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1、中铁隧道集团中铁隧道集团隧道及地下工程注浆技术隧道及地下工程注浆技术中铁隧道集团中铁隧道集团前前 言言岩溶涌水岩溶涌水裂隙水裂隙水富水及软弱围岩隧道施工可能存在的危害中铁隧道集团中铁隧道集团前前 言言隧道突泥涌水隧道突泥涌水中铁隧道集团中铁隧道集团前前 言言隧道坍塌变形隧道坍塌变形地表房屋开裂地表房屋开裂中铁隧道集团中铁隧道集团前前 言言隧道二衬渗漏水隧道二衬渗漏水隧道大变形隧道大变形中铁隧道集团中铁隧道集团内容提要内容提要一、概念 八、钻孔注浆机械二、注浆的功能 九、注浆效果检查与评定三、工程对象特征 十、全断面超前注浆设计四、注浆机理 十一、小导管注浆五、注浆方式分类 十二、地表加固注浆六
2、、注浆工艺简介 十三、二衬裂缝注浆七、注浆材料 十四、工程实例 中铁隧道集团中铁隧道集团1 1 概念概念 注浆：注浆是利用配套的机械设备机械设备，采取合理的注浆工注浆工艺艺，将一定量的胶凝性材料凝性材料注入工程对象工程对象，使其在岩层裂隙内流动扩散、充填、固结，成为具有一定强度和低透水性的结石体，以达到填充、加固、堵水、抬升，以及纠偏等目的。工程对象工程对象机械设备机械设备胶凝材料胶凝材料注浆工艺注浆工艺注浆施工四要素注浆施工四要素中铁隧道集团中铁隧道集团 注浆的功能很多，经过科技技术人员的不断努力，注注浆的功能很多，经过科技技术人员的不断努力，注浆技术已渗透地下工程的各方面。目前，注浆技术已
3、能较浆技术已渗透地下工程的各方面。目前，注浆技术已能较好地解决以下问题。好地解决以下问题。基础加固基础加固 注浆堵水注浆堵水 回填防沉回填防沉 竖井下沉控制竖井下沉控制 房屋下沉控制房屋下沉控制 桥台沉降控制桥台沉降控制 滑坡防治滑坡防治 变形控制变形控制 坍方处理坍方处理 基坑截水帷幕基坑截水帷幕 TBMTBM软岩加固支护软岩加固支护 渗漏水治理渗漏水治理 盾盾构进出洞口加固构进出洞口加固 瓦斯防溢瓦斯防溢 路面整治路面整治 工程抢险工程抢险 2 2 注浆的功能注浆的功能 中铁隧道集团中铁隧道集团基础加固基础加固渝怀线圆梁山隧道渝怀线圆梁山隧道1#1#溶溶 洞基底淤泥质地层洞基底淤泥质地层基
4、底采取钢管桩基底采取钢管桩注浆加固注浆加固中铁隧道集团中铁隧道集团基础加固基础加固 宜万铁路五爪观隧道，下穿宜万铁路五爪观隧道，下穿暗河暗河岩岩溶大厅溶大厅（宽（宽120m120m，高，高23m23m）底部为巨块底部为巨块状崩塌块石充填堆积体。采取状崩塌块石充填堆积体。采取“堆积堆积体加固堵水，抬升暗河体加固堵水，抬升暗河”施工方案。施工方案。中铁隧道集团中铁隧道集团注浆堵水注浆堵水浆液封堵透水裂隙效果图浆液封堵透水裂隙效果图浆液封堵裂隙浆液封堵裂隙宜万铁路齐岳山隧道宜万铁路齐岳山隧道F11F11高压断层涌水情况高压断层涌水情况中铁隧道集团中铁隧道集团回填防沉回填防沉浅埋暗挖工程采取回填注浆浅
5、埋暗挖工程采取回填注浆控制地表下沉控制地表下沉盾构工程采取回填注浆盾构工程采取回填注浆防止地表下沉防止地表下沉中铁隧道集团中铁隧道集团房屋沉降控制房屋沉降控制厦门机场浅埋大垮隧道下穿地表建筑物，采用袖阀管注浆，控制厦门机场浅埋大垮隧道下穿地表建筑物，采用袖阀管注浆，控制房屋沉降房屋沉降中铁隧道集团中铁隧道集团桥台控沉桥台控沉采取注浆加固控制桥台下沉采取注浆加固控制桥台下沉隧道洞口滑坍采取垂直注浆加固隧道洞口滑坍采取垂直注浆加固滑坡防治滑坡防治中铁隧道集团中铁隧道集团隧道大变形段采取径向注浆加固隧道大变形段采取径向注浆加固隧道变形控制隧道变形控制基坑帷幕止水基坑帷幕止水中铁隧道集团中铁隧道集团渗
6、漏水治理渗漏水治理采取化学注浆材料进行渗漏水治理采取化学注浆材料进行渗漏水治理中铁隧道集团中铁隧道集团盾构进出井端头加固盾构进出井端头加固天津海河共同沟盾构进口端头加固天津海河共同沟盾构进口端头加固中铁隧道集团中铁隧道集团洞内坍方处理洞内坍方处理宜万铁路野三关隧道宜万铁路野三关隧道602602溶腔溃口坍塌注浆处理溶腔溃口坍塌注浆处理溶腔坍塌情况溶腔坍塌情况坍塌段注浆开挖效果坍塌段注浆开挖效果中铁隧道集团中铁隧道集团隧道突泥涌砂处理隧道突泥涌砂处理太中银铁路岗城隧道涌泥处理太中银铁路岗城隧道涌泥处理隧道涌泥情况隧道涌泥情况注浆后开挖情况注浆后开挖情况中铁隧道集团中铁隧道集团 3 3 注浆对象特征
