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      隧道與地下工程注漿方法解析

      2018-07-27

      注漿法的實質是用氣壓、液壓或電化學原理,把某些具有凝結能力的漿液注入地層中,以填充、滲透、壓密等方式擠走土顆粒間或岩石裂隙中的水分,待漿液凝結後,使地層形成一個抗滲性能好、強度較高的整體。在工程施工其功能中常常用來防滲堵水、加固修補等,廣泛應用于鐵路、公路、水工、隧道及高層建築基礎工程等。注漿方法較多,按不同的類型又有不同的分類,中科注漿泵廠家詳細介紹各種類型下的注漿方法。注漿方法的分類主要有以下5種:

      (1)按注漿施工時間的不同分類

      (2)按注漿泵理的不同分類;

      (3)按注漿漿液混合方式的不同分類

      (4)按注漿管布設形式的不同分類;

      (5)高壓旋噴注漿法

      一、按注漿施工時間的不同分類

      1、預注漿法

      在隧道及地下工程施工以前,先注漿充填岩層裂隙或土層孔隙,減少湧水,加固圍岩,以利施工的方法,稱為預注漿法。因施工地點不同。預注漿法又分為地面預注漿和隧道工作面預注漿兩種。

      2、後注漿法

      在隧道及地下工程開挖以後,為了減少滲水或湧水和加固支護結構而進行的注漿。基于隧道開挖以後、襯砌以前,圍岩雖已進行預注漿,但由于爆破震動,個别地段仍有滲漏水,為了保證襯砌順利進行和襯砌質量,就應該進行後注漿後注漿雖然可以起到一定的牆水與加固作用,但實踐經驗表明,在注漿施工中應重點抓好預注漿,預注漿效果明顯,加固和堵水圍岩較易處理;而後注、由于岩土層被揭露,因而注漿堵水作業困難,效果也較差,也即采用預注漿事半功倍,而後注漿事倍功半。

      3、回填注漿

      為使隧道拱頂部分模築混凝土襯砌與圍岩形成一整體,均勻承受地層壓力及外水壓力(不洩水隧道),以及減少滲漏水,對隧道拱部與模築混凝土襯砌之間空隙所進行的注漿稱為回填注漿。

      4、固結注漿

      為提高岩土的承載能力,填充細少裂隙,減少隧道的滲漏水,在回填注漿後,對隧道拱部結構外所進行的注漿稱固結注漿。固結注漿在水工隧道和淺埋暗挖法修建隧道鄰近橋基或建築物基礎時應用較廣泛。

      二、按注漿泵理的不同分類

      按注漿泵理不同,注漿分為滲透注漿、劈裂注漿及壓密注漿。現僅就滲透注漿及劈裂注漿的有關情況予以說明。

      1、滲透注漿

      滲透注漿方式的機理是漿液在壓力作用下,滲入土的孔隙和岩石裂隙中,将孔隙中的自由水和氣體排擠出去,但不改變土體結構的原狀和體積。漿液凝固後把土顆粒粘接在起,使土層的抗壓強度和抗滲性能得以提高。相對而言,該方法注漿壓力較小,通常隻适用于中砂以上的砂性土和裂隙的岩石,固結成為球形。

      2、劈裂注漿

      所謂劈裂注漿,即漿液在較高壓力(相對滲透、填充注漿)的作用下,似利斧劈入士層(通常土顆粒的粒徑小于0.01m),産生劈裂面,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。漿液在土體中,并不是與土顆粒均勻混合,而是呈兩相各自存在。由于劈裂注漿需要擠密破壞岩石或土體,漿液宜選用顆粒較大、強度高的懸濁液(般是水泥漿液和水泥一水玻璃漿液),不僅效果好,而且價格便宜劈裂注漿在土體固結形态多呈扁平球體或闆狀固結。劈裂注漿和滲透注漿的一個大區别就是,劈裂注漿會破壞被注對象的原始結構,而滲透注漿則不會。

