隧道及地下工程注浆堵水和加固技术
矿井注浆堵水技术

矿井注浆堵水技术当涌水量很大,仅仅靠排水已不可能或有经济时,注浆堵截水源通道,然后再进行排水。
注浆堵水是将水泥将或化学浆通过管道压入井下岩层空隙、裂隙或巷道中,使其扩散、凝固和硬化,从而岩层具有较高的强度、密实性和不透水性,达到封堵截断补给水源和加固地层的作用,是矿井防治水害的重要手段之一。
目前,注浆堵水已广泛用于矿井井筒注浆,封堵突水点,恢复被淹矿井,井巷堵水过含水层或导水断层,帷幕注浆堵水截流,减少矿井涌水量、底板注浆加固防止突水等方面已取得良好的效果。
一、注浆堵水的适用条件(1)当老窑或被淹井巷的积水与强大水源有密切联系时,可先注浆堵截水源,然后排干积水。
如山东肥城国庄矿、河南焦作演马庄矿等,都是先堵截水源而后排干积水恢复生产的。
(2)当井巷工程必须穿过一个或几个强含水层或充水断层,如不堵截水源,将给矿井生产和建设带来很大困难和危害,甚至无法施工,我国许多矿井穿过强含水层时,都是利用这一方法。
(3)当井筒或工作面发生严重淋水,为了加固井壁、改善劳动条件、减少排水费用,可以采取注浆措施。
如鹤壁鹿楼主、副井,新汶协庄主、副井,采取挂浆措施后,取得了良好的效果。
(4)某些涌水量特大的矿井,为了减少矿井涌水量,降低常年排水费用,亦可采用注浆堵截水源。
如焦作九里山矿,北部隐伏露头区冲积层水补给八层石灰岩含水层涌人矿井,采取注浆措施后,矿井涌水量减少56 m3/'rain,lO年共节省排水电费近亿元,取得了显著的经济效益,使一个严重亏损的矿井得以扭亏为盈。
二、注浆工作程序(一)注浆材料注浆材料的选择应根据堵水的目的、地质条件、施工条件、注浆工艺和投资多少等因素决定。
从水文地质条件考虑,选择材料可参考表4—2。
在一般情况下,凡是水泥浆能解决问题的尽量不采用化学浆,化学浆主要用于弥补水泥浆的不足,解决一些水泥浆难以解决的问题。
当地下水流速为25 m/h时,采用单液水泥浆;当大干25 m/h时,采用水泥一水玻璃双液浆;用于底板岩溶、断层破碎带和动水注浆堵水及处理井下突水事故时,目前多采用先灌注惰性材料(如砂、炉渣、砾石、锯末等)充填过水通道、缩小过水断面、增加浆液流动阻力、减少跑浆,然后灌注快凝水泥一水玻璃浆液,再用强度较高的化学浆进一步封堵。
隧道破碎带处治中的注浆加固技术及质量控制

5 结语 断层破碎带是导致突水突泥等地质灾害的重要原因,
尤其是发育规模较大且内部充填介质相对软弱或者地下水 丰富的断层区域,受到工程扰动的影响,在地应力与水压 力的作用下容易破坏地层的稳定性,从而引发突水突泥事 故。本文采用注浆加固技术对隧道破碎带进行处理,分析 该工艺的主要施工流程,并对施工要点进行研究,提出了 相应的质量控制措施,有效提高了隧道破碎带的处治效果, 保障了隧道项目的整体质量。
项目区处于华南准地台 (一级单元) 中的华夏褶皱带 (二级单元) 所包含的南岭东西复杂构造带、湘南经向构造 带及华夏系、新华夏系等构造带的交界处。据区域地质资 料及本次勘察地质调绘成果显示,隧址区存在两条断裂破 碎带,断层与拟建线路多呈大角度或近似垂直相交,带内 节理裂隙发育、基岩破碎,一般为导水构造,整体上断层 带对隧道稳定性影响较小。
钻孔时应向孔内插入一根导管,且利用麻丝绳将导管 与孔口的连接处紧密封堵,确保孔口管安装的牢固性,然 后浆液注入孔内并逐渐凝固,保证孔口管处于垂直状态。 当施工区域无地下水时,采用干硬性质的砂浆实施注浆作 业;当施工区域存在地下水且水位较高时,则采用掺有防 水剂的砂浆拌和物实施注浆作业,主要方法是将掺有防水 剂的砂浆拌和物放置于袋子中并密封孔口,通过孔洞施加 外力将装有砂浆拌和物的袋子逐一压破,此时泥浆拌和物 会与地下水混合形成浆液,顺势流向孔洞的里面,浆液凝 固,孔口管也就得到了固定。 3.5 注浆工作顺序
