注漿防水的幾種類(lèi)型與解析

一、注漿防水的概念

注漿防水又稱(chēng)為灌漿法，是利用液壓、氣壓或電化學(xué)原理，通過(guò)注漿管把漿液均勻地注入地層、圍巖、回填、襯砌內(nèi)，漿液以填充、滲透和擠密等方式，將土顆?；驇r石裂隙中的水分和空氣排除后占據(jù)其位置，經(jīng)一定時(shí)間后，漿液和原來(lái)松散的土?；蛄严赌z結(jié)成一個(gè)整體，形成一個(gè)強(qiáng)度大、結(jié)構(gòu)新、防水性能高的化學(xué)穩(wěn)定性良好的“結(jié)石體”，從而達(dá)到防水的目的。

二、注漿防水的類(lèi)型

1、按在含水巖土地層開(kāi)鑿前后注漿分：

（1）預(yù)注漿：當(dāng)井筒、隧道、地下室等構(gòu)筑物在開(kāi)鑿前或開(kāi)鑿接近含水層以前所進(jìn)行的注漿施工，稱(chēng)為預(yù)注漿。

（2）后注漿：當(dāng)井筒、隧道、地下室等構(gòu)筑物掘砌以后，用注漿法治理水害和地層加固等施工稱(chēng)之為后注漿。

2、按注漿使用的漿液材料不同分：

（1）水泥注漿：漿液材料以水泥為主。

（2）粘土注漿：漿液材料以粘土為主。

（3）化學(xué)注漿：注漿材料以化學(xué)藥液為主。

3、按漿液進(jìn)入地層所需的壓力大小分。

（1）輕壓注漿：用注漿泵輸送漿液，使其壓入或滲透入受注地層。

（2）高壓噴射注漿：利用高壓泵輸送漿液，并通過(guò)特殊的噴嘴產(chǎn)生具有巨大動(dòng)能的噴射流，切削地層，與砂、土等顆?；旌稀⒛Y(jié)。

4、按漿液在地層中運(yùn)動(dòng)的方式不同分

（1）充填注漿：充填大裂隙、洞穴。

（2）擠壓注漿：稱(chēng)為壓密注漿。依靠注漿壓力迫使?jié){液在地層中壓開(kāi)的各種各樣的通道來(lái)擠入地層，這種漿液可以使松軟地層擠壓密實(shí)。

（3）置換注漿：通過(guò)一定的方法把受注地層中的砂、土逼放出來(lái)，形成的孔隙，用漿液充填，稱(chēng)之為置換注漿。

三、注漿防水材料

1、注漿防水材料分類(lèi)

注漿防水是地下工程防水、堵漏較為有效的方法之一，其目的是通過(guò)使用注漿方法將防水材料注入可能的滲漏水通道，經(jīng)過(guò)與水反應(yīng)并固結(jié)后堵塞滲漏水通道，達(dá)到防水并進(jìn)行下一步密封防水施工的要求。

常見(jiàn)的注漿防水材料分類(lèi)：

無(wú)機(jī)系：?jiǎn)我核酀{、水泥粘土漿、水泥－水玻璃漿、水玻璃－氯化鈣等漿液。

有機(jī)系：即化學(xué)類(lèi)漿液，如聚氨酯類(lèi)、丙烯酰胺類(lèi)、環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)等。

2、選擇注漿材料時(shí)應(yīng)考慮的原則：

（1）具有較好的可操作性。

（2）凝膠時(shí)間可根據(jù)具體情況調(diào)節(jié)。

（3）固化時(shí)收縮不大，與圍巖、混凝土、砂土等有較強(qiáng)的粘結(jié)力。

（4）固化時(shí)具有微膨脹性，強(qiáng)度能滿(mǎn)足開(kāi)挖或堵水要求。

（5）具有良好的穩(wěn)定性好，和較強(qiáng)的耐久性。

（6）具有耐酸浸蝕性。

（7）無(wú)毒、污染小。

（8）注漿工藝簡(jiǎn)單，操作、安全、方便。

四、注漿材料的選用

注漿材料應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件、注漿目的、注漿工藝、設(shè)備和成本等因素，按下表選用。

