隧道塌方处理
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扩散半径：浆液流散范围。
有效扩散半径（浆液凝固、充实、起堵水效果的 范围）： 经验数据：
砂层化学注浆：一般为0.2～0.7m。
岩石：5～15m，多取2～6m。（多为5m)
影响因素：浆液性质、渗透性、土的孔隙率、裂 隙宽度、岩层的层位、 注浆压力、注浆时间
§5、施工工序
主要内容 1、施工平台准备 2、封闭掌子面 3、凿孔注浆 4、开挖及支护
R
关于马格公式的讨论：
1.马格将浆液的运动状态看作与地下水运动状态是 一致的匀速运动。试验及理论分析表明，浆液在地 下的运动是减速的。 2.r03的值很小，有的书上将其省略。
3.浆液有的不是牛顿流体。即便是，一般开始是牛 顿流体（水灰比大于1），但随时间的变化，浆液粘 度增大，会变成非牛顿流体（水灰比小于1）。马格 假定浆液的粘度不变。
浆液
常见浆液材料有：水泥浆、化学浆和粘土浆
3.1、水泥浆 水灰比：0.5～2，一般用1：1的较多（质量比） 优缺点：结石体强度高，透水性低，源广价廉， 工艺 简单。可注性差，凝固时间长，凝固 时间难以控制。 添加剂： 速凝剂：水玻璃，水泥重量的3～5％。 缓凝剂：磷酸二氢钠
3.2、水泥－水玻璃浆液（双浆液）
经验值 每立方浆液：水泥用量100~150kg
水玻璃用量：10~30L
粘度：粘土浆17~19s
加水泥后25~35s，
加水玻璃后45~125s
适用条件
隧道施工作业时一般初期用双液浆， 控制扩散范围；后期用单液浆，增加加 固体强度。
各种浆液适用范围
§4
渗透理论与注浆参数
主要内容
1. 渗透理论
2. 注浆参数
材料：水泥＋水＋水玻璃（硅酸钠)
水泥：标号32.5及以上，普通硅酸盐水泥
水灰比： 0.5～2.0
C-S 比：水泥浆与水玻璃的体积比为1:0.5～1:1 水玻璃： 模数M＝2.4～3.4。 模数低，凝胶慢，结石强度低 浓度 30～45°Be（波美度）
3.3、粘土-水泥浆
以粘土为主，加入水泥和水玻璃 粘土：比重1.13~1.3，塑性指数大于15
一、渗透理论
假定：粘度一定、土层均一、注浆孔的浆源形状规整。 1. 球状渗透
马格公式：马格利用达西定律 （Q=KFh/L)推导出了牛顿流体 (水灰比大于1）的渗透理论公式。 H
hHale Waihona Puke Baidu
β—注浆材料的粘度系数，浆液粘度 与水的粘度之比； t－注浆时间，h； n－土体孔隙率，％； K—土体渗透系数，m/s； r0—注浆管半径，m； h—注浆孔位的注浆压力，。
4.实际形成的结石体不是理想的球形，是一个梨状。
5.根据马格公式可反求出注浆时间t或注浆压力h。
2. 柱状渗透
浆液从注浆管一定长度上注入地层。
同样，根据达西定律推得浆液扩散半径。 对应于时间t得扩散半径：
注浆压力曲线与地下水位线交汇处的扩 散半径：
l
2lhk R r0 exp q
r
R
q—地层的单位吸浆量。
隧道工程塌方注浆处理
隧道塌方处理方法
目前隧道塌方主要处理方法主要有： 插板法、管棚法、冻结法、锚杆法、 明挖法、注浆管棚法、注浆法等；本 章主要介绍注浆法。
各种塌方处理方法简介
插板法：施工过程为从工作面向斜前方围岩
打入中空注浆锚杆，注入化学浆液，锚杆的超 前支护和围岩改良共同作用可以防止拱部崩塌。
特点：施工机具简便，施工性能好；压入浆液 可以改良围岩，锚杆超前支护防止拱部崩落， 可靠性高，但作用效果有限，只适合小型塌方 治理。
各种塌方处理方法简介
管棚注浆法：在工作面水平斜向打入钢管， 在拱部形成管棚，注入浆液，利用管棚的 超前支护作用和浆液改良围岩作用来加固 围岩，效果显著。
各种塌方处理方法简介
§2、注浆工艺
三 层 含 义
工艺 机理
作用
浆液 扩散 1.加固
利用注浆泵