7、注浆对象特征 注浆施工前必须熟悉所面对工程对象的工程地质条件、注浆施工前必须熟悉所面对工程对象的工程地质条件、水文地质特征，以及周围环境特点、工程造价和工期要求。水文地质特征，以及周围环境特点、工程造价和工期要求。工程地质条件：是否处于岩溶区？是岩溶还是断层工程地质条件：是否处于岩溶区？是岩溶还是断层破碎带？地层是砂层、粘土层、淤泥层、砂卵石层还是破破碎带？地层是砂层、粘土层、淤泥层、砂卵石层还是破碎围岩？地层的空隙率、裂隙度是多少？地层的可注性如碎围岩？地层的空隙率、裂隙度是多少？地层的可注性如何？何？水文地质特征：注浆设计前必须要搞清楚地层是不水文地质特征：注浆设计前必须要搞清楚地层是不含
8、水层、弱含水层还是富水层，水量是多少？含水层、弱含水层还是富水层，水量是多少？是动水还是是动水还是静水？水压是多大？地层渗透系数是多高？静水？水压是多大？地层渗透系数是多高？周围环境特点：要充分摸清楚周围的管线、建筑物、周围环境特点：要充分摸清楚周围的管线、建筑物、地面要求等特点，事实上，注浆是一门地面要求等特点，事实上，注浆是一门控制性很强控制性很强的工程的工程中铁隧道集团中铁隧道集团活动，目前活动，目前有很多不足之处有很多不足之处，部分管线保护还是有一定的，部分管线保护还是有一定的困难，因此在注浆施工前该拆迁的一定要坚持拆迁拆迁，困难，因此在注浆施工前该拆迁的一定要坚持拆迁拆迁，例如地下通
9、讯光缆。例如地下通讯光缆。明确注浆对象的控制目的：是封堵地下水、加固软明确注浆对象的控制目的：是封堵地下水、加固软弱围岩、控制建筑物沉降还是控制变形等。弱围岩、控制建筑物沉降还是控制变形等。造价、工期要求：注浆是一种商业行为，因此，在造价、工期要求：注浆是一种商业行为，因此，在注浆方案制定、注浆材料选择、设备及人员投入等方面也注浆方案制定、注浆材料选择、设备及人员投入等方面也应充分考虑工程造价和工期要求。应充分考虑工程造价和工期要求。明确对象特征，才能进行有针对性的进行方案设计、才明确对象特征，才能进行有针对性的进行方案设计、才能科学的进行注浆参数、注浆工艺、注浆材料和效果评定能科学的进行注浆
10、参数、注浆工艺、注浆材料和效果评定方法及标准的选择。方法及标准的选择。3 3 注浆对象特征注浆对象特征 中铁隧道集团中铁隧道集团4 4 注浆机理注浆机理 注浆施工时，浆液在地层中的扩散作用方式主要表现为四种：渗透扩散 劈裂扩散 裂隙填充 挤压填充 渗透扩散 劈裂扩散 裂隙填充 挤压填充 浆液扩散机理模式图中铁隧道集团中铁隧道集团 渗透注浆：充填空隙或裂隙，排出孔中的自由水和气体，充填空隙或裂隙，排出孔中的自由水和气体，不改变土的结构。不改变土的结构。4 4 注浆机理注浆机理渗透注浆渗透注浆 扩散方式取决于注扩散方式取决于注浆方式，端点注浆为浆方式，端点注浆为球面扩散，花管分段球面扩散，花管分段
11、注浆为柱面扩散注浆为柱面扩散中铁隧道集团中铁隧道集团 地层特性：在中粗砂层、砂砾石层、砂卵石层中采用超细在中粗砂层、砂砾石层、砂卵石层中采用超细型注浆材料；在干的或潮湿的粉细砂层中采用改性水玻璃型注浆材料；在干的或潮湿的粉细砂层中采用改性水玻璃等化学浆液进行地下注浆施工，一般表现为渗透扩散。等化学浆液进行地下注浆施工，一般表现为渗透扩散。中粗砂层采用超细水泥注中粗砂层采用超细水泥注浆施工注浆固结体图片浆施工注浆固结体图片4 4 注浆机理注浆机理渗透注浆渗透注浆中铁隧道集团中铁隧道集团劈裂注浆：劈裂注浆：通过压力，克服地层的初始应力和岩体的抗拉通过压力，克服地层的初始应力和岩体的抗拉强度，使地层
12、出现新的裂隙，浆液充填裂隙。强度，使地层出现新的裂隙，浆液充填裂隙。4 4 注浆机理注浆机理劈裂注浆劈裂注浆劈裂粉细砂层劈裂黏土地层层劈裂强风化地层层层中铁隧道集团中铁隧道集团 裂隙充填注浆：浆液在机械力作用下，沿地层原有裂隙流动，置换裂隙中的水或空气等，充填裂隙。裂隙填充注浆示意图裂隙填充注浆示意图4 4 注浆机理注浆机理裂隙充填注浆裂隙充填注浆 注浆压力主要抵抗水或空气阻力、裂隙摩擦力，压力较小。中铁隧道集团中铁隧道集团地层特性：在残积层、岩石断层破碎带进行注浆施工时，一残积层、岩石断层破碎带进行注浆施工时，一般当注浆材料粒径能满足小于裂隙宽度的般当注浆材料粒径能满足小于裂隙宽度的1/31
