武汉高压注浆防水堵漏的几种施工类型及优劣解析

注浆防水的几种类型与解析一、注浆防水的概念注浆防水又称为灌浆法,是利用液压、气压或电化学原理,通过注浆管把浆液均匀地注入地层、围岩、回填、衬砌内,浆液以填充、渗透和挤密等方式,将土颗粒或岩石裂隙中的水..

注浆防水的几种类型与解析


一、注浆防水的概念

注浆防水又称为灌浆法,是利用液压、气压或电化学原理,通过注浆管把浆液均匀地注入地层、围岩、回填、衬砌内,浆液以填充、渗透和挤密等方式,将土颗粒或岩石裂隙中的水分和空气排除后占据其位置,经一定时间后,浆液和原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体,形成一个强度大、结构新、防水性能高的化学稳定性良好的“结石体”,从而达到防水的目的。

二、注浆防水的类型

1、按在含水岩土地层开凿前后注浆分:

(1)预注浆:当井筒、隧道、地下室等构筑物在开凿前或开凿接近含水层以前所进行的注浆施工,称为预注浆。

(2)后注浆:当井筒、隧道、地下室等构筑物掘砌以后,用注浆法治理水害和地层加固等施工称之为后注浆。

2、按注浆使用的浆液材料不同分:

(1)水泥注浆:浆液材料以水泥为主。

(2)粘土注浆:浆液材料以粘土为主。

(3)化学注浆:注浆材料以化学药液为主。

3、按浆液进入地层所需的压力大小分。

(1)轻压注浆:用注浆泵输送浆液,使其压入或渗透入受注地层。

(2)高压喷射注浆:利用高压泵输送浆液,并通过特殊的喷嘴产生具有巨大动能的喷射流,切削地层,与砂、土等颗粒混合、凝结。

4、按浆液在地层中运动的方式不同分

(1)充填注浆:充填大裂隙、洞穴。

(2)挤压注浆:称为压密注浆。依靠注浆压力迫使浆液在地层中压开的各种各样的通道来挤入地层,这种浆液可以使松软地层挤压密实。

(3)置换注浆:通过一定的方法把受注地层中的砂、土逼放出来,形成的孔隙,用浆液充填,称之为置换注浆。

三、注浆防水材料

1、注浆防水材料分类

注浆防水是地下工程防水、堵漏较为有效的方法之一,其目的是通过使用注浆方法将防水材料注入可能的渗漏水通道,经过与水反应并固结后堵塞渗漏水通道,达到防水并进行下一步密封防水施工的要求。

常见的注浆防水材料分类:

无机系:单液水泥浆、水泥粘土浆、水泥-水玻璃浆、水玻璃-氯化钙等浆液。

有机系:即化学类浆液,如聚氨酯类、丙烯酰胺类、环氧树脂类等。

2、选择注浆材料时应考虑的原则:

(1)具有较好的可操作性。

(2)凝胶时间可根据具体情况调节。

(3)固化时收缩不大,与围岩、混凝土、砂土等有较强的粘结力。

(4)固化时具有微膨胀性,强度能满足开挖或堵水要求。

(5)具有良好的稳定性好,和较强的耐久性。

(6)具有耐酸浸蚀性。

(7)无毒、污染小。

(8)注浆工艺简单,操作、安全、方便。

四、注浆材料的选用

注浆材料应根据工程地质、水文地质条件、注浆目的、注浆工艺、设备和成本等因素,按下表选用。

注浆类型

宜选用的浆液

预注浆

衬砌前围岩注浆

水泥浆液、水泥-水玻璃浆液、超细水泥浆液、超细水泥-水玻璃浆液、必要时可采用化学浆液

衬砌后围岩注浆

水泥浆液、超细水泥浆液、自流平水泥浆液

回填注浆

水泥浆液、水泥砂浆或掺有石灰、粘土、膨润土、粉煤灰的水泥浆液

衬砌内注浆

水泥浆液、超细水泥浆液、自流平水泥浆液、化学浆液


五、注浆防水施工机具

1、钻孔机具的类型:

