巖土工程特殊施工技術(shù)

巖土工程特殊施工技術(shù)第一講地下水

目前，水資源嚴(yán)重短缺，是世界性的難題。這不是我們研究的范疇，而是研究地下水的另一面，即地下水對土建工程的影響和危害。地下水對地下工程（深基坑、橋基、路基及礦山建設(shè)、城市管線附設(shè)等）設(shè)計方案、施工方法與工期、工程投資以及工程長期使用都有著十分密切的關(guān)系。如果對地下水處理不當(dāng)，可能產(chǎn)生不良影響，甚至發(fā)生重大工程事故。例如（思考題）：市政管線、橋基、路基（翻漿）。地下工程特殊施工方法大都針對如何處理地下水或減少其對工程的危害而相應(yīng)產(chǎn)生的，是地下建筑施工的重要組成部分。一、地下水的分類地下水按埋藏條件不同，分為三類，如圖1-1所示。

海（江、河）潛水位第一隔水層承壓水透水層局部隔水層地下通道上層滯水C*A*

B*圖1-1地下水埋藏條件示意圖1上層滯水地表水下滲，積聚在局部透水性小的粘性土隔水層上的水，稱為上層滯水。這種水靠雨水補給，有季節(jié)性，存在于雨季，旱季可能干涸?？辈鞎r，應(yīng)注意與潛水區(qū)分。2潛水（凈壓水）埋藏在地表以下第一個連續(xù)分布的穩(wěn)定隔水層以上，具有自由水面的重力水，稱為潛水。其自由水面為潛水面，水面標(biāo)高稱為地下水位。地面至潛水面的鉛直距離稱為地下水的埋藏深度。潛水由雨水與河水補給，水位也有季節(jié)性變化。地下水埋藏深度各地區(qū)相差較大，如南方一些地區(qū)不足1m，西北黃土高原深達(dá)100~200m。3承壓水埋藏在兩個連續(xù)分布的隔水層之間，完全充滿的有一定壓力的地下水，稱為承壓水。如打穿承壓水上面的第一隔水層，則承壓水因有壓力而上涌，壓力大時可以噴出地面。對于礦山工程中的立井，深度達(dá)幾百米至千米，在施工過程中可能穿過多個承壓含水層，應(yīng)引起足夠重視。思考：1.試舉例說出上述三類地下水（湖水、井水、泉水及江河）。2．計算水壓力：A點、B點及C點。3．不同地下水對地下工程的危害。如地下通道經(jīng)過A點、B點及C點時。二.人工降低水位法

降低水位法分明排法和人工降低水位法。明排法是在基坑開挖至地下水位時，在基坑周圍內(nèi)基礎(chǔ)范圍以外開挖排水溝或在基坑開挖排水溝。相隔一定距離設(shè)集水井，地下水沿排水溝流入集水井，然后用水泵將水抽走。流砂去了水好象老虎去了腿明排法是一種簡單的地下水處理法，當(dāng)?shù)叵滤畨狠^大而又為細(xì)粉砂時，采用明排法往往會發(fā)生涌砂冒泥即流砂現(xiàn)象，難以施工。此時應(yīng)采用人工降低地下水位方法。

1、方法實質(zhì)人工降低地下水位，就是在井筒或地下工程基坑開挖前，預(yù)先在其四周埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管或井，用抽水設(shè)備抽水，形成聯(lián)合降水漏斗，使地下水位降落到坑底以下，同時在開挖過程中仍不斷抽水。從根本上防止流砂現(xiàn)象的發(fā)生，改善了工作條件，同時由于土中水被排除后，動水壓力減少或消除，邊坡可以放陡，減少挖土量。此外，由于滲流向下，在動水壓力的作用下，增加了土顆粒間的壓力，使坑底土層更為密實。人工降低地下水位方法有：輕型井點、噴射井點，電滲井點、管井井點及深井泵井點等，可根據(jù)土的滲透系數(shù)、要求降低水位的深度、工程特點及設(shè)備條件等。

2、輕型井點系統(tǒng)輕型井點就是沿基坑四周將許多根直徑較細(xì)的井點管埋入地下含水層內(nèi)，井點管的上端通過彎管與總管相連接，用抽水設(shè)備將地下水從井點管內(nèi)不斷抽出，這樣便可將原有地下水降至坑底以下。輕型井點布置，見圖１－２所示。

輕型井點包括由井點管、總管組成的管路系統(tǒng)和抽吸設(shè)備兩大部分。井點管長5~8m，直徑38~50mm的鋼管做成。濾管長1~2m，直徑同井管，管壁鉆有直徑38~50mm的濾孔，按梅花狀排列，濾孔總面積與濾管表面積之比約為20~25%。

3、噴射井點系統(tǒng)當(dāng)基坑開挖深度或降水深度超過6m時，上述輕型井點必須采用多層井點，但增加了挖土量與設(shè)備數(shù)量，有時因場地狹小，不可能布置。此時可考慮采用噴射井點。噴射井點系統(tǒng)布置，見圖7-7所示。

噴射井點系統(tǒng)統(tǒng)除抽水原理理與輕型井點點系統(tǒng)不同外外，兩者的布布置基本相同同。其工作原原理是：高壓壓水泵將具有有一定壓力(7~8kg/cm2)的工作水通過過供水總管分分配到各個井井點管，從各各個井點管的的內(nèi)管與外管管之間的環(huán)形形空腔入進(jìn)水水窗，由噴嘴嘴噴出。因噴噴射水流流速速急劇增加，，壓力水頭相相應(yīng)降低，吸吸走周圍空氣氣而形成高度度真空(700mm以上)。管內(nèi)外的壓壓力差將地下下壓力水吸入入井管。地下下水及一部分分空氣通過濾濾網(wǎng)，從濾管管中的芯管上上升至揚水器器，經(jīng)過噴嘴嘴兩側(cè)與噴射射出來的高速速水流一起進(jìn)進(jìn)入混合室，，并在混合室室中混合，進(jìn)進(jìn)行能量交換換，流速逐漸漸減小，由流流速水頭逐漸漸變?yōu)閴毫λ^，地下水水被排至地面面，并經(jīng)排水水總管進(jìn)入集集水池重新參參與工作循環(huán)環(huán)，多余的水水被排走。4、管井井點和和深井泵井點點在遇有流砂，，特別是地下下水充沛的土土層，宜用管管井井點或深深井泵井點，，兩者與輕型型井點的不同同之處是每個個井點均單獨獨采用一臺泵泵，而后者是是將泵放置在在井管中。井井點布置，見見圖7-8及圖7-9所示。5、電滲井點點在飽和的粘性性土中，由于于土的透水性性差(滲透系數(shù)小于于0.1m/d)，用一般的抽抽水方法很難難抽出地下水水，因此，必必須用電滲井井點排水。19世紀(jì)初，列斯斯用直流電通通過含水土?xí)r時，發(fā)現(xiàn)了電電動現(xiàn)象。電動主要包括括電滲和電泳泳兩種現(xiàn)象。。在飽和粘土中中插入兩根電電極，通過直直流電，則陽陽極周圍的土土中水會向陰陰極流動，土土中細(xì)顆粒向向陽極移動或或壓密，前者者稱電滲現(xiàn)象象，后者稱電電泳現(xiàn)象。分減少，陰極極處則增加。。因此，電滲滲現(xiàn)象在粘土土顆粒含量多多且含水量大大的飽和土層層較顯著，若若含水量接近近塑性限界，，則電滲現(xiàn)象象很弱。