帷幕注浆技术.pdf

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1、隧道帷幕注隧道帷幕注浆浆技技术术同济大学2008年04月27日内容提要ò注浆技术概述ò帷幕注浆原理ò帷幕注浆材料ò帷幕注浆设计ò帷幕注浆施工ò隧道帷幕注浆工程实例21地下水治理的必要性ò隧道施工中的突发涌水影响施工安全ò地下水侵蚀围岩、影响隧道的稳定ò地下水流失可能导致地面塌陷、环境破坏ò地下水的流通影响隧道的使用寿命3治水理念的转变“以排为主，排堵结合”“以堵为主，防堵结合”42注浆技术概述ò注浆技术起源于地下工程的特殊需要ò注浆的目的：堵水、防渗、加固地层ò广泛应用于各类地下工程ò注浆技术：注浆理论、注浆材料、注浆工艺和注浆设备等四大部

2、分5注浆法分类ò按注浆工作与隧洞的掘进顺序分类预注浆：地面预注浆、工作面预注浆后注浆：壁后注浆、围截注浆等63按注浆压力大小分类ò静压注浆充填（裂隙）注浆渗透注浆压密注浆劈裂（挤压）注浆置换注浆ò高压喷射注浆7按注浆工艺流程分类ò单液注浆用一台注浆泵和一套输浆系统完成注浆工作ò双液注浆应用两台注浆泵或一台双液注浆泵和两套输浆管路同时注浆，两种浆液在混合器混合后，注入含水岩层或需加固的岩层中。84隧道工程中常用注浆方式9105注浆理论的发展ò注浆工程设计仍处于半理论、半经验状态ò注浆机理：渗透注浆、压密注浆、劈裂注浆、电化学注浆、高压喷射注浆

3、ò传统的注浆工艺是基于渗透理论11帷幕注浆的原理ò加固范围：隧道开挖土体及周边一定厚度围岩ò作用：形成止水帷幕以阻截地下水渗入，增强地层自稳能力126注浆材料水泥浆材化学浆材13水泥浆材的特点ò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，ò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。147化学浆材的特点ò化学浆材可注性好，浆液粘度低，能注入到细微裂隙中ò一般的化学浆液都具有毒性ò价格昂贵ò结石体强度比水泥浆液的结石体强度低15帷幕注浆常用浆材ò单液水泥类浆液ò水泥－水玻璃类浆液ò超

4、细水泥浆液ò改性超细水泥浆液168单液水泥类浆液ò以水泥为主，添加一定量的附加剂，用水调剂成的浆液，采用单液方式注入岩土层。ò附加剂：指能改善水泥浆液性能的速凝剂、早强剂、塑化剂、悬浮剂等。17纯水泥浆的基本性能ò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。189附加剂对水泥浆性能的改善ò速凝剂速凝剂能够缩短水泥浆凝固时间，如氯化钙、水玻璃、苏打、碳酸钾、硫酸钠等。ò速凝早强剂多为复合附加剂，它不仅缩短水泥胶固时间，而且提高水泥结石体早期强度，对注浆堵水具有较好的作用。常用的速凝早

5、强剂有三乙醇胺加氯化钠、三异丙醇胺加氯化钠、二水石膏加氯化钙等。19ò悬浮剂提高水泥浆的稳定性，降低水泥浆的析水率，使水泥颗粒能长时间悬浮于水中。亚硫酸盐、纸浆废液、食糖、硫化钠等ò塑化剂降低水泥浆粘度，提高水泥浆液的可注性和流动性。膨润土、高塑性粘土等ò其他附加剂2010单液水泥浆的特点ò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ò可注性较差，难以注入中细砂、粉砂层和细小的裂隙岩层，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21水泥－水玻璃（CS）类

6、浆液ò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。ò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。ò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。2211水玻璃及其作用ò分子式：NaO·nSiO22ò作为速凝剂使用ò作为主材料使用，增强早期强度ò一般要求水玻璃的模数为2.4～3.423水泥与水玻璃的化学反应机理ò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

7、生氢氧化钙：ò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：2412水泥－水玻璃浆液的性能ò胶凝时间水泥浆越浓则反应越快水玻璃越稀则反应越快ò结石体抗压强度水泥浆越浓抗压强度越高，通常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25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ò水泥浆的水灰比为0.8:1～1:1ò水泥浆与水玻璃的体积比1:0.5～1:0.8ò水玻璃模数2.4～3.4，浓度22～40°Bé（°Bé＝145－145/d）2613水泥－水玻璃浆

8、液的特点ò浆液的凝胶时间可准确控制在几十秒至几十分钟范围内；ò结石体的抗压强度达5～10MPa；ò凝结后结石率可达100％；-3ò结石体的渗透系数为10cm/s；ò可用于裂隙宽度