13、/31/51/5时，均能时，均能产生裂隙填充。根据施工经验，在这种地层中，一般采用普产生裂隙填充。根据施工经验，在这种地层中，一般采用普通水泥浆、普通水泥通水泥浆、普通水泥-水玻璃双液浆基本能满足裂隙填充的水玻璃双液浆基本能满足裂隙填充的要求。要求。浆液封堵裂浆液封堵裂隙隙裂隙填充机理裂隙填充机理4 4 注浆机理注浆机理裂隙充填注浆裂隙充填注浆中铁隧道集团中铁隧道集团挤压充填注浆：注浆点周围形成浆泡，压密土体。注浆点周围形成浆泡，压密土体。4 4 注浆机理注浆机理挤压充填注浆挤压充填注浆地层特性：在粉细砂等介质致密地层，在设计注浆压力作用下，浆液难以将地层剪切时，浆液以挤压加密地层介质为主，形
14、成挤压充填来改良地层。中铁隧道集团中铁隧道集团粉细砂层中局部空洞浆液挤压填充固结体粉细砂层中局部空洞浆液挤压填充固结体全风化地层浆液挤压填充固结体图片全风化地层浆液挤压填充固结体图片4 4 注浆机理注浆机理挤压充填注浆挤压充填注浆中铁隧道集团中铁隧道集团电动化学注浆电动化学注浆：渗透系数很小的地层中，通过电渗透，使渗透系数很小的地层中，通过电渗透，使水由阳极（注浆管周围）流向阴极（滤水管），浆液充填水由阳极（注浆管周围）流向阴极（滤水管），浆液充填空隙。是电渗排水和灌浆法的结合。空隙。是电渗排水和灌浆法的结合。4 4 注浆机理注浆机理电动化学注浆电动化学注浆中铁隧道集团中铁隧道集团5 5 注浆
15、分类注浆分类 注浆一般根据目的、作用进行分类。注浆一般根据目的、作用进行分类。注浆注浆目的目的堵水注浆堵水注浆加固注浆加固注浆 在于截堵地下水不侵入作业面，在于截堵地下水不侵入作业面，方便施工。它对浆材的凝胶时间要方便施工。它对浆材的凝胶时间要求高，要求凝胶时间短并在一定范求高，要求凝胶时间短并在一定范围内能容易准确地控制，但不要求围内能容易准确地控制，但不要求强度很高，适用于石质硬，含水大强度很高，适用于石质硬，含水大的地层。的地层。主要用于加固围岩，使一定范主要用于加固围岩，使一定范围的围岩胶结成一个受力环，它对围的围岩胶结成一个受力环，它对浆材的结石体强度要求较高，但凝浆材的结石体强度要
16、求较高，但凝胶时间要求不严。它适用于地层软胶时间要求不严。它适用于地层软弱破碎，地下水较少的地层。弱破碎，地下水较少的地层。中铁隧道集团中铁隧道集团5 5 注浆分类注浆分类加固为目的加固为目的注浆注浆堵水为目的堵水为目的注浆注浆中铁隧道集团中铁隧道集团5 5 注浆分类注浆分类注浆注浆先后先后后注浆后注浆预注浆预注浆 可分为地面预注浆可分为地面预注浆(或称垂直预或称垂直预注浆注浆)和洞内预注浆和洞内预注浆(或称水平预注或称水平预注浆浆)。预注浆的安全性较高、工序干。预注浆的安全性较高、工序干扰较少扰较少(如是洞内预注浆或称工作面如是洞内预注浆或称工作面预注浆，则要占一个作业面预注浆，则要占一个作
17、业面)，适用，适用于大规模高压力的堵水或加固注浆。于大规模高压力的堵水或加固注浆。后注浆是指在开挖后进行的注后注浆是指在开挖后进行的注浆。它操作简单，效果明显，适用浆。它操作简单，效果明显，适用一般的防渗堵漏及回填注浆。一般的防渗堵漏及回填注浆。中铁隧道集团中铁隧道集团5 5 注浆分类注浆分类超前预注浆施工超前预注浆施工后注浆施工（径向注浆）后注浆施工（径向注浆）中铁隧道集团中铁隧道集团5 5 注浆分类注浆分类序号名 称说 明适用范围1全断面封闭预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深基坑地下工程无排水条件工程2周边帷幕注浆在工作面周边布孔，浆液在开挖轮廓线外形成
18、堵水帷幕隧道、地基基坑能自然排水3局部和补充注浆对地层的局部涌水处和薄弱部位进行注浆软弱夹层,软硬不均地层4大管棚和小导管注浆将带孔的花管作为注浆管，浆液通过导管进入地层，导管起输浆和超前棚架作用松散软弱岩层5围截注浆在出水口一定范围内布孔注浆，先外后内最后顶水注浆封堵涌水集中涌水6径向注浆衬期或一次支护完成后，通过注浆加固围岩，增强支护抗力，减小急剧变形和大面积淋水隧道围岩7回填注浆在支护背后与地层之间有空隙，浆液充填加固和堵水衬砌背后 究竟采用何种注浆，应根据水文地质和工程地质情况、注浆目的和究竟采用何种注浆，应根据水文地质和工程地质情况、注浆目的和要求等对各种注浆作安全、技术、经济全面比
19、较后确定。要求等对各种注浆作安全、技术、经济全面比较后确定。中铁隧道集团中铁隧道集团6 6 注浆工艺简介注浆工艺简介 全孔一次注浆全孔一次注浆(安设孔口管或注浆花管，一次注浆）安设孔口管或注浆花管，一次注浆）前进式分段注浆前进式分段注浆(安设孔口管，钻一段安设孔口管，钻一段,注一段注一段)；后退式注浆（安设袖阀管或后退式注浆（安设袖阀管或TSSTSS管，采用止浆塞注浆）管，采用止浆塞注浆）;跟踪注浆（采用双向止浆塞或孔内混合器注浆）跟踪注浆（采用双向止浆塞或孔内混合器注浆）;根据目前的施工实施情况，注浆工艺大概分为以下几种：根据目前的施工实施情况，注浆工艺大概分为以下几种：中铁隧道集团中铁隧道
