双液注浆技术运用

水泥—水玻璃双液注浆技术应用
水泥—水玻璃双液注浆在隧道施工中的技术应用
双液注浆主要作用是封堵裂隙，将松散地层固结为整体，隔离水源，堵塞水点，以减少洞内涌水量，改善施工条件。

●作用原理：
水泥浆和水玻璃溶液混合后立即发生反应，很快形成具有一定强度的固结体。

随着反应连续进行，结石体强度不断增加，早期强度主要是水玻璃反应的结果，后期强度主要是水泥水化反应的结果。

●适用范围
（1）基岩裂隙地面预注浆和工作面预注浆、壁后注浆、堵特大涌水等优先选用水泥—水玻璃双液注浆。

（2）断层泥带，当裂隙宽度（或粒径）小于1mm，或渗透系数K≥1×10-5m/s时，加固压浆优先选用水泥—水玻璃双液注浆。

（3）断层破碎带各砂卵石地层，当裂隙宽度（或粒径）大于1 mm，或渗透系数K≥5×10-4m/s时，堵水注浆。

（4）对于颗粒细小的粘土层，采用水泥—水玻璃双液注浆时应在水泥浆液加入膨润土、粉煤灰等填料，且使用特殊注浆工艺。

●注浆参数
（1）注浆扩散半径。

浆液扩散半径（浆液的有效范围）与岩石裂隙大小、浆液粘
度、凝固时间、注浆速度和压力、压注量等因素有关。

水泥—水玻璃浆液实际的有效扩散半径见表1。

有效扩散半径 表1 砂砾
粗砂
中砂
细砂
淤泥
粘土岩层类别
实际有效扩散半径（ m ）1.75~2.000.51.20~1.450.80~1.000.50~0.700.5
（二）注浆压力
注浆压力大小影响注浆效果，其大小决定于涌水压力（开挖工作面静水压力、突水的动压力）、裂隙大小和粗糙程度、浆液的性质各浓度、要求的扩散半径等。

注浆压力可参考下列经验公式：
地表注浆 P=(0.2~0.5)H 1
洞内注浆 P=(0.2~0.5)H 1K
式中 H 1——孔至静水位高度（m ）;
K ——洞内修正系数，K=1.2~2.0;
P ——注浆压力（Mpa ）。

（三）浆注浓度
水泥—水玻璃浆液的配方就综合考虑凝结时间、结石体强度以及施工操作等因素。

围岩裂隙越大，用浆也越浓。

在每段每次压浆时应先稀后浓，同一分段多次压浆时，则先浓后稀。

浆液的常用配方见表2。

水泥—水玻璃浆液组成及配方
表2 原料
规格要求作用作量比例主要性能水泥
水玻璃氢氧化钙工业品速凝剂0.05~0.2磷酸氢二钠工业品缓凝剂0.01~0.0310 .5~11、凝胶时间可控制在几秒至几十分钟范围内
2、抗压强度
5~20MPa
325号或425号普通或矿渣硅酸盐水泥模数：2.4~3.4，浓度：
30~45Be'主剂主剂
表2说明：
Ⅰ、模数描述水玻璃中二氧化硅与碱金属氧化物物质的量之比。

Ⅱ、浓度以Be ＇（波美比）表示。

波美度与比重的换算公式为：
Be ＇=145—比重
145 Ⅲ、水泥—水玻璃浆液的适宜体积比宜通进行试验确定。

(四)注浆压力的控制及浆液配比的变换
注浆过程中，合理地选择与控制注浆压力，适时地变换浆液配合比，并使它们之间很好地配合，是保证注浆质量的重要因素。

（1） 注浆压力的选择与控制
水泥—水玻璃浆液的胶凝，充塞过程不同于水泥浆液。

水泥—水玻璃注浆压力控制通常根据该段所需浆量，一开始就在短时间内浆压力升到最大允许压力，并一直保持到注浆结束。

在规定压力下，每一级浓度浆液的累计吸浆量达到一定限度后，调换浆液配比，逐级加浓，随着浆液浓度的逐级增加，裂隙逐渐被填充，单位吸浆量逐渐减少，直到结束标准时，即结束注浆。

