因此，注漿最終壓力對加固效果起主要作用。注漿過程中壓力控制分為“一次升壓法”和“逐級升壓法”。壓力大小除與漿液特性有關(guān)外，還與注漿速率、地層吸漿率有關(guān)。因此，升壓的快慢應(yīng)不使地層抬動，而又能在此壓力下使地層充分注實為佳。第三十三頁，共三十八頁，2022年，8月28日13.3.3定時控制法定時控制法是指控制注漿過程歷時，以達(dá)到控制漿液擴(kuò)散半徑的方法。注漿歷時是指一個注漿段所需的注漿持續(xù)時間，可根據(jù)注漿公式確定。13.3.4注漿強(qiáng)度控制（GIN）法Lombardi和Deere(1993)提出裂隙巖體注漿強(qiáng)度值法(GroutingIntensityNumber，簡稱GIN)，已成功地應(yīng)用于許多大壩的現(xiàn)場注漿。在以注漿壓力為縱坐標(biāo)和已灌注漿液總體積為橫坐標(biāo)的坐標(biāo)系中，繪出兩者乘積為常數(shù)的曲線，此乘積稱為注漿強(qiáng)度值，其大體上等于泵入巖體的能量。至于如何確定最大允許注漿強(qiáng)度值，要考慮對巖體的損害。這種控制法克服了壓力、流量單因素控制的缺點。第三十四頁，共三十八頁，2022年，8月28日13.4巖土注漿加固效果檢驗

注漿施工過程中，特別在注漿結(jié)束后，應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)臋z查和試驗，掌握注漿效果。

注漿設(shè)計時，就應(yīng)制定出適當(dāng)?shù)恼{(diào)查、試驗、觀察、記錄等計劃，提出設(shè)想并證實計劃的