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文章目录列表:

1.钻孔灌注桩后注浆施工技术？
2.注浆设计怎么做
3.简述套管灌浆法的施工程序并说明其优缺点
4.提防如何进行帷幕灌浆？
5.注浆加固

钻孔灌注桩后注浆施工技术？

钻孔灌注桩后注浆技术介绍

随着我国高层建筑的大规模开发以及城市环境保护要求的日益提高，采用钻孔灌注桩作为工程桩的建设项目日益增多。钻孔灌注桩具有适用于不同地质条件，桩径桩长变幅大，噪声震动小等优点，但传统的施工工艺由于桩底沉渣、桩侧泥皮、桩侧土松弛及桩端土层回弹等各项因素的影响，成桩质量离散性大，单桩承载力较不稳定且桩基费用较高。为提高单桩承载力、节约工程造价并减小成桩质量的离散性，灌注桩后注浆技术已逐步得到应用和推广，其对提高钻孔灌注桩的承载力、减小桩基沉降等方面作用获得了广泛的认可。

一、技术简介及原理

钻孔灌注桩后注浆是指在钻孔灌注桩成桩且桩身混凝土达到预定强度后，采用高压注浆泵通过预埋注浆管注入水泥浆液的施工技术。该技术通过浆液渗透到疏松的桩端虚尖周围的土壤中,结合形成强度较高的混凝土，并随着注浆量的增加，水泥浆液不断向由于受泥浆浸泡而松软的桩端持力层中渗透，增加了桩端的承压面积，同时相当于对钻孔桩进行扩底。当水泥浆液渗透能力受到周围致密土层的限制，使压力不断升高，对桩端土层进行挤压、密实、充填、固集、渗透，将使桩底沉渣、桩端受到扰动的持力层得到有效的加固或压密，改善了桩、土之间的联系，提高了桩周围土体的承载力，从而提高了单桩承载力和基础的沉降、不均匀沉降。

二、施工工艺和要点

钻孔灌注桩施工→钢筋笼预置注浆管→浇注桩体混凝土后12h内清水疏通注浆管→7天后开启注浆管，使浆液均匀加入，加固土体→注浆量（或注浆压力）达到设计要求后，停止注浆

（1）压浆管的制作

在制作钢筋笼的同时制作压浆管。压浆管采用直径为25mm的黑铁管制作，接头采用丝扣连接，两端采用丝堵封严。压浆管长度比钢筋笼长度多出55cm，在桩底部长出钢筋笼5cm，上部高出桩顶混凝土面50cm 但不得露出地面以便于保护。压浆管在最下部20cm制作成压浆喷头（俗称花管），在该部分采用钻头均匀钻出4 排（每排4个）、间距3cm、直径3mm的压浆孔作为压浆喷头。

（2）压浆管的布置

按图纸要求，将2根压浆管对称绑在钢筋笼外侧。成孔后清孔、提钻、下钢筋笼，在钢筋笼吊装安放过程中要注意对压浆管的保护，钢筋笼不得扭曲，以免造成压浆管在丝扣连接处松动，喷头部分应加混凝土垫块保护，不得摩擦孔壁以免车胎破裂造成压浆孔的堵塞。按照规范要求灌注混凝土。

（3）压浆时间的选择

根据以往工程实践，在碎石层中，水泥浆在工作压力作用下影响面积较大。为防止压浆时水泥浆液从临近薄弱地点冒出，通常压浆的桩在混凝土灌注完成7天后，并且该桩周围至少8m 范围内没有钻机钻孔作业，该范围内的桩混凝土灌注完成也应在3天以上。

（4）压浆施工顺序

压浆时最好采用整个承台群桩一次性压浆，压浆先施工周圈桩位再施工中间桩；压浆时采用2根桩循环压浆，即先压第1 根桩的A 管，压浆量约占总量的70 %（111～114t 水泥），压完后再压另1 根桩的A 管，然后依次为第1 根桩的B 管和第2 根桩的B 管，这样就能保证同一根桩2 根管压浆时间间隔30～60min 以上，给水泥浆一个在碎石层中扩散的时间。压浆时应做好施工记录，记录的内容应包括施工时间、压浆开始及结束时间、压浆数量以及出现的异常情况和处理的措施等。

三、施工要点

(1).注浆工艺各项标准

①.本项目灌注桩为桩端后注浆，注浆用水泥采用42.5级新鲜普通硅酸盐水泥,浆液水灰比控制在0.6。

③.注浆管应与钢筋笼的加劲筋绑扎固定或焊接，上部注浆管应采用丝扣连接,并使注浆管底部喷浆头插至桩孔底部(进入桩端≥5cm)。待桩身混凝土初凝后,用高压水(8.0MPa)开塞,一周后开始压浆，压力控制在2~5MPa。

