注浆治理技术（通用12篇）
注浆治理技术 篇1
1 工程概况
准神铁路红进塔至红柳林段运煤专线工程全长62.424km, 该铁路在陕西段穿越的煤矿采空区为石砭煤矿, 该采空区位于神木县店塔镇, 线路在DK41+750-DK42+670段穿越该煤矿的井田边界线。该矿井的开采方式为平峒式开采, 大面积回采, 开采率50%左右, 主要开采5-2煤。由于设计路肩高程在采空区上7m~12m, 如不进行地基处理将严重危及新建铁路建设及建成运营期间行车安全, 因此拟采用注浆技术进行加固处理。
2 工程地质条件
本区地质构造属鄂尔多斯台地的陕北凹陷, 为一长期稳定地块, 但石砭煤矿形成的采空区对本区工程地质条件产生了不良影响[1]。采空区勘探深度内揭露的地层主要为第四系全新统人工堆积层 (Q4ml) 填筑土、第四系全新统风积层 (Q4eol) 细砂、侏罗系中下统 (J1-2) 砂岩及煤层。现从新到老分述如下:
(1) 填筑土 (Q4ml) :黄褐色, 稍密, 稍湿, 主要成分为细砂, 表层含少量碎石;主要分布在既有村庄、公路附近, 厚度0.5m-6.0m。
(2) 细砂 (Q4eol) :灰黄色, 稍密~中密, 潮湿, 主要成分为石英、长石, 含少量云母碎屑;主要分布在山梁及山梁斜坡上, 厚度2.0m-15.0m。
(3) 煤层 (J1-2) :黑色-黑灰色, 中薄层状构造, 性脆, 有光泽;呈块状或碎块状, 层厚1.2m-3.0m。
(3) 砂岩 (J1-2) :灰黄色-深灰色, 强风化, 中薄层状构造, 砂质结构, 节理、裂隙较发育, 厚度大于20m。
采空区附近无地表水。地下水主要为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水, 煤炭开采是在近10年内进行的, 可推断煤炭采空区未充填水, 水位在煤层以下, 可不考虑地下水对混凝土的侵蚀性。
3 采空区的分布范围和规模
在现场调绘及收集煤矿资料的基础上, 采用地球物理勘探及钻探验证等综合勘探方法。
3.1 地球物理勘探:高密度电阻率测深法, 共布测线3条, 测点间距4m, 实测高密度电法剖面总长度为3.64km。根据物探成果分析, 初步确定了采空区的分布特征。
3.2钻探验证:根据物探成果资料, 有针对性地布置钻孔进行验证, 共完成12钻孔计258.8m。钻探揭露的情况显示, 采空区埋深约在1005m-1010m (高程) , 采空区高度约为5.0m, 进一步确定了采空区的分布特征。
4 采空区稳定性评价
根据《铁路工程不良地质勘察规程》 (TB10027-2012J1407-2012) 、《铁路工程地质手册》介绍的关于小煤窑采空区稳定性计算公式, 结合工程地质、水文地质条件以及经验数值, 综合判定DK41+860~DK42+200、DK42+329~DK42+392均为Ⅰ-可能塌陷区[2,3]。
5 采空区注浆治理范围
5.1 采空区治理长度
治理长度为铁路路线走向上采空区 (空洞) 实际分布长度。根据地球物理勘探及钻探验证, 采空区治理长度为403m。
5.2 采空区治理宽度
采空区治理宽度可按如下公式计算:L=D+2B+2 (hctgφ+Hctgδ) 。
式中, L—垂直铁路中线的水平方向宽度 (m) ;D—铁路路基底面宽度 (m) ;B—路基维护带一侧的宽度 (一般为10m) ;h—上覆松散层厚度 (m) ;H—采空区上覆基基岩厚度 (m) ;φ—松散移动角 (°) , 一般取45°;δ—走向方向采空区上覆基岩移动角 (°) 。
根据上述公式、路基横断面填绘及搜集的煤矿资料可得: (1) DK41+860~DK42+200段治理宽度为26.3~47.7m; (2) DK42+329~DK42+392段治理宽度为24.8~27.1m。
5.3 采空区治理深度
采空区治理深度一般不小于采空区底板深度。 (1) DK41+860-DK42+200段治理深度为8.0m-21.2m; (2) DK42+329-DK42+392段治理深度为12.9m-14.7m。
6 治理方案设计
根据煤层开采情况及采空区稳定性评价, 确定处理范围为: (1) DK41+860~DK42+200段, 长340m, 宽26.3~47.7m, 深8.0m-21.2m。 (2) DK42+329-DK42+392段, 长63m, 宽24.8mm-27.1mm, 深12.9m-14.7m。拟采用压力注浆加固处理措施。
6.1 注浆孔、帷幕孔布置
注浆孔排距5m-6m, 间距7.0m, 梅花形布置。线路两侧处理边界线布设帷幕孔, 孔距3m, 深度钻至采空区 (或煤层) 底板处;孔径130mm, 变径后终孔孔径不小于91mm。
6.2 注浆材料
注浆材料以水泥砂浆为主, 在空洞较大或注浆量较大的采空区, 应间隔投入碎石, 帷幕孔在水泥砂浆中需掺入速凝剂 (水玻璃) 。
水泥砂浆配合比 (水泥:砂子) 为1:4 (重量比) , 水灰比为0.7:1-1:1。水泥采用42.5号普通硅酸盐水泥, 可适量掺入粉煤灰, 掺入量不大于30%;砂子宜选用中砂;碎石粒径宜为10mm-20mm。
6.3 注浆压力
本工程灌浆采用纯压式全孔一次灌注法, 灌浆压力控制为由小到大, 逐渐升高。一般基岩中不少于0.1MPa-0.3MPa, 岩土界面附近逐步加大至0.3MPa-0.5MPa, 最后达到设计压力。当出现孔口返浆时, 压力在300KPa以上稳定5分钟时停止注浆。
6.4 注浆量计算
注浆量计算经验公式:Q=A×S×m×K×ΔV×η∕C。
式中, Q为总注浆量, m3;S为治理面积, m2;m为煤层厚度, m;K为煤层采出率;ΔV为空隙率;A为浆液损耗系数;η为注浆充填率;C为浆液结石率。
注浆量计算如表1所示。
7 施工技术
7.1 钻孔工艺
使用XY-100型钻机, 用Φ130mm钻头开孔, 钻至完整基岩8m后变径91mm, 深度钻至采空区 (或煤层) 底板处。
7.2 注浆顺序
注浆过程应先施工帷幕孔, 防止浆液过多流失, 再施工注浆孔, 按纵向间距14m, 横向间距12.12m打探孔, 钻孔中发现空洞的孔位, 其周围再按设计孔距钻孔注浆。对未发现空洞的孔位, 及时将孔洞灌浆封堵。注浆孔施钻应隔孔进行, 全部钻孔分两序完成:1序孔兼做补勘孔, 记录钻进情况及采空区位置;2序孔兼做检查孔, 位置应选择在注浆量大的地方、两个掉钻空洞中间以及进浆量与预计出入较大的地方, 对前次灌注充填密实情况进行检查。为使路肩范围内的空洞压满, 线路中心及左右三排孔, 应采用间歇式注浆, 间隔12小时后再次注浆。施工中应加强记录, 以分析采空区灌注情况。
7.3 注浆工艺流程
采空区注浆工艺流程内各环节的相互关系如下图1所示。
8 注浆质量检查
注浆结束后, 应结合现场情况施钻检查孔, 检查孔数量应为施工注浆钻孔数的5%, 检查孔应均匀布置, 存在质量隐患的重点部位应加密布置。全孔提取岩芯, 直接观察采空区的浆液充填情况, 岩芯采取率应大于80%, 岩芯无侧限抗压强度>0.3MPa。通过钻孔检验, 原采空深度提取的岩芯采取率达到要求, 表明充填的水泥砂浆密实;无侧限抗压强度达到设计要求值。
9 结语
准神铁路DK41+860-DK42+200及区DK42+329-DK42+392段基底及周边煤矿采空区, 经过注浆加固后, 通过钻孔取芯对注浆质量进行分析, 结果表明, 两段路基基底煤矿采空区影响范围内钻孔注浆处理效果明显, 保证了路基的稳定性。
摘要：根据工程地质条件和采空区稳定性评价, 采用注浆技术对铁路路基采空区进行加固处理。通过物探及钻探确定采空区注浆治理范围, 确定治理方案, 并采取针对性措施, 有效充填了采空区空洞, 保证了路基的稳定性。
关键词：准神铁路,路基,注浆,治理技术
参考文献
[1]中铁工程设计咨询集团有限公司.准神铁路红进塔至红柳林段运煤专线工程 (陕西段) 采空区地基处理设计说明及工程数量[G].2014.
[2]铁道部第一勘测设计院.铁路工程地质手册[M].北京:中国铁道出版社, 2011.
[3]中铁二院集团有限公司.铁路工程地基处理技术规程[M].北京:中国铁道出版社, 2010.