地层 固化 3.加固与堵水兼有
凝胶 2.堵水
注浆是一门科学技术： 涉及到：工程地质学、土力学、岩石力学、水文地质学、 流体力学、化学、材料学、机械学等学科
基本工艺
浆液桶
注浆泵
注浆管路
需加固的坍塌体
理想注浆材料的要求：
(1)
四、开挖及支护
2、支护 开挖后，按照设计要求进行初期支护。
立钢拱架——打好锁脚锚杆及系统锚杆并 注浆——喷射混凝土支护——及时跟进衬 砌
结束语
• 查资料和结合佛岭隧道目前状况可知， 注浆法对于治理塌方不仅在理论上而且 在实际应用中都是成立的，是一种安全、 合理、经济效益和社会效益均十分显著 的方法，值得进一步推广与应用。
隧道注浆法
•
主 要 内 容
1、原理 2、注浆工艺 3、注浆材料 4、渗透理论与注浆参数 5、隧道注浆后施工工序 6、注浆效果和工期
§1、注浆法原理
注浆加固机理：
注浆的主要目的是为了改良土和岩石的现有性质从而 在灌注范围内产生一种新介质。其化学机理包括以下 三个方面： （1）化学胶结作用：无论是水泥浆还是化学浆的灌 注，都伴随着产生胶结力的化学反应，是围岩整体性 加强 （2）惰性填充作用：填充在土、岩石空隙中的浆液 凝固后，因其具有不同的刚性改变了岩土对外力的抵 抗能力，使岩土的变形收到约束； （3）离子交换作用:被灌浆液在化学反应中，某些 化学成分能与岩土中的元素进行离子交换，形成更加 理想的新型材料。
§3、注浆材料
粘度低，流动性好，能渗到细小裂隙与细粉砂层。
(2) 凝胶时间可调，并能准确地控制。
(3) 浆液的稳定性好，可长期存放。 (4) 无毒无嗅，不污染，无害，非易燃易爆。 (5) 对设备、结构物无腐蚀性，容易清洗。 (6) 固化时无收缩现象，与岩石等有一定粘结性。 (7) 结石体有一定抗压抗拉强度、抗龟裂，抗渗性能好； (8) 结石体面耐老化。能长期耐酸、碱、生物细菌等腐蚀； (9) 材料来源丰富，价格便宜； (10) 浆液配制方便，操作容易。
三、凿孔注浆
3、注浆量应满足设计要求，一般为钻孔圆柱 体的1.5倍；若注浆量超限，未达到压力要求， 应调整浆液浓度继续注浆，确保钻孔周围岩体 与钢管周围孔隙充填饱满。 4、注浆原则 注浆时先灌注“单”号孔，再灌注“双”号孔， 交错注浆避免堵塞。
四、开挖及支护
1、开挖 预留核心土，进行三台阶开挖，为了避免扰动 固结体，尽量使用挖机或者炮锤开挖，如果开挖 不动时可放小炮。 开挖顺序如下图：
• 冷冻法：运用制冷机冻结塌方段，从中 掘进支护； • 特点：冷冻法费用高，施工周期长，工 作环境要求高；在砾石塌方段无法施工。
各种塌方处理方法简介
• 注浆法：通过注浆设备向塌方段注入水 泥浆（单液或双液）或者化学浆改良和 固结围岩。 • 特点：应用范围广，效果显著，在特殊 地层中使用，需要特殊的施工工艺。
二、注浆参数
1.注浆压力
按注浆压力可分为：低压注浆、中压注浆和高 压注浆。
低压注浆：静压注浆，5MPa以下
中压注浆：5～15MPa
高压注浆：15MPa以上 与被注体的埋深、静水压力、岩土的孔隙状态 有关。计算方法各异，以考虑埋深为多,每增 加10m,注浆压力增加0.2MPa左右。
2.浆液扩散范围
一、施工平台准备
采用自卸车由洞外往洞内拉运弃碴，将弃碴和洞内已塌方 土体采用机械进行压实，为后序施工提供安全稳定的操作 平台。
二、封闭掌子面
和隧道初支喷射混凝土一样，喷射混凝土必要时 加钢筋网片来封闭掌子面。
三、凿孔注浆
1、打孔及注浆管 在拱璧周围，按经验或者设计来环形布置钻孔， 钻孔大小，开凿深度根据设计要求或者经验来 确定。咱们佛岭隧道的钻孔是Φ50mm,钻孔深 度5m，采用6m长的前端50公分梅花形布置孔 径为Φ8mm注浆孔的Φ42mm小导管注浆。 2、注浆 采用注浆机将浆液注入管内，初压为0.5-1MPa, 终压为临界压力Pc，持压15min后停止注浆。 Pc(临界值)是注浆孔产生轴向劈裂的临界条件， 由该隧道破碎带土体的物理力学参数计算出理 论值。