④.后注浆阀应具备下列性能：a)应能承受1Mpa以上静水压力；b)其外部保护层应能抵抗砂石等硬质物的刮撞而不受损；c)其应具备逆止功能。

(2).后注浆作业要求

①.注浆作业宜于成桩7d后开始，不宜迟于成桩30d后；

②.注浆作业与成孔作业点距离不宜小于8～10m；

③.桩端注浆应对同一根桩的各注浆导管依次实施等量注浆；

④.对于桩群注浆宜先外围后内部；

四、常见问题及对应措施

压浆喷头无法打开？

压力达到10MPa 以上仍然打不开压浆喷头，说明喷头部位已经损坏，不要强行增加压力，可在另一根管中补足压浆数量。

桩侧等部位出现冒浆？

压浆时，注浆压力保持不变但注浆速度明显下降或停止时，说明桩底已经饱和，可以逐步减少注浆直至停止压浆；若从本桩侧壁冒浆且压浆量较少，可将该压浆管用清水或用压力水冲洗干净，等到第2天原来压入的水泥浆液终凝固化、堵塞冒浆的毛细孔道时再重新压浆。

单桩压浆量不足？

压浆时最好采用整个承台群桩一次性压浆，压浆先施工周圈桩形成一个封闭圈，再施工中间，能保证中间桩位的压浆质量，若出现个别桩压浆量达不到设计要求，可视情况加大临近桩的压浆量作为补充。

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注浆设计怎么做

注浆方法不同、注入过程不同。

1、注浆方法不同：钻杆注浆是把钻机钻杆的内管直接作为注浆管进行注浆的方法，而花管注浆是通过许多小孔分散进入地层，浆液能够比较均匀地渗入到地层中。

2、注入过程不同：钻杆注浆注浆材料在进入钻孔前，先将 A，B 两液混合，随着化学反应的进行，黏度逐渐升高，并在被注部位凝固，而花管注浆向钻孔内灌入封闭泥浆（封孔器封孔），然后插入花管，钻孔中注入封闭泥浆，待封闭泥浆凝固后，在移动花管自下向上进行注浆。

简述套管灌浆法的施工程序并说明其优缺点

一、注浆方案选择

注浆方案选择是进行注浆施工首先解决的问题。一般把注浆方法和注浆材料的选择放在首要位置，同时还应考虑工程地质条件、工程本身性质等，依据高速公路工程实践经验，一般应遵循以下原则：

高等级公路下伏软弱地基的加固注浆一般采用水泥浆液或水泥粉煤灰浆液。当软弱土层上部有硬壳存在时，要将它做为封压层，当无这种硬壳或不发育时，可在地表做一粘上垫层，厚约0.5m，以此垫层作封压层，或在低级碾压后形成封压层。对于上部沙砾层较多的软弱土层，一般宜用分段式自上而下注浆，对于上部沙砾层少或没有的软弱土层时，一般宜用分段式自上而下注浆。注浆采用直接打入式。即采用直径43mm花管直接打入，孔口采用三角形止浆塞止浆。

二、注浆标准与范围

注浆标准是指设计者要求注浆后应达到的质量指标。由于不同注浆工程的性质和工程地址条件千差万别，对各自的注浆目的和要求又不尽相同，因而很难规定一个比较具体和统一的准则，而只能根据具体情况作出具体规定。

确定注浆范围包括在平面上确定注|考试大|浆处理的长度和宽度，在纵向上确定注浆深度。注浆深度的确定应结合软弱地基的特点、路基或构造物的荷载或沉降要求诸因素综合确定。

三、压力注浆材料

可用于注浆的材料有很多，应根据注浆的目的和受注体的地质条件来选择。一般说来，注浆材料通常分为粒状浆材和化学浆材两大类，然后在按浆材的特点、物化性能进一步分为稳定的粒状浆材、不稳定的粒状浆材、无机化学浆材和有机化学浆材。

两种不同种类的浆材，其性能和使用范围也有差异。粒状浆材主要以硅酸水泥、粘土、粉煤灰等构成，来源丰富、价格低廉，操作工艺简单，广泛用于地基加固注浆中。但因其粒径大、可注性差，不宜于防渗、堵水。化学浆材料呈溶液状态，可注性好，只要能注水的细小裂隙或孔隙，化学浆材一般都可注入，主要用语防渗、堵漏加固工程，其价格较贵，施工困难。

四、压力注浆参数的确定

注浆参数包括确定浆液扩散半径r、容许注浆压力、注浆孔布置方式等，这些参数互相联系，与地基土渗透性等相关。

（一）浆液扩散半径r

注浆孔的布置中，浆液扩散半径r是一个重要的参数，r值可进行理论公式估算，如选用参数合理，则计算值具有一定的参考价值，当地质条件较复杂或计算参数不易选准时，就应通过现场试验来确定。

对于粘性土层，由于地层空隙很小，浆液无法渗入，只能通过劈裂作用注放浆液，浆液扩散具有规则性，注浆设计施工可用“浆液有效半径”来表示交流扩散范围。

对于砂性土层，由于地层空隙较大，浆液以填充固结为主，其扩散半径远大于粘土中的扩散半径。当为一段路段处治时，扩散半径可取大值；当为中、小构造物路段处治时，扩散半径可取小值。