電泳泳現(xiàn)象是帶負(fù)負(fù)電荷的土顆顆粒由陰極向向陽極移動，，對土層起固固結(jié)作用，從從而對軟土地地基有加強(qiáng)作作用。電滲井井點布置，（金屬棒———鋼筋和井點點管的陰陽極極）。問題：降水方方法的優(yōu)化選選擇、降水對對周邊建筑的的影響。三.板樁法法當(dāng)通過厚度不不大的松軟巖巖層或不穩(wěn)定定含水層的地地下工程施工工中，可采用用板樁法施工工。板樁法的的實質(zhì)是在地地下工程尚未未開挖前，在在其開挖范圍圍以外，將板板樁依次打入入，穿過不穩(wěn)穩(wěn)定含水層，，插入到隔水水層一定深度（即預(yù)先在地地下構(gòu)筑防水水帷幕）。此此后，在板樁樁的臨時支護(hù)護(hù)下進(jìn)行開挖挖與砌筑作業(yè)業(yè)。條件：厚度不不大（含水層層厚度大，板板樁未插入隔隔水層會發(fā)生生何情況）、、不含漂石、、探頭石等。。問題：地質(zhì)條條件、水平抗抗力、封底。。第二講凍結(jié)法凍結(jié)法是通過過人為制冷的的方法，將土土層（巖層））中的水凍結(jié)結(jié)，形成有一一定強(qiáng)度和厚厚度的凍結(jié)體體（臨時防護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)），在在其保護(hù)下進(jìn)進(jìn)行巖土開挖挖的特殊施工工方法。它是是受自然法的的啟發(fā)發(fā)展起起來的，人工工凍結(jié)法和液液氮或干冰（（固體CO2）。下面簡單單介紹各方法法的實質(zhì)。1。自然凍結(jié)法法來自西伯利亞亞河床下金礦礦開采。（包包括直接凍結(jié)結(jié)和木垛加碎碎石凍結(jié)）自然凍結(jié)厚度度木垛流動水流砂層礦床碎石2-2木垛垛加碎石凍結(jié)結(jié)示意圖圖2-1直直接凍結(jié)示示意圖2．人工凍結(jié)法法（壓縮機(jī)制制冷）即采用人工制制冷的方法（（如冰箱、冷冷凍機(jī)等），，將巖土凍結(jié)結(jié)。制冷的主主要設(shè)備如下下：壓縮機(jī)冷凝器（蒸發(fā)發(fā)器）調(diào)節(jié)閥如何將以上四四種設(shè)備組成成制冷系統(tǒng)。。？關(guān)鍵是兩個要要點：物質(zhì)的的狀態(tài)變化伴伴隨熱量的傳傳遞，二是熱熱的傳遞規(guī)律律（第二定律律）。11）熱量傳遞吸熱吸熱固態(tài)液態(tài)汽態(tài)（如水））放熱放放熱現(xiàn)象：室內(nèi)噴噴水、涼水、、酒精、丙酮酮擦身，立冬冬溫、開春冷冷等。制冷的過程也也就是利用某某種特定的物物質(zhì)的狀態(tài)變變化來實現(xiàn)的的，這種物質(zhì)質(zhì)叫制冷劑。。從上式分析析，水變汽吸吸熱（100度），能做制制冷劑嗎。必必須是汽化溫溫度低于0度（必要條件件），這類物物質(zhì)很多，常常用的有：氨氨（一個大氣氣壓下，汽化化溫度—35℃）、液氮———制氧副產(chǎn)產(chǎn)品—195℃、CO2—78℃、氟里昂——30℃等。人為造造成這類物質(zhì)質(zhì)狀態(tài)變換機(jī)機(jī)制，即能實實現(xiàn)制冷。如如何構(gòu)建這種種機(jī)制，這就就是第二個問問題。熱量從高溫?zé)釤嵩吹降蜏責(zé)釤嵩磦鬟f是熱力學(xué)學(xué)第二定律。。我們的目的是是將熱量從低低溫?zé)嵩聪蚋吒邷責(zé)嵩磦鬟f遞，如何實現(xiàn)現(xiàn)，這就是熱熱力學(xué)第二定定律，外界作功。以氨為例說明明制冷過程（（地層或冰箱箱）——設(shè)備備連接圖和壓壓焓圖。冷卻水循環(huán)———去冷水塔塔（+25℃℃）p冷媒劑循環(huán)（（-30℃））供液管凍結(jié)管回液管12３３｀圖2-3凍凍結(jié)系統(tǒng)統(tǒng)示意圖壓-焓圖i凍土冷媒劑（鹽水水）4214３｀3制冷（劑）循循環(huán)2）制冷、凍凍結(jié)原理飽和蒸汽氨（（-35℃））由1進(jìn)入壓壓縮機(jī)，壓縮縮機(jī)對其作功功，飽和蒸汽汽氨變成過熱熱蒸汽氨（+120℃）），沿等熵線線到達(dá)2；過過熱蒸汽氨等等壓進(jìn)入冷凝凝器，與冷卻卻水進(jìn)行熱交交換，轉(zhuǎn)化為為飽和蒸汽氨氨（+30℃℃），到達(dá)3｀（+30℃）為飽和和液態(tài)，繼續(xù)續(xù)冷卻變?yōu)檫^過冷液態(tài)3（（+25℃）），經(jīng)過調(diào)節(jié)節(jié)閥，等焓降降壓到4，進(jìn)進(jìn)行汽化，同同時吸收周圍圍介質(zhì)（冷媒媒劑）的熱量量，到達(dá)1（（-35℃）），至此完成成一次制冷循循環(huán)，周而復(fù)復(fù)始，達(dá)到制制冷的目的。。鹽水（冷媒劑劑）在蒸發(fā)器器內(nèi)，吸收氨氨氣的冷量，，低溫鹽水由由鹽水泵，有有供液管進(jìn)入入凍結(jié)管，與與巖土進(jìn)行熱熱交換后進(jìn)入入回液管，再再回到蒸發(fā)器器，完成一次次鹽水循環(huán)。。循環(huán)的結(jié)果果，鹽水不斷斷吸收巖土的的熱量使其凍凍結(jié)，直到達(dá)達(dá)到設(shè)計的凍凍土厚度。人工凍結(jié)熱量量傳遞的途徑徑是：巖土（（凍土）→鹽鹽水→氨→冷冷卻水→大自自然。作功冷源熱熱源源3）液氮或干冰冰（固體CO2）直接凍結(jié)結(jié)根據(jù)上述原原理即不難難理解液氮氮或干冰（（固體CO2）直接凍結(jié)結(jié)，它是針針對一些局局部的工程程量不大的的制水工程程（成本高高）。固體CO2可以直接汽汽化（密封封高壓），，液氮可直直接汽化。。（與打火火機(jī)同理））問題：體溫溫混凝土強(qiáng)強(qiáng)度研究、、斷管問題題、凍脹壓壓力、溫度度場、支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)、混混凝土裂縫縫等。第三講水（泥漿））下澆注混混凝土技術(shù)術(shù)一．應(yīng)用情情況此法引自水水電部門，，在水庫壩壩堤的防滲滲工程中稱稱其為“地地下防滲墻墻”，水下下筑墻、樁樁基、墩臺臺基礎(chǔ)、邊邊坡穩(wěn)定等等常用此法法。建筑部部門用此法法構(gòu)筑地基基基礎(chǔ)，稱稱之為“地地下連續(xù)墻墻”。已有建筑擬建建筑已有建筑連續(xù)墻滑動面邊坡防滲墻基巖壩堤已有建筑圖3-1水下（泥漿漿下）澆注注混凝土應(yīng)應(yīng)用事例擬建建筑已有建筑二．