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双液浆注浆工艺及注意事项

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2020年4月19日
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钟家山隧道注浆工艺及注意事项

钟家山隧道注浆工艺是根据本合同段当前的注浆机械配置情况和工程地质实际情况编制的。在保证工程施工质量的情况下，本注浆工艺在施工现场具有可操作性和实用性。
一、隧道工程中常见注浆方式比选
编号
注浆方式
说明
适用范围
1
全断面封闭预注浆
（帷幕注浆）
钻孔分布在开挖面内及轮廓线外一定距离，注浆形成一个整体。
水下隧道及地下工程，无排水条件的隧道。
2
周边浅孔预注浆
在工作面周边布孔，浆液在开挖轮廓线形成半封闭壳。
有自然排水条件的水工、铁路、公路隧道。
3
劈裂预注浆
用较高的压力将岩石细小裂隙或地层劈开，浆液在霹缝中填充、固结。
细小裂隙岩层、黏性土层、断层中心（泥）地带。
4
小导管注浆
用带孔的花管作为注浆管，浆液经过导管进入地层，导管起输浆和超前锚杆作用。
松软弱岩层
5
围截注浆
在出水口周围一定范围内布孔注浆，先外后内，最后顶水注浆封堵涌水。
隧道开挖后集中涌水
6
填充注浆
支护背后与地层之间有空隙，浆液填充后起加固和堵水作用。
衬砌背后
7
径向固结注浆
衬砌（或初期支护）完成后，仍需经过注浆加固围岩，增强支护强度并堵水防漏。
围岩
根据钟家山隧道当前施工地质情况，本合同段采用周边浅孔预注浆，结合劈裂预注浆对隧道塌方体和未开挖岩体进行预注浆加固；小导管注浆作为隧道开挖时的局部注浆加固和支护；填充注浆和径向固结注浆作为隧道初支变形段的加固注浆。
二、机械配置

名称： GZJB型液压双液注浆泵
耿力牌GZJB液压双液注浆泵即可实现双液注浆，也可实现单液注浆而且也可作为清水泵、污水泵、泥浆泵使用。广泛应用于隧道开凿与维护、道路、桥梁、水坝、矿山建设、高层建筑的基础工程及各类注浆施工。该产品技术先进，从分体式改为联体式，又从联体式改为一体式，同心度提高到99%，性能稳定，工作可靠，操作简单，是当前国内质量可靠的一种注浆设备。
主要技术参数
工作能力 4m³/h
工作压力 0.5~7MPa
输送距离 水平200m,垂直60m
电机功率 11KW
外形尺寸 1550x1000x1200mm
整机质量 650kg
本合同段隧道进、出口各配置2台GZJB型液压双液注浆泵，并购置了高压钢丝注浆管和接头配件2套，保证了注浆压力不小于3.5MPa。
三、注浆材料选用
根据本合同段工程实际情况，注浆采用双液浆为主，单液注浆为辅的注浆方式。在注浆开始阶段和渗漏水部位采用双液注浆，对渗漏水裂隙和漏浆缝隙进行封堵，形成一个“止浆层”。
在双液浆注浆达到堵水和堵缝效果后，再进行单液浆补注浆，进一步加大浆液扩散范围，改进岩体性能。注浆终压控制在3.5MPa。
注浆根据现场情况调整注浆方式和注浆配合比。漏浆时进行双液浆封堵，达到效果后再进行单液注浆加大扩散范围。单液注浆进行一段时间后，注浆压力没能提升，可再次进行双液注浆处理，使压力达到设计要求。此时的双液注浆胶凝时间控制在3分钟范围，利于浆液扩散和施工操作，减少堵管故障的发生。
（一）、单液浆
1、水泥浆材的特点
水泥浆材结石体强度高、造价低廉、材料来源丰富、浆液配制方便、操作简单。普通水泥颗粒大，这种浆液一般只能注入到直径或宽度大于0.2mm的孔隙或裂隙中，因此要进行“劈裂注浆”，注浆压力要达到3.5MPa。
随着纯水泥浆水灰比的增大，水泥浆的粘度、密度、结石率、抗压强度等都有十分明显地降低，初凝、终凝时间增长，施工中应根据实际情况严格控制水灰比。
2、单液水泥浆的特点
优点：材料来源丰富、价格低廉、结石体强度高、抗渗性能好、单液注入方式、工艺简单、操作方便；
缺点：可注性较差，难以注入中细砂、粉砂层和细小的裂隙岩层（经过霹雳注浆进行改进），而且水泥浆凝固时间长，并有容易流失造成浆液浪费，易沉淀析水、强度增长慢、结石率低、稳定性较差。
（二）双液浆（水泥-水玻璃 CS）
1、水泥－水玻璃（CS）类浆液
以水泥和水玻璃为主剂，两者按一定的比例以双液方式注入，必要时加入附加剂所组成的注浆材料。克服了单液水泥浆的凝结时间长且不能控制、结石率低等缺点，提高了水泥注浆的效果，扩大了水泥注浆的适用范围。可用于防渗和加固注浆，在地下水流速较大的地层中采用这种混合型的浆液可达到快速堵漏的目的。
2、水玻璃及其作用
分子式： Na2O·nSiO2
作为速凝剂使用
作为主材料使用，增强早期强度
一般要求水玻璃的模数为2.4～3.4
3、水泥与水玻璃的化学反应机理
水泥本身的凝结和硬化主要是水泥水化析出凝胶性的胶体物质所引起的，在硅酸三钙的水化过程中产生氢氧化钙。
当加入水玻璃后，水玻璃马上与新生成的氢氧化钙反应，生成具有一定强度的凝胶体水化硅酸钙。
4、水泥－水玻璃浆液的性能
胶凝时间：水泥浆越浓则反应越快，水玻璃越稀则反应越快
结石体抗压强度：水泥浆越浓抗压强度越高，一般5～10Mpa，水泥浆与水玻璃体积比1:0.4～1:0.6时，抗压强度最高。
5、水泥－水玻璃浆液的适宜配方
以425号或525号普通硅酸盐水泥为例：水泥浆的水灰比为0.8:1～1:1；水泥浆与水玻璃的体积比1:0.5～1:0.8；水玻璃模数2.4～3.4，波美度22～40°。
6、水泥－水玻璃浆液的特点
浆液的凝胶时间可准确控制在几十秒至几十分钟范围内；
结石体的抗压强度达5～10MPa；
凝结后结石率可达100％；
结石体的渗透系数为10-3cm/s；
可用于裂隙宽度为0.2mm以上的岩体或粒径为1mm以上的砂层；
材料来源丰富，价格较低；
对环境及地下水无污染；
采用双液方式注入，施工工艺较单液复杂。
6、双液浆施工配合比
采用普通水泥加水玻璃浆液时，注浆终压控制在3.5Mpa以内。双液浆凝结时间1～3分钟。
注浆浆液配合比
名称
每方用量（Kg/m3）
重量比
备注
水泥
水
水玻璃
水泥
水
水玻璃
超细水泥双液浆
357
357
630
1
1
1.76
借鉴
普通水泥双液浆
375
375
630
1
1
1.68