（二）注浆压力

注浆压力是给予浆液扩散充填、压实的能量。保证注浆质量的前提下，压力大，扩散的距离大，有助于提高土体强度；但当压力超过受注土层的自重和强度时，可能导致路基及其上部构造物的破坏。所以在施工中，一般都以不使地层破坏或仅发生局部和少量破坏作为确定容许注浆压力的基本原则。

注浆压力值与地层的结构、初始注浆的位置和注浆序次、方式等因素有关，有些因素较难准确地获取，在注浆处理前应通过现场注浆试验来确定，以取得施工所需参数。

进行注浆试验时，一般采取逐步提高压力的办法，求得注浆压力与注浆量的关系曲线，当压力升高至某一数值，而注浆量突然增大时表明地层结构发生破坏或空隙尺寸已被扩大，因而可把此时的压力值作为确定容许注浆压力的依据。

（三）注浆量的确定

在正常情况下理论注入的耗浆量应填充到颗粒之间的空隙中，或沿层理或裂隙劈裂式注入。

（四）注浆孔的布置方式

注浆压力、浆液扩散半径r确定后，注浆孔距取值范围也就确定了，注浆孔距L取值范围在r≤L≤2r之间。

桥头过渡段注浆设计一般为多排注浆孔，不同排上注浆孔设计一般有两种布置方式：一种为矩形排列，即前排孔与后排孔沿公路轴线方向上平行；另一种为三角形排列，即前排孔的位置与后排孔的位置沿公路轴线方向错开1/2的孔距，平面上呈梅花状。

（五）注浆施工工艺流程

根据工程地质、水文地质条件和工程要求，通过实验或类比等方法确定注浆参数，选择注浆施工设备，组织施工力量，编制施工组织计划，进行压力注浆。

注浆孔施工是注浆的第一道工序，在施工中应注意以下几点：

1、钻孔孔位和设计孔位的偏差不大于25cm，钻孔直径为91mm或75mm（终孔直径）；

2、用压缩空气清孔排渣，严禁采用水作为冲洗液。如遇塌孔严重时，可采用花管注浆。花管前端呈尖锥状，用冲击锤将花管打入受注层位；

3、钻孔设备准确到位，严格按施工次序布钻施工，钻机在施工过程中应尽量减少注浆孔斜度。

（1）制浆

根据试验确定的配合比选择浆材，制浆时应注意以下几点：

①材料必须准确称量，误差应小于5﹪，水泥等材料宜采用重量发称量；

②掌握浆液性能，做到随用随制，使用多少浆制多少浆。

③浆液应进行充分搅拌，并坚持注浆前不断搅拌，防止再次沉淀，影响浆液质量。

（2）压力注浆

压力注浆是通过注浆设备，输浆管路，在压力作用下将浆液注入目的土层中。桥头过渡段填料压力注浆应注意以下几点：

①按设计要求进行分序成孔跳灌施工，由外向内分序成孔，隔孔灌注，一般情况分2～3序，条件允许时可采用1序完成；

②搭板范围内采用一次钻灌法，止浆标准为：注浆压力0.5Mpa、注浆量小于1L/min，稳压3分钟可正常止浆。否则作好记录，特殊处理。

③搭板以外采用两次钻|考试大|灌法，第一次成孔深度2～3m，注浆夜里控制在0.1～0.2MPa，注浆量小于1L/min稳压3分钟，可正常止浆。

④当孔深小于5m时，窜冒浆能够有效控制时，搭板以外也采用一次钻灌法。

⑤压力注浆施工时，孔口采用止浆塞封闭，浆液搅拌均匀，随拌随用，严防石块杂物混入浆液，确保连续灌注并在灌注前进行过筛处理，以防发生堵管现象。

注浆技术发展到现在，国内外在注浆材料、注浆方法和注浆工艺、注浆机具和设备，注浆效果检查及技术标准等诸多方面都取得了长足的进步。压力注浆加固桥头过渡段填料在公路建设上得到了较为广泛的应用，许多公路沉降较大的地段及桥头路堤均采用了注浆处治，从后期应运观测来看，与同期建设的其他项目相比，路基的不均匀沉降明显减少。所以进行压力注浆加固的研究，具有理论性和实际价值。

提防如何进行帷幕灌浆？

1）测量放样。根据设计图的要求，由专业的验船师对钢管上需要钻孔，灌浆的零件进行施工和放样，布置每个孔的位置，并对每个孔的位置进行编号并说明，根据设计要求钻进深度。

2）钻机就位。将钻机运输到施工现场，并根据孔的位置进行定位。孔位置的允许偏差不超过100mm。定位后，调整钻杆角度，入射角偏差不大于1°。

3）钻孔。钻机安装到位后，以恒定的速度对齐孔，并根据地层对钻机的影响调整钻机的转数和压力。对于钻探的每个部分，检查一个部分并及时纠正偏差。钻孔按两个顺序进行。第一个钻孔序列的钻孔已完成，并且在执行第二个钻孔序列之前应灌浆以防止相邻孔之间的砂浆。