特點及及技術(shù)關(guān)鍵鍵工藝簡單、、設(shè)備少、、施工安全全、質(zhì)量可可靠。適用用有于松軟軟的穩(wěn)定土土層，不應(yīng)應(yīng)有大的卵卵石、漂石石。技術(shù)關(guān)關(guān)鍵是：槽槽孔施工、、泥漿下澆澆注混凝土土及接頭的的處理。三．泥漿護(hù)護(hù)壁原理一般地，在在槽孔施工工中為了維維護(hù)槽孔的的形態(tài)（不不塌孔），，必須采取取維護(hù)措施施，一般采采取水或泥泥漿護(hù)壁，，即在造孔孔的過程中中，始終保保持孔內(nèi)充充滿泥漿，，泥漿的作作用除了平平衡土壓（（水壓）力力外，泥漿漿中的顆粒粒還充填了了土的裂隙隙或孔隙，，起到維護(hù)護(hù)槽壁的作作用。槽孔形成后后，將泥漿漿排凈后可可見槽壁表表面有一層層“泥皮””，有的泥泥皮薄而韌韌，而有的的則厚而松松。就是這這層薄而韌韌的泥皮起起著隔離和和保護(hù)槽壁壁的作用（（相當(dāng)于““噴層”）），那么，，泥皮是如如何形成的的？泥皮PJPN圖3-2泥漿護(hù)壁原原理示意圖圖四．壓氣洗洗孔原理在水（泥漿漿）下，如如何將鉆鑿鑿下來的土土體運出地地面？通常常采用壓氣氣排碴的方方法，其原原理如下：：γxyH0鉆桿Lw鉆頭壓氣管壓氣排液器器圖3-3壓壓氣洗洗孔原理示示意圖γxhγh在鉆桿內(nèi)放放入壓氣排排液器。h——揚程；；H0————排液器置入入深度；Lw————尾管長度；；γx———泥漿比重重；γh——三三相混合體體比重；γxy———二相混合合體比重。。未通壓氣前前：γx=γh=γxy（均為泥泥漿），系系統(tǒng)處于靜靜止?fàn)顟B(tài)。。通壓氣后：：γx不變，，γh下降降，γxy上升，系系統(tǒng)平衡打打破，呈現(xiàn)現(xiàn)以下狀態(tài)態(tài)：γxy>γγx>γh由于壓縮空空氣進(jìn)入鉆鉆桿，比重重降低，在在鉆頭底部部形成負(fù)壓壓，盡而產(chǎn)產(chǎn)生液體流流動，洗井井液帶動巖巖碴進(jìn)入鉆鉆頭、鉆桿桿，最終排排出地面，，流入沉淀淀池凈化。。同時，地地面泥漿系系統(tǒng)不斷向向井內(nèi)補充充新的泥漿漿，確保泥泥漿面水平平不變。這這里γh是是變量，隨隨著氣泡的的上升，氣氣泡逐漸變變大，γh變小，，流速增大大。五．泥漿下下灌注混凝凝土1．泥漿下下灌注混凝凝土的實質(zhì)質(zhì)（1）沿沿槽孔的長長度方向布布置若干垂垂直導(dǎo)管；；（2）把把地面配置置好的混凝凝土同時注注入導(dǎo)管；；3）隨著混混凝土頂面面的上升，，頂出泥漿漿（進(jìn)入地地面泥漿池池參與循環(huán)環(huán)），同時時提拔導(dǎo)管管，直至混混凝土灌滿滿整個槽段段。問題：接頭頭問題？圖3-4泥泥漿下下灌注混凝凝土示意圖圖混凝土導(dǎo)管泥漿槽孔2．泥漿下灌注注混凝土的的施工要點點（1）管底底部高出基基底300~500mm，頂頂部高出泥泥漿面一定定高度；（2）隨著著混凝土面面的上升，，不斷提、、拆導(dǎo)管，，但必須保保證其埋在在混凝土一一定的深度度以防提漏漏；（3）開始始灌注時導(dǎo)導(dǎo)管內(nèi)必須須放置隔水水栓，以防防止混凝土土與泥漿的的混合；（4）確定定拔管時間間，即不能能過早也不不能過晚；；（5）混凝凝土必須連連續(xù)一次澆澆注完畢，，尤其是澆澆注開始，，必須一次次埋住導(dǎo)管管。3.漿下混凝土土的流動規(guī)規(guī)律混凝土在不不同的超壓壓力的作用用下，呈不不同的流動動狀態(tài)（規(guī)規(guī)律），而而不同的流流動狀態(tài)，，直接影響響混凝土的的成型質(zhì)量量，一般的的混凝土在在泥漿下可可能呈現(xiàn)以以下狀態(tài)：：⑴⑶⑵⑵（1）⑵⑶（1）⑶圖3-5漿漿下混混凝土的流流動規(guī)律4.混凝土土的技術(shù)要要求泥漿下澆注注混凝土是是通過在導(dǎo)導(dǎo)管內(nèi)靠自自重下流、、在超壓力力作用下向向兩側(cè)擴(kuò)散散、頂升等等環(huán)節(jié)完成成的，因此此與一般的的混凝土澆澆注有所不不同，要求求混凝土有有好的流動動性（不堵堵管、能流流暢的擴(kuò)散散及頂升）），好的和和易性（流流動時不離離析、穩(wěn)定定性好），，在配比方方面要保證證混凝土的的強(qiáng)度和抗抗?jié)B性。一般的，混混凝土的流流動性和和和易性是對對立的，解解決的辦法法是填加外外加劑（如如減水劑、、緩凝劑，，或適當(dāng)增增加水泥的的用量。5.直升導(dǎo)導(dǎo)管法幾個個參數(shù)的確確定按泥漿下澆澆注混凝土土的實質(zhì)及及施工要點點的要求，，有以下幾幾個參數(shù)需需要確定：：h1—導(dǎo)管高出出泥漿面的的最小距離離；h—導(dǎo)管埋埋入混凝土土的最大深深度；L—導(dǎo)管間間距。h1hγ2γ1h2p(1).h1的確定根據(jù)壓力平衡關(guān)關(guān)系，可得導(dǎo)管管出口處的超壓壓力p：p=γ1*h1+(γ1-γ2)*h2從上式便可得到到h1。混凝土順利擴(kuò)擴(kuò)散的基本條件件是超壓力p≥≥0，但是由于于混凝土為多相相流體，p>k(k>0).（2）導(dǎo)管間距距的確定一般地，導(dǎo)管的的間距越小，混混凝土的上升越越平穩(wěn)、越均勻勻，否則混凝土土上升表面坡度度大，易將泥漿漿卷入混凝土。。但同時灌注的的導(dǎo)管多，灌注注過程控制困難難，目前還無理論計計算方法，可按經(jīng)驗，一般般取3~3.5m。(3).管埋入入深度的確定如果將混凝土視視為理想流體，，從理論上講p>0即可流動動，但混凝土為為多相流體，其力學(xué)特征隨隨時間變化。如如果導(dǎo)管埋的過過深，則灌注困困難（超壓力小小、下部可能初初凝），過淺則則可能出現(xiàn)翻漿漿現(xiàn)象，該問題應(yīng)進(jìn)行理理論試驗研究，，一般的取1.5~2.5m.六.接頭處理技技術(shù)一個完整的地下下連續(xù)墻是有若若干個槽段組成成的，問題是如如何將槽段與槽槽段連接成一個個整體，使其即防滲，又有一一定的連接強(qiáng)度度，這就是接頭的處處理問題。接頭頭的形式有多種種，一般的有以以下幾種：（1）弧型接頭頭ⅠⅡⅡ弧型接頭（Ⅰ——第一槽槽段；Ⅱ——第第二槽段）利用弧型鉆頭造造孔，該接頭即即承壓又抗?jié)B，，是較理想的接接頭方式，問題題是如何實現(xiàn)該該接頭？