根据产生动力不同分为:风动式钻孔机,内燃钻孔机,其中内燃钻孔机可适用于水平或斜眼,并且钻孔凿进速度最快,可达180mm/min。

根据施工方式不同分为:手持式、气腿式、伸缩式,其中伸缩式钻孔机的钻孔深度最大,可达到8m,气腿式、伸缩式钻孔机适用于任意角度和方向的钻孔。

2、钻孔操作要点:

钻孔操作者双手手持钻机对正钻孔位置,使钻钎与钻孔中心在一条直线上。钻时应先小开风门,待钻入岩石,能控制方向,方开大风门,气量和风压应符合钻孔机要求,钻入一定深度应稍提起空转。开始应用短钎,每钻500mm左右换一次长钻钎,操作要扶稳,喷水吹风要勤,至要求深度要把孔内粉末吹净。换钻钎、检查风动钻孔机和加油时,应先关风门或风管,然后工作。如发现堵孔现象,应立即开动风门,全力提起钻钎,并反顺转钻钎或稍灌水,或敲击至能自由上下运行为止。钻孔操作应严格按照设计图纸定位放线,保证钻孔孔径、孔位、角度、孔数、深度,均满足设计要求。

3、灌浆机具及操作要点

(1)常见的灌浆机具:UBJ型挤压式灰浆泵0.8型和1.2型,UBJ型挤压式灰浆泵0.8型最大水平运输距离为80米,电源电压为3相380V,最大出灰量可达0.8立方米/小时

(2)压浆泵操作要点:

先空车运转正常后停车,再灌水运转,或将已化透的白灰膏约30Kg入筛过滤进入料斗,启动正转按钮,将灰膏浆压入管道作润滑管道用,完毕后停机。

当料斗内白灰膏运完时,即可加入水泥浆,进行正常工作。

当使用压缩空气时,调整灌浆嘴上气嘴和喷嘴的距离,根据出浆量大小,选用合适喷嘴。

结束清洗时,开反转按钮,吸回输送管内的材料,停机,回收料斗内剩余浆液,把海绵球塞进料斗送料口(此时切勿启动电机)中,清洗料斗,拔掉外角管上的橡皮塞,在料斗内放入清水,卸下灌浆塞,启动正转按钮,直到海绵球从输送管口出来为止,喷出清水,即可停机。拆下三通接头随灌浆嘴冲洗干净,再清洗整机。

六、预注浆防水

1. 预注浆技术

1.1 地面预注浆

(1)概念:在开挖地层前,将注浆材料压入地层,待其凝结和硬化后,在工程所经过的地段,形成隔水帷幄,以改善被注地段的地质条件,加快施工速度,确保工程质量。

(2)适用范围:适用于涌水量大的裂隙性岩层、断层破碎带和流沙层或土层中构筑竖井,以及用矿山法构筑的隧道工程。

(3)特点:具有工期短,施工设备和工艺简单,效果显著等优点。地面预注浆,施工条件较好,作业比较方便,但钻机的工程量大,如果在含水层较薄,且距地面较深的土层中使用费用较高。

1.2 工作面预注浆

工作面预注浆是在竖井或隧道掘进作业时,从作业面的周边或断边内,设置注浆孔,将胶结材料注入地层中,待浆液胶结、硬化后,在隧道或竖井的周围形成隔水帷幄,改善被注地段的施工条件后再进行掘进作业,以确保安全和质量。

1.3 帷幕注浆

在松散而不稳定的含水层中开挖竖井或明挖法施工时,可采用此法。帷幕注浆是在地下水位比较高或涌水量大的地区,沿着特定的方向钻孔,向地层中注入浆液,构成具有一定宽度的隔水帷幄,从而切断地下水流入地下工程的补给通道,以达到降低排水量和地下水害的作用。

2. 预注浆施工

2.1 注浆工艺流程

注浆有单液和双液注浆两种流程,双液注浆又分为双液单注和双液双注两种,注浆流程如下:

单液注浆法是将注浆材料全部混合搅拌均匀后,用一台注浆泵注浆的系统,该法适用于凝胶时间大于30min的注浆;

双液单注法是用两台注浆泵或一台双缸注浆泵,按照一定比例分别压送甲、乙两种浆液,在孔口混合器混合后,再注入到岩层中,这种方法,浆液凝胶时间可缩短些为20~600s。