4）孔深验收。钻孔完成后，检查钻孔的垂直度和深度，垂直度偏差不大于1％，钻孔深度应保留20cm超深。

5）钢管花管加工运输。a.一种在管壁上钻孔。不钻出钢管的上部1/3长度范围，其余的2/3范围沿钢管的轴线沿直径50mm且径向旋转90°钻有Φ10mm的孔。上下排灌浆孔的距离为50cm。管底轴之间的距离为25厘米。 b.钢管焊接。钢管花管由专用套管连接，并沿钢管周围的接头焊接。接头钢管的长度为120mm。 C.灌浆眼暂时被阻塞。

6）放置钢制花管。放置钢管花管时，请保护塑料胶带不被损坏，并每隔3m设置一个钢筋头以对其进行保护。使用钻机将钢管花管提升到孔中。吊装时，钢管应以均匀的速度下降，以便将钢管花管放置在钻孔的中间。钢管周围的保护层厚度均匀。

7）准备泥浆。a.搭设操作台。水泥临时仓库与制浆站紧邻布置，根据每个灌浆区域的地形条件，水泥仓库和制浆站与施工道路隔离布置，减少对周围人员、车辆的影响，水泥仓库采取防潮措施。b.水泥。选用灌浆用的水泥品种，水泥强度等级不低于P.042.5MPa，符合规定的质量标准，不得使用受潮结块的水泥。c.水。准备泥浆用水直接从附近水源点接管取水，水质量要求符合灌浆用水标准。

8）注浆。a.灌浆方法。钢花管灌浆采用孔口封闭静压式灌浆法。b.在灌注第一桶水泥浆时现场施工员做好灌浆量、灌浆压力以及水灰比等灌浆参数的变化，根据现场灌浆量和压力的变化判断是否需要掺入外加剂。c.浆液变换原则。当灌浆压力保持不变，注入率持续减少，或注入率保持不变，压力持续升高，不得改变水灰比；当某一比级浆液注入量已达300L以上，或持续灌注时间已超过30min，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，在规定的压力下，当注入率不大于1L/min，继续灌注30min，可结束灌浆。随后进行闭浆，闭浆时间亦为30min。

9）封口。封口前将高出地面的钢花管割除，采用高压水对孔口周围进行清洗，再用M30微膨胀水泥砂浆将孔口填充恢复路面。

10）测试效果检查。取芯检查：灌浆完成后3至7天，用钻机进行岩心采集。为了提高采集速度，钻孔长度应控制在2.5m以内。取的岩心样品应统一编号和包装，并应检查岩心样品的抗压强度，固结完整性。

注浆加固

提防如何进行帷幕灌浆？

（1）打花管灌浆法

首先在地层中打入一下部带尖头的花管，然后冲洗进入管中的砂土，最后自下而上分段拨管帷幕灌浆。此法比较简单，但遇卵石及块石时打管很困难，故只适用于较浅的砂土层。

（2）套管护壁法

边钻孔边打入护壁套管，直至预定的帷幕灌浆深度，接着下入灌浆管，然后拔套管灌注第一灌浆段，再用同法灌注第二段及其余各段，直至孔顶。

（3）循环钻灌法

这种方法仅在地表埋设护壁管，而无需在孔中打入套管，自上而下钻完一段灌注一段，直至预定深度为止，钻孔时需用泥浆固壁或较稀的浆液固壁。如砂砾层表面有粘性土复盖，护壁管可埋设在土层中，如无粘土层则埋设在砂砾石层中。

（4）袖阀管法

袖阀管法的施工可分四个步骤。 钻孔 用优质泥浆（如膨润土）固壁，不用套管护壁；插入袖阀管。为使套壳料的厚度均匀，应设法使袖阀管位于钻孔的中心；浇注套壳料用套壳料置换孔内泥浆；套壳料的作用是封闭袖阀管与钻孔壁之间的环状空间，防止帷幕灌浆时浆液流窜，套壳在规定的灌浆段范围内受到破碎而开环，逼使灌浆浆液在一个灌浆段范围内进入地层。灌浆待套壳料只有一定强度后，在袖阀管内放入带双塞的帷幕灌浆管进行灌浆。

灌浆方法的选用主要取决于施工队伍的经验和技术熟练程度，其中打花管法灌浆最为简单，袖阀管法比较复杂一些，但施工质量较高。袖阀管法可根据需要灌注任何一个灌浆段，还可以进行重复灌浆。而且可使用较高的灌浆压力，冒浆和串浆的可能性小。

在砂砾石层帷幕灌浆中，对灌浆压力的确定，目前还缺乏统一的、比较准确的计算帷幕灌浆压力的公式。灌浆初期，也可先凭经验预估的压力灌浆，然后根据吸浆情况以及对地表的观察，视有无冒浆或抬动变形情况，再做压力调整。

帷幕灌浆的施工机具比较简单，可采用专用灌浆泵，也可以自行用普通的泥浆泵加设一个简单的搅拌器组成。对进浆量较小的粉砂层灌浆，也可以采用简单的手压注浆泵或隔膜泵来代替。