20、集团6 6 注浆工艺简介注浆工艺简介 全孔一次性注浆全孔一次性注浆 特点是在设计的一个注浆段长内，先完成钻孔，然后在孔口设置止浆设备进行注浆即可。它工艺简单，工作量较小，易造成浆液在地层的不均匀扩散，它适用于裂隙不甚发育，但分布均匀，含水量较小的岩层。孔口管一次性注浆孔口管一次性注浆孔口管一次性注浆孔口管一次性注浆注浆花管一次性注浆注浆花管一次性注浆注浆花管一次性注浆注浆花管一次性注浆中铁隧道集团中铁隧道集团6 6 注浆工艺简介注浆工艺简介前进式分段注浆前进式分段注浆 即在施工中，实施钻一段、注一段，再钻一段、再注一段的钻、注交替方式进行钻孔注浆施工。每次钻孔注浆分段长度35m。前进式分段注浆
21、可采用水囊式止浆塞或孔口管法兰盘进行止浆。中铁隧道集团中铁隧道集团6 6 注浆工艺简介注浆工艺简介后退式分段注浆：即在施工中，一次钻到设计深度，然后后退一段、注一段，再后退一段、再注一段的交替方式注浆方式。每次后退分段长度13m。后退式分段注浆可根据围岩成孔情况确定是否采用导管或采用钻杆直接后退式注浆。常用的止浆塞有机械式、水囊式、气胀式等。中铁隧道集团中铁隧道集团6 6 注浆工艺简介注浆工艺简介钻杆后退式注浆钻杆后退式注浆钻杆后退式注浆钻杆后退式注浆 止浆塞后退式注浆止浆塞后退式注浆止浆塞后退式注浆止浆塞后退式注浆中铁隧道集团中铁隧道集团6 6 注浆工艺简介注浆工艺简介机械式止浆塞中铁隧道集
22、团中铁隧道集团6 6 注浆工艺简介注浆工艺简介气胀式止浆塞双环止浆塞中铁隧道集团中铁隧道集团6 6 注浆工艺简介注浆工艺简介PVCPVC袖阀管注浆袖阀管注浆 注浆施工注浆施工注浆施工注浆施工 水囊式止浆塞水囊式止浆塞水囊式止浆塞水囊式止浆塞 PVC PVC PVC PVC袖阀管袖阀管袖阀管袖阀管中铁隧道集团中铁隧道集团6 6 注浆工艺简介注浆工艺简介二重管注浆（二重管注浆（WSSWSS）二重管无收缩双液注浆技术是采用二重管钻机钻孔至预定深度后注浆。浆液有两种，即A液和B液(或C液)。两种浆液通过二重管端头的浆液混合器充分混合。注浆时采用监控手段实施定向、定量、定压注浆，使岩土层的空隙或孔隙间充
23、满浆液并固化，改变岩土层的性状，起到加固和堵水的目的。中铁隧道集团中铁隧道集团7 7 注浆材料注浆材料注浆材料一般要求注浆材料一般要求（1 1）可注性：）可注性：要求浆液粘度低，有良好的流动性，可注性强，要求浆液粘度低，有良好的流动性，可注性强，能渗透到细小的裂隙或孔隙内。能渗透到细小的裂隙或孔隙内。（2 2）可控性：）可控性：液浆凝胶时间可以在几秒数小时范围内按照需液浆凝胶时间可以在几秒数小时范围内按照需要通过材料配比进行任意调整，并能准确控制，以达到固结、堵要通过材料配比进行任意调整，并能准确控制，以达到固结、堵水的要求。水的要求。（3 3）稳定性：）稳定性：要求浆液在常温、常压下能较长时
24、间存放而不改要求浆液在常温、常压下能较长时间存放而不改变其基本性质，存放不受温度、湿度变化的影响，从而保证浆液变其基本性质，存放不受温度、湿度变化的影响，从而保证浆液的连续注入。的连续注入。（4 4）无污染性：）无污染性：要求浆液无毒、无臭、不污染环境，对人体无要求浆液无毒、无臭、不污染环境，对人体无害，属非易燃、非易爆品。害，属非易燃、非易爆品。中铁隧道集团中铁隧道集团（5 5）耐久性：）耐久性：要求浆液固化时无收缩现象，固化后与岩体有一定的要求浆液固化时无收缩现象，固化后与岩体有一定的粘结力。浆液固结体具有一定的抗压、抗拉强度，抗渗性好，抗冲刷及粘结力。浆液固结体具有一定的抗压、抗拉强度，
25、抗渗性好，抗冲刷及耐老化性能好，耐外性强。耐老化性能好，耐外性强。（6 6）可操作性：）可操作性：要求浆液配制方便，工艺操作简单、安全，能够连要求浆液配制方便，工艺操作简单、安全，能够连续注入。续注入。（7 7）廉价性：）廉价性：要求浆液原材料来源广，价格便宜。要求浆液原材料来源广，价格便宜。注浆材料一般要求注浆材料一般要求 目前国内外常用的注浆材料有：水泥砂浆、改性水玻璃单液浆、目前国内外常用的注浆材料有：水泥砂浆、改性水玻璃单液浆、目前国内外常用的注浆材料有：水泥砂浆、改性水玻璃单液浆、目前国内外常用的注浆材料有：水泥砂浆、改性水玻璃单液浆、普通水泥单液浆、普通水泥普通水泥单液浆、普通水泥