双液双注法是将两种浆液通过不同管路注入钻孔内,使其在钻孔内混合,这种方法,适合于胶凝时间非常短的浆液,将甲、乙浆液分别压送到相邻的两个注浆孔中,然后进入岩层或砂粒之间孔隙混合而成凝胶。

2.2 注浆施工程序

注浆施工必须以注浆设计为基础,根据注浆工艺流程和施工现场具体情况安排施工程序,常见的注浆程序如下图所示:

注浆防水施工详细解读

2.3 注浆施工操作

(1)钻孔

一般情况下,对设计的注浆孔分三批钻进:第一批钻孔间距可大些;第二批钻孔间距小些,最后钻检查孔。开孔时,要轻加压、慢速、大水量,防止把孔开斜,钻错方向。钻孔过程中应做好钻孔详细记录,如取岩芯钻进,应记录岩石名称,钻具尺寸,钻进进尺,起止深度,变径位置,岩石裂隙发育情况,出现的涌水位置及涌水量,终孔深度等;并注意钻孔速度快慢,涌水情况,由此判断岩石的好坏。如遇断层破碎带或软泥夹层等不良地层时,为取得准确详细的地质资料,可采用干钻或小水量钻进、双层岩芯钻进。在采用多台钻机同时钻井时要根据现场条件和注浆设备能力,做好钻井和注浆平行作业的协调。多台钻机同时钻进时,要对钻孔施工进行合理编组,按设计注浆孔的孔位、方向、角度、开孔时间先后错开,避免注浆时串浆,并做好预防串浆的措施。

(2)测定涌水量

当钻孔过程中,遇到涌水,应停机,测定涌水量,以决定注浆方法,解决涌水问题后,继续进行施工。

(3)设置注浆管

根据钻孔出水位置和岩石好坏,确定注浆管上的止浆塞在钻孔内的位置。止浆塞应设在出水点岩石较完整的地段,以保证止浆塞受压缩产生横向变形与钻孔密封。如止浆塞位置不当,或未与钻孔密封,不仅浆液会外漏,而且会把注浆管推出孔外,造成事故。

(4)注水试验

在注浆前,利用注浆泵压注清水,经注浆系统进入受注岩层裂隙进行注水试验,主要目的是:检查止浆塞的止浆效果;把未冲洗干净还残留在孔底或粘滞在孔壁上的杂物推到注浆范围以外,以保证浆液的密实性和胶结强度;测定钻孔的吸水量,进一步核实岩层的透水性,为注浆选用泵量、泵压和确定浆液的配合比提供参考数据。注水时要注意,注入量、注入压力应自小到大,压水时间视岩石裂隙状况而定,大裂隙岩石要短一些,中、小裂隙适当长一些。

(5)注浆

采用水泥-水玻璃浆液时,一般采用先单液后双液,由稀浆到浓浆的交替方法。要先开水泥浆泵,用水泥浆把钻孔中的水压回缝隙,再开水玻璃泵,进行双液注浆。注浆初期,孔的吸浆量大,采用水泥-水玻璃双液注浆,缩短凝结时间,控制扩散范围,以降低材料消耗和提高堵水效果。到注浆后期可采用单液水泥浆,已保证裂隙充堵效果。

对裂隙不太发育的岩层,可单用水泥浆,但浆不宜过稀,水灰比以2∶1~1∶1为宜,注浆压力要稍高,以便脱水结石。当进浆量和注浆压力达到设计效果时,则可停止注浆,压注一定量的清水,然后拆卸注浆管,用水冲洗各种机械进行保养。

3. 预注浆异常现象处理

注浆压力突然升高,应停止水玻璃注浆泵,只注人清水或水泥浆,待泵压恢复正常时,再进行双液注浆;由于压力调整不当而发生崩管时,可只用一台泵进行间歇小泵量注浆,待管路修好后再行双液注浆当进浆量很大,压力长时间不升高,发生跑浆时,则应调整浆液浓度及配合比,缩短凝胶时间,进行小泵量、低压力注浆,让浆液在岩层裂隙中停留时间更长,以便凝胶;有时也可注注停停,但停注时间不能超过浆液的凝胶时间,当须停较长时间,则先停水玻璃泵,再停水泥泵,使水泥浆冲出管路,防止管路堵塞。