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南岭隧道注浆种类：

1）按地点分：地表注浆、洞内注浆。

2）按注浆材料分：水泥浆液、化学浆液，或单液浆、双液浆。

3）按注浆时间：预注浆、后注浆。

4）按注浆目的分：围岩加固、堵水堵泥。

据不完全统计，南岭隧道注浆工作量如表10-3。

表10-3 南岭隧道钻孔注浆工程量统计表

（1）注浆方案的选择

注浆方案的选择是指地表垂直钻注法与导坑水平钻注方案的选择，应根据隧道与施工条件确定。一般情况下，当含水层较厚距地表较近，或含水层虽薄，层数较多时；当隧道为浅埋隧道，能使钻注与导坑掘进平行作业，加快施工进度时；当地表钻孔较易见到突水层时，用地表垂直钻注是合适的。反之，含水层较薄，但深，或含水层虽多，但相距较远，其间又有隔水层时；当隧道为深埋隧道，钻孔工作量过大，且钻孔不易见到突水层时，则宜用导坑水平钻注。

南岭隧道下连溪、生潮垅地区为岩溶发育地层。涌水突泥时间长，量大，已经产生许多陷坑，还可能存在一些隐蔽陷坑，地表与洞内存在许多网状、串珠状岩溶通道。故地层已被严重扰动，采用单一的地表钻注或洞内钻注都不能达到堵水的作用，采用两者结合的办法较好。

1）地表钻注比洞内钻注超前一环进行，可以加快施工进度，可充填溶裂，加固地层，堵塞大的突水通道，以利提高洞内钻注效果。

2）岩溶地层溶裂无规律，地表钻孔往往不易见到溶裂地层，所以必须结合洞内钻注法，以提高钻注质量。

3）地表钻注条件好、速度快；洞内钻注工作面小、干扰大、施工条件差，影响和占用掘进时间。

4）地表与洞内注浆量出入不大，各种注浆方法的效益还难以精确判断。倘有成果，这是由于采取两种注浆方法相结合之故。但洞内注浆止水效果优于地表注浆。

5）当地表钻注能控制和堵塞溶裂，且打20°～30°斜孔能见溶裂层时，宜优先使用地表钻注，反之应优先或结合使用洞内钻注。

（2）注浆方法与段高

注浆段高是指一次注浆的长度，其方法分为全段一次注浆和分段注浆两种。全段一次注浆是将注浆孔钻至终深一次注浆。分段注浆又分分段下行式（自上而下）注浆与分段上行式（自下而上）注浆。

地表钻注时从节约投资考虑，地质钻孔同时又是注浆孔，并且，为了避免施工干扰，只能把地质钻孔全钻完后方可注浆，这给施工带来了极大困难，只好采用全段一次注浆。注浆中极易孔口冒浆，浆液未达毛洞有效范围的溶裂，注一孔造成周围邻孔冒浆固结。如注生潮垅一期工程12#孔周围11个孔串浆；地质钻孔多次变径且小，满足不了注浆要求；套管埋深不够，仅满足地质孔要求，但作为注浆孔则不够；施工中采取的措施是将全段一次注浆改变为分段注浆，根据溶裂的标高可分别采用下行式或上行式，采用多次洗孔注浆法，直至满足终孔标准。提高注浆工艺，严格控制注浆范围，采取的方法：①将不合格的孔口管重新埋至完整灰岩下2m。②注意浆液配比，适时压注双液。③下钢花管控制注浆范围。④加强注浆信息反馈测试工作。⑤采用多孔同步注浆新工艺等。在地质极其复杂，施工条件极为不利的情况下，通过采取上述措施，注浆质量符合设计要求。在钻孔附近，即在有效范围6m内的隧道附近溶裂已加固，隧道净空以上与洞内连通的溶裂封堵加固，地表形成注浆层硬壳，以利洞内施工方案的实施。注浆压力通过多次钻注从0→（0.5～0.7）MPa→（1～2.5）MPa。从洗孔取样看，溶洞部分岩心为普通水泥-水玻璃双液浆浆块或浆液与泥的混合块。生潮垅注浆扩散由南向北移动。

洞内注浆段高的选择，可参考我国的经验数据。在极破碎岩层中，注浆段高一般为5～10m，破碎岩层10～15 m，裂隙岩层15～30m，重复注浆可取30～50m。南岭隧道采用多孔反复钻注法，且钻机的性能决定注浆段高选择为30～40m。

注浆方法一般宜采用预注浆以防患未然，如出现涌水突泥，再钻注的后注浆法，则成本高、干扰大、工期长、效果不如预注浆显示得快而好。

（3）钻孔布置与钻孔机械

注浆孔的数目布置对注浆效果、钻注时期、成本影响很大。注浆孔数的确定与岩石裂隙的大小、发育情况、导坑与隧道断面、钻注机械的性能、浆液种类等因素有关。

按照注浆机理，粘土中一般不能进行渗透注浆。若按渗透注浆则粘土中孔距大大小于粗砂地层的1.5 m间距。施工中按经验布孔，同时不采用渗透注浆原理，而用压溃、劈裂原理布孔。