注浆治理技术 篇2
一、专项治理计划
按照北京市轨道交通建设管理有限公司第四项目管理中心下发的《关于在北京地铁六号线一期工程建设中开展质量专项治理工作的通知》的精神和要求，中铁十九局集团北京地铁六号线02标项目经理部立即展开相关工作，项目总工及时组织工程部及区间技术人员召开专门会议进行了学习，宣读了通知精神，组织编制了《六号线02标初支背后回填注浆施工专项治理方案》，在此基础上编制了《中铁十九局集团北京地铁六号线02标初支背后回填注浆施工专项治理计划》，具体内容如下：
1、成立专项检查治理小组
组长：吕兵
副组长：魏清波
组员：田大伟、赵勇、倪金鑫
2、制定检查内容
（1）严把材料进场关，对不合格的注浆材料坚决进行清退，确保注浆材料质量达到标准。
（2）严把施工程序关。
对注浆器具、管道的疏通、检查压浆孔、水泥浆的制作、注浆压力的控制、检查灌浆情况的施工，按照工序进行认真检查，达不到要求或注浆效果不好的要重新进行注浆。
（3）注浆记录要全面准确，反映现场实际情况。施工资料按轨道交通资料管理系统中表C5-98填写，填写的内容要按现场实际情况填写，并且签字齐全。
（4）对现场检查出来的问题，及时进行指出，监督现场施工人员进行整改治理。
3、检查治理工作安排
专项检查治理小组在组长项目总工程师吕兵的带领下定期对背后回填注浆施工进行检查，本次治理工作总体分为三个阶段：
第一阶段：现场检查，查找问题阶段
第二阶段：查找原因，总结治理阶段
第三阶段：巩固成果，质量提升阶段
4、治理工作达到目标
（1）初期支护表面无明显漏水点，隧道允许漏水量为0.12L/m·h。
（2）施工进度顺利按照计划完成。
（3）保证初支施工质量和安全。
二、专项治理措施
在项目总工程师的组织下，每周对区间工区在施的暗挖工程背后回填注浆施工进行专项检查，发现现场施工问题责令责任人立即整改，严格按照图纸施工，对施工完毕后的初支结构及时进行注浆，现场技术员配合监理进行旁站，施工资料按照轨道交通资料管理系统中表C5-98填写，要求填写的内容要按现场实际情况填写，并且签字齐全。
每天传阅施工监测日报，对沉降偏大的里程位置立即采取措施，进行二次背后回填注浆。
本阶段治理成效果显著，共下质量整改单5份，建立了背后回填注浆隐患治理台帐，共进行9次二次回填注浆。
三、专项治理效果
通过本阶段背后回填注浆质量专项治理活动，取得了非常明显的效果，初支背后回填注浆施工更加规范，现场旁站、内业资料等工作更加标准化，施工中出现问题、存在的隐患及时下发质量整改单并得到有效治理，地面及管线沉降值均保持稳定，施工质量及施工安全均安全有序地进行。
四、专项治理活动的评价
本次治理活动对于施工单位来说是对本单位施工的一次内部检阅，使我们对图纸、对设计又有了更深层次的理解，对发现的问题通过进行总结治理举一反三，更好的对施工质量进行管理和控制，有效地促进了工程进度，施工安全、地面沉降、管线沉降控制工作更上了一个新台阶。
注浆治理技术 篇3
在山岭隧道及地下工程施工中遇到塌方时，往往要借助超前支护。超前支护一般有以下几种形式：超前预注浆（全面预注浆）、超前大管棚、超前锚杆和超前小导管。超前大管棚适用于岩体很破碎，开挖尺寸较大的洞室；超前预注浆主要用于大面积特别松散岩体及地下水丰富的岩体中；超前锚杆适用于岩体破碎程度较小的围岩；超前小导管特别适用于中小洞室（一般跨度在8米以下的洞室）的处理塌方施工中应用。
采用大管棚支护技术必须有专用钻机，施工空间要求高，一次花费较大；采用全面预注浆方法，涉及的施工范围大，施工程序繁杂，并且可靠性难以确定；而采用小导管比超前大管棚和注浆施工工艺相对简单得多，支护技术在很小的空间内利用简单的手持风钻即可进行钻眼及布管工作，遇到地层变化时可随时调整施工方案，经济效益显著。
从20世纪80年代起，随着我国经济的快速发展。隧道及地下工程在我国大量兴建，在施工中遇到了各种各样的困难地层，人们在不断地摸索和开发新的地层加固技术，小导管注浆技术以其适应性强而得到广泛的应用，正是由于小导管注浆技术的这些优点才激励人们在施工中进行大胆的尝试，奠定了小导管注浆技术在地下工程中的地位，从而增强了人们使用小导管注浆技术的热情。
1.小导管自身加固原理
1.1小导管的锚杆作用
小导管的锚杆作用原理主要是自身加固原理，主要有联接原理、组合原理和整体加固原理三种。在隧道中以哪种为主。要根据地质条件和锚杆的形式综合分析，但不管以哪种为主。小导管自身的其他作用都同时存在，进一步说，往往是两种或三种的综合作用。
（1）联接原理。隧道围岩有不稳定的岩块和岩层时，可用锚杆将它们联接起来，并尽可能的深入到稳定的岩层中。同理，在打入小导管时，小导管可以将不稳定的岩块和岩层联接起来。
（2）组合原理。锚杆组合作用是依靠锚杆将一定深度的岩层，尤其是成层的岩层组合在一起，组成组合拱或组合梁，阻止岩层的滑动和坍塌。同理，在打人小导管时，小导管也将打入深度的岩层，尤其是成层的岩层组合在一起，组成组合拱或组合梁，阻止岩层的滑动和坍塌。
（3）整体加固原理。通过有规律布置的小导管，将隧道四周一定深度的围岩进行挤压、粘结加固，组成一个承载环。
1.2小导管的注浆通道作用
在小导管注浆技术使用过程中，注入围岩的浆液是通过小导管上的注浆孔均匀地渗入到围岩中的，故在小导管注浆技术中小导管充当了浆液通道的作用。在地下工程小导管注浆中，一般将小导管加工成花管，导管采用普通钢管。浆液在压力作用下通过小导管，注入围岩以达到加固围岩的作用。
2.工程概况
某铁路工程隧道.全长4906m，所经过地区围岩变化较多，围岩自稳情况较差。等级基本为Ⅳ、Ⅴ类，按照设计图纸DKl51＋995－DKl52＋105段为锚喷支护段，但由于围岩风化严重，且隧道右上方有一小型水库，地下水丰富。在隧道DKl52＋057段开挖后，施工单位根据围岩情况及时对隧洞进行了喷混凝土封闭，之后再出碴。但在出碴过程中.隧洞洞顶和岩壁不断掉落岩石。鉴于这种情况，施工单位立即停止出碴.并组织人员再次对塌落而进行喷混凝土封闭。但由于整个隧洞围岩自稳能力非常弱，反复喷射的混凝土根本无法阻止岩石坍塌，因此塌方空洞也越来越大，并影响到已施工完成的超前支护和初期支护施工段。通过对塌方体的观察。塌方段长约8m。宽度约7m。
3.塌方原因分析
隧道发生塌方的主要原因是支护方式不当，没有按照设计和规范要求施工，纯粹是野蛮施工。主要原因分析如下：
1）开挖工艺不符合要求，该塌方段位于Ⅳ级围岩处，但围岩更偏向于Ⅴ级围岩，岩体破碎。作业队伍仍然在下台阶施工过程中采用开挖中槽的方法进行施工，尤其是左右马口宽度不足50cm，有些甚至拱架悬空。
2）每循环进尺3－5m，严重违反了施工工艺中要求1－2榻钢架的要求。
3）擅自降低支护参数。该段Ⅳ级围岩设计为118a型钢拱架，但塌方段处理时发现该段拱架全部采用的是116的型钢拱架，且间距过大，纵向连接筋不足，锁脚锚杆打设不规范，严重偷工减料。
4）Ⅳ级破碎围岩、Ⅴ级围岩应尽量减少爆破作业，若必须采用爆破的地方，必须采用多打眼、少装药、弱爆破的工艺施工，但是作业队伍没有照此施工。
综上所述，隧道施工过程中，该作业队伍盲目施工是造成塌方的主要原因，另外，现场管理还需要不断加强，加大控制手段，尽量杜绝该类事故的发生。
4.塌方处理方法比选
4.1不清碴处理方案
不清除洞碴，让上方坍塌岩碴淹没拱顶上部处理措施：1）喷射C25混凝土封闭洞碴岩面，沿隧道横向设立30cm厚止浆墙；2）采用直径φ42mm超前小导管注浆支护，并注水泥一水玻璃双液浆，使拱部2－3m范围内岩碴固结成一整体；3）短进尺、弱爆破、强支护、强排水开挖施工。考虑到经过小导管超前注浆支护后，围岩自稳能力有所提高，业主、设计、监理和施工四方共同会商，均赞成采用方案二，并取得了良好的效果。
4.2清碴处理方案
在下个塌方周期到来之前，迅速抵进工作面。迅速排水，防止积水软化未塌方地段围岩而导致更大范围的塌方事故。由于坍体洞碴不多，经过业主、设计、监理及施工方四方共同会商，决定处理方案如下：1）先稳定后方边墙，在边墙施作C25混凝土保护墙，再施作30cm厚C25混凝土拱部护拱，形成后方封闭环，预防塌方范围的进一步扩大；2）在后方10m安全地带搭设工作平台，开挖大拱脚，立设工字钢拱架支护，短进尺用悬挑钢轨加喷射混凝土形成拱部封闭环；3）清除洞内岩碴，加钢筋网及锚杆支护，渡过坍方段；4）在坍方段及时施作二次衬砌。
5.超前小导管施工
5.1小导管打设
（1）小导管施工前准确放样，定好钻孔位置，作好标记。并设置必要的控制点以便钻孔时用来控制小导管的外插角度和方向。
（2）小导管制作及安装，超前小导管前端采用呈尖端状，管壁四周有8mm注浆孔，成梅花形布置，间距为15era。尾部有Im不设注浆孔。结构采用φ42壁厚3.5mm热轧无缝钢管，安装时孔位误差小于5cm，角度误差小于 2°
5.2小导管注浆
（1）注浆管路系统的试运转。按注浆站布置图和工艺流程图，安排设备就位，接好管路系统，做注浆前的试运转。用1.5－2倍注浆终压对系统进行吸水试验检查，并接好风、水、电，检查管路系统是否耐压，有无漏水，检查管路连接是否正确，检查设备机况是否正常，使设备充分“热身”。试运转时间一般20分钟。
（2）注浆压力控制。注浆过程中，将压力分为几个阶段，逐级升到规定值。注浆开始时，使用最低一级的压力压注，当注浆量增加到一定程度，再将压力升高一级，当注浆量又增加到一定程度，再将压力升高一级，如此直到在规定压力下，单位注浆量达到设计标准，结束注浆。压力分级不宜过多，本次塌方治理中，注浆压力分为三个阶段时，三阶段压力分别为0.5MPa，0.8MPa，1MPa。采用三阶段分压注浆，减少浆液的过度流失，节省了压浆材料。
（3）注浆结束标准。注浆压力达到设计终压后稳定20分钟后，结束注浆。