参考文献: [1] 雷明林,武刚,潘俊涛 . 公路隧道穿越富水断层破碎
注浆技术作用

注浆技术作用
注浆技术是一种常见的地下工程修补和加固方法,也是保护地下水资源的重要工具。
注浆技术的作用主要有以下几个方面:
1. 加固地下工程结构:注浆技术可以将固化剂注入到地下工程中,填充裂缝和空隙,增强地质体的稳定性,提高地下工程结构的承载能力和稳定性。
2. 防止地下水渗漏:注浆技术可以将固化剂注入到地下水渗漏点位,形成坚实的固体堵塞层,阻止水流通过,达到防水的目的。
3. 修复地下水源:注浆技术可以将固化剂注入到井壁和井筒中,填充砂砾和泥土层,修复原有的井孔和地下水源,保护地下水资源。
4. 限制地下污染:注浆技术可以将固化剂注入到地下储层中,将有害物质固定在地下储层中,减少地下水的污染,保护环境。
总之,注浆技术是一个多功能的地下工程修补和加固方法,可以发挥多种作用,为地下工程的建设和环境保护提供重要帮助。
- 1 -。
注浆法施工技术概述

12.1.1浆液扩散原理
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 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
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。
浆液有效扩散半径
扩散半径—浆液在裂隙流动扩散的范围 有效扩散半径—浆液充塞胶结后起堵水或加固作用的有效
范围,与地层渗透系数、裂隙大小、注浆压力、凝胶时间、 注浆时间及浆液注入量等成正比,与浆液的黏度及浓度成 反比 浆液的凝胶时间
凝胶时间必须大于注浆时间
12.4 施工程序及施工要点
基本工艺
(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 。 (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。
浆液总注入量— 一个注浆孔的受注段注入的浆液量。以浆 液扩散范围为计算依据。
注浆时间
隧道及地下工程注浆堵水和加固技术精品

隧道及地下工程注浆堵水和加固技术1 前言水是隧道工程之首害。
由于隧道的开挖,揭开了地下水的通道,水的流出带走了大量的岩石赖于胶结充填的物质,使围岩的整体结构强度降低,支护效用大打折扣;水压力的作用又使围岩应力重分布及其变形进程加剧,发生坍塌的可能性加大,严重影响工程的安全顺利进展。
大瑶山隧道班古坳竖井突水淹井,延误工期一年多,直接经济损失几百万元;日本青涵海底隧道涌水淹没平导3000m,淹没正洞1200m,误时一年零四个月,经济损失也非常巨大,有的更为严重的水害迫使工程停止或废弃改道。
因此,如何有效地克服地下水的危害,保障隧道工程的安全顺利进展,对于实现隧道工程施工技术、经济效益的提高,具有世界性的重要意义。
以前山岭隧道施工的防水原则是“以排为主,以堵为辅,排堵结合”,利用自然坡实行自然排水来克服水害,但是,随着环保问题日益受到重视,为避免地下水位大幅下降,破坏周围环境,影响居民生产、生活。
注浆作为堵水和加固围岩的一项技术,对于克服地下水是非常有效的,它具有效果好,安全性较高,施工技术易于掌握等优点,在目前隧道工程中得到广泛的应用,设备、材料、工艺迅速发展,日臻完善。