地表布孔的原则：①距隧中线左右各7 m，间距10m梅花形布置两排钻孔。岩溶发育的隧道可加孔，以期形成帷幕。②应根据钻探资料、洞内水平钻孔资料、施工的有关资料，将钻孔位置适当移动，增减孔数。③本工程一般都设计为垂直钻孔，碰到岩溶几率较少，最好应布斜钻孔，以增加揭露裂隙几率。

岩溶地层为典型非均质岩层，与均质岩层的钻注设计和施工差别很大。施工中布孔遵循下列原则：①绝大多数钻孔的终止位置在隧道外轮廓线外2m以上。②终孔间距5m左右，以达到沿隧道轮廓形成封闭帷幕。导坑中部布孔稀，主要为获取地质资料和作注浆用。③对已探明溶裂突水处应布孔。如钻孔突水，及时注浆堵水。④对充填稀粘土的溶洞地层，采取临孔钻注，使本孔排稀泥。⑤布孔先疏后密、先外后内。一般导坑四角各打一孔，中部一孔，根据具体情况再增加钻孔。先钻一般溶裂地层的孔，然后再集中于大的溶裂与溶洞层。

根据铁路隧道施工的特点要求钻机体积小、重量轻、钻进速度快。本工程钻机分两类，一类地质钻机：XY-2、XY-2B、XU300A-D宜用于注浆与打管棚孔，可取岩心；100A-D宜用于导坑探水取岩心。二类YG-80、YGZ-100重型风动凿岩机。后者更好，配有液压风动支架，经改进钻孔工艺，可打俯角孔，与在溶洞地层中取岩心，地质钻小班进尺约2 m，风动钻小班进尺5～10m。南岭隧道出口端钻孔机械配套如表10-4。

表10-4 南岭隧道出口端钻孔机械表

（4）注浆材料与配比

注浆材料主要有水泥、水玻璃、化学浆液三大类。注浆材料应选择适用于南岭隧道的注浆设备并能注入岩溶中去。在其中固化堵塞涌水通道，加固溶裂中流塑性粘土的品种，由于岩溶注浆用压溃、劈裂法代替渗透注浆，对注浆材料种类、黏度、颗粒性等要求不再像静压渗透注浆那样严格。

本工程以水泥浆液为基本浆液，要求用新鲜的普通硅酸盐32.5 R水泥，不宜使用矿渣水泥。

采用水泥-水玻璃系双液注浆时，双液配合比主要用经验方法确定，试验室配比试验得到的初凝时间与抗压强度，施工中要适当调整。本工程浆液水灰比控制在0.65∶1～1∶1。一般开始与终结的配合比为0.8∶1～1∶1。注浆中程大进浆量时水灰比为0.8∶1～0.65∶1。水泥浆与水玻璃的配合比用泵量控制。

为了改善水泥浆性能和提高在流塑泥中注浆的效果，可适当掺加若干化学材料。其作用：①速凝。②缓凝。③增强。④增加浆液和易性，提高浆液的可注性。⑤促使粘土块粒崩解，以利浆液脉状运动，固结土体。⑥节省材料与投资。⑦选出最佳经济效益与性能的配合比。

（5）注浆设备与注浆工艺流程

南岭隧道出口端注浆设备如表10-5。

表10-5 南岭隧道出口端注浆设备表

BW250泥浆泵代注浆泵，该机性能较好卧式三缸往复单作用注塞泵。性能如表10-6。

表10-6 BW250泥浆泵性能表

拌和机卧式较好，它拌和均匀，体积净空小，尤适用于洞内注浆。

单液注浆工艺流程较简单，而普通水泥-水玻璃双液浆要求浆液能按预定的扩散距离准确凝固，对其工艺流程要求严格。普通水泥-水玻璃双液浆注浆工艺流程较单浆注浆多一套设备及管线，较为复杂，其主要特点如下。

1）用两台同型号注浆泵（用泥浆泵代），也可用两台不同型号泥浆泵，或一台能够同时输送CS的双液泵。

2）两种浆液在孔内或孔口混合，采用孔口混合的立式球阀混合器或三通旋塞。

3）泥浆泵应用可调泵量压力的泵，双液泵也应可调泵量与压力。

4）采用混合注浆时，浆液在注浆设备与管路中均不得发生凝固而影响正常工作。

5）注浆设施应满足最大吸浆量和最大压力的要求，并应有备用部件。

6）混合器在孔口，泵应紧靠工作面，输浆管尽量短一些。

南岭隧道洞内工作面注浆。由于工作面狭窄，水泥拆包、搅拌灰尘飞扬，若开风机粉尘愈浓，职工劳动条件恶劣，气温也高，注浆材料用梭式矿车从洞外运入洞内。一旦运输发生故障，注浆材料供不上，对注浆质量影响也极大。对此，充分利用浅埋隧道的特点，在下连溪、生潮垅地段打了六个通风（?35～?60cm）大孔，并用大孔运输浆液。将搅拌站固定在通风孔的地表。