（4）注浆施工注意事项。1）在注浆过程中，经常出现串浆现象。发生串浆时，在有多台注浆机的条件下，应同时注浆。在单泵条件下应将注浆孔及时堵塞，轮到该管注浆时，再拔下堵塞物，将管内杂物清除并用高压风或高压水冲洗，然后再注浆；2）水泥浆单液或水泥水玻璃双液注浆进浆量很大，压力长时间不升高。则应调整浆液浓度和配比，缩短凝胶时间。进行小泵量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶，但停留时间不能超过混合浆的凝胶时间；3）注浆效果检查在小导管搭接范围内进行，主要检查注浆量偏少或有怀疑的注浆孔，认真填写检查记录。渗入性注浆通过钻孔检查注浆厚度，小于30cm时，应补管注浆。
6.结语
超前小导管注浆超前加固技术施工设备简单，工艺简单，可以根据实际情况，随时确定小导管注浆的使用与否，且小导管注浆适应性强，可根据实际情况，随时变更施工方法，因此被广泛应用于隧道塌方的治理中。
注浆治理技术 篇4
(1) 井筒特征。金黄庄煤矿副井井筒深度879.1m, 井筒净直径6.00m。采用冻结法施工, 冻结深度166.3/136.57m (深孔/浅孔) , 控制层深度117.21m。副井锁口段深度0~6m。副井冻结段深度6~117.2m, 井壁为内外双层钢筋混凝土复合井壁结构, 内壁厚为450mm, 外壁厚为550mm, 砼强度等级C30~40。深度270~330m段高内, 井壁为单层钢筋砼结构, 砼强度等级C30~C50。其它基岩段井壁为单层混凝土, 井壁厚度450~550mm, 砼强度等级C30。
(2) 井筒出水情况。根据资料统计和现场勘查结果:出水点位于井筒垂深235.0m至670.0m处 (累计段高435.0m) , 初步统计约有12个层位 (不含集中出水点段) , 40余处出水点, 其中西北部散水点较多, 东部主要是个别集中出水点, 井筒综合涌水量约9.6 m3/h, 并有进一步增加趋势。基本分为如下三种: (1) 罐道梁生根锚杆钻孔渗水和原注浆孔返渗; (2) 较大段高出现不连续、分散出水段 (如:610~630m) ; (3) 混凝土接茬出水呈分散集中式, 多处沿井壁接茬集中出水。
(3) 导水通道分析。在初步现场勘查、分析金黄庄煤矿副井井壁出水现状、地层及井筒受力特征的基础上, 以确保井筒安全为宗旨, 综合现有技术条件下的治理经验, 本次治理设计按照“由表及里, 综合防治”的治理原则, 选择“破壁注浆”。即:在井壁上施工注浆通道, 向井壁壁后一定范围内灌注可堵水的浆液材料, 通过浆液的固化从而堵塞壁后的可过水通道, 并通过套孔复注封堵围岩裂隙, 从而达到改善地层导水性和堵水的目的。
2 注浆技术应用
2.1 注浆压力
注浆压力的确定应考虑井壁强度、承受能力等安全因素。注浆压力为静水压力0.5~1.5Mpa, 在岩石裂隙中的注浆压力可适当提高。实际工程前, 应根据井壁强度测试结果进行确定。另外, 注浆工程受下列因素的明显影响:受注地层的成层状况和含水条件;注浆方法 (注浆管的结构等) ;浆液材料的性质 (粘度、凝胶时间) 等。注浆压力对浆液的扩散范围有重要影响。
目前注浆工程经常采用的经验公式为:
式中, PC为注浆终压, MPa, PO为注浆点静水压力, MPa。
由于副井井筒井壁混凝土接茬处质量较差, 经综合考虑, 本工程实际注浆施工过程中, 应根据现场实际及时调整注浆压力及孔位, 保证合理浆液扩散范围和井壁安全。
2.2 注浆工艺应用
为切实解决注浆压力和井壁强度之间的矛盾, 增加井壁强度减少浆液流动阻力, 本次注浆采用如下技术工艺: (1) 诱导注浆工艺。在注浆造孔时同时造孔3个, 中间一个用于注浆, 两侧孔破壁后安装压力表和高压阀门, 实时监测壁后串浆压力, 一旦发现压力过大 (壁后≥2.5 MPa, 套孔复注≥4MPa) 立即打开阀门进行泄浆, 每一循环先予造两至三个孔进行泄水、压水, 联通孔与孔之间的通道, 分出先注孔和后注孔; (2) 单孔少注, 群孔多注的工艺。采取控压控量工艺, 以低压慢注方式进行注浆, 并争取单孔进浆量较为均衡可以确保壁后空隙及围岩裂隙充填密实, 井壁抗压强度及防水能力得以增强。
2.3 浆液扩散半径及范围
(1) 半径。浆液扩散半径与注浆压力、浆液类型、浓度及地层等密切相关。根据类似工程实践, 为保证注浆堵水质量, 兼顾井壁安全, 本次壁后注浆取2.0~3.0m; (2) 范围。本次治理的总体思想为注浆堵水及井筒加固并重, 堵水先行, 加固紧跟, 并根据井壁出水及地层特征, 做到精细化布孔, 既要做到重点突出, 更需做到“标本兼治”, 全面彻底地根治井筒工程地质问题。该段高内 (井深230m~670m) , 出水点层位约20层, 井深505m以下基本上为每隔5m~10m有一层出水点, 且大多为井壁砼接茬处渗水。因此在明水点封堵后还要做好渗水点相对应含水层的“封顶固底”注浆工作。
原则上在对出水层位注浆封水后, 按照五花孔在其上下各3~4m处 (视围岩裂隙发育及透水性确定) 均施工一排注浆孔 (实际施工中还应根据造孔和压水试验进一步确定) , 6孔/层, 孔距3.14m, 初注孔深0.8m (破壁后进入围岩200mm) , 复注孔深约2.0m~3.0m。预计注浆层位32层, 造孔192个。具体注浆施工段高包括230m至井底段全段高。
2.4 注浆顺序及注浆量
(1) 注浆顺序。依据《煤矿井巷工程施工规范》 (GB50511-2010) 及本次注浆工程特点, 为确保施工安全和保证注浆质量, 本次注浆采取“总体下行, 段内上行”顺序实施, 段内 (100m/段, 预计分为四个段高, 具体段高分布还应视该段高井壁出水点、地层性质及井壁结构情况进一步确定) 采取“上行初注, 下行复注”方式进行。严格执行“对点堵水, 封顶固底、套孔复注”的设计原则。
首先采用“下行式对点封堵”对出水点进行注浆直接堵水, 其后对该段高进行壁后注浆充填, 最后采用上行式注浆方式, 对已注孔进行中深孔防渗复注。
(2) 注浆量。针对地层地质构造分析, 尤其是井筒建井冻结影响等需特殊考虑。
由于建井过程中曾经采取过工作面预注浆, 结合工程实际, 预计注浆量消耗:水泥约80 t, 水玻璃20 t。超细颗粒水泥 (或化学浆液) 约30 t作为备用。
3 注浆效果
该工程采用壁后注浆技术, 对井壁出水及壁后基岩裂隙进行密实和充填, 隔绝渗水通道, 消除了水害威胁。同时, 通过注浆改善了地层的物理性质, 增强了井壁防渗性能, 提高了井壁自承载能力, 减少了由于渗水造成的提升设备锈蚀, 提高了井筒服务年限。因此, 本次注浆堵水工程达到并超出设计的预期效果, 为金黄庄煤矿的安全生产提供了有力保障。
摘要：金黄庄矿副井井筒注浆堵水治理技术采用“高低压结合、深浅孔并用、复合、诱导注浆”方式进行, 施工过程中严格执行“安全、经济、合理”的设计原则, 遵循“先试验, 后检验, 再修改”的技术路线, 保证施工技术具有较强的针对性和可操作性, 灵活实施“试验为先”、“动静结合”的管理原则, 达到“综合治水、重点突出”的注浆堵水效果。
建筑工程注浆技术要点探究论文 篇5
摘要：随着建筑行业的发展趋势越来越好，所以注浆技术也获得了更大的发展和提升。并且由于注浆技术自身存在的优点，在建筑工程施工中发挥着越来越重要的作用。本文主要对建筑工程施工中的注浆技术进行了探讨。笔者主要从以下几个方面进行了介绍：第一，阐述了注浆施工的常用方法，主要对高压喷射法和劈裂灌浆法进行讨论，第二，论述了注浆技术的优势;第三，对建筑工程施工中注浆技术要点进行叙述;第四，对建筑工程施工中注浆技术的应用进行叙述，并从不同角度进行详细分析，从而为建筑工程施工中注浆技术要点分析
浅谈注浆技术实践应用 篇6
使用年代较久房屋的屋面、楼地面、梁、柱、墙体等出现裂缝，造成屋面、房屋门、窗渗漏，厨卫间、茶水间、水池、变形缝、穿墙管、墙体面等渗漏是楼房病害的“多发病、常见病”。某办公楼由于年久失修，屋面门窗等处出现裂缝渗水，严重影响正常工作生活，经注浆处理，问题得到根治。根据实践经验并结合本次实例，着重从注浆技术方面论述处理这类病害，以期望深入探讨处理这类病害的方法，提高楼房的使用功能，延长楼房的使用寿命。
1.楼房病害的主要特征
1.1楼房的病害主要分两大类
（1）砼结构病害：主要为受力结构部分，如地下基桩基础、柱、剪力墙、梁、板此部分的处理应从固结补强入手。
（2）楼房墙体渗漏、变形缝、施工缝渗漏，女儿墙、排水管口穿墙孔渗漏、门窗渗漏和预埋件部位渗漏，此类病害可采用固结止水或防水方法处理。
1.2注浆技术对楼房病害的适应性
对于已建成的楼房出现上述病害，尤其是已装修的房屋处理，原则应以最低限度不影响原砼结构和已装修的饰面为基础，采用注浆的方法能满足以上的原则。做到施工影响范围小，加固影响范围大，可达到“一注见效，长久保安”的目的。
注浆方法处理是在压力的作用下，将流动性的“粘结剂”压入被加固体中，具有粘结效果好，封密性好。如压入的是环氧材料对钢筋还具有一定的抗锈蚀性的保护功能，粘结强度往往大于砼自身的拉、剪应力。
注浆方法尤其适用于受周边施工环境的限制无法采用常规方法施工的部位，具有操作简单，快捷的特点。如文物建筑的彩描、雕刻花梁，无法替换的琉璃瓦面等裂缝的补强加固处理；受周边设施限制，无法拆除变动的部位。
在防水方面，由于注浆是把浆液注入到砼内缝中，使其充填密实粘结，因此在提高砼防水性方面较优于“穿衣”性的防水效果。
对出现蜂窝、老化、蚀变性的砼，采用注浆方法是最为理想的方法，能使强度下降的砼得到固结改性，提高强度，延长使用寿命。
2.注浆材料的选择原则
（1）材料综合力学性能好、强度高、耐老化、粘结力强、充填性好。
（2）材料具有良好的渗透性和亲润性，可以灌入微细的缝隙中，对潮湿裂缝具有良好的亲水性和扩散性、粘结性能好。
（3）工艺简单、易操作、施工方便。
（4）材料环保、固结体无毒性污染、耐老化。
（5）材料价格适中。
3.注浆技术对楼房工程病害的常规处理方法
楼房病害影响的因素很多，应从设计—施工—管理—选材—使用过程分析，特别目前建房设计理念。施工技术的飞跃发展，新材料的不断涌现，如何正确认识和运用这些新技术、新材料是控制和减少病害的重要措施。
3.1对于结构受力部位采用注浆加固技术处理方法
（1）从设计—施工—管理—使用过程做好病害成因分析。
（2）根据病害部位设计布孔孔位，孔距适宜控制在30-40cm内，孔径在0.8-1.2mm，孔深根据病害部位而定。
