预注浆技术在隧道工程中的应用

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1、预注浆技术在隧道工程中的应用铁十九局二处第二隧道公司方伟摘要：本文在介绍注浆材料、注浆设备、注浆方法、注浆前调查、注浆设计、注浆效果检验的基础上，具体阐述如何根据隧道工程中施工现场地质条件、环境条件和注入目的来设计行之有效的注浆方案。关键词：注浆材料注浆设备注浆方法注浆前调查注浆设计注浆效果检验隧道工程应用一、前言随着公路、铁路、水利、水电建设的高速发展，穿山隧道、都市隧道（地铁等）、水底隧道（穿江、穿海等）愈来愈多，当隧道在浅埋地段、砂土层、砂卵（砾）石层、断层破碎带以及大面积淋水或涌水地段施工时，常会出现因开挖面围岩失稳，导致坍塌、冒顶

2、或衬砌后混凝土结构体仍然渗、漏水甚至开裂等现象，这不仅影响施工安全，延误工期，费工费料，而且影响工程质量和隧道使用年限。为了避免上述情况，施工中人们一直在尝试着用注浆技术来处理这些问题。随着注浆材料、设备和注浆理论的发展，注浆技术也有了长足的发展，越来越多的工程实践证明：注浆技术的应用已成为保证隧道工程质量和安全的经济而有效的一门新型技术。注浆技术具有设备和工艺简便灵活、耗资少、工期短、见效快、施工占用场地小、施工对环境污染小等特点，故在隧道工程中应用愈来愈广泛。但不少工程在应用注浆技术处理工程问题时，因缺乏理论依据和实际操作经验，在对注浆

3、材料、注浆设备、注浆方法的选择；在对注浆范围、注浆性能指标的确定以及注浆加固效果的检验等工作中往往带有随意性、盲目性，以致有些注浆工作花了较大的代价却未能达到预期效果！本文在介绍注浆材料、注浆设备、注浆方法以及如何根据实际地质情况进行注浆前调查、设计、试验和注浆效果检验的基础上，具体阐述如何运用这些理论知识来处理隧道工程中的各种问题。二、注浆材料注浆浆液按其主要构成材料的不同，可分为如下几类：1、水玻璃类（酸性和中性水玻璃类、复合性水玻璃类、水玻璃+水泥类）悬浊型硅溶胶+水泥水玻璃+酸性反应剂溶液型硅溶胶+碱性反应剂硅溶胶+中和（缓和）剂a

4、、酸性和中性水玻璃类又分为水玻璃本身并不能充当注浆材料，只有在其中加入酸或酸性盐及一些有机化合物后，才能产生大量可用于注浆用的胶体状态的硅酸即硅溶胶。目前用的较多的是水玻璃+氯化钙和水玻璃+铝酸钠两种浆液。其中当采用硅溶胶+碱性反应剂作业时，往往是在现场先配制pH=3～4的酸性水玻璃浆液（硅溶胶），然后以单液的方式注入地层，借助地层中的天然碳酸钙作固化剂使酸性水玻璃固化，这样省事又降低了造价。b１６、复合性水玻璃类是由悬浊浆液（瞬结）+溶液型水玻璃（中性~弱酸性）浆液（缓结）的复合浆液。c、水玻璃+水泥类一般可通过调整两者间的质量比来控制凝

5、胶时间,水玻璃浓度一般为30～40oBe。水玻璃类浆液因价格便宜、无毒性、材料来源易得，渗透能力较强、胶凝时间可以由硅溶胶的浓度、水泥用量及反应剂控制等特点，在实际施工中使用率极高，居第一位。但这种浆液固结强度和耐久性均较差，而且会出现因水玻璃残余引起的阻碍长期稳定性提高的离浆现象，因此不适于要求强加固和长耐久的工程。2、水泥类（水泥砂浆、普通水泥、超细水泥、湿磨水泥、硅粉）水泥砂浆由于砂粒粒径大，一般用于填充空隙大的孔隙或空洞。普通水泥由于粒径较大，只能渗入渗透系数大于5×10-2cm/s的粗砂层及宽度大于0.2mm的裂隙，对渗透系数为1

6、0-3～10-4cm/s的中砂、细砂土层及宽度小于0.2mm的裂隙而言，就无能为力了。为此人们开始研究超细水泥，以提高其可注性，其中有日本的MC-500号水泥和中国的CX型超细水泥，并且在防渗、堵漏中取得了很好的效果。后者在性能上完全接近前者，价格较前者便宜。此后日本电力公司又研制出了另一种细粒水泥：湿磨水泥（WMC），这种湿磨水泥极类似粘土浆液的性能，甚至胜过粘土浆，被人们称为“微溶胶”。它是把普通水泥在注浆现场磨细到要求的细度，价格比工厂生产的同样细度的干水泥配制的浆液要便宜得多。其水泥颗粒的比表面积已提高到12700cm2/g，平均粒

7、径达3μm且浆液稳定性好、析水率低、流动性好、无毒不污染环境。目前我国的国家建材研究院也研制出了类似产品。随后人们又开发出渗透性好、耐久性长的硅粉浆液，其浆液由硅粉、氢氧化钙、氢氧化钠组成。在实际施工中因工程需要，往往在水泥浆中加入适量外加剂，以改善其性能。如在水泥浆中加入5%氯化钙（CaCL）或3%水玻璃（Na2O.SiO2）可缩短浆液凝胶时间；在水泥浆中加入0.05%的三乙醇胺或0.5%的氯化钠，可使浆液高效速凝、早强；在水泥浆中加入3%～10%的膨润土或高塑粘土，可提高浆液的稳定性；在水泥浆液中加入硫化钠可提高浆液的可注性。水泥类浆液

8、因其固结强度高、耐久性较长、价格便宜、操作简便而使用情况也较为普遍。3、高分子类（如铬木素类、脲醛树脂类、丙烯酰胺类、环氧类、聚氨酯类等）铬木素类是以亚硫酸盐纸浆废液为主剂、以重