1）开挖工作室，双线导坑尺寸3.2 m×3.5 m，长度不小于10m，工作面破碎或已涌水突泥，按设计灌注止水墙。

2）在地表通风孔处安装搅拌站，在通风大孔内安装两种浆液的输送管道入洞内。洞内同时设置两种浆液贮浆池，搭设工作平台，安装钻注机械。

3）开孔嵌入基岩2 m，用普通水泥-水玻璃浆埋设?127mm或?150mm孔口管（带法兰盘）。

4）24 h后即可正式钻进：①无大的溶裂，可钻至设计孔深；②遇较大溶裂，应停钻准备注浆；③遇有承压水或流塑泥的钻孔，应组织人力，千方百计安装闸阀，并关闭，准备注浆。

5）安装注浆管道，双液混合器与三通旋塞。注水试验完毕合格后即可注浆。水泥浆在洞内贮浆池内要进行第二次搅拌，注浆达到规定的标准，即可终孔。

6）继续洗孔或开新孔，再按上述情况进行注浆，直至全部设计钻孔完成。

7）打检查孔，综合注浆资料与检查孔岩心情况，判断注浆质量，达到设计要求，即可撤除钻注机械，掌子面可放炮掘进；未达要求可适当补孔补注。

（6）注浆参数和质量检查

注浆参数有：浆液的扩散半径，注浆压力、浆液浓度、浆液注入量、注浆结束标准等。

目前在非均质岩溶中注浆的参数尚少，按几环钻注的经验并参阅有关资料，对注浆参数作如下规定。

1）浆液的扩散半径。浆液扩散半径即表示浆液的有效范围。按照岩溶中普通水泥水玻璃双液浆注浆的压溃劈裂有效范围之经验值为4～6m的孔间距，选用为5m。遇到整体灰岩时间距可放大，遇大裂隙和溶洞断层应将间距缩小或增孔。

2）注浆压力。注浆压力是使浆液扩散、充塞、压实所需的压力。它与掌子面静水压力、突水的动水压力、岩溶裂隙的粗糙程度、溶洞是否充实及其大小、位置、过流断面的大小、充填物的成分、含水率、浆液的黏滞性、颗粒度和胶凝时间等因素有关。注浆压力经验公式：

地表注浆按下式：

地下工程注浆技术

式中：P为注浆压力（MPa）；H为孔位至静水位的高度（m）。

洞内注浆按下式：

地下工程注浆技术

式中：K为洞内修正系数，动水突泥因素，取1.2～2.0。

注浆压力与裂隙宽度有关，如图10-15。本工程地表注浆压力为1.5MPa，洞内注浆压力3～4MPa，注浆段最后施工的钻孔可达6MPa，个别孔瞬间可达10MPa。

图10-15 注浆压力与裂隙宽度关系曲线

3）浆液浓度。浆液浓度是指水玻璃的浓度，水泥浆与水玻璃的配合比一般不改变，若要改变浆液的参数，一般只是改变水泥浆的浓度。岩溶裂隙越大，用浆也越浓，每孔灌注时通常是由稀逐渐调浓，终孔前又可能由浓调稀，浆液浓度的选择可参照经验公式，按岩层的吸水率公式计算：

地下工程注浆技术

式中：Q为单位时间每米钻孔在每米水压作用下的吸水量（L/（min·m·m））；H为试验时所利用的压力（水头压力高度，m）；h为试验钻孔长度（m）。

在岩溶发育的石灰石岩层注浆，可利用表10-7所列数据选择浆液浓度。

表10-7 浆液浓度选择表

4）浆液注入量。可按扩散半径、岩溶裂隙率采用下式计算。

地下工程注浆技术

式中：Q为注浆量（m3）；R为扩散半径（m）；H为注浆段长（m）；n为地层裂隙度或空隙率，一般取1%～5%；α为浆液填充率，根据地层不同，一般取0.3～0.9；β为浆液损失率，取0.1～0.3。

5）注浆结束标准。可从三方面掌握。第一，由于地层岩溶范围难于精确测定，注浆总量也难以测算，故注浆结束不能用注浆量控制，应以设计注浆压力的终值进行控制。其终值根据客观条件的变化，应选择合理的上限和下限值，以满足整治涌水突泥的要求。第二，每一注浆段应经几次注浆才能达到质量要求，且每一注浆段由多孔组成，当注最后一个孔时压力应较规定值大。达到终值时，地表注浆应稳定半小时，洞内注浆应稳定2 小时。第三，规定导坑突水量作为终止标准，矿山、煤矿规定为10m3/h，南岭隧道为20m3/h。