（加一一鉆）（2）直線型接接頭Ⅰ Ⅱ該接頭形式利用用矩形鉆頭（抓抓斗）造孔，即即不穩(wěn)定，也不不抗?jié)B，易造成成兩槽段間不連連續(xù)，達(dá)不到抗抗?jié)B加固的目的的，一般不宜采采用。澆注混凝土之前前，在形成的槽槽段兩端，放置置形狀適宜的隔隔板（鋼板、預(yù)預(yù)制鋼筋混凝土土隔板等），固固定后建筑混凝凝土。該接頭的技術(shù)關(guān)關(guān)鍵是，要求有有一定剛度的隔隔板，安裝時不不偏寫斜、不扭扭轉(zhuǎn)。（3）隔板接頭頭隔板（4）間隔接頭頭 間隔接頭ⅠⅡⅡ（1）（（2）（（3）導(dǎo)向孔分別或同時構(gòu)造造Ⅰ、Ⅱ槽段并并澆注混凝土（（1）；在兩槽槽段中間鉆導(dǎo)向向孔（2）；利利用雙反弧沖擊擊鉆頭造孔并澆澆注混凝土，實實現(xiàn)Ⅰ、Ⅱ槽段段的連接。（5）預(yù)留法接接頭見圖*所示，該該法要點為：在在混凝土澆注之之前，預(yù)先在槽槽段的兩端下放放接頭管，邊澆澆注混凝土邊拔拔導(dǎo)管，最后形形成凹型的連續(xù)續(xù)墻兩側(cè)端頭。。問題：接頭結(jié)構(gòu)構(gòu)形式、提拔力力的確定、提拔拔時間的確定等等。間隔接頭接頭管圖3-5預(yù)預(yù)留法接頭示意意圖注漿理論與實踐踐

第四講：概概論一．注漿技術(shù)術(shù)的提出地下工程施工（（地表以下各類類建筑物與結(jié)構(gòu)構(gòu)物的總稱）與與地面建筑施工工相比更多地受受到地質(zhì)與水文文地質(zhì)的影響，，增加了工程的的難度，延誤工工期、加大成本本。在施工中經(jīng)經(jīng)常遇到以下問問題：1.涌水（冒水）：：如深基坑開挖（（也可通過地面面井點排水解決決）、地鐵、隧隧道工程、人防防工程、礦山井井巷工程、露天天開采工程、地地下商業(yè)街等，，施工中常常遇遇到涌水問題，，無法正常施工工。這些地下水水可分為靜水（（自然水頭）、、動水（地下暗暗河）、承壓水（隔水層層）。巖土開挖后，地地下水由于失去去平衡而沿著巖巖層的裂隙或土土層的空隙涌入入地下空間，危危機(jī)人身安全。。2．漏（滲）水：地下結(jié)構(gòu)施工或或竣工使用后，，在地下水頭的的作用下，地下下水會沿著結(jié)構(gòu)構(gòu)縫、施工縫或或質(zhì)量薄弱部（（在水環(huán)境下難難以保證施工質(zhì)質(zhì)量）位漏（滲滲）入地下空間間。如地鐵、隧隧道、地下室、、壩體漏（滲））水、礦山井巷巷、洞室等，也也可以通過敷設(shè)設(shè)隔水層加以解解決。3．沉降與失穩(wěn)：受軟巖、地下降降水或人為擾動動的影響，建筑筑物可能產(chǎn)生沉沉降甚至失穩(wěn)，，如比薩斜塔、、西安大雁塔等等；建筑物倒塌塌事故（平均每每天一棟，80%以上是基礎(chǔ)的處處理不當(dāng)或未處處理所造成的））；地下空間開開挖后的塌落（（冒頂或片邦））；路基路面的的突起或塌陷等等。．二.注漿法的的含義及其應(yīng)用用1．注漿法的含義及及其工藝過程含義：就是將可凝固的的漿液在注漿壓壓力的作用下，注入到巖層層的裂隙或土層層的孔隙中，用用以堵水或加固（通通俗地講就像醫(yī)醫(yī)生給病人注射射液體類似---血管既裂隙，不不同的是注入的的材料不同，否者即為人人為“血栓”。。注漿法的關(guān)鍵鍵是可凝固的漿液（注注漿材料）和有有一定的注漿壓壓力。工藝過程：漿液配制同時鉆鉆孔和注漿設(shè)備備安裝→壓水實驗→注注漿→壓水→質(zhì)質(zhì)檢→施工。圖4-1注注漿工藝過程示示意圖2．注漿的目的的及其應(yīng)用注漿的目的在于于堵水、加固或或二者兼有之，，實質(zhì)是人為地地改變客觀的地地質(zhì)環(huán)境。如地地下工程的堵水水加固工程、壩壩體防滲工程、、山體護(hù)坡（邊邊坡穩(wěn)定）工程程、建筑基礎(chǔ)（（房屋、橋梁等等）加固工程及及路基加固工程程等。三．注漿基本理理論（一）。注漿漿堵水（加固固）原理(A).滲流流注漿原理（（即巖層裂隙隙中的擴(kuò)散規(guī)規(guī)律---充充塞作用）在巖層裂隙注注漿中常用單單液水泥漿或或水泥---水玻璃漿。。水泥漿屬于于懸濁液的非非穩(wěn)定材料（（靜放后有沉沉降），水泥泥漿在巖層裂裂隙中的流態(tài)態(tài)是由紊流變變?yōu)閷恿?，在在層流狀態(tài)下下固體顆粒沉沉降而產(chǎn)生充充塞作用（紊紊流狀態(tài)中固固體顆粒呈脈脈動流動，使使其保持懸浮浮狀態(tài)，層流流狀態(tài)中固體體顆間無交換換現(xiàn)象，顆粒粒靠自重下落落，沉積凝固固）。如何判定紊流流還是層流?一般地采用用流體力學(xué)中中的雷諾數(shù)作作為判定的依依據(jù)：Re=V.de.ρ/μc=V.2h.γγ/μc.g式中V——平平均速度；de——裂隙隙相當(dāng)直經(jīng)；；h——裂隙隙開度；ρ——漿液密密度；γ——漿液容容重；g——重力加加速度;μc——液體體有效粘度。。層流：Re≤2100V.h小時時對于粘塑體漿漿液：紊流:Re≮2100V.h大時時流速與注漿壓壓力關(guān)系密切切，在一定過過水?dāng)嗝?，注注壓大、流速速高，但是隨隨著液流長度度的增加壓力力減弱（克服服裂隙的摩阻阻力）、流速速降低、Re減小，即漿漿液由紊流變變?yōu)閷恿?，水水泥顆粒開始始沉降?？梢砸猿霈F(xiàn)以下不不同階段：圖4-2滲滲流——堵堵塞過程示意意圖PrPv(a)(b)(d)(c)(a)階段段：漿液在注注漿壓力作用用下通過注漿漿孔進(jìn)入巖層層裂隙，此時時注漿壓力必必須大于水壓壓力。壓力（（Pa）、流流速（Vk））沿流程逐漸漸降低，流速速分布如圖（（沿壁V=0）；(b)階段段：上部水泥泥顆粒降入中中區(qū)被帶走，，下部沉積，，故過漿斷面面縮小，壓力力、流速增加加，但不足以以將全部沉積積物帶走；(c)階段段：在這些沉沉積物的后面面，壓力、流流速突然減低低，并在其后后發(fā)生新的沉沉積；(d)階段段：隨著沉積積床的增大，，流量減少、、壓力增大，，沉積床上端端發(fā)生沉積，，直到整個鉆鉆孔，至此完完成裂隙全過過程充塞過程程。注漿是一項隱隱蔽工程，即即看不見摸不不著，上述過過程是理論分分析的結(jié)果，，反映在注漿漿壓力、漿液液流量的變化化（可控變量量）見下圖。。圖4-3滲滲流注漿P---t曲曲線tPQminP0注意的幾個問問題：*漿液的凝凝膠時間（時時間的長與短短均是不允許許的）；*不能立即即卸壓（待結(jié)結(jié)石體有一定定強(qiáng)度）。(B).管道道（割裂或脈脈狀）注漿粘土層或細(xì)砂砂土層的擠壓壓加固注漿（（利用化學(xué)漿漿或磨細(xì)水泥泥高壓注漿））。