（3）干缝面可在距缝两侧3-5cm处，涂环氧胶封闭缝口，以免注浆时浆液从敞开的缝口窜出。湿缝采用沿缝开槽，槽口宽×深宜控制在2-3cm×2-3cm内，以免扩大缝口。清孔清槽后，压上早强水泥封槽、埋管。
（4）干缝可注入低粘度的环氧树脂类材料，固化时间应控制在12-16小时，目的是让注浆材料能充分充填到缝隙内，起到缝面及周边微细缝隙的全面积粘结作用。湿缝应选用对水具有亲和性和排水性的环氧材料，在注浆过程中克服被粘物表面的水膜与被粘物有效的粘结，从而达到固结补强的目的。
在此笔者提请注意：注浆过程浆液仅对缝面开始部分起堵塞作用，而不是全面粘结，注浆应视为失效。为此应进行同孔多次重复施灌，直至在设定的压力下孔口注浆饱满，并达到一定的注入量为准。
注浆压力宜控制在0.5～0.8Mpa，严防高压对砼造成扩缝劈裂带来新的破坏。
3.2砖墙体及窗、门注浆处理
通常这类病害处理，如墙体渗漏则铲除批荡层，做一道防水层或防水砂浆。但作为连通的墙体将会出现这边治理那边渗漏的局面。同样窗台漏水往往是在“认为”漏水的部位涂上一道封闭胶就可以解决问题。殊不知，窗、门—窗、门框—墙体是一个整体。当窗、门及其框不封闭，雨水沿框的固定螺丝孔、框的拼缝渗流到空心的窗、门框内，再向墙体渗漏；墙体的渗漏的另一原因是外墙的饰面材料不能起到封闭作用，以饰面砖建筑物出现的渗漏为多。采用“穿衣”防水的办法只能治标不治本，当材料老化渗漏又再出现，同时水被封闭在空心墙内（或灰砂砖体内），这些只能通过内墙蒸发，使墙体发霉，并导致白蚁生成，造成暗埋电线管路的损坏。
采用注浆的办法是在窗的框周布孔，重点在框的底部注浆，材料以水泥浆为主。在水泥注浆结束后，再进行环氧封闭处理，其作用是控制水泥注浆后产生的干缩。
墙体的渗漏应先将渗漏的批荡层（室内）铲除，找出渗漏面，采用墙面布孔注浆。注浆材料为水泥浆，改善空心砖的密实度，提高阻挡外墙雨水渗透的能力，可取得理想效果。注浆压力以0.1～0.3Mpa为宜，压力过高极易造成外墙饰面砖的剥落。
3.3用砖墙砌墙的厨、卫间的注浆处理
注浆治理技术 篇7
柳州市某工程建于以填方为主的填、挖整平区, 建设内容包括标准厂房和办公楼等。
场地原始地形为低丘缓坡, 跨越两个山脊及一条冲沟, 冲沟走向近南北向, 沟宽约117m, 深约25m。场地整平后, 在北侧、东北角及水塘周围形成11m~18m高不等人工边坡。长度共为341m+285m+476m=1102m。填方边坡安全等级为一级。
根据地质资料, 场地内 (岩) 土层组成和特性为:①素填土:松散、湿;为黏性土夹石, 可塑黏性土;厚0.6m~2.7m。②粉质黏土:软, 可塑, 饱和, 中、高压缩性;为冲沟水塘沉积物;厚1.1m~3.1m。③黏土、粉土、次生红黏土、红黏土:硬塑、中密;饱和~稍湿, 中压缩性;厚1.4m~9.6m。④全风化泥质砂岩:散体状结构、薄层状构造、岩石极破碎、岩芯呈硬~坚硬黏土状;厚1.9m~5m。⑤强风化泥灰岩:散体状结构、中厚层状构造, 岩石破碎, 岩芯呈碎石状, 为软岩;厚4.8m~8.1m。
各土 (岩) 层主要物理力学指标见表1。
2 扩孔锚索方案论证
2.1 锚杆比选
锚杆种类很多, 锚筋有螺纹钢筋、钢绞线、高强钢丝等, 锚索一般是指锚筋 (受拉件) 为钢绞线的锚杆。钢索结构一般由内锚头、自由段和外锚头三部分组成。内锚头又称锚固段, 是锚索锚固在稳定岩土体内提供拉拔力的根基;外锚头是锚索借以提供张拉力和锁定的部分;自由段是连结内、外锚头的构件, 也是张拉力的承受者。一般而言, 锚索是由钻孔穿过软弱岩层或滑动 (潜在滑动) 面, 把内锚头锚固在稳定的岩体中, 然后通过外锚头进行张拉锁定获得锚固力, 从而解决不稳定地质体的稳定性问题。
扩孔锚索的锚固段直径大于常规锚索, 能缩短锚固段长度, 提高锚索承载力, 有效地解决软岩或土层中锚索锚固段较长且承载力不高、可靠性差的问题。故通过锚杆比选初步决定采用扩孔锚索。
2.2 扩孔锚索的分类
按照锚固段形态大致可分为:①扩大头锚索, 仅对锚索端部有限范围内的孔径进行扩大;②分段扩孔锚索, 将锚固段分成若干段, 按一定间隔分段扩孔;③整段扩孔锚索, 对整个锚固段进行扩孔;④等径扩孔锚索, 锚固段扩孔直径基本同径;⑤异径扩孔锚索, 分段按不同直径扩孔。
按成孔原理大致可分为:①爆炸扩孔, 在钻孔底端装上炸药, 引爆后把孔端炸扩成扩大头;②机械扩孔, 采用扩孔钻头切削土体或软岩使孔径扩大;③水力扩孔, 采用高压旋喷技术扩大孔径形成扩大头或扩大径;④压浆扩孔, 在软弱土层中采用二次注浆或双层管双栓塞注浆法来扩大孔径。
2.3 机械扩孔锚索方案技术论证
该工程边坡治理措施为采用锚索抗滑桩板墙, 其中关键工序之一为锚索。锚索的设计与成功施工是边坡治理必不可少的重要环节。锚索设计所需锚固力较大, 而稳定基岩埋藏深, 且为极软岩。
若采用普通锚索时, 锚固段会较长, 且需做成荷载分散型锚索, 造价较高。故选择状态较好的黏性土作为锚固地层, 可大大节约工作量, 并在有限锚固段长度范围内获得较大锚固力, 满足锚索设计所需锚固力较大的要求, 从而大大节约工作量和造价。
实际锚索设计与施工在全锚固段长度范围内为全锚固段等径扩孔锚索。施工工艺因地制宜, 采用机械扩孔二次注浆锚索技术。
3 扩孔锚索的力学机理
扩孔锚索主要运用于土层和有条件的软岩。扩孔锚索的承载力由两部分组成:一部分为锚固段浆柱体与孔壁岩土体间的摩阻力, 另一部分为位移方向锚固体端部岩土体提供的端阻力。其实质是依靠锚固体周围岩土介质的抗剪强度发挥作用来提供锚索的抗力, 也就是说, 在其他条件一定的情况下, 扩孔锚索的承载力由介质的抗剪强度决定。
3.1 土体的抗剪强度
土是一种弹塑性变形材料, 其应力、变形、屈服与破坏关系较复杂。按照库仑定律, 抗剪强度与剪切面上的法向应力成正比, 其物理本质是土颗粒间相互滑动摩擦及镶嵌作用产生的阻力, 大小由土颗粒的大小、表面粗糙度和密实度等决定。黏性土的抗剪强度由两部分组成:一部分是摩擦力, 与法向应力成正比;另一部分为黏聚力, 由黏土矿物颗粒间通过水膜接触, 相互吸引和胶结形成。
库仑定律对土体的抗剪强度描述为:土体发生剪切破坏时, 将沿着其内部某一曲面 (滑动面) 产生相对滑动, 而该滑动面上的切应力就等于土的抗剪强度。
无黏性土的抗剪强度为τf=σ·tgφ, 黏性土的抗前强度为τf=σ·tgφ+c, 式中, τf为抗剪强度;σ为剪切滑动面上的法向应力;c为黏聚力;φ为内摩擦角。
摩尔-库伦强度理论, 即在应力的作用下, 土的破坏属于剪切破坏, 并沿一定的剪切面产生剪切。当沿该剪切面上的剪应力增大到极限值时, 该单元土体就沿该剪切面发生剪切破坏。在摩尔极限平衡应力圆中, 土单元体剪切破坏的发生, 取决于作用于剪切破坏面上法向应力与土作用所产生的剪阻力, 而不决定于施加的剪应力。
根据剪应力是否达到抗剪强度τ=τf作为破坏标准的理论称为摩尔-库仑破坏理论。研究摩尔-库仑破坏理论如何直接用主应力表示, 这就是摩尔-库仑破坏准则, 也称土的极限平衡条件。
3.2 扩孔锚杆的力学机理
锚杆的拉力最终表现为对锚固体周围介质产生的剪应力, 由介质的剪阻力抵抗剪应力。扩孔锚杆的承载力是指锚杆锚固体所能够承受的极限拉拔力, 它由锚固段锚固体与土体摩擦力及扩大头端部阻力两部分组成, 也就是说锚杆承载力的大小取决于土体的抗剪强度。当受力超过极限平衡状态, 土体发生剪切破坏时, 锚杆承载力也就随之丧失。
由强度理论分析可知, 一般已知σ1=γh及实测内摩擦角φ、黏聚力c, 依据摩尔-库仑理论, 我们就可以求得锚杆所在土体剪切滑动面上的法向应力φ及抗剪强度τ。土体作为锚固体的介质, 对其强度水平的认识是至关重要的。
3.3 扩孔锚杆受力分析
一般认为, 其受力过程可分为3个阶段。
第一阶段:弹性受力阶段。锚杆受力较小时, 锚固段侧壁受摩阻力, 扩大端不受力或受力较小, 扩大头端阻力为弹性土压力。此时锚杆力学性能由锚固段摩阻力决定。相当于静止土压力阶段。
第二阶段:过渡阶段。当锚杆受力超过摩阻力峰值, 侧阻力达到极限时, 锚固体开始位移, 扩大端部阻力逐渐增大, 扩大端前土体受压, 形成局部塑性区。此时锚杆力学性能由扩大端前土体的压缩性能决定。其特征是位移曲线有一个拐点, 扩大端处位移处于弹性阶段, 压缩区土体强度由摩尔圆控制。
第三阶段:塑性区阶段。当锚杆受力继续增大时, 锚杆向前发生较大位移, 塑性区的土体不断被压密, 扩大端部阻力随之增加, 锚杆位移趋于稳定。锚固力得到提高的同时, 土体塑性范围扩大并连通, 结束弹性阶段开始进入塑性阶段。
当锚杆受力继续加大, 在土体中产生的剪应力达到抗剪强度 (τ=τf) 时, 土的极限平衡形成, 土体可能产生剪切破坏, 锚固力随之衰减乃至丧失。
3.4 扩孔锚索抗拔力计算
在理论研究与工程时间的基础上, 现行多种计算方法如下:
基于摩尔强度理论推导的抗拔力计算公式 (1) 钜联扩大头锚杆抗拔力T计算公式为:T=T1+T2+T3…①, [T1=πdldxf, T2=πDlDxfD, T3=πD2secα (σtanφcosα+σsinα+ccosα) ], 另一表达式为:Tuk=πdldfmgl+πDlDfmg2+π (D2-d2) …②, (2) 基于抗剪强度理论的陈良奎教授推荐计算公式:Pu=πDlaCu+π (D2-d2) NcCub/4+πdlτa…③
基于边坡规范的锚杆抗拔力计算公式:Na=r Qπ (DlD+dld) frb+πra (D2-d2) Pcr/4…④
基于抗拔桩理论的锚杆抗拔力计算公式Tuk=∑λiqsikuili+λZπ (D2-d2) qpzk/4…⑤
该工程根据具体情况, 采用基于边坡规范的锚杆抗拔力计算公式④进行锚固力计算, 设计锚固力为600k N。
4 扩孔二次注浆施工工艺
该工程锚索实施, 整个全锚固段长度范围, 锚索设计与施工为全锚固段等径扩孔锚索, 锚固段孔径400mm, 二次注浆, 设计锚固力为600k N。锚固力计算采用基于边坡规范的锚杆抗拔力计算公式进行。代表性支护结构如图1、图2所示。