6）注浆质量的检查。在施工中应详细的记录，数据齐全。经过认真的整理分析后，可作为判断、评价注浆质量的重要依据。

用检查孔检查钻进中的情况与岩心成分与注浆体，用溶洞泥固结的抗压强度等来评价溶裂与流塑泥的注浆质量。

采用各种测试手段测定工作面注浆后的突水量，突水量小于规定值，则质量合乎要求。

还可以从注浆段掘进情况中直接检验注浆质量。

7）突泥整治。南岭隧道DK1935＋696～＋745段长55 m，为全隧地质复杂之冠。该段岩溶极为发育，溶洞距地表高达87 m，水平长度85 m，成45°倾斜，与隧道斜交。穿过相交长度约50m。溶洞多为流塑与软塑状**粘土所充填，其形态为：①隧道左侧岩溶发育规模较大，形态较复杂并延伸至隧底；隧道右侧岩溶由大到小逐渐消失；②DK1935＋685～＋745段溶洞标高由高到低，从隧道拱顶以上延伸至隧道底以下；③溶洞主要通道为管道型，溶洞横向宽度较宽。

1980年6月11日，下导掘进至DK1935＋745时发出涌水突泥长达165 m。前85 m全部淤满导坑。后80m部分充填，总突泥量约3550m3。突泥两天后，隧道斜上方的地表出现一大陷坑，即编为24号陷坑。该陷坑中心距导坑开挖面约85 m，坍陷面积为1297 m2，呈锅形，最深下陷量3 m，断裂最大宽度为1.2 m。

经认真研究后，决定用钻孔注浆法处理。从1984年8月6日至11月10日为钻注总工期，扣除暴雨水害停工半个月及材料供不应求影响一个月，纯钻注时间为26天。钻孔位置如图10-16。

图10-16 注浆钻孔位置图

0～3号为探孔，7、8、13号为注浆孔，J1～J11号为检探孔，共用水泥759.4 t、水玻璃80.85 t。其中13号注浆10 次，工作压力达1.6MPa，用水泥317.15 t、水玻璃21 t，孔深8.47 m，远未终孔。8 号孔注浆2 次，工作压力为1.8MPa，用水泥38.5 t、水玻璃4.35 t，孔深18 m，未终孔。7号孔注浆7 次，工作压力为2.5MPa，用水泥99 t、水玻璃8.25 t，孔深达设计要求。其他11个检探孔，以探地质为主，检查三个注浆孔的情况。对检探孔为了造孔需要注1～2次浆，注浆压力2～2.5MPa。

1984年11月26日，DK1935＋745 下导放炮6 分钟后，导坑底板被稀泥顶破，突泥汹涌喷出，涛声回响，而后不断传来机器、钢排架支撑倾覆声，工人都安全撤离险区。当放炮16分钟后，地表24号陷坑传出钻机下沉声响、水响，后突然下陷，最深达15.69 m，面积约1587 m2，估算下陷土石约5467 m3。突泥淹没隧道长177 m，突泥量约8000m3。如图10-17。

1）施工方案。DK1935＋660处已下陷6千方，尚有2万方已松动。

①DK1935＋660溶洞口地层加固：对溶洞口已松动的土体进行注浆，并埋置钢导管及安装钢筋砂浆锚杆，加固坍塌体使之形成整体。

②DK1935＋705处岩溶管道在隧道上方，断面较小，高宽各为15 m 左右，断面约200m2，在此处设置一地表垂直钻注拦堵墙，阻止溶洞上方充填物下滑，具体作法是压浆固结土体并设置钢导管钢筋笼CS浆体锚杆，以增加抗滑能力。

③DK1935＋705洞内隧顶上方设工作室，对＋705 以南土体再度注浆，设4 排16 根钢导管钢筋笼CS浆体锚固桩。钢管要插入基岩2 m，形成横向钢管棚堵截墙，堵住岩溶管道的泥流通道。

④DK1935＋705下导与＋745上半断面高压注浆，以加固洞身溶洞体流塑性粘泥。

图10-17 DK1935＋745突泥及地表陷坑示意图

⑤DK1935 ＋745 向北打拱部管棚，DK1935 ＋705 向南打左边墙管棚，以顺利通过隧道洞身溶洞，管内并压注环氧树脂化学浆液。

注浆施工方案如图10-18。

图10-18 DK1935＋745突泥治理方案示意图

2）施工步骤。施工中根据地质情况、注浆质量，为了缩短工期、降低造价，对设计进行了局部变更。

①24 号陷坑口的整治：在陷穴口线路右侧设一排钻孔，间距2 m，孔内设?108mm～?127mm钢套管，溶洞部分为花管，管内还加?16mm～?24mm钢筋两根，形成一座钢管、钢筋、CS浆体柱墙，堵塞突泥主要通道，有足够的强度阻止坍塌体向洞内突泥。在喇叭口薄弱环节，可适当加设1～2排孔加固，同时由于浆液扩散，使松散坍塌体固结。浆液扩散半径4～5 m，工作压力满足要求。从取样来看，对疏松、软的泥质页岩、软的粘土，注浆胶结体强度较高，注浆质量好，缩短一半工期。

②为管棚施工创造了有利的条件：原设计为长管棚40m，变更为短管棚20～25 m。拱部管棚孔一次成孔，钻进顺利，未产生钻孔侵入开挖断面，末发生钻孔平交、立交等现象，管棚基本平、顺、直，取消拱部一半管棚根数，将原设计55根1460.2 m变更减少为28根602.8 m，节约投资20万元。

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