26、普通水泥单液浆、普通水泥普通水泥单液浆、普通水泥-水玻璃双液浆、超细水泥单液浆、超细水玻璃双液浆、超细水泥单液浆、超细水玻璃双液浆、超细水泥单液浆、超细水玻璃双液浆、超细水泥单液浆、超细水泥水泥水泥水泥-水玻璃双液浆、水玻璃双液浆、水玻璃双液浆、水玻璃双液浆、HSCHSCHSCHSC单液浆、单液浆、单液浆、单液浆、TGRMTGRMTGRMTGRM单液浆、环氧树酯、聚氨酯等。单液浆、环氧树酯、聚氨酯等。单液浆、环氧树酯、聚氨酯等。单液浆、环氧树酯、聚氨酯等。目前常用注浆材料目前常用注浆材料中铁隧道集团中铁隧道集团常用注浆材料性能常用注浆材料性能中铁隧道集团中铁隧道集团新型注浆材料及性能新型注浆材
27、料及性能 快硬硫铝酸盐水泥单液浆，是目前采用的前进式注浆方式较为理想的浆材，其性能特点如下：其主要优势特性表现在八方面：（1 1）早强高强性；（）早强高强性；（2 2）工艺匹配性；）工艺匹配性；（3 3）操作）操作方便性；（方便性；（4 4）凝结可控性；）凝结可控性；（5 5）扩散控域性；（）扩散控域性；（6 6）堵水高效性；）堵水高效性；（7 7）经济适用性；（）经济适用性；（8 8）绿色环保性。）绿色环保性。浆液种类浆液种类浆液配比参数浆液配比参数凝胶时间凝胶时间3d3d抗压强抗压强（MPaMPa）W:CW:CC:SC:S硫铝酸盐水泥单液浆硫铝酸盐水泥单液浆0.6:10.6:124min2
28、4min19.119.10.8:10.8:11h20min1h20min11.511.51:11:11h35min1h35min8.58.5中铁隧道集团中铁隧道集团8 8 钻孔注浆机械设备钻孔注浆机械设备 钻孔注浆机械设备是完成注浆工程的一种工具，应满钻孔注浆机械设备是完成注浆工程的一种工具，应满足注浆材料适应性要求、注浆工艺要求、环境控制要求、足注浆材料适应性要求、注浆工艺要求、环境控制要求、以及工期要求，因此，钻孔注浆机械设备应具有很好的配以及工期要求，因此，钻孔注浆机械设备应具有很好的配套性。套性。钻孔机械设备钻孔机械设备钻孔机械设备钻孔机械设备钻孔注浆钻孔注浆机械设备机械设备钻钻 机机
29、注浆泵注浆泵搅拌机搅拌机泵泵 体体高压管路高压管路混混 合合 器器中铁隧道集团中铁隧道集团8 8 钻孔注浆机械设备钻孔注浆机械设备MKD-5SMKD-5S地质钻机地质钻机钻机型号钻机型号MKD-5SMKD-5S钻孔深度（钻孔深度（m m）350/100350/100钻杆直径钻杆直径(mm)(mm)94/20094/200钻孔倾角钻孔倾角0 09090回转速度（回转速度（r/minr/min）1010300300最大扭矩（最大扭矩（N Nm m）18501850给进能力（给进能力（kNkN）105105起拔能力（起拔能力（kNkN）7373给进速度（给进速度（m/sm/s）0 00.220.22
30、起拔速度（起拔速度（m/sm/s）0 00.320.32给进行程（给进行程（mmmm）600600功率（功率（kWkW）3737外型尺寸（长外型尺寸（长宽宽高）（高）（m m）2.21.20.82.21.20.8重量（重量（t t）2.52.5产地产地西安探矿机械厂西安探矿机械厂优点：钻进能力较高(46m/h)，价格适宜。缺点：定位不方便，采用风动力，钻孔过程中环境条件不好。中铁隧道集团中铁隧道集团8 8 钻孔注浆机械设备钻孔注浆机械设备RPD-150C RPD-150C 地质钻机钻机地质钻机钻机优点：优点：钻进能力较高钻进能力较高(15(1520m/h)20m/h)，可实现可实现150m15
31、0m深钻孔、取芯作业，可深钻孔、取芯作业，可选择单管、双管作业；自动拆卸钻选择单管、双管作业；自动拆卸钻杆，作业范围广定位方便，移动方杆，作业范围广定位方便，移动方便。便。缺点：缺点：价格高；内燃动力系统对环价格高；内燃动力系统对环境有一定影响，受作业空间限制。境有一定影响，受作业空间限制。长距离超前长距离超前地质预报地质预报防突、止水注防突、止水注浆浆管棚、锚索、锚固管棚、锚索、锚固中铁隧道集团中铁隧道集团8 8 钻孔注浆机械设备钻孔注浆机械设备优点：分体式机身小巧,适合小隧道和煤矿巷道施工，电动机作为动力单元、噪音小、低污染改善了施工环境。钻机速度1520m/h，水平面内进行360度全方位