成孔设备采用江苏金帆钻凿设备股份有限公司生产的扩孔锚索钻机, 先以常规孔径成孔至将近设计孔深, 之后采用扩孔钻头扩大锚固段直径。然后下锚、注浆, 注浆工艺为二次注浆。
整个施工工艺和步骤如下:
①锚杆孔位测量:平整场地后, 对锚杆桩中心位置进行准确放样, 将所要钻孔的桩位用红油漆画圆涂匀, 使钻孔时标志醒目, 又不易损毁。②钻机就位:锚杆桩施工的第一道工序就是将钻机安置在测设的桩位上, 使钻头对准桩位。③钻孔:为了确保从开钻起到灌浆完成全过程保持成孔形状, 不发生塌孔事故, 应根据地质条件、设计要求、现场情况等, 选择合适的成孔方法和相应的钻孔机具。该工程采用成孔机械为旋转式钻机。靠钻具旋转切削钻进成孔, 遇到有地下水时, 用加套管成孔;无地下水用螺旋钻杆直接排土成孔。④扩孔:成孔的锚固段进行局部扩孔, 采用机械扩孔。提出钻杆, 将钻头换成扩孔器, 在扩孔器不扩张状态下, 将其置于锚杆孔底部, 并在钻杆或机架上标记锚杆孔深度线;启动钻机带动扩孔器旋转, 同时给钻机逐渐向下加压, 使扩孔器旋转并向外扩张切削岩土, 锚杆孔底部扩大为设计孔径;锚杆钻机钻进时应避免钻机的剧烈振动, 跳动及钻杆摆动, 确保匀速钻进。注意成孔深度是否满足设计要求, 可适当增加孔深, 但不宜超过设计深度的1%。⑤水洗:在扩孔同时, 钻机供水系统给水, 冲洗切削物和清洗孔壁, 观察水中切削物含量, 当孔中溢流出的水中切削物含量较少时, 完成水洗。⑥锚杆钢筋加工:锚杆是受拉力的关键部件, 采用强度高、延伸率大、疲劳强度高、稳定性好的材料。⑦安放锚杆:安放锚杆用铁丝将注浆管与钢绞线束绑扎牢固, 绑扎点每2m一个。非锚固端预留20cm~40cm以方便注浆。为防止土壤对锚杆的腐蚀, 锚杆应进行防腐处理, 或用抗腐蚀的特殊钢制作锚杆。锚杆成孔后, 应立即将加工好的钢绞线束放到钻孔内。安放钢绞线时, 应保持钢绞线束平直不弯曲。⑧制备浆液及注浆:水泥浆的配比是工艺中重要的一环, 该工程为一次灌注采用鱼峰牌42.5的普通硅酸盐水泥, 灰砂比为1∶0.5~1∶1的水泥砂浆, 内掺0.7%的FDN-2外加剂。首先提出扩孔器, 将锚杆筋体和注浆管插入锚杆孔底部, 用注浆泵及与其连通的注浆管一次灌注, 达到设计长度, 并在浆液终凝前拔出注浆管;浆液的配制强度要求不低于30MPa。一次灌注压力不小于0.8MPa。该工程二次注浆的方法中采用高压注浆管进行注浆, 浆液采用水灰比为0.5的纯水泥浆, 内掺入0.7%的FDN-2外加剂, 二次注浆的灌注瞬间压力不小于2.5MPa。时间间隔与一次注浆时间为6h。高压注浆, 高压泵输送浆液, 浆液从环状出浆口的小孔喷出, 向岩土层挤压渗透, 形成更大直径的锚杆扩大体。连续提升注浆管至环状出浆口处, 重复上述过程, 直至完成不同深度的二次注浆, 其后拔出注浆管。
5 效果检验
锚索效果检验分为两次, 首先在全面施工前用2根锚索进行施工效果检验, 结果作为进一步全面施工锚索基本参数的依据。锚索基本试验的检查和验收, 经过各方的研究, 最后要求为两个方面:①锚索锚固段即扩孔段浆柱体的实体外形检查。经开挖检验, 扩孔段浆柱体实体外形检查为浆脉状的锯齿形接触, 明显提高了锚固段的抗剪强度, 也提高了锚固能力, 直径数据最小为430mm、435mm, 均在400mm以上, 满足设计要求。②实际锚固力的试验检查。检验的实际锚固力, 试验数据为900k N、920k N后不再加荷载, 均满足设计锚固力600k N以上的要求。
全部施工完成后的锚索效果检查验收, 按照规范要求进行, 抽取总量的5%进行验收试验。试验加荷载按照设计锚固力600k N的25%、50%、75%、100%、120%、150%依次进行。正式加荷载前按照设计锚固力600k N的10%即60k N施加一次荷载, 使之各部分紧固伏贴、筋体完全平直, 保证张拉数据准确。
扩孔段浆柱体直径数据和锚索基本试验及验收工程锚张拉表明, 实际锚固力均大于设计锚固力600k N以上, 均满足设计的要求。
该工程已建成使用5年, 边坡运行效果良好。机械扩孔二次注浆锚索, 具有缩短锚固段长度、提高锚索承载力、降低造价等优点, 在该项目上是成功的。
6 结语
通过该项目实践, 得出以下几点结论:
(1) 机械扩孔二次注浆锚索工艺治理边坡, 采用基于边坡规范的锚杆抗拔力计算公式, 抗拔力有保障。
(2) 基于强度理论提出的扩孔锚索设计锚固力的几种计算方法, 具体采用需视实际情况考虑理论值与实际更接近。
(3) 土体的抗剪强度参数十分重要, 需实测与实践经验相结合。
(4) 扩孔锚索的破坏机理在理论上是清晰的, 但极限平衡状态下, 随着拉力增加, 孔壁和扩大端部土体谁先破坏尚需进一步实践来证明。
(5) 永久性工程特别是锚固段位于土层或其软岩层的边坡工程中需慎用, 考虑到岩土介质特性及锚索的使用年限问题, 安全系数宜取大一些。扩孔锚索在土体及软岩锚固中作为锚杆的新技术新工艺, 能有效缩短锚固段长度和提高锚索承载力, 降低造价。
参考文献
[1]JgJ 94—2008, 建筑桩基技术规范[s].
注浆治理技术 篇8
矿井井下有毒有害气体除瓦斯外, 还有硫化氢 (H2S) 、一氧化碳 (CO) 、二氧化碳 (CO2) 、氮氧化物 (NOX) 、二氧化硫 (SO2) 等有毒有害气体。硫化氢是一种无色, 具有臭鸡蛋气味, 有剧毒的可燃气体, 矿井硫化氢的主要来源有:有机物腐烂、含硫矿物遇水分解从老空区和旧巷积水中放出, 爆破工作中产生等。H2S气体的最低沸点高于CO2、CH4、N2等气体, 煤对其具有很强的吸附能力。煤层赋存的大量硫化氢由于采用综掘机截割煤, 割煤速度快, 煤层破碎, 吸附状态转化为游离状态释放出来, 极易导致顺槽迎头及回风流中硫化氢气体超限, 硫化氢 (H2S) 比空气重 (相对密度为1.17) , 且极易溶于水而形成氢硫酸。地势低处危险性比高处大, 下风向硫化氢浓度大, 上风向则浓度低。硫化氢 (H2S) 具有强烈毒性, 能使人的血液中毒, 对眼睛、粘膜以及呼吸系统有强烈的刺激作用, 严重制约矿井安全生产。
2 工程概况。
新疆焦煤集团阜康气煤公司一号煤矿, 位于阜康市三湾乡。阜康一矿11A221工作面回风顺槽设计为矩形巷道, 设计掘进面积为14m2, 净断面积14m2, 掘进宽度4000mm, 巷道掘进高度3500mm, 支护方式为锚网支护。当巷道掘进至开口点65m处, 硫化氢平均浓度值为2ppm, 最大值49ppm。
3 施工方案。
《煤矿安全规程》规定硫化氢最高允许浓度0.0066% (6.6ppm) 。当硫化氢浓度超限后, 对作业人员造成巨大危害。考虑到硫化氢气体的物理、化学性质和危害, 采取加强通风、预注浆吸附、迎头溶解等措施共同降低煤层硫化氢含量。
3.1 通风。
(1) 根据掘进期间风量计算, 该工作面目前需风348m3/min, 实际风量560m3/min;目前工作面硫化氢平均浓度2ppm, 因此保证工作面实际供风量不低于500m3/min, 即可确保工作面硫化氢平均浓度在安全范围内; (2) 工作面风机实现“三专两闭锁”, 加强风机、风量、风筒的日常监管。
3.2 钻孔施工。
硫化氢气体易溶于水, 水与硫化氢溶解体积比为1:2.6, 硫化氢气体溶于水后生成氢硫酸, 能够和生石灰水溶液反应生成硫化钙和水;因此预先布置钻孔在预掘煤体内注入1%的生石灰水溶液可有效的溶解煤吸附的硫化氢。
根据现场实际及硫化氢涌出情况, 在11A221回风顺槽工作面迎头布置钻孔。硫化氢治理措施孔终孔横向间距为2m, 纵向间距1.88m, 顺槽左帮控制到巷道轮廓线外3m, 底板控制到巷道轮廓线外2m, 由于巷道沿煤层底板掘进, 右帮轮廓线落在煤层底板上, 故右帮控制到巷道轮廓线上, 沿巷道掘进方向控制50m。回风顺槽第一次治理在距开口65m处实施, 使用750D钻机施工钻孔。
3.3 预注浆施工。
待钻孔按照设计的施工参数施工完毕后, 使用2m长的4分镀锌管加装阀门, 镀锌管上捆扎马丽散进行封孔, 要求镀锌管外露10cm。使用注浆泵及注浆软管对钻孔注入1%生石灰水溶液。
3.4 掘进施工。
待硫化氢治理施工结束, 施工一验证钻孔, 用于测定工作面的瓦斯及硫化氢含量。若满足掘进要求, 则采用综掘机进行掘进施工, 在综掘机前方至煤壁间加装一道全断面喷雾, 巷道掘进时必须开启喷雾, 且将工作面、回风流的全断面喷雾均开启。
3.5 迎头溶解。
工作面应备足量的生石灰 (Ca O) , 每班接班时由施工队人员负责在巷道内抛洒一遍, 对于本班内新掘进段煤壁、落煤处及硫化氢异常区域及时抛洒, 使其溶解硫化氢气体, 降低其浓度。生石灰抛洒应覆盖落煤区域, 且应尽量向煤壁、巷帮抛洒。
4 技术特点分析
煤巷超前预注浆压注石灰水到掘进工作面迎头煤体内, 使溶液与硫化氢反应生成性能稳定的硫氢化物或硫化物, 极大降低煤层硫化氢含量, 避免了综掘掘进时煤层赋存的大量硫化氢迅速转化为游离状态释放出来, 导致工作面迎头及回风流中硫化氢气体超限, 使工作面丧失了安全作业环境。所需用的主要设备操作简单、安全可靠、效率高, 所用材料来源丰富、价格低廉。节省了大量通风设施投入费用, 也避免了硫化氢气体排放所带来的环境污染。
结语
本次煤巷超前预注浆治理硫化氢气体, 注浆后综掘机恢复掘进, 65~115m掘进时未出现硫化氢超限现象。
实践证明, 煤巷超前预注浆治理硫化氢施工技术是煤矿过硫化氢富含区域一项比较实用、安全的技术。通过压注石灰水到掘进工作面迎头煤体内, 使溶液与硫化氢反应生成性能稳定的硫氢化物或硫化物, 可极大降低煤层硫化氢含量, 大大提高了施工安全可靠性。
摘要：利用工作面打钻超前预注浆, 压注石灰水溶液 (或碳酸钠溶液) 到掘进工作面迎头煤体内, 使溶液与硫化氢反应生成理化性能稳定的硫氢化物或硫化物, 工作面并备足量的生石灰, 抛洒迎头及巷道两帮, 综掘机前方至煤壁间加装一道全断面喷雾, 降低其逸出浓度, 同时加强通风, 多种举措, 降低煤层中硫化氢含量。
关键词：超前预注浆,石灰水溶液,降低硫化氢含量
参考文献
[1]煤矿安全规程[M].北京:煤炭工业出版社, 2011.