注漿類(lèi)型

宜選用的漿液

預(yù)注漿

襯砌前圍巖注漿

水泥漿液、水泥－水玻璃漿液、超細(xì)水泥漿液、超細(xì)水泥－水玻璃漿液、必要時(shí)可采用化學(xué)漿液

襯砌后圍巖注漿

水泥漿液、超細(xì)水泥漿液、自流平水泥漿液

回填注漿

水泥漿液、水泥砂漿或摻有石灰、粘土、膨潤(rùn)土、粉煤灰的水泥漿液

襯砌內(nèi)注漿

水泥漿液、超細(xì)水泥漿液、自流平水泥漿液、化學(xué)漿液

五、注漿防水施工機(jī)具

1、鉆孔機(jī)具的類(lèi)型：

根據(jù)產(chǎn)生動(dòng)力不同分為：風(fēng)動(dòng)式鉆孔機(jī)，內(nèi)燃鉆孔機(jī)，其中內(nèi)燃鉆孔機(jī)可適用于水平或斜眼，并且鉆孔鑿進(jìn)速度最快，可達(dá)180mm/min。

根據(jù)施工方式不同分為：手持式、氣腿式、伸縮式，其中伸縮式鉆孔機(jī)的鉆孔深度最大，可達(dá)到8m，氣腿式、伸縮式鉆孔機(jī)適用于任意角度和方向的鉆孔。

2、鉆孔操作要點(diǎn)：

鉆孔操作者雙手手持鉆機(jī)對(duì)正鉆孔位置，使鉆釬與鉆孔中心在一條直線(xiàn)上。鉆時(shí)應(yīng)先小開(kāi)風(fēng)門(mén)，待鉆入巖石，能控制方向，方開(kāi)大風(fēng)門(mén)，氣量和風(fēng)壓應(yīng)符合鉆孔機(jī)要求，鉆入一定深度應(yīng)稍提起空轉(zhuǎn)。開(kāi)始應(yīng)用短釬，每鉆500mm左右換一次長(zhǎng)鉆釬，操作要扶穩(wěn)，噴水吹風(fēng)要勤，至要求深度要把孔內(nèi)粉末吹凈。換鉆釬、檢查風(fēng)動(dòng)鉆孔機(jī)和加油時(shí)，應(yīng)先關(guān)風(fēng)門(mén)或風(fēng)管，然后工作。如發(fā)現(xiàn)堵孔現(xiàn)象，應(yīng)立即開(kāi)動(dòng)風(fēng)門(mén)，全力提起鉆釬，并反順轉(zhuǎn)鉆釬或稍灌水，或敲擊至能自由上下運(yùn)行為止。鉆孔操作應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙定位放線(xiàn)，保證鉆孔孔徑、孔位、角度、孔數(shù)、深度，均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

3、灌漿機(jī)具及操作要點(diǎn)

（1）常見(jiàn)的灌漿機(jī)具：UBJ型擠壓式灰漿泵0.8型和1.2型，UBJ型擠壓式灰漿泵0.8型最大水平運(yùn)輸距離為80米，電源電壓為3相380V，最大出灰量可達(dá)0.8立方米／小時(shí)

（2）壓漿泵操作要點(diǎn)：

先空車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后停車(chē)，再灌水運(yùn)轉(zhuǎn)，或?qū)⒁鸦傅陌谆腋嗉s30Kg入篩過(guò)濾進(jìn)入料斗，啟動(dòng)正轉(zhuǎn)按鈕，將灰膏漿壓入管道作潤(rùn)滑管道用，完畢后停機(jī)。

當(dāng)料斗內(nèi)白灰膏運(yùn)完時(shí)，即可加入水泥漿，進(jìn)行正常工作。

當(dāng)使用壓縮空氣時(shí)，調(diào)整灌漿嘴上氣嘴和噴嘴的距離，根據(jù)出漿量大小，選用合適噴嘴。

結(jié)束清洗時(shí)，開(kāi)反轉(zhuǎn)按鈕，吸回輸送管內(nèi)的材料，停機(jī)，回收料斗內(nèi)剩余漿液，把海綿球塞進(jìn)料斗送料口（此時(shí)切勿啟動(dòng)電機(jī)）中，清洗料斗，拔掉外角管上的橡皮塞，在料斗內(nèi)放入清水，卸下灌漿塞，啟動(dòng)正轉(zhuǎn)按鈕，直到海綿球從輸送管口出來(lái)為止，噴出清水，即可停機(jī)。拆下三通接頭隨灌漿嘴沖洗干凈，再清洗整機(jī)。

六、預(yù)注漿防水

1. 預(yù)注漿技術(shù)

1.1 地面預(yù)注漿

（1）概念：在開(kāi)挖地層前，將注漿材料壓入地層，待其凝結(jié)和硬化后，在工程所經(jīng)過(guò)的地段，形成隔水帷幄，以改善被注地段的地質(zhì)條件，加快施工速度，確保工程質(zhì)量。