32、作业。缺点：移动、升降不便。RPD-75SL-H2钻机中铁隧道集团中铁隧道集团8 8 钻孔注浆机械设备钻孔注浆机械设备优点：钻进能力好优点：钻进能力好优点：钻进能力好优点：钻进能力好(15(15(15(1525m/h)25m/h)25m/h)25m/h)，移动方便。，移动方便。，移动方便。，移动方便。缺点：价格高，受作业缺点：价格高，受作业缺点：价格高，受作业缺点：价格高，受作业空间限制。空间限制。空间限制。空间限制。意大利C6 地质钻机中铁隧道集团中铁隧道集团8 8 钻孔注浆机械设备钻孔注浆机械设备MZ-200改进型钻机优点：钻进能力（优点：钻进能力（5 510m/h)10m/h)，移动方便
33、，作业灵活，适宜小移动方便，作业灵活，适宜小断面钻孔施工。断面钻孔施工。缺点：推进力及扭距小，不适宜缺点：推进力及扭距小，不适宜高水压作业。高水压作业。中铁隧道集团中铁隧道集团8 8 钻孔注浆机械设备钻孔注浆机械设备进口大型钻机中铁隧道集团中铁隧道集团8 8 钻孔注浆机械设备钻孔注浆机械设备进口大型钻机中铁隧道集团中铁隧道集团8 8 钻孔注浆机械设备钻孔注浆机械设备卡萨格兰地180中铁隧道集团中铁隧道集团8 8 钻孔注浆机械设备钻孔注浆机械设备注浆机械设备注浆机械设备注浆机械设备注浆机械设备KBYKBY系列双液注浆泵系列双液注浆泵优点：体积小，移动方优点：体积小，移动方便，操作简单，性能稳便，
34、操作简单，性能稳定，价格便宜，适宜单、定，价格便宜，适宜单、双液注浆。双液注浆。缺点：流量小。缺点：流量小。中铁隧道集团中铁隧道集团8 8 钻孔注浆机械设备钻孔注浆机械设备法国产法国产PHPH系列双液注浆泵系列双液注浆泵优点：流量较大，适宜双液优点：流量较大，适宜双液注浆，配备有自动记录系统，注浆，配备有自动记录系统，流量可调、可控制。流量可调、可控制。缺点：压力低，使用成本高。缺点：压力低，使用成本高。中铁隧道集团中铁隧道集团8 8 钻孔注浆机械设备钻孔注浆机械设备黑旋风黑旋风SNSSNS系列注浆泵系列注浆泵3SNS-A3SNS-A注浆泵注浆泵优点：体积小，机械泵，流量优点：体积小，机械泵，
35、流量大，压力高，价格便宜。大，压力高，价格便宜。缺点：易堵缸体。缺点：易堵缸体。中铁隧道集团中铁隧道集团8 8 钻孔注浆机械设备钻孔注浆机械设备西安探矿机械厂高压注浆泵西安探矿机械厂高压注浆泵优点：流量大，压力高，电脑优点：流量大，压力高，电脑控制系统，流量、压力可控制控制系统，流量、压力可控制无级变速。无级变速。缺点：价格高，体积大，对作缺点：价格高，体积大，对作业环境要求高。业环境要求高。中铁隧道集团中铁隧道集团8 8 钻孔注浆机械设备钻孔注浆机械设备普通搅拌转速普通搅拌转速5050100r/min100r/min主要用于浆液的二次搅拌，保证浆液的流动性能。主要用于浆液的二次搅拌，保证浆液
36、的流动性能。中铁隧道集团中铁隧道集团8 8 钻孔注浆机械设备钻孔注浆机械设备高速搅拌系统高速拌和机转速高速拌和机转速13002000r/min主要用于浆主要用于浆液的一次搅液的一次搅拌，搅拌时拌，搅拌时间间3 35min5min中铁隧道集团中铁隧道集团8 8 钻孔注浆机械设备钻孔注浆机械设备灌浆自动记录系统灌浆自动记录系统 对注浆过程各种参数，如流量、压力、对注浆过程各种参数，如流量、压力、注浆量、水灰比等进行不间断记录，并注浆量、水灰比等进行不间断记录，并根据数据进行根据数据进行P-Q-TP-Q-T等曲线绘制，对注浆等曲线绘制，对注浆效果进行分析。同时可对多个孔注浆过效果进行分析。同时可对多
37、个孔注浆过程进行数据采集，并根据需要自动生成程进行数据采集，并根据需要自动生成记录表格。记录表格。中铁隧道集团中铁隧道集团9 9 注浆效果评定方法注浆效果评定方法注浆效果检查注浆效果检查评定方法评定方法分析法分析法物探法物探法钻检查孔法钻检查孔法开挖取样法开挖取样法P-Q-t曲线法曲线法检查孔取芯法检查孔取芯法浆液填充率反算法浆液填充率反算法注浆量分布特征法注浆量分布特征法涌水量对比法涌水量对比法检查孔检查孔P-Q-t曲线法曲线法渗透系数测试法渗透系数测试法加固效果观察法加固效果观察法注浆机理分析法注浆机理分析法力学指标测试法力学指标测试法变形推测法变形推测法检查孔观察法检查孔观察法 对注浆效