在注漿過過程中，首先先是孔隙水被被排除，漿液液擠入孔隙并并沿薄弱部位壓出一樹樹狀通道，隨隨著漿液的不不斷擴(kuò)散，土土層的密實性性、抗?jié)B性穩(wěn)穩(wěn)定性增加（（枝體間的土土體被壓密、、枝體為“筋筋體”）,形形成有一定強(qiáng)強(qiáng)度的復(fù)合體體，見圖4-4。（C）。滲透注注漿（均勻擴(kuò)擴(kuò)散）在流砂層、粗粗砂層，采用用單液水泥漿漿、化學(xué)漿、、或磨細(xì)水泥漿漿，高壓注入入。過程為：：均勻排水、、漿液擴(kuò)散、、擠壓、密實實，形成固砂砂體。圖4-4管管道注漿原原理圖（二）。注漿漿參數(shù)的基本本方程（均勻勻土層）滲流微分方程程：Qo=Kf.W/(dp/dr).μ式中Qo——注入量；；Kf——砂層滲透透系數(shù)；μ——漿液動動力粘度；W——柱體體表面積.（三）。注漿漿參數(shù)注漿參數(shù)包括括注漿壓力（Po）、注入量（（Qo）、擴(kuò)散半徑徑等，是控制施工、、保證施工質(zhì)質(zhì)量的關(guān)鍵，，后面有專門門論述。圖4-5滲滲透注漿原原理圖四．注漿技術(shù)術(shù)所涉及的主主要技術(shù)問題題1.地質(zhì)及水文地地質(zhì)影響地質(zhì)及水文地地質(zhì)條件千差差萬別，注漿漿工程施工前前，科學(xué)準(zhǔn)確確地探測、分分析研究地質(zhì)質(zhì)及水文地質(zhì)質(zhì)狀況（如含含水量、賦存存深度、水壓壓、水質(zhì)、裂裂隙產(chǎn)狀、孔孔隙率等）是是保證注漿效效果、甚至是是工程成敗的的關(guān)鍵。目前前的探測手段段（抽、壓水水、超聲波等）可靠度低低（30%左左右），對工工程造成極大大的被動。。2.注漿材料料的影響注漿材料是注注漿技術(shù)的主主體，注漿材材料的性能直直接影響注漿漿效果及注漿漿成本（注漿漿材料占注漿漿總成本的40%~70%，材料從從幾公斤~幾幾千噸，價格格從幾百元/噸~幾十萬萬元？噸）。。同時對注漿漿技術(shù)的發(fā)展展起主導(dǎo)作用用。對注漿材材料的總要求求體現(xiàn)在“三三性”的控制制上，即可注注性、可控性性和抗?jié)B性。。l可注性是指漿漿液的流動性性好（粘度小?。?、滲透能能力強(qiáng)；l可控性是指漿液凝凝膠時間人為控制制，即不能擴(kuò)散的的過遠(yuǎn)有能達(dá)到要要求的距離；l抗?jié)B性是指漿液結(jié)結(jié)石后有較強(qiáng)的抗抗?jié)B水能力。3．注漿參數(shù)的影影響為了最大限度地克克服注漿的盲目性性，實現(xiàn)注漿工程程的科學(xué)化，就應(yīng)應(yīng)有科學(xué)的控制參參數(shù)，對注漿工程程實現(xiàn)全過程控制制。4．注漿設(shè)備的影影響注漿設(shè)備是注漿工工程的必備硬件。。注漿設(shè)備系統(tǒng)簡簡單、操作方便，，主要包括：注漿漿泵（動力源，有有單液泵、雙液泵泵、液壓泵、電動動泵及風(fēng)動泵等））、攪拌機(jī)（風(fēng)動動、電動）、混合合器（類似“三通通”實現(xiàn)不同漿液液的均勻混合）、、止?jié){塞（防止跑跑漿、實現(xiàn)分段注注漿的技術(shù)手段。。5．注漿方式（方方案）的影響根據(jù)地質(zhì)及水文地地質(zhì)條件的要求，，一般把注漿方式式（方案）分為：：預(yù)注漿、后注漿漿、前進(jìn)式注漿、、后退式注漿，如如果選擇不當(dāng)既浪浪費材料、增加工工程難度，也難以以保證注漿效果。。五．注漿新技術(shù)簡簡介旋噴注漿法，即利利用高壓水射流旋旋轉(zhuǎn)切割土體，同同時進(jìn)行泥漿、水水泥漿地下攪拌，，形成地下混合灌灌注樁；綜合注漿漿法，即將以粘土土為主作為注漿材材料，配備可移式式注漿站（注漿臺臺車）；直接堵漏漏技術(shù)，即對構(gòu)筑筑物的滲漏水直接接封堵（需特殊的的材料及設(shè)備）；；還有其他的化學(xué)學(xué)注漿新技術(shù)等。。問題：注漿技術(shù)的的現(xiàn)狀與發(fā)展；注注漿堵水應(yīng)用技術(shù)術(shù)；注漿加固應(yīng)用用技術(shù)；注漿在路路基加固工程中的的應(yīng)用等。第五講：注漿參數(shù)數(shù)一.注漿壓力注漿壓力是給予漿漿液擴(kuò)散、充塞、、壓實的能力。壓壓力過大則漿液擴(kuò)擴(kuò)散過遠(yuǎn)，造成浪浪費，壓力過小則則漿液難以進(jìn)入，，或達(dá)不到所需的的厚度而造成注漿漿失效。影響注漿漿壓力的因素很多多，可用以下函數(shù)數(shù)關(guān)系表示：Po=f(H,Ro,μ,1/K,1/t)式中H——水頭壓力；；Ro——擴(kuò)散距離離；μ——漿液粘度；1/K——裂隙開開度；1/t——凝膠時時間。把所有的因素都表表述出來或考慮進(jìn)進(jìn)去是不可能的，也是不科學(xué)的的，一般的常用以以下公式計算：1．以地下水壓為計算算依據(jù)：Po′=(2~2.5)PbPo′=3~5+Pb式中Po′——受注點注漿漿壓力；Pb——受注點最大水水壓力。．2.以水壓力同時考慮慮巖層產(chǎn)狀為計算算依據(jù)：Po′=N.Pb式中N——與與裂隙產(chǎn)狀有關(guān)的的參數(shù)。此外還有在特定環(huán)環(huán)境下推導(dǎo)的公式式，如H.B佳賓賓公式等。二．注入量注入量是了解漿液液的充塞狀態(tài)、選選擇注漿泵、材料料估算及配制漿液液的依據(jù)，有如下下計算方法：1．依據(jù)壓水實驗估算算：Qo=K.q.Pb.h式中K———灌注系數(shù)；q——吸水率；h——注漿段高度度。2．按理想狀態(tài)下柱狀狀體（如滲透注漿漿）估算：Qo=A.π.R2.h.n.ββ式中A——漿漿液損耗系數(shù)R——擴(kuò)散半徑；；n——孔隙率，%；β——漿液充填系系數(shù)。三．有效擴(kuò)散半徑有效擴(kuò)散散半徑或或叫有效效擴(kuò)散距距離是指指漿液擴(kuò)擴(kuò)散后形形成有效效堵水或或加固厚厚度所需需要的擴(kuò)擴(kuò)散距離離。下面面以裂隙隙注漿為為例探討討如何估估算有效效擴(kuò)散距距離。為了使問問題明了了化，便便于問題題的研究究,做如如下的簡簡化，即即將結(jié)石石體簡化化為直徑徑為裂隙隙開度δδ的圓柱柱體，柱柱體的表表面積所所受的抗抗剪切應(yīng)應(yīng)力為ττc，，則合抗抗力為Tc，擋水?dāng)鄶嗝嫠苁軕?yīng)力為為Pb.