工程注浆技术课件

地下工程注浆技术地下工程注浆技术铁道部宜万铁路建设指挥部铁道部宜万铁路建设指挥部:张民庆张民庆二二八年三月八年三月地下工程注浆技术铁道部宜万铁路建设指挥部:张民庆二1 1地下工程施工所面临的两个地质难题地下工程施工所面临的两个地质难题:1 1、水（特别是高压富水）、水（特别是高压富水）2 2、软弱地层（特别是充填型溶洞）、软弱地层（特别是充填型溶洞）施工对策施工对策：注浆技术注浆技术搞好注浆工作应从四个方面入手：搞好注浆工作应从四个方面入手：1 1、做好注浆前技术准备；、做好注浆前技术准备；2 2、一个好的注浆设计；、一个好的注浆设计；3 3、合理运用注浆技术的三个核心（材、合理运用注浆技术的三个核心（材料、设备、工艺）；料、设备、工艺）；4 4、对注浆效果的准确评定。、对注浆效果的准确评定。地下工程施工所面临的两个地质难题:1、水（特别是高压富水2 2 第一部分第一部分:注浆前的技术准备注浆前的技术准备 （1)1)熟悉工程对象特征熟悉工程对象特征 工程地质特征：影响材料和工艺。工程地质特征：影响材料和工艺。水文地质特征：影响材料、设备和工艺。水文地质特征：影响材料、设备和工艺。周边环境特点：影响材料和工艺。周边环境特点：影响材料和工艺。造价和工期要求：影响设备和劳动力组造价和工期要求：影响设备和劳动力组织。织。第一部分:注浆前的技术准备（1)熟悉工程对象特征3 3(2)(2)清楚浆液注入地层的方式清楚浆液注入地层的方式 渗透扩散渗透扩散(中粗砂层采用超细水泥中粗砂层采用超细水泥-水水玻璃双液浆注浆固结图片玻璃双液浆注浆固结图片)劈裂扩散劈裂扩散(动水粉细砂层溶洞采用六种动水粉细砂层溶洞采用六种共混材料注浆固结图片共混材料注浆固结图片)(2)清楚浆液注入地层的方式 渗透扩散 4 4 裂隙填充裂隙填充(断层破碎带采用普通水泥断层破碎带采用普通水泥-水玻璃双液浆注浆加固图片水玻璃双液浆注浆加固图片)挤压填充挤压填充(粉细砂层中局部空洞采用普粉细砂层中局部空洞采用普通水泥单液浆挤压填充图片通水泥单液浆挤压填充图片)裂隙填充 5 5 第二部分：注浆设计第二部分：注浆设计一个好的注浆设计应遵循一个好的注浆设计应遵循5 5个原则个原则 均匀布孔原则均匀布孔原则 梅花型布孔原则梅花型布孔原则 第二部分：注浆设计6 6两圈孔原则两圈孔原则(隧道隧道)三排孔原则三排孔原则(基坑基坑)两圈孔原则(隧道)三排孔原则(基坑)7 7方便施工原则方便施工原则3030个孔以下，环形布孔；个孔以下，环形布孔；3030个孔以上，排列布孔。个孔以上，排列布孔。方便施工原则30个孔以下，环形布孔；30个孔以上，排列布孔8 8第三部分第三部分:注浆施工的三个核心注浆施工的三个核心(材料、设备、工艺）材料、设备、工艺）（1 1）注浆材料）注浆材料粒径匹配原则：粒径匹配原则：断层破碎段采用普通水泥基材料，断层破碎段采用普通水泥基材料，砂层地段采用超细型注浆材料。砂层地段采用超细型注浆材料。方案匹配原则：方案匹配原则：径向注浆采用单液浆，超前注浆采径向注浆采用单液浆，超前注浆采用单、双液共混注浆材料。用单、双液共混注浆材料。水文匹配原则：水文匹配原则：弱富水采用单液浆，强富水采用单、弱富水采用单液浆，强富水采用单、双液共混注浆材料。双液共混注浆材料。动态调整原则：动态调整原则：按由粗到细、由单到双、由高浓度按由粗到细、由单到双、由高浓度到低浓度三个准则进行动态调整。到低浓度三个准则进行动态调整。