預(yù)注漿技術(shù)在隧道工程中的應(yīng)用

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1、預(yù)注漿技術(shù)在隧道工程中的應(yīng)用鐵十九局二處第二隧道公司方偉摘要：本文在介紹注漿材料、注漿設(shè)備、注漿方法、注漿前調(diào)查、注漿設(shè)計(jì)、注漿效果檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上，具體闡述如何根據(jù)隧道工程中施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件、環(huán)境條件和注入目的來設(shè)計(jì)行之有效的注漿方案。關(guān)鍵詞：注漿材料注漿設(shè)備注漿方法注漿前調(diào)查注漿設(shè)計(jì)注漿效果檢驗(yàn)隧道工程應(yīng)用一、前言隨著公路、鐵路、水利、水電建設(shè)的高速發(fā)展，穿山隧道、都市隧道（地鐵等）、水底隧道（穿江、穿海等）愈來愈多，當(dāng)隧道在淺埋地段、砂土層、砂卵（礫）石層、斷層破碎帶以及大面積淋水或涌水地段施工時(shí)，常會(huì)出現(xiàn)因開挖面圍

2、巖失穩(wěn)，導(dǎo)致坍塌、冒頂或襯砌后混凝土結(jié)構(gòu)體仍然滲、漏水甚至開裂等現(xiàn)象，這不僅影響施工安全，延誤工期，費(fèi)工費(fèi)料，而且影響工程質(zhì)量和隧道使用年限。為了避免上述情況，施工中人們一直在嘗試著用注漿技術(shù)來處理這些問題。隨著注漿材料、設(shè)備和注漿理論的發(fā)展，注漿技術(shù)也有了長足的發(fā)展，越來越多的工程實(shí)踐證明：注漿技術(shù)的應(yīng)用已成為保證隧道工程質(zhì)量和安全的經(jīng)濟(jì)而有效的一門新型技術(shù)。注漿技術(shù)具有設(shè)備和工藝簡便靈活、耗資少、工期短、見效快、施工占用場(chǎng)地小、施工對(duì)環(huán)境污染小等特點(diǎn)，故在隧道工程中應(yīng)用愈來愈廣泛。但不少工程在應(yīng)用注漿技術(shù)處理工程問

3、題時(shí)，因缺乏理論依據(jù)和實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，在對(duì)注漿材料、注漿設(shè)備、注漿方法的選擇；在對(duì)注漿范圍、注漿性能指標(biāo)的確定以及注漿加固效果的檢驗(yàn)等工作中往往帶有隨意性、盲目性，以致有些注漿工作花了較大的代價(jià)卻未能達(dá)到預(yù)期效果！本文在介紹注漿材料、注漿設(shè)備、注漿方法以及如何根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況進(jìn)行注漿前調(diào)查、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和注漿效果檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上，具體闡述如何運(yùn)用這些理論知識(shí)來處理隧道工程中的各種問題。二、注漿材料注漿漿液按其主要構(gòu)成材料的不同，可分為如下幾類：1、水玻璃類（酸性和中性水玻璃類、復(fù)合性水玻璃類、水玻璃+水泥類）懸濁型硅溶膠+水泥

4、水玻璃+酸性反應(yīng)劑溶液型硅溶膠+堿性反應(yīng)劑硅溶膠+中和（緩和）劑a、酸性和中性水玻璃類又分為水玻璃本身并不能充當(dāng)注漿材料，只有在其中加入酸或酸性鹽及一些有機(jī)化合物后，才能產(chǎn)生大量可用于注漿用的膠體狀態(tài)的硅酸即硅溶膠。目前用的較多的是水玻璃+氯化鈣和水玻璃+鋁酸鈉兩種漿液。其中當(dāng)采用硅溶膠+堿性反應(yīng)劑作業(yè)時(shí)，往往是在現(xiàn)場(chǎng)先配制pH=3～4的酸性水玻璃漿液（硅溶膠），然后以單液的方式注入地層，借助地層中的天然碳酸鈣作固化劑使酸性水玻璃固化，這樣省事又降低了造價(jià)。b１６、復(fù)合性水玻璃類是由懸濁漿液（瞬結(jié)）+溶液型水玻璃（中性

5、~弱酸性）漿液（緩結(jié)）的復(fù)合漿液。c、水玻璃+水泥類一般可通過調(diào)整兩者間的質(zhì)量比來控制凝膠時(shí)間,水玻璃濃度一般為30～40oBe。水玻璃類漿液因價(jià)格便宜、無毒性、材料來源易得，滲透能力較強(qiáng)、膠凝時(shí)間可以由硅溶膠的濃度、水泥用量及反應(yīng)劑控制等特點(diǎn)，在實(shí)際施工中使用率極高，居第一位。但這種漿液固結(jié)強(qiáng)度和耐久性均較差，而且會(huì)出現(xiàn)因水玻璃殘余引起的阻礙長期穩(wěn)定性提高的離漿現(xiàn)象，因此不適于要求強(qiáng)加固和長耐久的工程。2、水泥類（水泥砂漿、普通水泥、超細(xì)水泥、濕磨水泥、硅粉）水泥砂漿由于砂粒粒徑大，一般用于填充空隙大的孔隙或空洞。普

6、通水泥由于粒徑較大，只能滲入滲透系數(shù)大于5×10-2cm/s的粗砂層及寬度大于0.2mm的裂隙，對(duì)滲透系數(shù)為10-3～10-4cm/s的中砂、細(xì)砂土層及寬度小于0.2mm的裂隙而言，就無能為力了。為此人們開始研究超細(xì)水泥，以提高其可注性，其中有日本的MC-500號(hào)水泥和中國的CX型超細(xì)水泥，并且在防滲、堵漏中取得了很好的效果。后者在性能上完全接近前者，價(jià)格較前者便宜。此后日本電力公司又研制出了另一種細(xì)粒水泥：濕磨水泥（WMC），這種濕磨水泥極類似粘土漿液的性能，甚至勝過粘土漿，被人們稱為“微溶膠”。它是把普通水泥在注漿

7、現(xiàn)場(chǎng)磨細(xì)到要求的細(xì)度，價(jià)格比工廠生產(chǎn)的同樣細(xì)度的干水泥配制的漿液要便宜得多。其水泥顆粒的比表面積已提高到12700cm2/g，平均粒徑達(dá)3μm且漿液穩(wěn)定性好、析水率低、流動(dòng)性好、無毒不污染環(huán)境。目前我國的國家建材研究院也研制出了類似產(chǎn)品。隨后人們又開發(fā)出滲透性好、耐久性長的硅粉漿液，其漿液由硅粉、氫氧化鈣、氫氧化鈉組成。在實(shí)際施工中因工程需要，往往在水泥漿中加入適量外加劑，以改善其性能。如在水泥漿中加入5%氯化鈣（CaCL）或3%水玻璃（Na2O.SiO2）可縮短漿液凝膠時(shí)間；在水泥漿中加入0.05%的三乙醇胺或0.5

8、%的氯化鈉，可使?jié){液高效速凝、早強(qiáng)；在水泥漿中加入3%～10%的膨潤土或高塑粘土，可提高漿液的穩(wěn)定性；在水泥漿液中加入硫化鈉可提高漿液的可注性。水泥類漿液因其固結(jié)強(qiáng)度高、耐久性較長、價(jià)格便宜、操作簡便而使用情況也較為普遍。3、高分子類（如鉻木素類、脲醛樹脂類、丙烯酰胺類、環(huán)氧類、聚氨酯類等）鉻木素類是以亞硫酸鹽紙漿廢液為主劑、以重