      3、壓密注漿

      用一定的壓力注入黏稠的不易流動的惰性漿液取代并擠壓周圍土體,凝固形狀多為柱體或球體,占據一定的空間,同時壓密土體,這種注漿方法稱為壓密注漿。

      4、充填注漿

      充填注漿是指注入漿液充填地基土内的大孔隙、大空洞的注漿,卵石層、碎石層、砂礫層及隧道工程中的背後回填注漿等均屬這類注漿。固結形态與土層内原有的空洞相同。

      5、劈裂滲透注漿

      控制注入壓力、速度使其先形成劈裂注人,但形成的劈裂面不大,此後漿液沿劈裂脈作滲透注入。固結形狀為扁平球體,這種注漿方法稱為劈裂滲透注漿。

      三、按注漿漿液的混合方式的不同分類

      按注漿漿液的混合方式,注漿方法分為單液單系統法、雙液單系統法和雙液雙系統法。

      四、按注漿管布設形式的不同分類

      1、鑽杆注漿法

      鑽杆注漿法是把鑽機鑽杆的内管直接作為注漿管進行注漿的方法。

      2、花管注漿法

      花管是一端開有多個小孔的注漿管(俗稱花管),注漿時先鑽孔(有時也直接把花管打入地層),然後拔出鑽杆,插入花管進行注漿。這種方法因漿液是通過許多小孔分散進入地層,所以漿液能夠比較均勻地滲入到地層中。

      3、套管注漿法

      套管注漿法是邊鑽孔邊打入護壁套管,直至預定的注漿深度,接着下入注漿管,依次注漿,直至孔頂。此法的缺點是打管較困難,為使套管達到預定的注漿深度,常需在同一鑽孔中采取幾種不同直徑的套管。這種注漿方法一般用于砂黏土層的地面注漿。

      4、孔口管單管注漿法

      通過孔口管進行了注漿密封,然後用花管、普通鋼管、塑料管、鑽杆等多種形式的單通道注漿管進行注漿。

      這種注漿法在钴孔外端埋設一段護壁孔口管,無需在整個孔内打人套管。為了封閉孔口管和孔壁的空隙,可用舊麻袋、麻絲或鉛絲捆好孔口管,然後塞緊于鑽孔内;還可用速凝膠泥或水泥砂漿封堵孔隙2~4h後,接上注漿管路進行注漿;還可在孔口管安置好後,先在孔口管段注水泥漿密封,然後繼續钴孔,放入注漿管注漿。

      5、雙層管钴杆注漿法

      雙層管鑽杆注漿法的總特征是使用雙層管的鑽杆,A、B漿液能通過鑽杆中不同自動通道在設于鑽杆尖頭的過濾槍附近混合,然後注入地層。它大體可分為單液雙層管鑽注漿和雙液雙層管鑽杆注漿。此類注漿法是一種比較優良的注漿手段。

      五、高壓旋噴注漿法

      1、單管旋噴注漿法

      單管旋噴注漿法是利用鑽機等設備,把安裝在注漿管(單管)底部側面的特殊噴嘴置入土層預定深度後,使用高壓泥漿泵、高壓發生裝置,以20MPa左右的壓力把漿液從噴嘴中噴射出去,沖擊、破壞土體,同時借助注漿管的旋噴和提升運動,使漿液與從土體上崩落下來的土攪拌混合,經過一定時間凝固,便在土中形成圓柱狀的固結體,直徑0.4~1.0m。

      2、二重管旋噴注漿法

      使用雙通道的二重注漿管,當二重注漿管鑽進到土層的預定深度後,通過在管底部側面的一個同軸雙重噴嘴,同時噴出高壓漿液和壓縮空氣這兩種介質的噴射流,沖擊、破壞土體,具體來說,即以高壓泥漿泵、高壓發生裝置噴射出20MPa左右壓力的漿液,從内噴嘴中高速噴出,并用0.TMPa左右壓力把壓縮空氣從外噴嘴中噴出,在高壓漿液流及其外圈環繞氣流的共同作用下,破壞土體,噴嘴一面噴射一面旋轉和提升,後在土中形成圓柱狀固結體,固結體的直徑為0.6~1.5m。

      3、三重管旋噴注漿法

      分别使用輸送水、氣、漿三種介質的三重注漿管,在高壓泵、高壓發生裝置産生20MPa左右的高壓水噴射流的周圍,環繞一股0.7MPa左右的圓筒狀氣流,高壓水噴射流和氣流同軸噴射,沖切土體,形成較大的空隙,再由泥漿泵注入壓力為2~5MPa的漿液填充,噴嘴做旋轉和提升運動,後便在土中凝固成直徑較大的圓柱狀固結體,直徑為0.8~2.0m。當所用的注漿量超過設定數量時,就要考慮凝膠時間,需修改其配合比,當地下水流速大、湧水壓力也較大時,需修正漿液配合比。

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