，合力為為Fb。為保證證有效堵堵水則應(yīng)應(yīng)滿足：：Tc≥FbTc=π.δδ.E.[τc]Fb=π.Pb..δ2/4代入上式式簡化后后得出有有效擴(kuò)散散距離為為：E≥N.δ.Pb./[ττc](N：綜綜合系數(shù)數(shù))Pb.τcR=牛頓流體體球狀滲透透當(dāng)漿液液僅從注注漿孔端端部注入入時，可可以設(shè)想想為以該該點為中中心的球球形注漿漿。馬格格(Maag)應(yīng)用達(dá)達(dá)西(Darcy)定定律作為為原始公公式推導(dǎo)導(dǎo)了注漿漿的滲透透理論公公式。根據(jù)達(dá)西西定律，，得出漿漿液的擴(kuò)擴(kuò)散半徑徑：第六講注注漿材材料注漿材料料即是配配制漿液液的原材材料，這這種材料料配制出出的漿液液基本特特點是其其物體特特征是可可變的，，即由液液相變?yōu)闉楣滔啵ǎㄓ梢后w體狀態(tài)變變?yōu)楣腆w體狀態(tài)）），以實實現(xiàn)堵水水加固的的作用。。一．注漿材料料的技術(shù)術(shù)要求（（技術(shù)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)）不是所有有的材料料都可以以作為注注漿材料料的，必必須符合合行業(yè)的的技術(shù)要要求，下下面從定定性和定定量兩個個方面探探討注漿漿材料的的基本要要求。定性分析析：1。有良良好的可可注性，，即粘度度低、流流動性強(qiáng)強(qiáng)、滲透透力高；；2。良好好的穩(wěn)定定性，即即不沉淀淀、不離離析；3．凝膠膠時間可可調(diào)，能能滿足特特殊情況況的要求求，如動動水情況況；4．結(jié)實實后的收收縮量小小，結(jié)石石率高、、抗?jié)B性性強(qiáng)；5．對環(huán)境無無污染且且成本低低。定量分析析通過實驗驗手段測測試其性性能參數(shù)數(shù)，主要要參數(shù)包包括：1．粘度度：流體體流動時時內(nèi)摩阻阻力的大大小。粘粘度的大大小與材材料的組組成、性性質(zhì)、配配比及環(huán)環(huán)境溫度度等因素素有關(guān)，，通常以以“秒””、“泊泊”、““厘泊””為計量量單位；；2．滲透透能力：：即漿液液進(jìn)入巖巖層的難難易程度度。對懸懸濁液取取決于內(nèi)內(nèi)中顆粒粒的大小小，對溶溶液則取取決于粘粘度的大大??；3．凝膠時間間（指初初凝時間間）：指指漿液開開始攪拌拌到失去自由由流動性性的這段段時間，，以“秒秒”、““分”、、“小時時”表示。以以肉眼觀觀察或?qū)崒嶒灉y定定；4．滲透系數(shù)數(shù)（Kf）：指結(jié)結(jié)石后的的抗?jié)B水水能力，，由滲透透儀測定；；5．抗壓強(qiáng)度度：指結(jié)結(jié)石體的的單軸或或雙軸抗抗壓強(qiáng)度度，意義不大。。圖6-1不同同漿液的的粘度變變化μcμwt．二.幾種常有有的注漿漿材料施工中常常用的注注漿材料料有：單單液水泥泥漿、水水泥---水玻玻璃漿（（CS））、化學(xué)學(xué)漿（水水玻璃類類、脲醛醛樹脂類類、烙木木素類、、聚氨脂脂類、丙丙烯酰胺胺類等））。11．單液水泥泥漿常用的水水泥品種種有325#、425#普通硅酸酸鹽水泥泥。這種種漿液配配制簡單單，結(jié)石石后的強(qiáng)強(qiáng)度高，，但是其其穩(wěn)定性性差、結(jié)結(jié)石率低低、凝膠膠時間長長（長達(dá)達(dá)十幾個個小時）），一般般僅用于于裂隙巖巖層靜水水條件下下。為了改善善單液水水泥漿的的性能常常加入某某些添加加劑，如如NaCl、水水玻璃、、紅星1#、2#等，或采采用水泥泥新品種種，如磨磨細(xì)水泥泥、膨脹脹水泥、、速凝水水泥等。。1．CS漿液在單液水泥泥漿中加入入少量的水水玻璃是為為了加速漿漿液的凝膠膠（占水泥泥量的1~1。5）），當(dāng)水玻玻璃加到一一定程度，，單液水泥泥漿的特性性發(fā)生了質(zhì)質(zhì)的變化（（凝膠時間間可調(diào)、穩(wěn)穩(wěn)定性增強(qiáng)強(qiáng)、抗?jié)B性性好），經(jīng)經(jīng)過工程實實踐，形成成了較為完完善的雙液液漿體系。。CS漿是是我國注漿漿工程中最最常用的注注漿材料，，常用于裂裂隙大水、、動水、壁壁后注漿、、直接堵漏漏注漿的情情況，水玻璃又稱稱刨花堿（（Na2O.nSiO2）——含氧氧硅酸鈉，，是石英砂砂與碳酸鈉鈉在高溫條條件下反應(yīng)應(yīng)而得到的的副產(chǎn)品，，與水泥的的理化反應(yīng)應(yīng)尚不完全全清楚，初初步認(rèn)為是是與水泥中中的反應(yīng)生生成含水硅硅酸鈣（CaSi.nH2O），其兩兩個重要的的性能指標(biāo)標(biāo)是模數(shù)和和波美度，，分別以下下式表示：：M=SiO2/Na2O取取2。4~2。8Be’=145-145/γ取取30~35衡量漿的兩兩個重要指指標(biāo)是凝膠膠時間和抗抗壓強(qiáng)度。?？箟簭?qiáng)度：：與水灰比比（w/c）、環(huán)境境溫度、水水泥與水玻玻璃比（c/s）等等因素有關(guān)關(guān)，其中有有最佳級配配的問題，，即一定量量的與一定定量的水玻玻璃反應(yīng)，，當(dāng)比例相相當(dāng)時強(qiáng)度度最高。。在未達(dá)到到以前c/s越高反反應(yīng)越充分分，強(qiáng)度越高，，當(dāng)?shù)扔趕/c#時強(qiáng)度達(dá)到到最高值，，當(dāng)超過s/c#時，再增加加水玻璃則則強(qiáng)度下降降（多余的的水玻璃不參與反應(yīng)應(yīng)，而水玻玻璃本身是是沒有機(jī)械械強(qiáng)度的））。圖6-2σσ與s/c關(guān)系曲曲線σs/cs/c#凝膠時間：：影響漿液液凝膠時間間的因素很很多，如水水灰比、水水泥品種、、水玻璃濃濃度、c/s、環(huán)境境溫度等，，①.水泥品品種的影響響：含硅酸酸三鈣越多多凝膠時間間越短；水水泥越新時時間越短；；w/c越越小時間越越短。②.水泥漿漿及水玻璃璃濃度的影影響：在w/c一定定的條件下下波美度越越高則凝膠膠時間越長長；在波美美度一定的的條件下w/c越高高則凝膠膠時間越長長。③.溫度的的影響：溫溫度越高則則凝膠時間間越短。