38、果进行合理评价是对注浆效果进行合理评价是保证安全施工和确保注浆质量保证安全施工和确保注浆质量的关键。目前采用的评定方法的关键。目前采用的评定方法可以分为四大类。可以分为四大类。中铁隧道集团中铁隧道集团9 9注浆效果评定方法注浆效果评定方法 包含空间效应分布和时包含空间效应分布和时间效应分布。间效应分布。空间效应空间效应分布必须满足分布必须满足浆液分布规律和地层吸浆特浆液分布规律和地层吸浆特性对应，若地层均匀则空间性对应，若地层均匀则空间浆液分布均衡，才能保证注浆液分布均衡，才能保证注浆效果。浆效果。时间效应时间效应分布随着时间分布随着时间推移地层吸浆量减小。后序推移地层吸浆量减小。后序孔吸浆量
39、小于前序孔。孔吸浆量小于前序孔。钻孔注浆量时间效应图钻孔注浆量时间效应图 注浆量分布特征分析注浆量分布特征分析注浆量分布空间效应图注浆量分布空间效应图 中铁隧道集团中铁隧道集团9 9 注浆效果评定方法注浆效果评定方法 P-Q-tP-Q-t曲线法：曲线法：根据注浆施工过程记录的数据进行根据注浆施工过程记录的数据进行P-tP-t、Q-tQ-t曲线曲线绘制。根据地层特性，设备性能，注浆参数对注浆效果进行分析。绘制。根据地层特性，设备性能，注浆参数对注浆效果进行分析。当当P-Q-tP-Q-t表现出的特性符合地层加固机理，说明达到效果要求。表现出的特性符合地层加固机理，说明达到效果要求。裂隙填充机理裂隙
40、填充机理中铁隧道集团中铁隧道集团涌水量对比法涌水量对比法钻孔涌水量时间效应图对各孔出水量和注浆前后出对各孔出水量和注浆前后出水情况进行对比，对注浆效果水情况进行对比，对注浆效果进行评价。进行评价。9 9注浆效果评定方法注浆效果评定方法反算浆液填充率反算浆液填充率 一般要求地层浆液填充率达到一般要求地层浆液填充率达到70%70%以上，对于富水地层浆液以上，对于富水地层浆液对裂隙填充率达到对裂隙填充率达到80%80%以上以上 中铁隧道集团中铁隧道集团 孔内摄像技术孔内摄像技术 利用孔内摄像进行注浆效果评定，能够较为直观的对浆液充填度利用孔内摄像进行注浆效果评定，能够较为直观的对浆液充填度和地层的稳
41、定性以及出水情况进行分析判识，是一种操作方便实用的和地层的稳定性以及出水情况进行分析判识，是一种操作方便实用的方法，方法，可取代钻孔取芯在以后的施工中推广应用。可取代钻孔取芯在以后的施工中推广应用。浆液充填情况浆液充填情况9 9 注浆效果评定方法注浆效果评定方法 注浆效果检查的方法和标准较多，施工中应结合工程水文地质、注浆效果检查的方法和标准较多，施工中应结合工程水文地质、周边环境、注浆目的等进行综合选择和制定。周边环境、注浆目的等进行综合选择和制定。中铁隧道集团中铁隧道集团检查孔检查孔 观察法：观察法：通过钻设检查孔观察，出水量情况、是否涌泥、坍通过钻设检查孔观察，出水量情况、是否涌泥、坍孔
42、等进行效果评定。孔等进行效果评定。9 9 注浆效果评定方法注浆效果评定方法 取芯法：取芯法：通过取芯，分通过取芯，分析浆液填充情况。该方法比析浆液填充情况。该方法比较直观，但耗时长。较直观，但耗时长。注浆后取芯样注浆后取芯样固结浆脉固结浆脉中铁隧道集团中铁隧道集团 10 10 全断面超前注浆设计全断面超前注浆设计10.1 10.1 10.1 10.1 注浆设计程序注浆设计程序注浆设计程序注浆设计程序选择注浆设计参数选择注浆设计参数选择注浆设计参数选择注浆设计参数 布置终孔交圈图布置终孔交圈图布置终孔交圈图布置终孔交圈图注浆设计纵剖面图注浆设计纵剖面图注浆设计纵剖面图注浆设计纵剖面图确定纵向注浆
43、盲区确定纵向注浆盲区确定纵向注浆盲区确定纵向注浆盲区设计补充面交圈图设计补充面交圈图设计补充面交圈图设计补充面交圈图工作面开孔孔位图工作面开孔孔位图工作面开孔孔位图工作面开孔孔位图计算钻孔设计参数计算钻孔设计参数计算钻孔设计参数计算钻孔设计参数止浆墙形式止浆墙形式止浆墙形式止浆墙形式止浆墙厚度止浆墙厚度止浆墙厚度止浆墙厚度浆液扩散半径浆液扩散半径浆液扩散半径浆液扩散半径布孔形式布孔形式布孔形式布孔形式注浆压力注浆压力注浆压力注浆压力注浆材料注浆材料注浆材料注浆材料注浆范围注浆范围注浆范围注浆范围注浆方式注浆方式注浆方式注浆方式地地质质调调查查分分析析中铁隧道集团中铁隧道集团10.2 10.2
44、10.2 10.2 止浆墙厚度的确定止浆墙厚度的确定止浆墙厚度的确定止浆墙厚度的确定 超前注浆的前提条件形成静水静压的封闭状态。因此首先要在工超前注浆的前提条件形成静水静压的封闭状态。因此首先要在工作面形成止浆墙。作用主要是作面形成止浆墙。作用主要是（1 1）满足注浆压力要求；）满足注浆压力要求；（2 2）控制）控制涌水突泥；（涌水突泥；（3 3）防止跑漏浆；（）防止跑漏浆；（4 4）固定孔口管；（）固定孔口管；（5 5）确保施工安）确保施工安全。全。引排水施工止浆墙引排水施工止浆墙引排水施工止浆墙引排水施工止浆墙 止浆墙厚度设计：止浆墙厚度设计：（1 1）抗压计算）抗压计算 B-止浆墙厚度（
