注浆技术

注浆技术

一喷射注浆

喷射注浆比常规注浆体现了更大的优越性，利用喷射注浆可形成经济型的防渗帷幕。注浆从底部向上进行，水和空气在非常高的压力下从彼此隔开的精密喷嘴中喷射出，在高压射流作用下，土层颗粒与注浆材料混合，形成复合体。目前处理深度已经成功地超过40m 。喷射注浆有三种方法，即圆柱注浆、嵌板注浆和翼板注浆。圆柱注浆是喷射管上升、回转的同时形成圆柱，通过圆柱的部分重叠就能产生一个屏障。嵌板注浆是当喷浆管上升时喷射，但只在垂直面内，互相连接的嵌板形成具有低渗透率的隔离。翼板注浆使用两个喷嘴，但不回转，可形成一个扇形注浆区。譬如旋喷桩法（日本称CCP 工法）是应用钻机将钻杆下端装有特殊喷嘴的钻头钻到预定深度后，用高压泵把配制好的浆液通过钻杆经由喷嘴转换成高压高速射流，将土颗粒切削破坏，浆液和土颗粒混合，并逐渐凝固和硬化。钻杆以一定速度旋转和提升，同时喷射浆液，从而在土层中形成圆柱固结体——旋喷桩。

二爆破注浆

爆破注浆是用炸药在注浆孔中爆破，使岩层增加网状裂隙并沟通原有裂隙，以增大浆液的扩散半径，实现少孔注浆，提高堵水效果。这种新工艺由美国首先研究成功。它适用于岩层裂隙不发育，有足够强度的脆性岩石。

三静压注浆

静压注浆（也称为灌浆）按灌浆理论可分为渗透灌浆、劈裂灌浆和压密灌浆三种。

①渗透灌浆

渗透灌浆是指在压力作用下，浆液填充土的孔隙和岩石的裂隙，排挤出孔隙和裂隙中的水和气体，而基本上不改变土和岩石的结构和体积，所用压力相对较小。渗透灌浆一般只使用于中砂以上的砂性土和有裂隙的岩石，这种渗透注浆是建筑上最常适用的一种注浆类型。具有代表性的渗透灌浆理论有球形扩散理论和柱形扩散理论。

②劈裂灌浆

劈裂灌浆是指在压力作用下，将浆液克服地层的初始应力和抗拉强度，引起岩石和土体结构的破坏和扰动，使其沿垂直于小主应力的平面劈裂，使地层中原有的裂隙或孔隙张开，或形成新的裂隙或孔隙，浆液的可灌性和扩散半径增大，而所用的压力相对较大。注浆压力的选用应根据土质及其埋深确定。

③压密灌浆

压密灌浆是指通过钻孔在土中注入极浓的浆液，在注浆点使土体压密，在注浆管端部形成浆泡，浆泡一般为球形或圆柱形。随着浆泡尺寸的逐渐增大，便产生较大的上抬力而使地面抬动，常用此法调整地基的不均匀沉降。研究表明，向外扩张的浆泡在土体中引起复杂的径向和切向应力体系。紧靠浆泡处土体遭到严重破坏和剪切，并形成塑性变形区；离浆泡较远的土体则基本上发生弹性变形。压密灌浆常用于中砂地层和有适宜排水条件的粘土层。

实践证明，几种灌浆机理在实际施工中有可能单独发生，也有可能两种或两种以上同时发生。严格地说，纯粹的渗透灌浆仅发生在极其特殊的情况下，而实际施工中往

往会伴随劈裂、压密等作用。

四劈裂注浆

劈裂注浆是目前应用较广的一种软弱土层加固方法，它既可应用于渗透性较好的砂层，又可应用于渗透性差的粘性土层。

劈裂注浆采用高压注浆工艺，将水泥或化学浆液等注入土层，以改善土层性质，在注浆过程中，注浆管出口的浆液对四周地层施加了附加压应力，使土体发生剪切裂缝，而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，劈入土体中的浆体便形成了加固土体的网络或骨架。由于浆液在劈入土层过程中并不是与土颗粒均匀混合，而是呈两相各自存在，所以从土的微观结构分析，土除受到部分的压密作用外，其他物理力学性能的变化并不明显，故其加固效果应从宏观上来分析，即应考虑土体的骨架效应。实践表明，对于软—流塑粘土地层，由于地层透水性差，有时渗透注浆或压密注浆都难以达到理想效果，而劈裂注浆可利用其液压在地层中产生劈裂孔隙，改善地层的可注性，从而达到注浆加固的要求。

劈裂注浆是注浆施工的特殊方法，先用钻机成孔插入塑料阀管，在阀管中下入双向密封注浆芯管再进行注浆。在注浆泵适当的压力下，在阀管内向外分层注浆。软土层的注浆加固主要是利用水力劈裂原理使浆液劈裂，充填和挤密土体，并使其脱水固结。在劈裂灌浆过程中，浆液在土体中形成浆脉网络，浆脉一方面充填和挤密土体，另一方面起着土体骨架作用，同时浆液与土体的颗粒起水合反应，离子交换反应，从而改变土体对外力的反应和应变机制，使土体的变形受到约束，使土体整体结构得到加强，形成一个新的高强度、高凝聚力、高密度的化学稳定性好的固结体，施工方法在上海地区软土加固取得较好的效果。