采用注浆法对采空区进行治理 篇9
山西省阳泉地区煤炭资源丰富, 开采历史悠久, 境内有许多历史年代不同, 大小、形状及埋深各异的采空区。由于采空区情况复杂, 勘察和施工时有时难以发现, 可能会造成部分已建建筑物倾斜、开裂或路基的塌陷。针对这一特殊情况, 结合当地的材料供应情况和施工条件, 一般采用注浆法进行处理。
1 注浆法加固机理
注浆法是将水泥、粉煤灰及水的混合悬浮浆液用泥浆泵通过已埋设的注浆管注入地层, 在一定压力的作用下, 浆液以填充、渗透、劈裂、挤密等方式将岩土体中的空气、自由水和毛细水排出, 并占据其位置。在灌浆初期, 水泥浆先以渗透的方式将地层中的空洞、裂隙充填, 通过控制灌浆压力, 达到充填、密实、固结地基的目的。
随着灌浆压力的不断调整, 地层形成劈裂→充填→挤密→固结→劈裂的反复循环过程。由此水泥结石体将原来松散的颗粒胶结成一个整体, 重新形成一个结构新、强度大、防水及防渗性能强的良好固结体。随着水泥微颗粒内核的不断水化, 水泥粉煤灰结石体的强度随着时间的增长不断提高。
2 注浆法施工工艺
注浆法的施工工艺流程为:成孔→下管→封孔→配浆→灌浆→清洗灌浆设备。
2.1 钻孔成孔要求
采用口径≮89.00 mm的钻头回转钻进成孔, 终孔层位为穿过丈八煤确认煤层底板终孔。
2.2 下管
钻孔达设计层位终孔后, 立即下注浆管。
若为裂隙孔, 注浆管采用Φ 32.00 mm的UPVC管。花眼间距为15.00～20.00 mm, 交叉分布;花眼直径为Φ 5.00 mm～Φ 10.00 mm。
若为采空孔, 注浆管采用Φ 75.00 mm的UPVC管。
2.3 封孔
将加工好的花管轻轻地下入孔内, 然后用微湿的强度为32.5 MPa的水泥捣实。
封孔段长度:封孔段≮2.00 m。
2.4 灌浆主要控制指标
(1) 灌浆段长度:
根据地层情况及加固目的确定。加固目的一般有以下几种情况:充填采空区、充填挤密因采空引起的岩层裂隙带、塌陷位置周围地基的加固补强, 应视具体工程情况确定。
(2) 灌浆压力:
在选择灌浆方案时, 根据加固目的和不同地段地层的可灌性, 可采用渗入性灌浆、劈裂灌浆和压密性灌浆。渗入性灌浆以无压自流为主, 待地层中的浆液基本充填满后, 再逐步加压至设计压力;劈裂灌浆和压密性灌浆的设计压力一般为0.10～0.50 MPa。
(3) 浆液配比:
根据各孔地层实际吃浆量的大小, 随时调整浆液的配比。浆液配比按质量比计算, 水固比控制在0.6∶1～1∶1之间, 固相比控制在2∶8～4∶6之间。
(4) 所用材料:
主剂为不稳定的粒状悬浮材料, 即P·S 32.5水泥和粉煤灰;溶剂为一般饮用水。在地层吃浆量大时, 根据其吃浆情况向孔内添加适量的石子和石屑来控制浆液的流动性, 以避免浆液扩散范围过大造成浪费。
(5) 搅拌时间:
将主剂与溶剂按设计比例放入搅拌机内搅拌3～5 min, 待水泥、粉煤灰与水充分混合后, 用泥浆泵将均匀混合的水泥粉煤灰浆液送入孔内。
2.5 灌浆工艺
按照成孔→下管→封孔→配浆的程序完成后, 将注浆管与孔内管路牢固连接, 通过泥浆泵先以无压自流状态将水泥粉煤灰浆液送入孔内。当孔壁周围一定范围土层内的浆液灌满后, 管路上的压力表开始显示压力, 此时通过控制泥浆泵的回流量来控制灌浆压力。在灌浆压力作用下, 浆液克服地层的初始压力和抗拉强度, 引起土体结构的破坏和扰动, 使地层的可灌性和浆液的扩散距离增大, 达到地基补强加固的目的。
当地层吃浆量较大时, 可通过增大浆液浓度、添加粗骨料、间隔灌浆、调整压力等技术手段来控制浆液的扩散半径, 使浆液控制在有效范围内, 达到节省材料和地基加固的最佳效果。
2.6 终止标志
(1) 地面出现溢浆。间歇一段时间后进行复注, 直到压力达到0.50 MPa以上且吃浆量很小或不吃浆, 即可终止。
(2) 钻孔间窜浆。将窜浆钻孔封堵后继续灌注, 直至达到设计压力。
(3) 压力急剧上升至0.50 MPa以上, 且浆液无明显消耗即可结束。
(4) 若注浆过程中地面出现裂缝、地鼓等现象, 即可结束。
3 工程实例
3.1 工程概况
中石化阳泉分公司盂县七里沟加油站位于山西省盂县清城乡乌玉村东214省道北侧。加油站于1998年建成并投入使用。2007年3月27日早晨, 在站棚东侧、油罐区南侧, 1辆运煤车进站加油时路面突然塌陷, 将拖车后轮陷入坑内。将汽车救出后, 发现混凝土路面下的塌坑南北向约8 m、东西向约6 m、深约15 m。经对路面坍塌原因进行分析, 该塌坑是由于15号煤层开采后采空区冒落引起上部地层坍塌所致。
根据坍塌原因进行了治理方案设计, 一是将塌坑用素土尽快充填, 避免坑壁坍塌危及站棚和油罐的安全;二是采用水泥灌浆法对采空区进行充填密实, 并对塌坑回填土进行充填补强加固。治理范围为油罐区南部塌坑周围20 m×15 m, 目的是加固塌坑周围已松动的土层及充填密实周围的采空巷道, 孔间距为5 m, 深度为22～30 m。方法为压力灌浆, 所用材料为P·S 32.5水泥, 水灰比为0.6∶1。
3.2 处理效果检验
对该工程采空区注浆加固的效果, 采用钻探方法进行了抽检。根据规范要求和场地采空塌陷情况, 结合现场实际注浆的吃浆情况, 边施工、边进行抽检。如果在施工时有空隙, 再次进行注浆到注满为止;如果检验时采空部位无空隙, 则表明已注满。
该工程通过钻探施工过程中的钻进速度、难易程度、冲冼液的消耗情况、岩芯的采取率和完整性等指标来检查注浆的效果。
(1) 从钻进速度来看, 在检查孔施工过程中, 与施工注浆前钻孔的情况相比, 钻进效率明显降低。
(2) 从钻进的难易程度来看, 在施工检查孔过程中, 与施工注浆孔时相比钻进难度增大, 钻机操作人员在实际操作中感觉地层明显变硬, 在相同压力下不进尺, 只有加大压力才能钻进。
(3) 从冲冼液的消耗情况来看, 在施工注浆孔时, 孔内基本不返水;而检查孔施工中孔内返水情况良好, 并且消耗量不大, 说明通过注浆原地层中的空洞已被充填、空隙已明显减少, 地层的透水性降低, 注浆效果明显。
(4) 从岩芯的采取率和完整性来看, 在整个钻进过程中没有掉钻现象, 岩芯采取率由原来的60 %提高到95 %以上, 在整个钻孔的岩芯中均不同程度地见到块状、脉状、柱状、星点状的水泥粉煤灰浆液结石体, 在采空部位提取到灰白色的水泥和粉煤灰混合物的结石体。
以上情况表明, 采用注浆加固效果明显, 达到了采空区充填地基加固补强的目的。
参考文献
[1]杨爱青.黄土丘陵区中小煤矿土地塌陷规律探讨[J].山西煤炭干部管理学院学报, 2004, 17 (2) :61-62.
[2]李富平, 邹继兴, 刘福东.地方矿业开发引起的地表塌陷问题及防治对策[J].河北理工学院学报, 1999, (S1) :70-73.