在一般情况下,注浆由于相对造价较高,工序较复杂,不是隧道施工的正常工序。
但是对于克服涌水危害,通过复杂困难地质地段,注浆是一种有效的手段,也是作为一项必不可少的技术储备和应急措施。
2 注浆概述2.1 注浆的发展注浆用于堵水和改良地层已有几百年的历史。
注浆技术的历史大致可分为四个阶段:原始粘土浆液阶段(1802~1857年),初级水泥浆液注浆阶段(1858~1919年),中级化学浆液注浆阶段(1902~1969年),现代注浆阶段(1969年以后)。
早在1802年,法国人查理斯·贝里格尼在修理第厄普冲刷闸时,用一种木制冲击筒装置,人工垂击方法向地层挤压粘土浆液,被认为是注浆的开始。
此后法国在19世纪中叶,应用这种注浆方法对建筑物的地基进行加固,1802年到1857年期间,注浆技术处于萌芽阶段,浆液主要是粘土、火山灰、生石灰等简单材料。
地铁浅埋暗挖隧道注浆加固止水施工技术

地铁浅埋暗挖隧道注浆加固止水施工技术摘要:本文以某地铁项目暗挖隧道施工为工程背景,结合当地地质和水文地质条件,决定采取后退式旋喷止水注浆的施工方案对隧道周围土体进行加固,经数值分析可知加固效果较为显著,从而确保了隧道施工安全。
关键词:地铁;浅埋暗挖隧道;注浆加固;止水;施工技术1 工程概况区间隧道长407m,开挖至剩余约110m时,地层中出现大量渗漏水。
隧道原设计参数为:马蹄形标准断面,顶部覆土约12m,采用单洞台阶法开挖,开挖尺寸为6.4m宽×6.6m高,采用单排小导管超前加固地层;后因渗漏水而增加止水注浆措施。
2 地质情况2.1水位情况区间隧道当前开挖里程附近,勘察水位在地下10~11m,在隧道两侧采用井点降水后测得静水位20~22m,动水位约28m,隧道底板埋深19m。
2.2地质情况根据勘察设计报告,本区域地层自上至下依次为路基,黏土,中粗砂,砾砂,黏土,砾砂,隧道除底部为砂层外其余区域均处在黏土层中,地质断面见图1。
根据现场实际开挖时,隧道拱部开挖面已揭露砾砂层,且因砂层与黏土层交界处存在滞水,造成开挖时出水量较大且容易产生流沙。
具体见图2示意。
4.2主要工艺措施⑴止水注浆采用后退式旋喷方式,主要工艺流程为:搭设施工平台后封闭掌子面→计算并标记钻孔孔位→浆液制备、钻机就位→钻进成孔→后退旋喷注浆→换孔循环。
注浆采用改性水玻璃浆液和水泥-水玻璃双液浆,根据地层条件添加外加剂,以控制注浆范围及可注性。
为保证止水注浆的成孔及所用浆液效果,注浆参数可在正线结构段进行试验总结该地质段的注浆参数经验,还应根据现场试验和监测结果进行调整。
注浆应连续均匀。
⑵因注浆压力较大,每循环注浆前施工封闭掌子面,采用钢筋锚杆+φ6.5钢筋网片+0.15m厚C25喷射混凝土。
⑶浆液制备①浆液材料包括浓磷酸溶液,模数2.2~2.8、浓度40Be以上的水玻璃,P.O42.5普通硅酸盐水泥。
②施工配合比水泥浆:水玻璃浆液:磷酸溶液=1:1:1(体积比)其中水泥浆液中水灰比1:(0.8~1)(质量比),水玻璃浆液中原液:水=1:1(体积比),磷酸溶液中磷酸:水=1:10(质量比)⑷钻进成孔做好工前检查后,根据选定好的孔位、计算好的角度和长度,开始钻进。
注浆堵水方案

注浆堵水方案一、背景介绍在建筑、地下工程以及矿山等领域,水的渗透和渗漏是一个常见的问题。
为了有效地解决这一问题,注浆堵水方案应运而生。
注浆堵水是一种常见的工程技术,通过注入特定材料来阻止水的渗透与渗漏,从而保证工程的安全和稳定。
二、注浆堵水原理注浆堵水利用注浆材料的物理、化学性质来阻止水的渗透。
一般情况下,注浆材料会在水与空气接触的地方发生化学反应,形成一层致密的固体封堵层,从而有效地堵住了水的通道。