4. 注浆效果检查

注浆后,为检验注浆堵水效果,在毛洞范围内钻3~5个检查孔取岩芯并测定渗漏水量。当在坚岩钻孔中渗漏量达到0.4L/(min.m)或一处为12 L/min以上时,则应追加注浆钻孔,再进行注浆,直至达到小于上述指标为止。

七、后注浆防水


1. 后注浆类型及特点

1.1 堵水注浆

在隧道开挖以后,围岩虽经过预注浆,但由于掘进、爆破等振动影响,有些部位仍有可能渗漏水,虽然水量不大,如不处理则影响衬砌质量,影响继续施工。

通常后注浆采用风钻打孔,手压泵注浆的方法, 钻孔直径一般为42mm,孔深2m左右,然后用带止浆塞直径25mm的钢管进行注浆,由于设备小,移动方便,又不需电源,该法适合于地下工程施工。

1.2 回填注浆

回填注浆适用于以下情况:有超挖而又未回填密实的竖井,由于长期渗漏水携带大量泥沙,在井壁后形成空洞,料石或砖砌竖井,灰缝不密实渗漏严重;沉井壁后采用泥浆减阻的,也需进行回填注浆,以置换泥浆,固结井壁,恢复土壤对沉井井壁的固有力;隧道和地道的超挖孔隙,块石回填不密实的孔隙,破碎围岩冒落孔隙或者回填不密实、塌陷、长期渗漏水携带大量泥沙形成空洞都要回填注浆。

1.3 固结泥浆

在围岩裂隙发育,渗水、涌水严重,虽经回填注浆仍不能解决问题的,可以进行固结注浆,固结注浆是将钻孔深入岩石3~3.5m后,注入浆液,固结围岩细小裂隙,减少渗漏水。

2. 后注浆材料的选择可参照下表

后注浆类型

可采用的注浆材料

适用范围

堵水注浆材料

超细水泥、水泥-水玻璃,丙凝、聚氨酯

丙凝浆液调节胶凝时间方便,粘度小,适用于爆破振动而产生的细微裂缝渗漏水和混凝土干缩裂缝、温度裂缝、浸蚀性裂缝等的渗漏水

回填注浆材料

水泥砂浆,也可采用水泥粘土砂浆,粘土浆

充填大孔隙,大面积回填注浆时,可以采用粘土浆。在漏水量比较大的部位可用水泥砂浆与水玻璃双液浆

固结注浆材料

水泥-水玻璃双液注浆材料

水泥砂浆,水泥粘土

对于岩层裂隙发育、渗漏水量较大的地段,可采用水泥-水玻璃双液注浆。浆液配合比、水泥浆的水灰比为3∶1~2∶1、1∶1等三种。水泥浆与水玻璃体积比为1∶1和1∶0.8;凝胶时间为5~10分钟;对于岩层裂隙不甚发育,渗漏水较少的地段,可采用水泥砂浆注入。水泥浆的水灰比为6∶1、4∶1、3∶1、0.8∶1等。土层中的地道还可以采用掺有速凝剂的水泥粘土进行固结注浆。

3. 后注浆施工

3.1 回填注浆施工的步骤

(1)布置注浆孔

因回填注浆压力较小,采用的浆液粘度都比较大,要求加密布孔。竖井一般采用圆形结构,井壁受力比较均匀,浆孔布置形式对结构影响不大,因此可以根据井壁后围岩破坏情况,空洞位置和大小、渗漏水量位置和大小,采取不均匀布孔。

(2)埋设注浆管

注浆管主要由内管、外管、注浆阀和回浆阀、止浆塞组成,见下图。

注浆防水施工详细解读

(3)注浆设备和工艺流程

回填注浆设备有搅拌机、注浆泵、注浆管、胶管、作业台架等,注浆工艺流程如下图:

注浆防水施工详细解读

(4)注浆压力

回填注浆压力不宜过高,只要能克服管道阻力和回填块石层内阻力即可,因压力过高容易引起衬砌变形,造成工程事故。一般采用注浆泵注浆时,最大的注浆压力不要超过0.6MPa。

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