注浆治理技术 篇10
但在隧道建设过程以及运营过程中,因受地层软弱或其它特殊工程地质条件的影响,常出现围岩塌陷、衬砌开裂、渗水等病害,尤其是围岩塌陷,其影响范围大,后果也更严重,常导致隧道衬砌结构垮塌,施工中断,甚至围岩塌陷延伸至地表,在地面形成陷坑,对周边环境造成很大的影响。
受自然条件影响,平顶山太澳高速莫隧道在正常通车过程中,衬砌背后围岩发生塌陷,造成衬砌局部开裂并有渗水现象,本文针对该次围岩塌陷的成因以及相关处治措施开展研究,一方面解决本工程的主要技术难题,同时,也为我国以后类似工程案例提供借鉴和参考。
1 工程概况
该隧道位于平顶山市,为分离式双洞隧道,隧道全长1 318 m,平面线形采用直线和半径850 m的圆曲线。隧道建筑限界宽9.2 m,高5.00 m;内轮廓净宽12.5 m,净高7.01 m。施工期间,隧道里程桩号LK66+446～LK66+508段岩石构造节理裂隙扩展,常呈不规则脉状、团块状出现,致使岩石整体强度变低,并沿裂隙面断开。由于松散状的覆盖土层较厚,顶板岩石厚度薄且破碎,开挖时出现大面积的坍塌、冒顶现象,塌方平均高度12 m,宽度9 m,塌方长度62 m。该隧道运营期间,在同样位置对应的山顶发生局部塌陷,塌陷区大致呈圆筒状,直径达10～12 m,浅处深度为1～2 m,深处深度达10～12 m,塌方量约1 200 m3。探地雷达检测结果表明该段围岩局部脱空、不密实严重。为提高围岩强度,降低围岩的透水性能,改善隧道成拱的作用,决定对该段实施地表高压预注浆处理,进而达到保证工程安全的目的[1]。
2 围岩塌陷勘察
2.1 塌陷区域GPS定位
隧道上方山顶地表出现局部塌陷后,为准确确定山顶地表塌陷区的位置与隧道位置之间的关系,本工程采用美国天宝公司生产的GPS5700全站仪对山体塌陷区进行了GPS定位测试[2]。测试结果如图1所示,图为山顶公路、隧道中心线、施工过程中塌方回填区与隧道通车后山顶塌陷区的水平平面相对位置,由图可知,此次山顶的局部塌陷与隧道施工塌方、正常通车后衬砌开裂等具有一定的联系。
2.2 隧道围岩塌陷分布探测
采用无损检测技术——探地雷达检测隧道衬砌背后塌陷围岩的分布情况[3,4,5],为下一步加固治理提供依据。检测结果表明:隧道检测段LK66+410—LK67+510段可能位于裂隙比较发育的围岩中,深层探测发现左洞附近存在破碎带,而且范围大、位置深,可能对拱腰和边墙有所影响,拱顶上方15 m范围内没有大的空洞或裂隙存在。由探测结果分析总结隧道围岩塌陷病害的具体位置,为下一步加固治理的重要部位。
3 加固方案及实施
注浆方案是否成立,取决于其功能性、适应性、可实施性、经济性、对环境的保护以及安全性原则。在保障施工安全性、经济性的要求下,为了不影响本隧道的正常通车,采用山顶注浆技术治理隧道围岩塌陷病害[6,7,8]。
3.1 方案设计
本工程采用山顶地表注浆加固隧道围岩塌陷区域,隧道注浆加固区域为LK66+410—LK67+510段。山顶地表注浆孔孔位采用梅花形式布置,相邻两排孔的间距为5 m,每排相邻两孔间的间距为5 m(图2所示),注浆孔注浆区域为隧道拱顶上方10 m范围内,以便提高隧道衬砌周围围岩强度,降低围岩的透水性能,改善隧道成拱的作用。
3.2 注浆参数设计
注浆孔径75 mm,孔间距为5 m,呈梅花形布置。
浆液配制采用32.5级普通硅酸盐水泥,水泥浆液配制水灰比0.6～0.8;注浆量以达到注浆压力为止(最大不超过1.5 MPa)。
注浆次序:首先对隧道中心线两侧的注浆孔注浆,使隧道周围岩土得到一定的加固,再对隧道中心线上的部位进行注浆。同时要求隔排注浆,即相邻两排孔分开注浆,目的是有利于检测前期注浆效果。
3.3 加固施工
由于隧道埋深度高达80 m以上,且塌陷区为松散体,所以注浆孔采用电动回转钻机水粘成孔。
钢花管加工:
1)注浆孔制作:采用30 mm×5 mm钢管,沿钢管轴线间距20 cm、钻直径15 mm的孔眼,注浆孔沿钢管四周呈梅花形布置。先布好孔位,再用电焊烧眼,防止偏斜。
2)连接:中间钢管则每端都加工有丝扣,用于钢管与钢管的连接。最前端钢管制作成尖锥状,并用电焊焊接缝隙。
3)焊接:钢管处采用电焊闸阀,并套15 cm长的对丝管。注浆管与对丝管均采用螺帽连接牢固。
钢花管安装:
钻机钻到设计深度后清理孔位并拔出钻头,同时下设加工好的钢管于孔内(钢花管孔眼全部用透明胶布包裹3～4层),持钢管下到设计深度后及时封孔。由GPS确定各个注浆钻孔的位置和深度,然后采用电动回转钻机成孔,钻机钻到设计深度后清理孔位并拔出钻头,同时下设加工好的钢花管于孔内[9]。
注浆加固:
钢花管安装完成后,采用高压泵注浆,此泵最大压力可达到7 MPa,每小时注浆量为4 m3。注浆时应采取跳越对称注浆,一序采用开放式回填注浆,二序和三序都采用加密式注浆,这样可使浆液充填密实。
4 安全监测及加固效果
4.1 隧道断面变形监测
在山顶注浆加固过程中,采用隧道激光断面仪监测并记录隧道各断面变形数据,合理调整注浆量和注浆压力等;并观测隧道裂缝变化和渗水情况,确保注浆过程中隧道结构安全,直至注浆完成。
4.2 加固效果分析
由于地表注浆过程中,高压浆液具有填充和压密作用,注浆后的隧道渗水现象得到有效治理,防渗效果如图3所示。同时探地雷达检测结果表明,填充效果明显(见图4)。注浆前,隧道LK66+420—LK66+435段左边墙内部围岩7～12 m处脱空、不密实严重,注浆后,病害区域得到有效填充加固。
5 结语
本文综合应用GPS定位系统、探地雷达技术等对隧道围岩塌陷区进行准确定位,分析隧道衬砌背后密实情况。并根据隧道工程的设计和施工资料,基于定位分析的塌陷范围和各段衬砌背后密实状况,以确定山体局部塌陷对过风崖隧道工程安全的影响,确定了隧道衬砌背后围岩塌陷处治方案。实践表明:山顶注浆技术对隧道此类病害进行了有效治理,总结了相应的施工技术参数,为今后类似工程提供指导[10]。
参考文献
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[7]孟晓洁.复杂地质条件下深井巷道地面预注浆加同和支护结构研究[D].安徽理工大学,2012
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[9]陈金城.天心山隧道帷幕注浆及地表深孔注浆施工技术[J].铁道建筑,2005(09)
浅谈注浆技术工程的加固 篇11
关键词:注浆技术;工程加固;地基承载力
建筑物的全部重量和荷载是通过基础传递给地基的,而作为支承建筑物荷载的地基,必须有足够的承载力和稳定性。因此,只有充分认识地基工程的特殊性,及时采用适当的地基处理方法,才可以保证结构的安全与正常使用。在有些特殊场合下,地基的承载力受到了外来威胁,必须采取切实可行的方法进行加固处理。通过大量的研究和实践证明,注浆加固技术是比较成熟的、有效的、可行的。
注浆是工程建设中结构防渗、堵漏及地层加固的一项新技术。注浆技术是用特制的水泥浆液或化学材料(如内凝、甲凝、络木素、聚氨酯、环氧树脂等)制成浆液,借助注浆泵,以一定压力灌入构筑物或地层的裂隙中,经凝结固化后,使原来的疏松软弱部分得到加固,改善工程性能。注浆材料具有较好的可灌性,可灌入0.15mm以下的裂隙或粒径0.1mm以下的粉砂及土壤颗粒间的缝隙中,起到良好的渗透固结作用;由于注浆材料是靠一定压力灌人构筑物的裂隙、洞穴及毛细孔中的,因此,又具有很好的挤压压密固结作用。灌注长度和深度可根据注浆材料的凝结时间加以控制。使用注浆技术在地下工程的防渗止水,同岩加固,塌方处理,地基、坝体及桥涵的补强加固等方面具有独特的效果。我们曾采用注浆技术对下沉的工业厂房柱基进行了处理,取得了成功。现介绍如下:
一、工程概况
该厂房的B-11号柱基下方原先挖有防空洞.其端部未作封闭处理,由于地下水、雨水长期渗漏,发生滑塌,塌方体呈泥浆体,后来在距防空洞塌方端2m和3.5m处砌了两道砖体截堵墙,止住了泥浆进一步流失。但由于塌方使该柱基及柱体发生严重下沉,下沉量达6.6cm。下沉影响区域呈圆形,直径约6m,在地面可看出明显的下沉裂缝,致使厂房屋架下移,屋面及天窗拉裂,严重影响地基及厂房结构的稳定性。
B-11号柱基埋深1.7m,其座尺寸为2.4*3m。防空洞净高2m,防空洞距地表约8m,塌方端位于柱基下方。防空洞第一道截堵墙与第二道截堵墙间隔1.5m。塌方空间体积约7.14m3,塌方高度4m,塌方顶部仅距柱基底部2m。该地基地质为第四纪洪积粘土,呈潮湿硬塑状。经打探孔表明,距地表下4.7～5.2m范围有渗水现象。
在实施注浆加固之前,曾讨论采用桩基加固方法。由于桩基施工需动用大型设备,工艺较复杂,施工工期长,桩基必须深入塌方部位以下数米,才能起到加固效果,这样增加了工程费用,而且不可避免地要对地基和基础产生扰动,加固效果也无把握。采用注浆加固,工艺简单,施工方便,工程费用低,工期短,对地基和基础无任何扰动,是一种比较适宜的加固方法。
二、注浆材料及施工工艺
这次注浆是采用双液高压注浆法。注浆材料为425号普通硅酸盐水泥和40～50波美度的水玻璃,模数M=1.9～2.8。水泥浆水灰比为1:0.8,水玻璃实际用浓度25-35波美度,水泥浆与水玻璃体积比为1:0.8～1:0.6。注浆设备采用2TGZ- 60/210型调速高压注浆泵一台,TDW-75型钻机一台,灰浆搅拌机一台:注浆压力为0.5～2.5MPa,最大瞬时压力为3MPa。
三、注浆孔布置
钻孔布置分为三部分
(一)防空洞壁后注浆段
注浆目的是防止灌注塌方空间时浆液沿壁后向防空洞方向蔓延,钻孔布置于截堵墙附近防空洞的拱部,钻孔间距3～4m。
(二)截堵墙之间及塌方空间洞内注浆段
截堵墙之间注浆是为抵抗塌方空间注浆内外产生的液体压力;塌方空间注浆是为了支撑地基压力,使扰动的地基土层坐落在较坚硬的水泥结石体上,形成一体。
(三)塌方空间及柱基下地层地面注浆段