tttw/cw/cT圖6-3水水泥品種的的影響圖圖6-4水泥泥漿及水玻玻璃濃度的的影響圖圖6-5溫度度的影響注：普普通硅酸鹽鹽水泥35Be’礦渣硅酸鹽鹽水泥40Be’過期水泥45Be’④.c/s（水泥泥與水玻璃璃的體積比比）的影響響：上述三三種影響凝凝膠時間的的因素理論論上是成立立的，但在在施工中不不易人為準(zhǔn)準(zhǔn)確控制。。而通過調(diào)調(diào)整水泥與與水玻璃的的體積比就就能較準(zhǔn)確確地控制凝凝膠時間，，雙液注漿漿通過控制制兩種漿液液的不同流流量而達(dá)到到上述目的的。ts/c圖6-6s/c（水水泥與水玻玻璃的體積積比）的影影響（注：w/c=1：：1，自下下而上分別別是30~45Be’）從圖4-12得出以以下結(jié)論：：在w/c一定的條條件下水玻玻璃增加則則凝膠時間間加長；水水玻璃濃度度越高則凝凝膠時間越越長。3.水玻璃類漿漿液（溶液液型）水玻璃本身身不能稱做做注漿材料料（即不能能從液態(tài)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為固態(tài)態(tài)），只有有在固化物物的作用下下才能產(chǎn)生生凝膠物。。一般地需需加入酸性性鹽或有機(jī)機(jī)物，產(chǎn)生生硅酸———穩(wěn)定結(jié)構(gòu)構(gòu)。水玻璃遇水水發(fā)生如下下水解反應(yīng)應(yīng)：Na2O.nSiO2+H2O=2NaOH+n.SiO2如果向水玻玻璃水溶液液中投入酸酸、酸性鹽鹽和某些有有機(jī)化合物均能消耗耗掉體系內(nèi)內(nèi)含有的NaOH，，打破上述述平衡，使使反應(yīng)連續(xù)續(xù)進(jìn)行，同同時產(chǎn)生大大量的硅酸酸，而硅酸酸呈凝膠體體狀態(tài)。硅酸形成的的穩(wěn)定三元元體網(wǎng)狀結(jié)結(jié)構(gòu)，其分分子結(jié)構(gòu)如如圖所示：：∣∣∣∣∣∣∣—O—Si—O—Si—O——Si—O—Si——O—∣∣∣∣∣∣∣OOOO∣∣∣∣∣∣∣—O—si—O—Si—O——Si—O—Si——O—∣∣∣∣∣∣∣水玻璃類注漿也也稱為硅化注漿漿，下面舉兩個個硅化注漿的例例子：（A）。水玻璃璃——氯化鈣（（CaCl2）漿液此類漿液主要用用于建筑、交通通部門的地基加加固工程，其化化學(xué)反應(yīng)如下式式所示：Na2O.nSiO2+CaCl2+H2O=Ca(OH)2+n.SiO2+2NaCl水玻璃：模數(shù)=2.5~3.0波美度Be’=43~45漿液配比方案氯氯化化鈣：γ=1.26~1.28模數(shù)=2.5~3.0水玻璃：氯化鈣鈣=0.8：1此類漿液可在瞬瞬間凝固，按常常規(guī)注漿工藝是是不可行的，而而應(yīng)結(jié)合漿液的的特點探討新的的施工工藝，下下面介紹三套方方案。方案一：交替注注漿法注入定量的水玻玻璃→沖洗管路路→注入定量的的CaCl2→沖洗管路。。。。。。。。。。。方案二：地層混混合注漿法兩套獨立的注漿漿系統(tǒng)，分別注注入兩種不同的的漿液，地層中中混合。方案三：電滲注注漿法注漿系統(tǒng)與方案案二基本相同，，只是在注漿管管上加上直流電電以增加漿液的的擴(kuò)散能力。（B）.水玻璃璃——鋁酸鈉漿漿液(鐵道部科科研院的科研成成果)漿液配比方案：：一般的取S:AL=1:1也可根據(jù)需需要調(diào)制。凝膠膠時間1min左右，可采用用地面混合器注注漿方式。1．4.聚氨脂類（溶液液型）屬于高分子聚合合物，其特點是是該漿液不容于于水，見水發(fā)泡泡膨脹，凝固后后體積增大8~9倍，但成本本高，價格昂貴貴，2萬元/m3以上，只用在特特種工程中。5.丙烯酰胺類類（溶液型）適用于雙液注漿漿（主劑、膠聯(lián)聯(lián)劑、還原劑）），其特點是可可注性好（似水水）、凝膠時間間可調(diào)幾秒~幾幾小時）、凝固固突變。適用于于封堵動水，價價格為5000/m3元/以上。第七講注漿方方案及難題解疑疑一．注漿方案注漿方案包括：：地面預(yù)注漿（（前進(jìn)式、后退退式及全程式））、工作面注漿漿及后注漿。地面預(yù)注漿是指指土體開挖前預(yù)預(yù)先打孔注漿。。如果注漿段較較長則進(jìn)行分段段注漿，見圖7-1：(1)全程式式(2)前進(jìn)式(3)圖7-1注漿方案示意圖都是通過止?jié){塞塞實現(xiàn)分段注漿漿的，但止?jié){效效果不理想是個個技術(shù)問題，分分段注漿時上分分段或下分段都都能得到復(fù)注，，提高注漿效果果。工作面注漿與地地面預(yù)注漿基本本相同，只是工工作場地不同。。如隧道掘進(jìn)施施工中，探知前前方有水，此時時應(yīng)在距含水段段一定距離前停停止掘進(jìn)，必要要時構(gòu)筑止?jié){墊墊（或止?jié){墻）），打孔注漿，，然后繼續(xù)掘進(jìn)進(jìn)。后注漿是指地下下構(gòu)筑物形成后后滲漏水的注漿漿處理方法。即即將注漿孔打入入構(gòu)筑物內(nèi)或構(gòu)構(gòu)筑物后，從里里向外止水，是是一種主動的標(biāo)標(biāo)本兼制的水處處理方法，直接接堵漏技術(shù)是行行之有效的新技技術(shù)。二．復(fù)雜地層的的注漿方法所說的復(fù)雜地層層是指裂隙或孔孔隙不發(fā)育，漿漿液難以注入或或裂隙、孔隙十十分發(fā)育，已經(jīng)經(jīng)形成大的孔洞洞或溶洞，甚至至形成地下暗河河（如本溪水洞洞）。此類地層層給注漿帶來很很大困難，常規(guī)規(guī)注漿難以奏效效,下面介紹幾幾種成功的注漿漿方法。難題一：裂隙不不發(fā)育、注入困困難（高壓不進(jìn)進(jìn)漿）方案一：壓裂法法。利用清水或或稀漿（w/c=2~4）高高壓（60~120kg/cm2）注入，待正常常進(jìn)漿后，再根根據(jù)壓力、流量量的大小調(diào)整濃濃度。原理：難以注入入無非是裂隙開開度小、連通性性差，高壓稀漿漿進(jìn)入裂隙增加加了裂隙的開度度，且使不連續(xù)續(xù)的裂隙連通，，從而提高了吸吸漿量。技術(shù)關(guān)鍵：注意意觀察進(jìn)漿量的的變化，逐漸調(diào)調(diào)高濃度，保證證注漿過程的連連續(xù)性（不停泵泵、不卸壓），，否則打開的裂裂隙又恢復(fù)了原原狀。在后注漿漿中，注漿壓力力以不超過結(jié)構(gòu)構(gòu)的承載能力為為原則。此法在軟巖、破破碎帶較理想。。方案二：預(yù)處理理法。在正式注注漿之前，預(yù)先先注入一定量的的預(yù)處理液（常常用水玻璃或碳碳酸鈉），以水水玻璃為例。