注浆方法的合理选择决定着注浆能否成功及治理效果的优劣。
隧道及地下工程注浆方法
隧道及地下工程施工过程中进行注浆加固的方法的总称。
- 英文名称
- grouting method for tunnel and underground engineering
- 所属学科
- 土木工程
常用的注浆方法主要包括充填注浆、劈裂注浆、压密注浆、渗透注浆和裂隙岩体注浆五个类别,需根据实际情况进行选择。
充填注浆是指被灌注介质中含有大量的裂隙、空洞、溶洞等结构物,通过注入浆液直接将这些结构物充填,依靠浆液自身凝胶和高强特性,提高被充填结构物的整体性,以达到加强整体性以提高土层的力学强度或变形模量的目的。可以直接封堵被灌注加固体裂隙和填充空洞的同时,有效抑制被灌注体的变形,进一步抑制被灌注体各种病害的发生,保障其安全性与稳定性。判断其适用性的关键参数为被灌注体及浆液参数共同决定的可灌注性,它取决于被注土体的颗粒级配、注浆材料的细度、浆液的稠度、注浆压力和施工工艺等。
浆液在注浆压力下压裂地层,形成浆脉或条带状结石体,对地层岩体进行加固和防渗。在注浆过程中,注浆管出口的浆液对四周地层施加了附加应力,使土体发生剪切破坏,产生裂缝,浆液则沿着裂缝从土体强度低的地方向强度高的地方劈裂,继续发生剪切破坏产生裂缝,沿劈裂裂缝注入的浆液凝固后形成了加固地层的浆脉网络或骨架。采用缓慢升压方法找出注浆泵的排量明显增加时的压力值作为压裂法的启劈压力,压开裂隙之后,压力就有所下降,为防止已压开的裂隙重新闭合而影响浆液注入量,所以需要连续注浆,避免中途停泵。
压密注浆是指将浓度较高的浆液注入地层中,在注浆口处形成浆泡,并挤压周围土体使土体密实,达到提高地基土体承载力并降低土体渗透性的目的。
压密注浆使用的材料有水泥、水玻璃、粉煤灰等。根据实际需要可以单独使用水泥浆,也可以使用水泥-水玻璃双液浆。
其工艺方法是:利用钻机造孔(或震动钻孔),把注浆管送到设计位置,搅拌机造浆,注浆泵以0.5~3兆帕的注浆压力把浆液挤压到地层,逐渐提升,完成全孔注浆。
利用不破坏地层的压力,即在不改变地层结构和颗粒排列方式的情况下,把浆液注入地层孔隙中,取代、排出其中的空气和自由水,浆液通过黏接介质颗粒提高介质强度和抗渗性的方法。
渗透注浆的必要条件是浆液固相成分粒径远小于被注介质粒径。浆液扩散形状取决于注浆方式:当由注浆管孔口注浆时,注浆孔较深,相当于点源,浆液呈球面状扩散;当利用注浆管花孔注浆时,浆液呈柱面扩散。
裂隙岩体中的注浆方法主要是通过外部施加压力将浆液压入裂隙中,是岩体加固的一种常用方法。通过注浆主动将浆液充填到破裂岩体裂隙内,堵塞地下水的渗流通道,浆液凝固后可以提高围岩强度并且增强围岩抗变形。良好的注浆效果可以通过浆液的凝结硬化,将失去承载能力的破碎的岩体重新胶结成整体,提高岩体结构面的黏结力和抗剪能力,增强岩体的稳定性承载能力;同时堵塞结构面内的渗水通道,降低裂隙岩体的渗透性能,从而改善岩体环境中的水理环境,减少或阻止地下水流入隧洞。
注浆方法的选择是注浆设计的首要任务,与一系列因素有关,主要包括以下几个方面:①注浆目的。注浆的目的主要有地层加固和堵水防渗,少数情况下还有防灭火作用,进行加固时又分提高岩土地基承载能力、岩土抗滑稳定性或降低地基变形量等不同需求,因此要根据注浆目的选择合适的注浆方法。②地质条件。包括地层构造、地层的岩性和物理力学性质、岩体的裂隙发育情况、地下水位、水的化学成分、注浆施工期间的地下水流速及地震级别等。不同的地质条件对应着不同的方法,根据地质条件选择合适的注浆方法以确保注浆治理的有效进行。③工程条件。根据地下结构的性质选择合适的注浆方法,主要考虑地下工程永久性工程或者临时工程,是重要建筑物或者一般建筑物等,考虑经济性、时效性等选择合适的注浆方法。
扩展阅读
- 邝健政,昝月稳,王杰,等.岩土注浆理论与工程实例.北京:科学出版社,2001.
- 黄德发,王宗敏,杨彬.地层注浆堵水与加固施工技术.徐州:中国矿业大学出版社,2003.
- 蔡胜华,黄志勇,董建军,等.注浆法.北京:中国水利水电出版社,2006.