（2） 浆液浓度的选择与变换
由于各孔段裂隙大小、分布情况各疏密程度都不一样，每一注浆段中各种宽度的裂隙所占的比例也不相同，合理的注浆浓度需适应上述二种情况。

为适应大小不同的裂隙，一般是先压稀浆后压浓浆。

浆液浓度的变换，是在同一浓度下一步注浆持续一定时间后，或压入量达到一定数量，而注浆压力、吸浆量均无显著改变时，即可加浓一级。

若加浓后压力显著增大，或吸浆量突减时，均说明浓度变换可能不当，应立即换原来浓度。

(五)浆液注入量
浆液压入Q，可根据扩散半径及岩层裂隙率进行粗略估算，作为施工参考。

Q=πH
r2ηβ(m3)
式中r——浆液扩散半径(m);
H——压浆段长度(m)；
η——岩层裂隙率，一般取1%~5%；
β——浆液在裂隙内的有效充填系数，约0.3~0.9，视岩层性质而定。

对于大的溶裂、大的溶洞，η（裂隙率）>5%时，浆液注入量难以计算，因此，在这种情况下，宜用注浆压力控制注浆量，注浆量只能按注浆终压规定值时的注浆总量来决定。

(六)注浆结束标准
注浆结束标准，一般以两个指标表示，一是最终吸浆量；另一是达到预定设计压力（即终压）时的持续时间。

一般水泥—水
玻璃双液结束标准是：注浆压力达到设计终压；吸浆量为50~100Lmin，稳定约20min即可结束。

在正常的情况下，一般采用定压注浆，当注浆压力达到或接近终压时结束注浆，而当压力接近终压或达到终压的80%时，如出现较大的跑浆，经间歇注浆后勤部达到或接近终压也可结束注浆。

整治涌水突泥，其终压根据客观条件的变化，可选择合理的上限值和下限值与导坑突水量作为终止标准。

●超前小导管预注浆的施工工艺
（1）小导管施工
超前小导管采用φ42×5mm，每根长度为3.5~7.0m的无缝钢管。

小导管的施工工序为：定位—钻孔—安装—注浆。

①定位
按照设计的里程，在开挖面标出小导管的孔口位置，小导管环向间距0.4m，纵向间距为2.0~4.5m，纵向搭接长度不小于1.5m。

②钻孔
在自制的开挖架车上，用风钻机从孔口位置以5°~10°的外插角钻孔，每钻完一孔，安装一根小导管。

③安装
将已经加工好的小导管，打进孔眼，导管周围用塑胶泥封堵，外留35cm左右长，连接注浆软管。

（2）双液（水泥—水玻璃）注浆
注浆从拱部顺序向下进行注浆的施工顺序为确定注浆参数—设立注浆站—试泵—压水试验—正式注浆—检查—记录。

①确定注浆参数
注浆前应先进行现场注浆试验，确定注浆参数，注浆浆液为水泥掺5%的水玻璃浆液，设计要求：水泥为普通425号水泥，水玻璃浓度为35波美度，模度为2.4，注浆压力为：初压0.5Mpa，水灰比1：1，浆液扩散半径不少于0.5m。

②设立注浆站
注浆使用2台高压注浆泵进行，注浆站为固定形式。

③试泵
开泵前选择三通转芯阀调到回泵位置，待泵吸水正常时，将二通回泵闩慢慢调小，泵压缓缓上升，当泵压达到设计注浆压力后持续2~3分钟，如果一切正常即可结束，否则应检修后重新试泵，直至正常为止。

④压水试验
当注浆泵连接注浆管路后，先利用注浆泵压水检查注浆管路是否漏水，设备状态是否正常，没有发现问题后，再进行压水试验。

通过向注浆孔压水，冲洗注浆区岩石裂隙、扩大注浆通路，以增加注液冲塞的密实度，同时可核实岩石的渗透性。

压水时先开单泵压水，水路畅通后关闭，再开另一单泵压水，用以测定混合器是否串水。

混合器正常，即可同时开泵压水，压水压力应由小逐渐增大到预定注浆压力，并持续10分钟。

⑤正式注浆
按试验确定的注浆参数，准备好储浆桶，进行浆液配制。

先进行注浆管路系统的试运行，以合适的压入速度，压注三分钟的单浆，检查止浆情况，测定钻孔吸水率，防止造成上压过快返浆、漏浆等异常现象，然后，再进行双液注浆。

压浆时，配合比一般是先稀后浓，逐级变换，并通过两台注浆泵的流量系数，来控制胶凝时间。

当相邻未注浆孔中出现灰浆；注浆压力达到设计终压1.0Mpa；浆液注入量达到计算值的80%以上时，即可停止注浆。

当注浆完毕后，及时清洗管内浆液，并用塑胶泥封口，以增加小导管的刚度和强度。

⑥检查
及时清理注浆孔管内的浆液，检查站无孔钢管注浆质量，如不符合要求，应补压浆。

⑦记录
注浆过程应及时做好施工记录。