45、m）;D-开挖断面直径（m）；止浆墙面与垂直轴的斜角 m 工作条件系数；R设计混凝土强度；PZ 最大注浆压力（MPa）-超载系数中铁隧道集团中铁隧道集团10.2 10.2 10.2 10.2 止浆墙厚度的确定止浆墙厚度的确定止浆墙厚度的确定止浆墙厚度的确定 (2)(2)抗剪计算抗剪计算引排水施工止浆墙引排水施工止浆墙引排水施工止浆墙引排水施工止浆墙 （3 3）经验数值。）经验数值。止浆墙厚度通常可采用抗压强度、抗剪强度公式进行计算。但往止浆墙厚度通常可采用抗压强度、抗剪强度公式进行计算。但往 往计算的数值较大。与现场实际不符，因此可采用经验来确定厚度。往计算的数值较大。与现场实际不符，因此可采
46、用经验来确定厚度。以铁路隧道为例；平导：以铁路隧道为例；平导：1 12m2m；正洞：正洞：2 23m3m。B-止浆墙厚度（m）;D-开挖断面直径（m）；m 工作条件系数；R设计混凝土强度；PZ 最大注浆压力（MPa）超载系数 k 转换系数中铁隧道集团中铁隧道集团10.3 10.3 10.3 10.3 注浆加固范围确定注浆加固范围确定注浆加固范围确定注浆加固范围确定 加固帷幕厚度的确定和地质条件、水压力并考虑注浆效果。加固帷幕厚度的确定和地质条件、水压力并考虑注浆效果。其前提条件是将注浆后的地层作为均质地层来计算的，水压越高、其前提条件是将注浆后的地层作为均质地层来计算的，水压越高、注浆圈越大。
47、注浆圈越大。现场实际在方案制定过程中一般取隧道开挖直径的（现场实际在方案制定过程中一般取隧道开挖直径的（0.50.51 1）D D，水压大，水量大，地质差时取大值。，水压大，水量大，地质差时取大值。B 帷幕厚度（m）;D-开挖断面直径（m）；围岩固结体最大抗压强度（MPa）；Pw 最大静水压力 中铁隧道集团中铁隧道集团10.3 10.3 10.3 10.3 注浆加固范围确定注浆加固范围确定注浆加固范围确定注浆加固范围确定 而实际上因隧道周围土体、水量、水压分布是不均匀的，因此而实际上因隧道周围土体、水量、水压分布是不均匀的，因此施工中在保证周边施工中在保证周边2 2排孔的前提下，可以形成不均匀
48、的加固体厚度，排孔的前提下，可以形成不均匀的加固体厚度，来分区域的抵抗水压力。在水量小的区域可以采用来分区域的抵抗水压力。在水量小的区域可以采用3 35m5m的加固圈，的加固圈，对水量大的区域予以加强。对水量大的区域予以加强。目前根据工艺及设备，纵向加固定长度在目前根据工艺及设备，纵向加固定长度在20-30m20-30m。传统全断面注浆工法传统全断面注浆工法传统全断面注浆工法传统全断面注浆工法信息化跟踪注浆工法信息化跟踪注浆工法信息化跟踪注浆工法信息化跟踪注浆工法中铁隧道集团中铁隧道集团10.4 10.4 10.4 10.4 浆液扩散半径浆液扩散半径浆液扩散半径浆液扩散半径影响因素：影响因素：
49、浆液料种类、浆液流动性、注浆压力、地层浆液料种类、浆液流动性、注浆压力、地层 渗透性、注浆时间。渗透性、注浆时间。试验确定：试验确定：据预设计半径三角形布孔，据预设计半径三角形布孔，注浆结束后在三角形重心处注浆结束后在三角形重心处 取芯对扩散半径进行验证及取芯对扩散半径进行验证及 确定。确定。经验数值：经验数值：一般在中细砂层、粉质黏性土中取一般在中细砂层、粉质黏性土中取0.50.50.8m;0.8m;中粗砂、砂卵石层中取中粗砂、砂卵石层中取0.80.81.2m;1.2m;断层破碎带断层破碎带 取取1.51.52.0m2.0m。注浆孔注浆孔注浆孔注浆孔注浆孔注浆孔注浆孔注浆孔注浆孔注浆孔注浆孔
50、注浆孔检查孔检查孔检查孔检查孔中铁隧道集团中铁隧道集团10.5 10.5 10.5 10.5 布孔原则布孔原则布孔原则布孔原则设计布孔原则设计布孔原则均匀布孔原则均匀布孔原则 梅花型布孔原则梅花型布孔原则两圈孔布孔原则两圈孔布孔原则三圈孔布孔原则三圈孔布孔原则环形状布孔原则环形状布孔原则方便施工原则方便施工原则注浆孔终孔间距：注浆孔终孔间距：注浆孔终孔间距：注浆孔终孔间距：LLLL 3 3 3 3 R R R R中铁隧道集团中铁隧道集团10.6 10.6 10.6 10.6 注浆参数注浆参数注浆参数注浆参数注浆压力：经验公式：P=P水+（1.02.0)MPa（以堵水为主）注浆量估算：假设浆液在