普通水泥单液浆
750
750

1
1

备注：表中水玻璃为300Be，密度为1.261g/cm3。水玻璃为380Be稀释成300Be每方加水360kg，水玻璃为440Be稀释成300Be每方加水670kg。
7、双液注浆工艺流程图

四、注双液浆预防堵管措施
水泥－水玻璃浆液的主要特点之一是胶凝时间快（一般控制在60s—180s范围内），采用双液方式注入，施工工艺较单液复杂。以上特性容易造成注浆间歇过程中堵管故障的发生。堵管故障是（水泥－水玻璃）双液浆施工的一大难题。为了减少堵管故障的发生，双液浆施工过程中应注意一下几点：
1、输浆管路的安装应尽量缩短浆液汇合管的长度，浆液汇合管的长度应控制在1米以内；水泥－水玻璃浆液汇合处的三通混合器应安装减压阀，并可经过减压阀注水清理汇合管路；
2、双液注浆临时停止前应停用水玻璃，以单液水泥浆方式再注浆60秒 至120秒，用纯水泥浆置换出注浆管路里的双液混合浆液，防止输浆管路的堵塞；
3、在堵水、堵漏成功后，可调整双液浆配合比，延长双液浆初凝时间；
4、充分做好双液浆注浆前的准备工作，减少注浆过程中临时停注次数和时长。
五、注浆注意事项
1、 操作人员必须经培训合格后才能操作注浆机，未经培训或非操作司机不得操作注浆机；
2、 注浆作业中，作业人员必须佩戴护目镜；
3、 为保证工作顺利，工作前必须试机，检查一下是否能正常工作：
1） 检查油箱液压油是否充分，如液面过低应及时添加；
2） 检查电机和油泵，应能轻松盘动数圈；
3） 将压力表开关打开，溢流阀调压手轮松开；
4） 将吸浆管放入清水中以便试机，点动电机开关检查旋转方向是否正确。