三、注浆堵水的步骤1. 工程勘察与设计:在进行注浆堵水之前,必须对工程进行详细的勘察与设计。
这包括了地质、水文、地下水位等方面的调查,以及合理的注浆方案的设计。
2. 注浆材料的选择:根据工程的具体情况,选择适合的注浆材料。
常见的注浆材料包括聚氨酯树脂、环氧树脂、水泥浆等。
3. 注浆设备与施工工艺的准备:准备好注浆设备,并根据设计方案进行准备工作。
包括施工现场的清理、设备的调试等。
4. 注浆施工:根据设计方案,进行注浆施工。
一般情况下,先对目标区域进行处理,如清洗、凿眼,然后通过注浆设备将注浆材料注入目标区域。
注浆材料的注入速度和注浆压力需要根据实际情况进行调节,以确保注浆效果。
5. 注浆效果的检测与监测:注浆施工完成后,需要对注浆效果进行检测与监测。
一般情况下,通过监测点的设置和相关的监测仪器来进行实时监测。
如发现问题,需要及时采取措施修正。
四、注浆堵水的应用领域注浆堵水方案在多个领域得到了广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域:1. 地铁、隧道工程:地铁和隧道是地下工程中常见的项目,也是注浆堵水的重点对象。
通过注浆堵水可以有效地阻止地下水的渗透,确保工程的安全和可持续运营。
2. 河道、水库工程:注浆堵水在水利工程中的应用非常重要。
通过注浆堵水可以有效地解决大坝渗漏、河道冲刷等问题,保证水库和河道的安全性和稳定性。
3. 房屋地下室:地下室是很多建筑中常见的空间。
通过注浆堵水,可以解决地下室渗水问题,保证地下室的干燥和舒适。
隧道工程施工地下水环境保护对策与措施

隧道工程施工地下水环境保护对策与措施为保证地下水安全,本工程在施工期与运行期需做好对地下水环境的保护工作,特别是预防污水泄露、施工废水排放等事故,提出了施工期的保护对策与措施。
(1)明确施工单位在施工期对地下水环境负有保护责任与义务,同时加强监理单位对施工期水环境保护的监督与约束。
施工单位应制定详细的污染防治措施,并对生活污水、施工废水、废物、渣土、泥浆等进行严格管理。
(2)施工营地应有独立的污水收集或排放渠道,临时营地应设置一次性公共厕所。
施工人员产生的生活污水需要在现场设置临时性污水处理系统,将生活污水收集处理后排入城镇污水管网统一处理;对于施工人员产生的生活垃圾,由施工单位设置专车或由垃圾清运公司每天集中密闭外运。
(3)每个工区工作面设立指定的渣土堆放点,防止渣土随意堆放;倒土过程中,工作面必须设置洒水、喷淋设施,并将渣土压实;建筑垃圾中可利用部分由施工单位回收,其余建筑垃圾集中堆放,及时清运至环卫部门指定的地点。
(4)在施工过程中应优先选用水泥基注浆材料。
(5)对桥梁桩基施工中产生的泥浆,应及时处理,集中收集,做好四周防护,防止污染周围环境。
(6)对隧道施工中产生的污水排入沉淀池进行沉淀,然后进行气浮过滤处理,去除有害物质后循环利用或排放。
对于必须排放的污水,必须处理后达到农灌标准,会用于农灌或绿化。
(7)隧道二次衬砌采用防水混凝土,抗渗等级不低于P10;对于初期支护出现大面积渗水的断层破碎地段,采用3m围岩径向注浆或者5m围岩径向注浆的止水形式,对于初支后有裂隙状出水现象,采取补注浆方式处理;对于环向施工缝,可内设中埋式橡胶止水带,止水带的设置间隔应与施工缝留置位置一致;在初期支护与二次衬砌之间,设置防水板,防水板采用厚度2mm的防水板。
(8)隧道施工期间的污水,采取清污分流,清洗污水和衬砌背后地下水分开排放的原则,由于该地区地下水水质较好,隧道水涌水可直接作为施工用水、车辆清洗用水,对于隧道涌水量大的地段,设截水管经由衬砌背后引出并导入蓄水池,避免和洞内施工污水汇合外排。