（2）適用范圍：適用于涌水量大的裂隙性巖層、斷層破碎帶和流沙層或土層中構(gòu)筑豎井，以及用礦山法構(gòu)筑的隧道工程。

（3）特點(diǎn)：具有工期短，施工設(shè)備和工藝簡(jiǎn)單，效果顯著等優(yōu)點(diǎn)。地面預(yù)注漿，施工條件較好，作業(yè)比較方便，但鉆機(jī)的工程量大，如果在含水層較薄，且距地面較深的土層中使用費(fèi)用較高。

1.2 工作面預(yù)注漿

工作面預(yù)注漿是在豎井或隧道掘進(jìn)作業(yè)時(shí)，從作業(yè)面的周邊或斷邊內(nèi)，設(shè)置注漿孔，將膠結(jié)材料注入地層中，待漿液膠結(jié)、硬化后，在隧道或豎井的周?chē)纬筛羲♂?，改善被注地段的施工條件后再進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)，以確保安全和質(zhì)量。

1.3 帷幕注漿

在松散而不穩(wěn)定的含水層中開(kāi)挖豎井或明挖法施工時(shí)，可采用此法。帷幕注漿是在地下水位比較高或涌水量大的地區(qū)，沿著特定的方向鉆孔，向地層中注入漿液，構(gòu)成具有一定寬度的隔水帷幄，從而切斷地下水流入地下工程的補(bǔ)給通道，以達(dá)到降低排水量和地下水害的作用。

2. 預(yù)注漿施工

2.1 注漿工藝流程

注漿有單液和雙液注漿兩種流程，雙液注漿又分為雙液?jiǎn)巫⒑碗p液雙注兩種，注漿流程如下：

單液注漿法是將注漿材料全部混合攪拌均勻后，用一臺(tái)注漿泵注漿的系統(tǒng)，該法適用于凝膠時(shí)間大于30min的注漿；

雙液?jiǎn)巫⒎ㄊ怯脙膳_(tái)注漿泵或一臺(tái)雙缸注漿泵，按照一定比例分別壓送甲、乙兩種漿液，在孔口混合器混合后，再注入到巖層中，這種方法，漿液凝膠時(shí)間可縮短些為20～600s。

雙液雙注法是將兩種漿液通過(guò)不同管路注入鉆孔內(nèi)，使其在鉆孔內(nèi)混合，這種方法，適合于膠凝時(shí)間非常短的漿液，將甲、乙漿液分別壓送到相鄰的兩個(gè)注漿孔中，然后進(jìn)入巖層或砂粒之間孔隙混合而成凝膠。

2.2 注漿施工程序

注漿施工必須以注漿設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，根據(jù)注漿工藝流程和施工現(xiàn)場(chǎng)具體情況安排施工程序，常見(jiàn)的注漿程序如下圖所示：

2.3 注漿施工操作

（1）鉆孔

一般情況下，對(duì)設(shè)計(jì)的注漿孔分三批鉆進(jìn)：第一批鉆孔間距可大些；第二批鉆孔間距小些，最后鉆檢查孔。開(kāi)孔時(shí)，要輕加壓、慢速、大水量，防止把孔開(kāi)斜，鉆錯(cuò)方向。鉆孔過(guò)程中應(yīng)做好鉆孔詳細(xì)記錄，如取巖芯鉆進(jìn)，應(yīng)記錄巖石名稱(chēng)，鉆具尺寸，鉆進(jìn)進(jìn)尺，起止深度，變徑位置，巖石裂隙發(fā)育情況，出現(xiàn)的涌水位置及涌水量，終孔深度等；并注意鉆孔速度快慢，涌水情況，由此判斷巖石的好壞。如遇斷層破碎帶或軟泥夾層等不良地層時(shí)，為取得準(zhǔn)確詳細(xì)的地質(zhì)資料，可采用干鉆或小水量鉆進(jìn)、雙層巖芯鉆進(jìn)。在采用多臺(tái)鉆機(jī)同時(shí)鉆井時(shí)要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件和注漿設(shè)備能力，做好鉆井和注漿平行作業(yè)的協(xié)調(diào)。多臺(tái)鉆機(jī)同時(shí)鉆進(jìn)時(shí)，要對(duì)鉆孔施工進(jìn)行合理編組，按設(shè)計(jì)注漿孔的孔位、方向、角度、開(kāi)孔時(shí)間先后錯(cuò)開(kāi)，避免注漿時(shí)串漿，并做好預(yù)防串漿的措施。