第三部分:注浆施工的三个核心9 9钻孔注浆钻孔注浆机械设备机械设备钻钻 机机注浆泵注浆泵搅拌机搅拌机泵泵 体体高压管路高压管路混混 合合 器器 （2 2）机械设备）机械设备1 1、钻机：钻机：应和工程对象特征相匹配，应和工程对象特征相匹配，满足钻进能力要求；满足钻进能力要求；2、注浆泵：、注浆泵：应和工程对象特征相匹应和工程对象特征相匹配，注意注浆压力和流量的选择。配，注意注浆压力和流量的选择。3、混合器：、混合器：双液注浆时一定要采用双液注浆时一定要采用钻孔注浆钻 机注浆泵搅拌机泵 体高压管路1010（3 3）注浆工艺）注浆工艺1 1、注浆方式（解决注浆的均匀性）、注浆方式（解决注浆的均匀性）全孔一次性注浆全孔一次性注浆前进式分段注浆前进式分段注浆后退式分段注浆后退式分段注浆（3）注浆工艺11112 2、注浆施工八个原则（提高注浆效果）、注浆施工八个原则（提高注浆效果）分区注浆（分区注浆（10m10m）原则）原则：避免注浆截水帷幕各区地：避免注浆截水帷幕各区地质不同引起注浆参数差异质不同引起注浆参数差异跳孔注浆原则跳孔注浆原则：实现约束注浆：实现约束注浆由下游到上游原则由下游到上游原则：解决水流影响：解决水流影响由下到上原则由下到上原则：解决下部泥砂沉积问题及浆液重力：解决下部泥砂沉积问题及浆液重力作用作用由外到内原则由外到内原则：实现约束注浆：实现约束注浆约束发散型注浆原则约束发散型注浆原则：实现注浆逐渐挤压密实，解：实现注浆逐渐挤压密实，解决水力影响。决水力影响。定量定量-定压相结合原则定压相结合原则：防止浆液损失，提高注浆：防止浆液损失，提高注浆效果。效果。多孔少注原则多孔少注原则：提高注浆均允性，减少注浆盲区。：提高注浆均允性，减少注浆盲区。2、注浆施工八个原则（提高注浆效果）12123 3、注浆参数选择（保证注浆效果）、注浆参数选择（保证注浆效果）浆液凝胶时间：浆液凝胶时间：双液浆凝胶时间双液浆凝胶时间30sec30sec3min3min，单液浆不宜超过，单液浆不宜超过8h8h。单孔单段注浆量：单孔单段注浆量：根据公式计算。根据公式计算。注浆分段长度：注浆分段长度：前进式分段注浆不前进式分段注浆不大于大于5m5m，后退式分段，后退式分段0.6m0.6m1.0m1.0m。注浆终压：注浆终压：水压水压+2+24MPa4MPa注浆速度：注浆速度：砂层、粉质粘性土砂层、粉质粘性土202040L/min40L/min，砂砾石，砂砾石404060L/min60L/min，断层，断层破碎带破碎带6060120L/min120L/min。3、注浆参数选择（保证注浆效果）浆液凝胶时间：双液浆凝胶13134 4、注浆结束标准、注浆结束标准（1 1）单孔或单孔单段单孔或单孔单段：定量注浆时达到定量注浆时达到设计注浆量，或注浆终压达到设计终压时注设计注浆量，或注浆终压达到设计终压时注浆速度小于浆速度小于5 510L/min10L/min。定量定量-定压相结合定压相结合注浆时，前序孔达到设计单孔单段注浆量注浆时，前序孔达到设计单孔单段注浆量1.21.21.51.5倍，后序孔应达到设计终压，注浆速度倍，后序孔应达到设计终压，注浆速度小于小于5 510L/min10L/min。（2 2）全段注浆结束标准）全段注浆结束标准：所有注浆孔均所有注浆孔均符合单孔或单孔单段注浆结束标准。符合单孔或单孔单段注浆结束标准。注浆注浆孔无漏注。孔无漏注。对注浆效果进行检查评定，注对注浆效果进行检查评定，注浆效果达到设计标准。浆效果达到设计标准。