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隧道及地下工程注浆堵水和加固技术隧道及地下工程注浆堵水和加固技术1 前言水是隧道工程之首害。
由于隧道的开挖,揭开了地下水的通道,水的流出带走了大量的岩石赖于胶结充填的物质,使围岩的整体结构强度降低,支护效用大打折扣;水压力的作用又使围岩应力重分布及其变形进程加剧,发生坍塌的可能性加大,严重影响工程的安全顺利进展。
大瑶山隧道班古坳竖井突水淹井,延误工期一年多,直接经济损失几百万元;日本青涵海底隧道涌水淹没平导3000m,淹没正洞1200m,误时一年零四个月,经济损失也非常巨大,有的更为严重的水害迫使工程停止或废弃改道。
因此,如何有效地克服地下水的危害,保障隧道工程的安全顺利进展,对于实现隧道工程施工技术、经济效益的提高,具有世界性的重要意义。
以前山岭隧道施工的防水原则是“以排为主,以堵为辅,排堵结合”,利用自然坡实行自然排水来克服水害,但是,随着环保问题日益受到重视,为避免地下水位大幅下降,破坏周围环境,影响居民生产、生活。
注浆作为堵水和加固围岩的一项技术,对于克服地下水是非常有效的,它具有效果好,安全性较高,施工技术易于掌握等优点,在目前隧道工程中得到广泛的应用,设备、材料、工艺迅速发展,日臻完善。
在一般情况下,注浆由于相对造价较高,工序较复杂,不是隧道施工的正常工序。
但是对于克服涌水危害,通过复杂困难地质地段,注浆是一种有效的手段,也是作为一项必不可少的技术储备和应急措施。
2 注浆概述2.1 注浆的发展注浆用于堵水和改良地层已有几百年的历史。
注浆技术的历史大致可分为四个阶段:原始粘土浆液阶段(1802~1857年),初级水泥浆液注浆阶段(1858~1919年),中级化学浆液注浆阶段(1902~1969年),现代注浆阶段(1969年以后)。
早在1802年,法国人查理斯·贝里格尼在修理第厄普冲刷闸时,用一种木制冲击筒装置,人工垂击方法向地层挤压粘土浆液,被认为是注浆的开始。
此后法国在19世纪中叶,应用这种注浆方法对建筑物的地基进行加固,1802年到1857年期间,注浆技术处于萌芽阶段,浆液主要是粘土、火山灰、生石灰等简单材料。
1806年,英国的阿斯普顶研制成功硅酸盐水泥,1845年,美国沃森在一个溢洪道陡槽基础下灌注水泥砂浆。
英国的基尼普尔在1856~1858年间,用水泥作为注浆材料进行了一系列试验,并获得成功,这是第一次采用水泥材料注浆。
1864年,巴洛在伦敦、巴黎地铁利用水泥浆液进行隧道衬砌背后回填注浆,1885年德国人提琴斯首先采用向岩层裂隙注入水泥浆的方法,来防止涌水取得成功,并在欧洲矿山建设中广为应用。
1920年,荷兰人尤斯登发明用水玻璃-氯化钙浆液分开注入地层,利用两种浆液的化学反应加固地层,被认为是化学注浆技术的开始。
日本于1924年在旧丹那铁路隧道中,采用水泥-水玻璃混合浆液注入断层破碎带,取得了良好的效果,以后在隧道工程中广泛应用。
注浆经过一百多年的发展,由开始的单液注浆发展到多液注入;浆材由粘土类发展到高效无毒易注的化学类浆;设备由单一的注浆设备发展到勘测、制浆、灌注、记录、检查分析配套专用设备。
工艺技术日臻完善,应用领域愈加广泛。
60年代末期,又出现了高压喷射注浆技术,高压喷射注浆技术由单管逐渐发展到二重和三重管,提升过程又有旋、定、摆三种喷射方式。
在我国应用注浆只有几十年的历史,但真正发展是从1955年开始的。