有效扩散半径（浆液凝固、充实、起堵水效果的 范围）： 经验数据：
砂层化学注浆：一般为0.2～0.7m。
岩石：5～15m，多取2～6m。（多为5m)
影响因素：浆液性质、渗透性、土的孔隙率、裂 隙宽度、岩层的层位、 注浆压力、注浆时间
§5、施工工序
主要内容 1、施工平台准备 2、封闭掌子面 3、凿孔注浆 4、开挖及支护
R
关于马格公式的讨论：
1.马格将浆液的运动状态看作与地下水运动状态是 一致的匀速运动。试验及理论分析表明，浆液在地 下的运动是减速的。 2.r03的值很小，有的书上将其省略。
3.浆液有的不是牛顿流体。即便是，一般开始是牛 顿流体（水灰比大于1），但随时间的变化，浆液粘 度增大，会变成非牛顿流体（水灰比小于1）。马格 假定浆液的粘度不变。
浆液
常见浆液材料有：水泥浆、化学浆和粘土浆
3.1、水泥浆 水灰比：0.5～2，一般用1：1的较多（质量比） 优缺点：结石体强度高，透水性低，源广价廉， 工艺 简单。可注性差，凝固时间长，凝固 时间难以控制。 添加剂： 速凝剂：水玻璃，水泥重量的3～5％。 缓凝剂：磷酸二氢钠
3.2、水泥－水玻璃浆液（双浆液）
经验值 每立方浆液：水泥用量100~150kg
水玻璃用量：10~30L
粘度：粘土浆17~19s
加水泥后25~35s，
加水玻璃后45~125s
适用条件
隧道施工作业时一般初期用双液浆， 控制扩散范围；后期用单液浆，增加加 固体强度。
各种浆液适用范围
§4
渗透理论与注浆参数
主要内容
1. 渗透理论
2. 注浆参数
材料：水泥＋水＋水玻璃（硅酸钠)
水泥：标号32.5及以上，普通硅酸盐水泥
水灰比： 0.5～2.0
C-S 比：水泥浆与水玻璃的体积比为1:0.5～1:1 水玻璃： 模数M＝2.4～3.4。 模数低，凝胶慢，结石强度低 浓度 30～45°Be（波美度）
3.3、粘土-水泥浆
以粘土为主，加入水泥和水玻璃 粘土：比重1.13~1.3，塑性指数大于15
一、渗透理论
假定：粘度一定、土层均一、注浆孔的浆源形状规整。 1. 球状渗透
马格公式：马格利用达西定律 （Q=KFh/L)推导出了牛顿流体 (水灰比大于1）的渗透理论公式。 H
hHale Waihona Puke Baidu
β—注浆材料的粘度系数，浆液粘度 与水的粘度之比； t－注浆时间，h； n－土体孔隙率，％； K—土体渗透系数，m/s； r0—注浆管半径，m； h—注浆孔位的注浆压力，。
4.实际形成的结石体不是理想的球形，是一个梨状。
5.根据马格公式可反求出注浆时间t或注浆压力h。
2. 柱状渗透
浆液从注浆管一定长度上注入地层。
同样，根据达西定律推得浆液扩散半径。 对应于时间t得扩散半径：
注浆压力曲线与地下水位线交汇处的扩 散半径：
l
2lhk R r0 exp q
r
R
q—地层的单位吸浆量。
隧道工程塌方注浆处理
隧道塌方处理方法
目前隧道塌方主要处理方法主要有： 插板法、管棚法、冻结法、锚杆法、 明挖法、注浆管棚法、注浆法等；本 章主要介绍注浆法。
各种塌方处理方法简介
插板法：施工过程为从工作面向斜前方围岩
打入中空注浆锚杆，注入化学浆液，锚杆的超 前支护和围岩改良共同作用可以防止拱部崩塌。
特点：施工机具简便，施工性能好；压入浆液 可以改良围岩，锚杆超前支护防止拱部崩落， 可靠性高，但作用效果有限，只适合小型塌方 治理。
各种塌方处理方法简介
管棚注浆法：在工作面水平斜向打入钢管， 在拱部形成管棚，注入浆液，利用管棚的 超前支护作用和浆液改良围岩作用来加固 围岩，效果显著。
各种塌方处理方法简介
§2、注浆工艺
三 层 含 义
工艺 机理
作用
浆液 扩散 1.加固
利用注浆泵
地层 固化 3.加固与堵水兼有
凝胶 2.堵水