五地表注浆

1.定孔位

根据设计要求标出注浆孔位置，并进行复测。注浆孔采用梅花型布置，孔纵向间距5m，排距5m。

2.钻机与注浆设备就位

①注浆孔位标定后，移动钻机至钻孔位置，完成钻机就位。②钻机就位后，用倾斜尺、水平尺等工具调整钻机角度，安装牢固，定位稳妥。③各类设备就近安装，注浆管线固定，不宜过长，一般为30～50m，以防压力损失。

3.钻进

①将钻杆对准所标孔位，用φ76钻头开孔钻进，保证开孔直径不小于76mm。开孔时要轻加压、慢速、大水量，防止将孔开斜。②钻进至一定深度，采用套管护壁。③设计采用φ76钢管桩进行深层注浆加固，间距1.2m，梅花型布置，衬砌宽度范围内孔底深度为隧道拱顶外缘距离0.3m，衬砌范围以外的孔底深度达到设计隧道路面以上4.72m。④钻进过程中应注意观察地层变化，详细作好钻孔记录。

4.注浆施工

①试泵，开泵前先将三通转芯阀调到回浆位置，待泵吸水正常时，将三通回浆口慢慢调小，泵压徐徐上升，当泵压达到预定注浆压力时，持续二、三分钟不出故障，即可结束。

②安装注浆管和止浆塞，钻孔完毕，进行清孔检查，在确认没有坍孔和探头石的情况下，方可下管。否则，必须用钻机进行扫孔。

③在确定注浆管内无阻塞物后，即可进行注浆管安装。将注浆管和止浆塞固定。注浆管外露的长度不小于30~40cm，以便连接孔口阀门和管路。注浆管安放好后，在注浆管管口加上孔口盖，以防止杂物进入。

④压水试验压水压力由小逐渐增大到预定注浆压力1~2MPa，并持续15min。

⑤浆液配制水泥浆液水灰比为1:0.5。按设计要求的水灰比用高速拌浆机拌合水泥浆液。

⑥注浆(1)注浆管路系统的试运转：用1.5~2倍于注浆终压对系统进行吸水试验检查，并接好水、电；检查管路系统能否耐压，有无漏水；检查管路连接是否正确；检查设备机况是否正常；使设备充分热身。试运转时间为20min。(2)注浆顺序：按自线路边线向线路中心的顺序进行，先两侧后中间，以保证注浆质量。(3)注浆压力控制：注浆终压埋深小时取小值，埋深大时取大值。

⑦结束注浆当注浆达到下列标准之一时，可结束该孔注浆：(1)注浆孔口压力维持在2MPa左右，吸浆量不大于40L/min，维持30min。(2)冒浆点已出注浆范围外3~5m时。

(3)单孔注浆量达到平均注浆量的1.5~2.0倍，且进浆量明显减少时。当达不到上述标准时，应清孔再次注浆。

5.注意事项

(1)注浆钻孔采用钻机成孔，钻机须安装牢固，定位稳妥、固定。注浆孔应跳孔施钻，不应全部钻孔完后再注浆，以免孔位串浆，增加难度及清孔工作量。

(2)各类设备应就近安装固定管线，不宜过长，以防压力和流量消耗。

(3)钻机成孔插入注浆管后及时封堵孔口及附近的地面裂缝以防冒浆。

(4)注浆用的浆液应经过搅拌机充分搅拌均匀后才能开始注浆，并应在注浆过程中不停地缓慢搅拌，搅拌时间应小于浆液初凝时间。浆液在泵送前应经过筛网过滤。

(5)注浆施工时，采用自动流量和压力记录表，并及时对资料进行整理分析。

(6)开启或关闭注浆泵时必须先开启或关闭化学注浆泵，以免堵塞管路。

(7)注浆过程中尽可能控制流量和压力，防止浆液流失。

(8)注浆顺序按跳孔间隔方式进行，并采用自线路边线向线路中心的顺序进行。

(9)机电设备固定就位，不可乱堆放、搬动，电动部分设置网罩，电箱电线应悬挂。

(10)不得将盛浆桶和注浆管路暴露于阳光下，以防浆液凝固。

(11)注浆全过程应做好技术资料和基础数据记录、整理、分析工作。

(12)注浆过程应加强地面观测记录（水平位移、冒浆点的位置、地面沉陷等）。

(13)各孔注浆量依据具体地质情况有较大的差异，当连续注浆单孔超过15吨水泥不见升压时，应考虑提高浆液浓度、添加粉煤灰双液注浆。必要时间歇注浆。注浆量过大时，应提请有关四方会勘，采取适当的工程措施进行处理。

6.成品保护

(1)组装设备及注浆孔施工时，需注意保护现场轴线桩和高程桩。

(2)先成孔后注浆施工注意对成孔的保护。

(3)注浆体未达到设计强度前，不得开挖或扰动注浆体。

7.注浆效果检查

(1)注浆前后，物探成果资料对比，检查注浆效果。采用标贯法和触探法对注浆前后的土体、桩体分别进行测试，检查注浆效果。

(2)注浆前后，钻孔注水试验的单位长度吸水量对比，检查注浆效果。注浆后单位长度吸水量应小于注浆前吸水量的3%~5%，且不存在明显漏水现象。