材料从水泥浆发展到水泥-水玻璃双液浆、化学浆等。
工艺从单液注浆发展到双液注浆再到化学注浆,设备也从泥浆泵等代用设备发展到成套专用注浆设备。
但与欧洲和日本等先进国家相比,特别是在高压注浆泵、自动记录设备方面,还存在较大差距。
2.2 注浆的基本原理由于地壳运动,使地层形成很多摺皱、断层和裂隙,局部地区成为富水区,有的还有暗河、溶洞等,当隧道开挖到这种地层时,就会遇到坍塌和涌水等困难和危险。
节理裂隙切割岩层,使其整体结构强度降低,节理裂隙的连通大大增强了岩层的透水性,不仅使其地下水补给范围扩大,而且地表水也下渗,侵蚀风化岩层,降低岩石间的内粘聚力,降低岩层的力学强度。
注浆的目的就是在隧道周围一定范围内,堵住地下水流的通道,加固地层,提高围岩的强度,避免地下水流人作业面,保障施工的安全。
注浆的基本原理,就是用一定的压力把一定量的胶凝性材料注入到岩层,使其在岩层裂隙内流动扩散、充填、固结,成为具有一定强度和低透水性的结石体,截断水流,加固地层,也就是充塞岩层裂隙,截断水流通道,固结破碎岩石,提高其整体结构强度。
注浆技术在近几十年来获得迅猛发展,注浆已不仅是一门施工技术,它已经发展成为土木建筑、岩土、化学、机械、力学、地质学等学科交叉的综合性科学——应用岩土工程科学。
2.3注浆研究的内容和方法注浆技术要研究对象能不能注浆,注什么材料的浆液合适,采用何种方法注浆,注浆后会达到怎样的效果,即其内容包括:(1)注浆对象的可注性;(2)注浆浆液及其特性;(3)浆液在岩土层内的流变特性及流动规律;(4)注浆的设备及工艺;(5)注浆效果的检测方法。
注浆技术的研究方法主要有:(1)工程地质和水文地质特性;(2)土工试验和压水试验;(3)室内模拟试验和现场试验;(4)化学试验方法确定浆液性能;(5)理论计算和工程类比;(6)钻孔检查和物探检测。
2.4 注浆的分类和一般应用条件根据注浆的目的、作用,注浆可分为堵水注浆和加固注浆。
根据作业的顺序,又可分为预注浆和后注浆。
堵水注浆的目的在于截堵地下水不侵入作业面,方便施工。
它对浆材的要求是:凝胶时间短,并在一定范围内能容易准确地控制,但不要求强度很高,适用于硬岩,含水大的地层。
加固注浆的目的主要用于加固围岩,使一定范围的围岩胶结成一个受力环,它对浆材的结石体强度要求较高,但凝胶时间要求不严。
它适用于地层软弱破碎,地下水较少的地层。
预注浆又可分为地面预注浆(或称垂直预注浆)和洞内预注浆(或称水平预注浆)。
预注浆的安全性较高、工序干扰较少(如是洞内预注浆或称工作面预注浆,则要占一个作业面),适用于大规模高压力的堵水或加固注浆。
后注浆是指在开挖后进行的注浆。
它操作简单,效果明显,适用一般的防渗堵漏及回填注浆。
究竟采用何种注浆,应根据水文地质和工程地质情况、注浆目的和要求等对各种注浆作安全、技术、经济全面比较后确定。
3 注浆材料3.1 概述注浆材料的发展具有悠久的历史,早期主要使用水泥作为注浆材料,19世纪后期,发展到以水玻璃类浆材为主的化学浆材。
二战后,化学浆材得到飞速发展,最近几十年,有机高分子材料和超细水泥材料得到了飞速发展。
注浆材料大体分为无机系和有机系两大类,如表3-1所示,日常使用中,一般分为水泥浆材和化学浆材两大类,见表3-2。
表3-1 注浆材料的分类水泥类浆是属悬浊液,具有结石体强度高,抗渗性能好,材料来源广,价格低廉,注浆工艺简单,无毒等优点。
但是可灌性较差,凝胶时间长,早期强度低,易沉降析水,宜用于裂隙较大,透水性较好地层的加固注浆。