4、注浆结束标准1414第四部分：注浆效果检查评定（四大类）第四部分：注浆效果检查评定（四大类）注浆效果检查注浆效果检查评定方法评定方法分析法分析法物探法物探法钻检查孔法钻检查孔法开挖取样法开挖取样法P-Q-t曲线法曲线法检查孔取芯法检查孔取芯法浆液填充率反算法浆液填充率反算法注浆量分布特征法注浆量分布特征法涌水量对比法涌水量对比法检查孔检查孔P-Q-t曲线法曲线法渗透系数测试法渗透系数测试法加固效果观察法加固效果观察法注浆机理分析法注浆机理分析法力学指标测试法力学指标测试法变形推测法变形推测法检查孔观察法检查孔观察法第四部分：注浆效果检查评定（四大类）注浆效果检查分析法物探法1515（1 1）注浆过程）注浆过程P-Q-tP-Q-t曲线法曲线法 （1）注浆过程P-Q-t曲线法 1616（2 2）注浆量分布特征法）注浆量分布特征法 时间效应图时间效应图空间效应图空间效应图（2）注浆量分布特征法 时间效应图空间效应图1717（3 3）涌水量对比法）涌水量对比法（4 4）浆液填充率反算法）浆液填充率反算法利用公式利用公式Q=Vn(1+)Q=Vn(1+)反算浆反算浆液填充率液填充率应大于应大于80%80%（3）涌水量对比法（4）浆液填充率反算法利用公式Q=Vn1818（5 5）检查孔观察法）检查孔观察法（6 6）检查孔取芯法）检查孔取芯法（5）检查孔观察法（6）检查孔取芯法1919（7 7）检查孔）检查孔P-Q-tP-Q-t曲线法曲线法检查孔检查孔P-Q-tP-Q-t曲线曲线（7 7）注浆孔注浆孔P-Q-tP-Q-t曲线法曲线法（8 8）渗透系数测试法）渗透系数测试法（7）检查孔P-Q-t曲线法检查孔P-Q-t曲线（7）注浆2020（9 9）加固效果观察法）加固效果观察法（1010）注浆机理分析法）注浆机理分析法（9）加固效果观察法（10）注浆机理分析法2121（1111）力学指标测试法）力学指标测试法抗压强度(MPa)抗折强度(MPa)含水量(%)比重密度(g/cm3)重度(kN/m3)干密度(g/cm3)孔隙率(%)饱和度(%)1d3d1d3d浆液0.52.10.00.5原状粘土地层软塑状不能成型120.34.001.5215.20.6982.8100挤压填充体0.20.215.71.351.2712.71.0918.394.42剪切劈裂体0.20.229.12.71.9419.41.5044.299.18（11）力学指标测试法抗压强度抗折强度含水量比重密度重度干密2222（1212）水位推测法）水位推测法（1313）变形推测法）变形推测法（12）水位推测法（13）变形推测法2323（1414）物探法：）物探法：TSPTSP法法（14）物探法：TSP法2424（1414）物探法：地质雷达法）物探法：地质雷达法（14）物探法：地质雷达法2525第五部分：注浆工程案例（实施技巧）第五部分：注浆工程案例（实施技巧）圆梁山隧道圆梁山隧道2#2#溶洞注浆施工技术溶洞注浆施工技术1 1、注浆前的技术准备、注浆前的技术准备（1 1）工程对象特征：）工程对象特征：水量大水量大（探孔（探孔860860方方/时）、时）、水压力高水压力高（实测（实测2.73MPa2.73MPa）、）、充填粉细砂层充填粉细砂层、工程量工程量大大（开挖断面（开挖断面100100多平方米）、工期紧多平方米）、工期紧（2）浆液进入地层的方式：所注地层为粉细砂层，）浆液进入地层的方式：所注地层为粉细砂层，浆液很难以渗透方式注入，只能以劈裂注浆为主的浆液很难以渗透方式注入，只能以劈裂注浆为主的方式注入。方式注入。