（2）測(cè)定涌水量

當(dāng)鉆孔過(guò)程中，遇到涌水，應(yīng)停機(jī)，測(cè)定涌水量，以決定注漿方法，解決涌水問(wèn)題后，繼續(xù)進(jìn)行施工。

（3）設(shè)置注漿管

根據(jù)鉆孔出水位置和巖石好壞，確定注漿管上的止?jié){塞在鉆孔內(nèi)的位置。止?jié){塞應(yīng)設(shè)在出水點(diǎn)巖石較完整的地段，以保證止?jié){塞受壓縮產(chǎn)生橫向變形與鉆孔密封。如止?jié){塞位置不當(dāng)，或未與鉆孔密封，不僅漿液會(huì)外漏，而且會(huì)把注漿管推出孔外，造成事故。

（4）注水試驗(yàn)

在注漿前，利用注漿泵壓注清水，經(jīng)注漿系統(tǒng)進(jìn)入受注巖層裂隙進(jìn)行注水試驗(yàn)，主要目的是：檢查止?jié){塞的止?jié){效果；把未沖洗干凈還殘留在孔底或粘滯在孔壁上的雜物推到注漿范圍以外，以保證漿液的密實(shí)性和膠結(jié)強(qiáng)度；測(cè)定鉆孔的吸水量，進(jìn)一步核實(shí)巖層的透水性，為注漿選用泵量、泵壓和確定漿液的配合比提供參考數(shù)據(jù)。注水時(shí)要注意，注入量、注入壓力應(yīng)自小到大，壓水時(shí)間視巖石裂隙狀況而定，大裂隙巖石要短一些，中、小裂隙適當(dāng)長(zhǎng)一些。

（5）注漿

采用水泥－水玻璃漿液時(shí)，一般采用先單液后雙液，由稀漿到濃漿的交替方法。要先開(kāi)水泥漿泵，用水泥漿把鉆孔中的水壓回縫隙，再開(kāi)水玻璃泵，進(jìn)行雙液注漿。注漿初期，孔的吸漿量大，采用水泥－水玻璃雙液注漿，縮短凝結(jié)時(shí)間，控制擴(kuò)散范圍，以降低材料消耗和提高堵水效果。到注漿后期可采用單液水泥漿，已保證裂隙充堵效果。

對(duì)裂隙不太發(fā)育的巖層，可單用水泥漿，但漿不宜過(guò)稀，水灰比以2∶1～1∶1為宜，注漿壓力要稍高，以便脫水結(jié)石。當(dāng)進(jìn)漿量和注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)效果時(shí)，則可停止注漿，壓注一定量的清水，然后拆卸注漿管，用水沖洗各種機(jī)械進(jìn)行保養(yǎng)。

3. 預(yù)注漿異常現(xiàn)象處理

注漿壓力突然升高，應(yīng)停止水玻璃注漿泵，只注人清水或水泥漿，待泵壓恢復(fù)正常時(shí)，再進(jìn)行雙液注漿；由于壓力調(diào)整不當(dāng)而發(fā)生崩管時(shí)，可只用一臺(tái)泵進(jìn)行間歇小泵量注漿，待管路修好后再行雙液注漿當(dāng)進(jìn)漿量很大，壓力長(zhǎng)時(shí)間不升高，發(fā)生跑漿時(shí)，則應(yīng)調(diào)整漿液濃度及配合比，縮短凝膠時(shí)間，進(jìn)行小泵量、低壓力注漿，讓漿液在巖層裂隙中停留時(shí)間更長(zhǎng)，以便凝膠；有時(shí)也可注注停停，但停注時(shí)間不能超過(guò)漿液的凝膠時(shí)間，當(dāng)須停較長(zhǎng)時(shí)間，則先停水玻璃泵，再停水泥泵，使水泥漿沖出管路，防止管路堵塞。

4. 注漿效果檢查

注漿后，為檢驗(yàn)注漿堵水效果，在毛洞范圍內(nèi)鉆3～5個(gè)檢查孔取巖芯并測(cè)定滲漏水量。當(dāng)在堅(jiān)巖鉆孔中滲漏量達(dá)到0.4L/(min.m)或一處為12 L/min以上時(shí)，則應(yīng)追加注漿鉆孔，再進(jìn)行注漿，直至達(dá)到小于上述指標(biāo)為止。

七、后注漿防水

1. 后注漿類(lèi)型及特點(diǎn)