水泥化学类浆具有粒子浆液和溶液浆液的特点,结石体强度较高,抗渗性能较好,料源广、价格低、无毒无公害,适用性强,同时由于超细水泥的研制成功,使该类浆液的可灌性得到提高,进一步拓展了水泥化学类浆的应用范围。
化学类浆液是溶液型浆液,具有粘度低,可注性好,凝胶时间易控制,适用于细小裂隙,低透水性的地层以及粉细砂层的注浆。
但是料源不广,价格较高,且绝大部分有毒,易造成环境污染。
各类浆材的适用范围见表3-2。
由于注浆目的和对注浆效果要求的不同,采用的注浆材料也不同,一种理想的注浆材料应满足以下要求。
(1)流动性好,浆液粘度低,易注入细小裂隙和细砂层中。
(2)浆液凝胶时间可在几秒到几小时范围内随意调节,并能准确控制,浆液一经凝胶,则在瞬间完成。
(3)浆液稳定性好,在常温常压下长期存放不变质,不发生化学和物理变化。
(4)浆液无毒无臭,对环境不污染,对人体无害,非易燃易爆物品。
(5)对管路系统、砼、橡胶制品等无腐蚀性,且易清洗。
(6)固化时无收缩现象,结石体的抗压抗拉、抗折强度较高,结石体与岩石、砼、砂等有较高的胶结强度,且抗渗性能较好,抗冲刷性能好。
(7)耐久性较好。
(8)源广价廉,且易于运输。
(9)配制方便,配比操作容易。
表3-2 各类浆材的适用范围3.2 浆液的基本性能3.2.1浆液的密度3.2.2浆液的浓度3.2.3浆液的粒度对悬浊液来说,注浆材料的颗粒大小直接影响浆液的可注性和扩散半径,测定悬浊液中颗粒大小及分布可采用TZC-2型自动记录粒度测定仪,常见水泥颗粒分布曲线见图3-1。
图3-1 几种水泥的颗粒分布曲线3.2.3浆液的粘度浆液的粘度是指浆液刚制成的粘度,表3-3是常见浆液的粘度,浆液的粘度主要与浆液的浓度有关,还与浆液的温度有关。
大多数浆液的粘度随时间而增加。
测定浆液的粘度常用托斯默旋转式粘度计,工程上常采用马氏漏斗测定浆液的粘度,测定一定量的浆液从漏斗流出的时间长短表示浆液的粘度(用秒表示),水泥浆的粘度换算见表3-4。
表3-3 常用浆液的粘度表3-4 水泥浆粘度换算3.2.4浆液的PH值3.2.5凝胶时间和凝结时间3.2.5浆液的稳定性3.2.5 固结体的性质水泥类浆液的凝固后的固结体称为结石体,化学浆液凝胶后形的固体称为凝胶体。
(1)结石(凝胶体)率和吸水率(2)固结体强度(3)固结体抗渗性通过抗渗性试验获得固结体的渗透系数,渗透系数越小,抗渗性越好。
(4)固结体耐久性3.3 常用浆液的特点和性能3.3.1普通水泥浆液普通水泥作为注浆材料具有结石体强度高、抗渗性能较好、材料来源丰富、价格低廉、注浆工艺简单等优点。
但由于水泥是颗粒性材料,可灌性差(通常只能注入裂隙宽度大于0.15~0.3毫米的岩层或粗砂以及地下水流速小80~200米/昼夜的条件下),凝胶时间长,浆液早期强度低,强度增长率慢,易沉淀析水等,因而应用有一定的局限性,纯水泥浆的基本性能见表3-5。
为了调整水泥浆液的凝胶时间,可在浆液中添加速凝剂,常用的是氯化钙和水玻璃,搀加量:氯化钙为水泥重量的1~5%,水玻璃为水泥重量的3%以下,纯水泥浆添加速凝剂后的性能见表3-6。
水泥浆液的水灰比要根据岩层裂隙、地下水、注浆压力和注浆设备能力等来确定,注浆过程中,浆液的水灰比应根据现场注浆情况不断变化,一般开始时水灰比较大,逐渐变小。
稀浆通常采用的水灰比为2:1,1.5:1,1:1;稠浆为0.8:1~0.6∶1。
表3-5 普通硅酸盐水泥纯水泥浆的基本性能表3-6 速凝剂对水泥浆液性能的影响3.3.2水泥-水玻璃浆水泥-水玻璃浆属水泥化学类浆液,简称C-S浆,是目前应用最为广泛的一种浆液。
水玻璃俗称泡花碱。
其分子式为Na2O·SiO2,一般注浆用水玻璃溶液的模数M=2.4~2.8。