注浆常识

大量工程实践证明，施工时如果大量涌水或水压较大时，隧道围岩的综合渗透系数大于10^-6 ~10^-5cm/s，就需要采取注浆止水措施，以减少隧道涌水量。

在隧道施工中，当难以用排水法施工时，或采用排水法效果不理想时，一般可以采用止水法。

当然止水，不完全仅指我们比较熟悉的注浆止水。

止水法除了有注浆法，还有冻结法及压汽法三种。

冻结法适用于各种复杂的含水地层（尤其适用于深厚的冲积层中），且安全。但它需要庞大的制冷设备和管理系统，投资昂贵，施工期较长，混凝土衬砌在低温下作业。故一般只有当遇到特别不良地层时，才考虑采用这种方法。

压气法多用在软弱层，常与盾构法一起使用。由于人员在气压下作业受0.3MPa气压的限制，故它只能用在水压不大于0.3MPa的场合，而且一次作业时间也有限制。

注浆法（灌浆法）是目前国内外隧道工程中最常用的一种止水方法。它可通过浆液使原来松散软弱结构的围岩得到胶结硬化，变得相对密实；使裂隙、空洞封闭，截断围岩渗水通路。故它不但可以避免涌水灾害，还可达到整治坍方和泥石流的目的。注浆止水法特别适用于水下隧道、高压区地区及含水的断层破碎带。使用注浆法，由于其效果难以事先直接判断，故必须预先在现场做注浆试验，以便确定合适的材料和施工方法，做到既经济又合理。

注浆止水主要作用是封堵裂隙，隔离水源，堵塞水点，以减少隧道内涌水量、改善施工条件，同时也起到强化地层的作用，所以注浆材料选择、钻孔位置、孔距布置、扩撒半径等都决定了注浆效果和堵水质量。

先说说注浆材料

注浆材料有哪些分类？怎样选择合适的注浆材料？ 

注浆材料  在很大程度上直接影响到堵水防渗和固结效果，并关系到灌浆工艺、工期及工程费用。

目前以水泥和水泥化学浆液（主要是水泥－水玻璃）应用最为广泛，水玻璃凝结速度快，止水效果好，但强度不高。对于一些微裂缝可考虑采用堵水率好的微细水泥，但价格昂贵，其成本通常是普通硅酸盐水泥的 3~4倍。关于化学浆液，特别是高分子化学浆液，除成本高，还应考虑化学浆液对环境的有害影响，所以它的使用是受限制的。比如，在挪威和瑞典，因潜在公众健康的风险，公共卫生官员禁止采用化学注浆材料。

一般只有在固体颗粒材料浆不能达到压降处理要求时，如岩层裂隙细微、压不进去或涌水大、流速大时，才考虑化学浆液。

注浆材料应根据地层条件来进行选择

（1）断层破碎带和砂卵石地层，当裂隙宽度（或粒径）大于1mm，或渗透系数大于10^-4m/s时，加固或堵水压浆宜优先选用料源广、价格便宜的单液水泥浆和水泥—水玻璃浆。

（2）断层泥带，当裂隙宽度（或粒径）小于1mm，或渗透系数大于10^-5m/s时，加固压浆选用水玻璃类。

（3）中、细、粉砂层及细小裂隙岩层，断层泥段堵水压浆宜选用渗透性好，低毒、遇水膨胀的化学浆液，如聚氨酯类。对于颗粒更小的粘土层，采用水泥浆、水泥－水玻璃类，可在水泥浆中加入膨润土、粉煤灰等填料，将使浆液具有触变性能，并能防止材料的分离和水泥颗粒的沉淀。具有触变性能的浆液，其水分不易析出，始终保持好的流动性，能有效地扩散浆液。

浆液的配方应根据地层情况和凝胶时间要求经试验而定。

我们可按地质条件和施工目的选择注浆材料，可参照下表：

还得告诉你很多注浆参数

1.扩撒半径R（m） 

浆液扩散半径（浆液的有效范围）与岩石裂隙大、浆液粘度、凝固时间、注浆速度和压力、压注量等因素有关。浆液的扩散在孔隙性岩层比较规则、均匀，而在岩层裂隙中的扩散是不规则的。在其有效扩散范围内浆液充塞、水化后，其固化的浆液能有效地封堵涌水。