注浆是一门科学技术： 涉及到：工程地质学、土力学、岩石力学、水文地质学、 流体力学、化学、材料学、机械学等学科
基本工艺
浆液桶
注浆泵
注浆管路
需加固的坍塌体
理想注浆材料的要求：
(1)
四、开挖及支护
2、支护 开挖后，按照设计要求进行初期支护。
立钢拱架——打好锁脚锚杆及系统锚杆并 注浆——喷射混凝土支护——及时跟进衬 砌
结束语
• 查资料和结合佛岭隧道目前状况可知， 注浆法对于治理塌方不仅在理论上而且 在实际应用中都是成立的，是一种安全、 合理、经济效益和社会效益均十分显著 的方法，值得进一步推广与应用。
隧道注浆法
•
主 要 内 容
1、原理 2、注浆工艺 3、注浆材料 4、渗透理论与注浆参数 5、隧道注浆后施工工序 6、注浆效果和工期
§1、注浆法原理
注浆加固机理：
注浆的主要目的是为了改良土和岩石的现有性质从而 在灌注范围内产生一种新介质。其化学机理包括以下 三个方面： （1）化学胶结作用：无论是水泥浆还是化学浆的灌 注，都伴随着产生胶结力的化学反应，是围岩整体性 加强 （2）惰性填充作用：填充在土、岩石空隙中的浆液 凝固后，因其具有不同的刚性改变了岩土对外力的抵 抗能力，使岩土的变形收到约束； （3）离子交换作用:被灌浆液在化学反应中，某些 化学成分能与岩土中的元素进行离子交换，形成更加 理想的新型材料。
§3、注浆材料
粘度低，流动性好，能渗到细小裂隙与细粉砂层。
(2) 凝胶时间可调，并能准确地控制。
(3) 浆液的稳定性好，可长期存放。 (4) 无毒无嗅，不污染，无害，非易燃易爆。 (5) 对设备、结构物无腐蚀性，容易清洗。 (6) 固化时无收缩现象，与岩石等有一定粘结性。 (7) 结石体有一定抗压抗拉强度、抗龟裂，抗渗性能好； (8) 结石体面耐老化。能长期耐酸、碱、生物细菌等腐蚀； (9) 材料来源丰富，价格便宜； (10) 浆液配制方便，操作容易。
三、凿孔注浆
3、注浆量应满足设计要求，一般为钻孔圆柱 体的1.5倍；若注浆量超限，未达到压力要求， 应调整浆液浓度继续注浆，确保钻孔周围岩体 与钢管周围孔隙充填饱满。 4、注浆原则 注浆时先灌注“单”号孔，再灌注“双”号孔， 交错注浆避免堵塞。
四、开挖及支护
1、开挖 预留核心土，进行三台阶开挖，为了避免扰动 固结体，尽量使用挖机或者炮锤开挖，如果开挖 不动时可放小炮。 开挖顺序如下图：
• 冷冻法：运用制冷机冻结塌方段，从中 掘进支护； • 特点：冷冻法费用高，施工周期长，工 作环境要求高；在砾石塌方段无法施工。
各种塌方处理方法简介
• 注浆法：通过注浆设备向塌方段注入水 泥浆（单液或双液）或者化学浆改良和 固结围岩。 • 特点：应用范围广，效果显著，在特殊 地层中使用，需要特殊的施工工艺。
二、注浆参数
1.注浆压力
按注浆压力可分为：低压注浆、中压注浆和高 压注浆。
低压注浆：静压注浆，5MPa以下
中压注浆：5～15MPa
高压注浆：15MPa以上 与被注体的埋深、静水压力、岩土的孔隙状态 有关。计算方法各异，以考虑埋深为多,每增 加10m,注浆压力增加0.2MPa左右。
2.浆液扩散范围
一、施工平台准备
采用自卸车由洞外往洞内拉运弃碴，将弃碴和洞内已塌方 土体采用机械进行压实，为后序施工提供安全稳定的操作 平台。
二、封闭掌子面
和隧道初支喷射混凝土一样，喷射混凝土必要时 加钢筋网片来封闭掌子面。
三、凿孔注浆
1、打孔及注浆管 在拱璧周围，按经验或者设计来环形布置钻孔， 钻孔大小，开凿深度根据设计要求或者经验来 确定。咱们佛岭隧道的钻孔是Φ50mm,钻孔深 度5m，采用6m长的前端50公分梅花形布置孔 径为Φ8mm注浆孔的Φ42mm小导管注浆。 2、注浆 采用注浆机将浆液注入管内，初压为0.5-1MPa, 终压为临界压力Pc，持压15min后停止注浆。 Pc(临界值)是注浆孔产生轴向劈裂的临界条件， 由该隧道破碎带土体的物理力学参数计算出理 论值。