首首先將水玻璃稀稀釋至18~25Be’，然后按下列程程序操作：壓水→注稀釋水水玻璃→壓水→→正常注漿第一次壓水是為為了沖開水道（（把充塞物帶走走），壓水量可可以大些，第二二次壓水是為了了將裂隙中的水水玻璃帶走（否否則水泥漿遇水水玻璃凝膠堵塞塞通道），只留留下薄層以潤滑滑裂隙面。此法適用于穩(wěn)定定的裂隙含水層層，砂層中也可可以試用，有待待于進(jìn)一步的研研究。方案三：爆破注注漿法。在注漿漿前向注漿孔內(nèi)內(nèi)裝藥（間隔、、少裝藥），進(jìn)進(jìn)行震動爆破，，人工制造裂隙隙、勾通裂隙，，以增大注入量量。其他還有電滲注注漿、旋噴注漿漿等（以后講））。難題二：大空洞洞、溶洞、大裂裂隙（跑漿不升升壓）方案一：材料方方面增加漿漿液濃度、或采采用雙液漿、或或加惰性材料（（砂、碎石、爐爐渣、鋸末、壓壓縮木串等）。。方案二：注漿設(shè)設(shè)備方面采采用大流量泵，，或數(shù)臺泵并聯(lián)聯(lián)以增大流量。。方案三：注漿工工藝方面間間歇（間隔））注漿，間歇時時間不超過漿液液的初凝時間。。三．直接堵漏注注漿直接堵漏注漿是是處理結(jié)構(gòu)漏水水的有效技術(shù)手手段，設(shè)備布置置簡單，見效快快，有進(jìn)一步研研究應(yīng)用的價值值。其主要工藝藝過程為：壓顏顏色水，以確定定水道，尋找最最佳布孔位置、、鉆孔深度及鉆鉆孔角度。測定定過水時間，以以確定漿液的凝凝膠時間；向堵堵漏器加速凝堵堵漏材料，根據(jù)據(jù)返漿情況及時時停泵，結(jié)束注注漿。設(shè)備布置置見圖7-2。。漿液遇水后，將將沿壓力降方向向，向漏水點反反向流動，當(dāng)流流至出水點時，，按設(shè)定的時間間，此時堵漏材材料剛好凝膠，，停泵結(jié)束注漿漿，完成堵漏過過程。圖7-2直直接堵漏注漿設(shè)設(shè)備布置圖第八講高壓噴射灌漿技技術(shù)高壓噴射法就是是利用工程鉆機(jī)機(jī)鉆孔至設(shè)計處處理的深度后，，用高壓泥漿泵泵，通過安裝在在鉆桿（噴桿））桿端置于孔底底的特殊噴嘴，，向周圍土體高高壓噴射固化漿漿液(一般使用用水泥漿液)，，同時鉆桿（噴噴桿）以一定的的速度邊旋轉(zhuǎn)邊邊提升，高壓射射流使一定范圍圍內(nèi)的土體結(jié)構(gòu)構(gòu)破壞，并強(qiáng)制制與固化漿液混混合，凝固后便便在土體中形成成具有一定性能能和形狀的固結(jié)結(jié)體。固結(jié)體的形狀狀和噴射流的的移動方向有有關(guān)。一般分分為旋轉(zhuǎn)噴射(簡稱旋噴)，定向噴射(簡稱定噴)和擺動噴射(簡稱擺噴)。旋噴樁主主要用于加固固地基，提高高地基的抗剪剪強(qiáng)度，改善善地基土的變變形性能，使使其在上部結(jié)結(jié)構(gòu)荷載作用用下，不至破破壞或產(chǎn)生過過大的變形。。定噴固結(jié)體體呈壁狀，擺擺噴形成厚度度較大的扇狀狀固結(jié)體。定定噴和擺噴通通常用于地基基防滲，改善善地基土的水水力條件及邊邊坡穩(wěn)定等工工程。一．加固機(jī)理理高噴法如三管管高噴法用壓壓縮空氣包裹裹高壓噴射水水流沖擊破壞壞攪動土體，，同時用低壓壓灌漿泵灌入入漿液，漿液液被高壓水、、氣射流卷吸吸帶入，同時時與被攪動土土體混合形成成固結(jié)體。加加固地基，形形成樁、板、、墻的機(jī)理可可用五種作用用來說明：1.高壓噴射射流切割破壞壞土體作用噴噴流動壓以以脈沖形式?jīng)_沖擊土體，使使土體結(jié)構(gòu)破破壞出現(xiàn)空洞洞。2.混合攪拌拌作用鉆桿桿在旋轉(zhuǎn)和提提升的過程中中，在射流后后面形成空隙隙，在噴射壓壓力作用下，，迫使土粒向向與噴嘴移動動相反的方向向(即阻力小小的方向)移移動，與漿液液攪拌混合后后形成固結(jié)體體。3.置換作用用三重管高高噴法又稱置置換法，高速速水射流切割割土體的同時時，由于通入入壓縮空氣而而把一部分切切割下的土粒粒排出灌漿孔孔，土粒排出出后所空下的的體積由灌入入的漿液補入入。4.充填、滲滲透固結(jié)作用用高壓漿液液充填沖開的的和原有的土土體空隙，析析水固結(jié)，還還可滲入一定定厚度的砂層層而形成固結(jié)結(jié)體。5.壓密作用用高壓噴射射流在切割破破碎土體的過過程中，在破破碎帶邊緣還還有剩余壓力力，這種壓力力對土層可產(chǎn)產(chǎn)生一定的壓壓密作用，使使高噴樁體邊邊緣部分的抗抗壓強(qiáng)度高于于中心部分。。二．基本種類類按噴射介質(zhì)及及其管路多少少可分為單管法、二管管法、三管法法等。圖8-1高高壓噴噴射灌漿示意意圖1.單管旋噴噴法通過單單根管路，利利用高壓漿液液（20～30MPa）），噴射沖切切破壞土體，，成樁直徑為為40～50cm。其加加固質(zhì)量好，，施工速度快快和成本低，，但固結(jié)體直直徑較小。2.二管旋噴噴法在單管管法的基礎(chǔ)上上又加以壓縮縮空氣，并使使用雙通道的的二重灌漿管管。在管的底底部側(cè)面有一一個同軸雙重重噴嘴，高壓壓漿液以20MPa左右右的壓力從內(nèi)內(nèi)噴嘴中高速速噴出，在射射流的外圍加加以0.7MPa左右的的壓縮空氣噴噴出。在土體體中形成直徑徑明顯增加的的柱狀固結(jié)體體，達(dá)80～～150cm。3.三管旋噴噴法使用分分別輸送水、、氣、漿三種種介質(zhì)的三重重灌漿管。高高壓水射流和和外圍環(huán)繞的的氣流同軸噴噴射沖切破壞壞土體，在高高壓水射流的的噴嘴周圍加加上圓筒狀的的空氣射流，，進(jìn)行水、氣氣同軸噴射，，可以減少水水射流與周圍圍介質(zhì)的摩擦擦，避免水射射流過早霧化化，增強(qiáng)水射射流的切割能能力。噴嘴邊旋轉(zhuǎn)噴噴射，邊提升升，在地基中中形成較大的的負(fù)壓區(qū)，攜攜帶同時壓入入的漿液充填填空隙，就會會在地基中形形成直徑較大大、強(qiáng)度較高高的固結(jié)體，，起到加固地地基的作用。。三．漿液材料料水泥是噴射灌灌漿的基本材材料，水泥類類漿液可分為為以下幾種類類型。1.普通型漿漿液一般采采用普通硅酸酸鹽水泥，不不加任何外加加劑，水灰比比一般為0.8：1～1.5:1，，固結(jié)體的抗抗壓強(qiáng)度(28d)最大大可達(dá)1.0～20MPa，適應(yīng)于于無特殊要求求的工程。2.速凝－早早強(qiáng)型適于于地下水位較較高或要求早早期承擔(dān)荷載載的工程，需需在水泥漿中中加入氯化鈣鈣、三乙醇胺胺等速凝早強(qiáng)強(qiáng)劑。摻入2%氯化鈣的的水泥－土