1.1 堵水注漿

在隧道開(kāi)挖以后，圍巖雖經(jīng)過(guò)預(yù)注漿，但由于掘進(jìn)、爆破等振動(dòng)影響，有些部位仍有可能滲漏水，雖然水量不大，如不處理則影響襯砌質(zhì)量，影響繼續(xù)施工。

通常后注漿采用風(fēng)鉆打孔，手壓泵注漿的方法， 鉆孔直徑一般為42mm，孔深2m左右，然后用帶止?jié){塞直徑25mm的鋼管進(jìn)行注漿，由于設(shè)備小，移動(dòng)方便，又不需電源，該法適合于地下工程施工。

1.2 回填注漿

回填注漿適用于以下情況：有超挖而又未回填密實(shí)的豎井，由于長(zhǎng)期滲漏水?dāng)y帶大量泥沙，在井壁后形成空洞，料石或磚砌豎井，灰縫不密實(shí)滲漏嚴(yán)重；沉井壁后采用泥漿減阻的，也需進(jìn)行回填注漿，以置換泥漿，固結(jié)井壁，恢復(fù)土壤對(duì)沉井井壁的固有力；隧道和地道的超挖孔隙，塊石回填不密實(shí)的孔隙，破碎圍巖冒落孔隙或者回填不密實(shí)、塌陷、長(zhǎng)期滲漏水?dāng)y帶大量泥沙形成空洞都要回填注漿。

1.3 固結(jié)泥漿

在圍巖裂隙發(fā)育，滲水、涌水嚴(yán)重，雖經(jīng)回填注漿仍不能解決問(wèn)題的，可以進(jìn)行固結(jié)注漿，固結(jié)注漿是將鉆孔深入巖石3～3.5m后，注入漿液，固結(jié)圍巖細(xì)小裂隙，減少滲漏水。

2. 后注漿材料的選擇可參照下表

后注漿類(lèi)型

可采用的注漿材料

適用范圍

堵水注漿材料

超細(xì)水泥、水泥－水玻璃，丙凝、聚氨酯

丙凝漿液調(diào)節(jié)膠凝時(shí)間方便，粘度小，適用于爆破振動(dòng)而產(chǎn)生的細(xì)微裂縫滲漏水和混凝土干縮裂縫、溫度裂縫、浸蝕性裂縫等的滲漏水

回填注漿材料

水泥砂漿，也可采用水泥粘土砂漿，粘土漿

充填大孔隙，大面積回填注漿時(shí)，可以采用粘土漿。在漏水量比較大的部位可用水泥砂漿與水玻璃雙液漿

固結(jié)注漿材料

水泥－水玻璃雙液注漿材料

水泥砂漿，水泥粘土

對(duì)于巖層裂隙發(fā)育、滲漏水量較大的地段，可采用水泥－水玻璃雙液注漿。漿液配合比、水泥漿的水灰比為3∶1～2∶1、1∶1等三種。水泥漿與水玻璃體積比為1∶1和1∶0.8；凝膠時(shí)間為5～10分鐘；對(duì)于巖層裂隙不甚發(fā)育，滲漏水較少的地段，可采用水泥砂漿注入。水泥漿的水灰比為6∶1、4∶1、3∶1、0.8∶1等。土層中的地道還可以采用摻有速凝劑的水泥粘土進(jìn)行固結(jié)注漿。

3. 后注漿施工

3.1 回填注漿施工的步驟

（1）布置注漿孔

因回填注漿壓力較小，采用的漿液粘度都比較大，要求加密布孔。豎井一般采用圓形結(jié)構(gòu)，井壁受力比較均勻，漿孔布置形式對(duì)結(jié)構(gòu)影響不大，因此可以根據(jù)井壁后圍巖破壞情況，空洞位置和大小、滲漏水量位置和大小，采取不均勻布孔。

（2）埋設(shè)注漿管

注漿管主要由內(nèi)管、外管、注漿閥和回漿閥、止?jié){塞組成，見(jiàn)下圖。

（3）注漿設(shè)備和工藝流程

回填注漿設(shè)備有攪拌機(jī)、注漿泵、注漿管、膠管、作業(yè)臺(tái)架等，注漿工藝流程如下圖：

（4）注漿壓力

回填注漿壓力不宜過(guò)高，只要能克服管道阻力和回填塊石層內(nèi)阻力即可，因壓力過(guò)高容易引起襯砌變形，造成工程事故。一般采用注漿泵注漿時(shí)，最大的注漿壓力不要超過(guò)0.6MPa。

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