主要目的是对塌方空间注浆液硬化收缩所产生的缝隙进行二次注浆,以及对受扰动的地基进行强化注浆。地面注浆孔扣置于柱基四角和两侧,钻孔长度9m,倾角10°左右,其中2个孔深入到塌方顶部,其它孔均倾斜深入柱基下上层内。注浆孔直径均为50mm,用管径5cm的水管作注浆管。
(四)注浆加固施工
首先将截堵墙处的防空洞拱墙周围做好封闭处理。通过钻孔对防空洞壁后和两道截堵墙之间空间进行注浆,以形成坚固的抗力墙,同时保证上部塌方部位处于密闭状态。为了使截堵墙内的残留水充分排出,注浆压力控制在1-1.5MPa,当水从截堵墙上端砖缝中排净并流出水泥浆液时,用碎布或水泥纸袋进行封堵,然后加压注浆,当压力升至3MPa时停止注浆。
当防空洞壁后和截堵墙问灌浆结束后48h,开始对柱基下塌方空间及柱基上层注浆。首先在防空洞内截堵墙处打钻孔,从下往上向塌方空间内注浆。当塌方空间内的残积水从洞口:方拱部和下方边墙排出,并见到有水泥浆液流出时,将漏浆处用牛皮纸袋等封堵,继续加压注浆,注浆压力保持在2MPa,同时仔细观察地面情况,当发现地面混凝土地板有鼓裂、出浆等现象时,加压至2.5MPa即停止注浆:
7天后,待柱基下塌方空间注入的水泥、水玻璃浆液硬化收缩后,分别从地面对柱基四角和柱基两侧注浆孔进行二次注浆,使由于水泥浆液收缩而产生的微小缝隙及受扰动的土层内的空隙进一步灌实和强化。施工中发现:二次注浆的水泥浆液用量较大,绝不能忽视。地面注浆压力一般保持在1～2MPa,如发生注浆压力猛增不稳定时,则停止注浆。
(五)注浆加固效果
注浆情况表明,水泥浆液在壁后注浆,可灌性、流动性较好,注浆压力为1MPa时,注浆扩散长度能达到5～8m。注浆后,在截堵墙上下部位和距截堵墙15m处防空洞拱角和墙脚处凿开40x 40cm的洞进行探查,发现截堵墙内被水泥浆液填满,无任何缝隙,防空洞壁后水泥浆液与土混为一体,胶结良好,达到了密闭效果。
塌方空间内注浆效果也明显。随着浆液的注入,注浆压力逐渐上升,浆液对周围土体产生挤压压密固结作用,使具弹塑性的原状土及受扰动的土屋各向得到压密,提高了土层的密实性,保证了柱基稳定不再下沉。
柱基地面注浆结束后第三天,进行了吊车负荷试验,除第一次运行时柱基下降0.3mm(属于正常的测量误差),经30次吊车运行,柱基未产生下沉现象,表明了注浆加固效果良好。
水泥浆液形成的结石体具有一定强度,用7x 7x 7cm的试模,对其做了3天和7天的强度检验,3天平均抗压强度为1.5MPa,7天平均抗压强度为2.3MPa,是地基承载强度(0.3MPa)的5-7.6倍,足以满足地基加固需要。
三、结束语
注浆治理技术 篇12
1 井壁破裂机制及常用治理方法
对于井壁破裂机制, 岩土工程界、采矿界以及相关领域的专家学者提出了竖直附加力、施工质量、构造运动等不同的假说[1,2,3,4], 其中竖直附加力说得到了大多数专家及学者认可。该假说认为:特殊地层含水层水位因采矿或非采矿活动而下降, 含水层的有效应力增大, 产生固结压缩, 引起上覆土体下沉。土体在下沉过程中, 由于接触摩擦对井壁产生向下的竖直附加力, 原井筒井壁设计时未认识也未考虑此力, 附加力对井壁作用自上而下累积到一定量值后, 混凝土井壁不能承受巨大的竖直附加力而破坏, 附加力是导致众多井筒井壁发生破裂的主要原因。崔广心、周国庆、杨维好等人为了揭示井壁的破裂机制, 采用室内大型模拟试验台, 模拟研究深厚表土层与井壁 (结构物) 之间的相互作用, 提出了著名的“竖直附加力理论”[5,6,7,8,9]。
针对井壁破裂问题, 广大科技工作者提出了多种治理方法, 如改善井壁结构、开卸压槽、地面注浆以及破壁注浆等。
由于疏排水导致含水层压缩是产生附加力的根源, 因此, 注浆加固含水层法是解决井壁破裂问题较根本和积极的措施, 在破裂井壁的治理中得到了广泛应用。
2 地面注浆加固地层法治理井壁破裂的机制
地面注浆加固地层法对井壁竖直附加力的缓释及抑制双重效应示意图见图1。图中横坐标表示含水层疏水时间t, 纵坐标是井壁附加力fn。
1—井壁破裂前fn—t关系;2—井壁破裂后、注浆前fn—t关系;3—考虑附加力缓释效应的fn—t关系;4—考虑抑制、缓释双重效应的fn—t关系。
假设井壁所能承受的极限附加力为fc, 由于含水层疏水降压造成了井壁附加力随时间延长而增加 (图中曲线1) ;tc时刻附加力达fc, 井壁遭受破坏, 井壁附加力降至fr (即残余附加力) ;由于疏排水的继续, 井壁附加力又以一定规律发展 (图中曲线2) ;若在t1时刻对含水层进行注浆加固, 因大量浆液的挤入使部分上覆地层向上位移或产生上移趋势, 井壁附加力得以缓释 (图中CE段) , 附加力减至fw;此时, 若不考虑注浆加固对阻碍含水层疏水的作用, 附加力将沿曲线3的趋势发展, 事实上部分含水层得以充填密实, 井壁附加力随时间增加的曲线斜率将产生变化 (曲线4) 。因此, 对含水层进行注浆加固有抑制附加力 (t时刻为d) 和缓释附加力 (t时刻为h) 的双重效应。从图中可以看出, 如不进行含水层的注浆加固且井壁抗附加力能力没有提高, 预测井壁将在t2时刻再次破坏;考虑注浆缓释效应后, 预测井壁将可能推迟至t3时刻破坏;若同时考虑抑制、缓释双重效应 (即实际可能的情况) , 井壁破坏时间将继续推迟。如果预测井壁破坏时间大于矿井降水影响终止时间, 则矿井生产期间井壁的安全将得以保证。
含水层注浆加固时将可能造成上覆土体的上移, 从而对井壁附加力产生缓释效应, 这对于井壁未来的安全无疑是有利的, 但同时也带来了注浆加固过程中井壁的安全问题, 如注浆范围或注浆工艺等参数选择不当, 浆液压力将可能造成井壁承受超过原始设计的不均匀水平压力而致使其径向处于不安全状态, 地层的上移若“缓释”附加力过度, 将可能使井壁竖直方向受拉而又对井壁安全构成威胁。因此必须通过实测监控技术, 及时调整注浆参数。
3 地面注浆加固地层技术的应用
3.1 工程概况
某矿副井竣工于1973年12月, 井筒净直径6.0 m, 深度462.10 m。表土段采用冻结法施工, 冻结段为普通双层钢筋混凝土井壁, 内壁厚400 mm, 外壁厚350 (400, 500) mm;基岩段为单层素混凝土井壁, 其厚度400 mm。井筒穿过的第四系表土层厚163 m, 主要由黏土、铝质黏土、亚黏土及砂砾层组成, 属冲积、湖泊相沉积, 整个表土层可分为4个含水层, 属第四系砂砾含水层, 含水量十分丰富。
2001年7月在对井筒的检查中发现, 在垂深161.5 m处井壁有破裂现象, 井壁东北角有1条微裂缝, 环向长1.5～2.0 m, 倾角3°左右, 呈拉裂特征。在垂深165 m左右发现井壁表面有混凝土片状脱落现象, 破裂段高度0.5～1.0 m, 环向近2/3贯通, 呈现竖向荷载作用下径向劈裂现象。
为了保证矿井的正常安全生产, 防止井壁破裂状况的进一步恶化, 经过方案比较, 决定采用地面注浆加固地层法对该副井进行治理。
3.2 地面注浆孔的布置及注浆参数的选择
根据该矿副井井筒穿过地层的地质资料, 考虑到含水层疏水沉降的重点在中、深部, 含水层加固范围为垂深80～170 m (深入基岩风化带6 m) , 地层总厚90 m, 含水层累计总厚38.82 m, 见表1。
在地面共施工8个注浆孔, 均匀布置在圈径为33 m的圆周上, 孔间距12.63 m。
注浆施工中采用上行分段、定时、定量、间歇式注浆。1次注浆量达到16～27 m3时停注, 待浆液凝固24 h后进行2次循环注浆。注浆加固距离6.6 m, 相对加固宽度12 m, 注浆孔口终压为4.0～5.0 MPa, 同时综合考虑井壁受力应变、地层沉降量、钻孔取样分析、浆液扩散的雷达检测等情况作为结束注浆的标准。
3.3 注浆效果分析
目前地面注浆效果的检测有多种方法, 常见的有:钻孔取岩心、声波探测和电磁法等。采用钻孔取岩心法较为直观可靠, 可对该矿副井的加固效果进行检测。注浆后5个岩心样品的部分力学指标测定结果见表2。
由表2可以看出, 注浆后土体的力学性能较注浆前有明显改善, 有些甚至提高1倍左右。
为了检测注浆效果, 同时对注浆前后井筒附近地表的沉降情况进行了观测。图2为注浆前后地面的沉降情况 (2002年观测) 。由图2可以看出, 刚注浆完毕, 井壁周围土层抬升比较明显, 但随着时间的推移, 浆液慢慢凝固, 浆液中水分扩散, 抬升量又有所下降, 累计结果表明, 注浆后较注浆前井筒附近的地表有较为明显的抬升, 由此可知, 井壁的竖直附加力得到了有效的缓释和抑制。
4 结语
按照分段、定时、定量、间歇性的原则对含水层进行注浆, 可以充填和挤实含水层, 提高其自身的承载能力, 减小含水层因疏排水而产生的压缩量, 从而减小上覆土层的下沉。同时, 浆液在井筒周围形成较完整的帷幕可以封堵漏水通道, 减少井壁破裂处的涌水。因此, 地面注浆加固井筒周围的含水层可以有效缓释和抑制井壁的竖向附加力, 达到防治井壁破裂的目的。但若加固参数 (如注浆压力、浆液浓度、注浆时间以及注浆范围控制等) 选择不当, 则不能有效地抑制井壁附加力的产生和增加, 难以保证加固后井壁的长期安全, 或导致施工工期延长, 治理费用增加。要使注浆加固地层法特别是地面注浆加固地层法能有效地应用到工程中, 尚需对加固范围的内外圈径、加固体高度、加固体强度与寿命, 以及相互间的关系等进行深入研究。
摘要：介绍了井壁的破裂机制及其常用治理方法, 阐述了注浆加固地层法治理井壁破裂的机制, 并对该方法在治理某矿副井井壁破裂的应用情况进行了分析与探讨。结果表明, 地面注浆加固井筒周围的含水层能够有效地改善井壁的受力状态, 加固后, 作用在井壁上的垂直荷载减少, 井壁的竖直附加力得到了有效的缓释和抑制, 地面变形与井壁受力实测趋势基本吻合, 达到了防治井壁破裂的目的, 有利于确保井壁的安全。
关键词：井壁破裂,竖直附加力,注浆,加固
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