第五部分：注浆工程案例（实施技巧）圆梁山隧道2#26262 2、注浆设计、注浆设计（1 1）注浆设计的核心是）注浆设计的核心是:定参数、找盲区。定参数、找盲区。（2 2）设计时的技巧：）设计时的技巧：五条线（开挖轮廓线、初五条线（开挖轮廓线、初支轮廓线、终孔线、环向加固范围线、补孔线），支轮廓线、终孔线、环向加固范围线、补孔线），三个面（掌子面、终孔面、补孔面），一个圆（扩三个面（掌子面、终孔面、补孔面），一个圆（扩散圈。散圈。扩散半径取值应注意合理，不应取大值；注扩散半径取值应注意合理，不应取大值；注浆设计一定要画终孔交圈图浆设计一定要画终孔交圈图）。）。用足空间，关键用足空间，关键孔放在周边；孔放在周边；前面讲过的五个原则。前面讲过的五个原则。2、注浆设计2727工程注浆技术课件28283 3、注浆施工的三大核心内容、注浆施工的三大核心内容（1）注浆材料：没有万能的注浆材料，根据工程需要选择多种注浆材料组成体系。超细水泥的扩散能力、普通水泥浆的价廉性、双液浆快凝性、TGRM浆高强度和可域性，组成六种注浆材料组合体系，“既实现扩大范围注浆，又可实现控域注浆；既满足高强度加固堵水要求，又可保证开挖施工容易；既达到加固砂层目的，又满足降低造价要求”。3、注浆施工的三大核心内容2929（2 2）注浆机械：）注浆机械：采用采用MKD-5SMKD-5S快速钻机快速钻机;采用高压力、采用高压力、高流量注浆泵高流量注浆泵ZJB-30(BP);ZJB-30(BP);作业台架作业台架.（2）注浆机械：采用MKD-5S快速钻机;采用高压力、高3030（3 3）注浆工艺）注浆工艺前进式分段注浆工艺前进式分段注浆工艺，注浆分段长度，注浆分段长度3 35m5m注浆顺序注浆顺序：分期分区、由外到内、由上到下、间隔：分期分区、由外到内、由上到下、间隔跳孔跳孔注浆参数注浆参数：定压注浆，注浆终压：定压注浆，注浆终压6 69MPa9MPa注浆结束标准控制注浆结束标准控制：注浆压力达到：注浆压力达到6 69MPa9MPa时，流时，流量小于量小于5L/min5L/min。设计的所有注浆孔均达到注浆结束标。设计的所有注浆孔均达到注浆结束标准，无漏注现象。按总注浆孔的准，无漏注现象。按总注浆孔的5 510%10%设计检查孔，设计检查孔，检查孔应无流砂，流水量检查孔应无流砂，流水量1m1m3 3/h/h。提高注浆效果的技巧：注浆顺序的选择从外围上讲应提高注浆效果的技巧：注浆顺序的选择从外围上讲应达到达到“围、堵、截围、堵、截”目的，在内部应达到目的，在内部应达到“填、压、填、压、挤挤”目的。目的。（3）注浆工艺31314 4、注浆效果检查评定、注浆效果检查评定（1 1）注浆量分布特征法）注浆量分布特征法 注浆量分布时间效应图注浆量分布时间效应图注浆量分布空间效应图注浆量分布空间效应图4、注浆效果检查评定注浆量分布时间效应图注浆量分布空间效应图3232（2 2）涌水量对比法）涌水量对比法（3 3）检查孔观察法）检查孔观察法（2）涌水量对比法（3）检查孔观察法 3333（4 4）加固效果观察法（4）加固效果观察法3434谢谢大家！祝大家在今后注浆设计谢谢大家！祝大家在今后注浆设计和注浆施工中不断总结注浆技术，和注浆施工中不断总结注浆技术，取得良好的效果。取得良好的效果。以上详细资料已汇编成书地下工以上详细资料已汇编成书地下工程注浆技术，由中国地质出版社程注浆技术，由中国地质出版社于五月份出版，如有需要，请购买，于五月份出版，如有需要，请购买，以供设计和施工参考。以供设计和施工参考。谢谢大家！祝大家在今后注浆设计和注浆施工中不断总结注浆技术，3535