浆液的扩散半径一般随岩层渗透系数、注浆压力、压入时间的增加而增大，随浆液浓度和粘度的增加而减小。所以小Q提醒，施工中对注浆压力、浆液浓度、压入量等参数可以根据具体情况人为控制进行控制与调整。这些参数对控制扩散范围可以起到一定作用。

下面列举了以水玻璃为主剂的浆液，在不同岩层其实际不同的有效扩散半径。除此之外，还例举了水泥浆液在裂隙岩石中的有效扩散半径参考值。

以水玻璃为主剂有效扩散半径表

水泥浆液在裂隙岩石中的扩散半径表

提醒：浆液凝胶时间，快凝型浆液，比如双液浆扩散半径比如是2m，浆液凝胶时间应该是1分半钟，如果浆液凝胶时间是30秒，浆液扩散半径40-50cm

2.注浆压力 

注浆压力大小影响注浆效果，其大小决定于涌水压力（开挖工作面静水压力、突水动压力）、裂隙大小和粗燥程度、浆液性质和浓度、要求的扩散半径等。

由工程实践可知使用高注浆压力的普通硅酸盐水泥注浆能达到和微细水泥同样的效果，从而减少对高渗透化学注浆的需求，目前一些在建隧道引入硅酸盐水泥和二氧化硅粉末的混合物，这就是为了增加注浆的渗透性，最终接近或达到采用微细水泥的结果。

使用高注浆压力可以提高注浆量、降低渗透性。因为，使用高注浆压力会导致水力压裂，即使注浆孔不直接接触渠道，也更容易接触富水渠道。一般情况注浆压力越高，浆液充填饱满，结石体强度高，不透水性好，并能增大扩散半径可在一定程度上允许减少注浆孔数。

使用高注浆压力的另一个潜在好处是，它会提高围岩注浆的“ 预应力” 效应，从而，提高隧道的稳定性、减少开挖隧道时的节理相对位移和节理张开的趋势。

提醒：注浆压力过大，会使裂缝扩大，使浆液流失过远，甚至工作面冒浆，有几个实例，高压注浆浆液甚至已达到地面、进入地下室、污水处理和水收集管道。因此，必须对每孔的注浆量进行设定，并控制好。

全断面注浆帷幕止水

注浆最大压力（终压）根据经验确定，若只考虑水压，则必须至少是水压的2-3倍。

3.浆液浓度 

围岩裂隙越大，用浆也越浓。一般情况在每段每次压浆时应先稀后浓，同一分段多次压浆时，则先浓后稀。浆液浓度的选择应根据岩层的吸水率q来确定。吸水率越大，岩层透水层越强，则浆液宜浓，吸水率q为单位时间内每米钻孔在每米水压作用下的吸水量，可通过压水试验按下面的公式进行计算：

根据上式计算出单位吸水率，再由下表选择水泥浆液浓度：

水泥浆液浓度选择表

提醒：一般水泥浆液起始浓度很少采用较稀比值，特别在初期压浆阶段，因稀浆结石率低，需增大扩散半径，延长压浆时间。

一般常用的水泥浆液浓度为1.5:1～0.5:1。采用浓浆、高压力，堵水效果好，并能缩短压浆时间，当然成本也会相应增加。

水泥浆液在压浆过程中，一般情况下某一种浓度级的吸浆率约为吸水率的80%～85%时，可以认为浓度适宜。在某一种浓度级压浆压力保持不变，吸浆量随压浆时间延长逐渐减少时，或当吸浆量不变而压力却逐渐升高时，均属浓度适中，不需要改变浆液浓度。

如果当某一浓度级连续压入20～30min后，压浆压力和吸浆量均无改变或改变不大时，即可换用较浓一级的浆液。遇有冒浆或岩层破碎带、大裂隙、岩溶发育地层时，可越级加浓，或采用间歇压浆、水泥－水玻璃双液压浆措施。

4.浆液注入量 

为获得良好的堵水效果，必须注入足够的浆液量，确保一定的有效扩散范围。但这也是矛盾的，浆液注入量过大，扩散范围太远，往往浪费浆液材料。

浆液压入量Q，可根据扩散半径及岩层裂隙率进行粗略估算，作为施工参考。

对于大的溶裂、溶洞，裂隙率大于5%时，浆液注入量难以计算，因此，在这种情况下，宜用注浆压力控制注浆量，注浆量只能按注浆终压值时的总注浆量来决定。

最后说说什么情况下可认为注浆结束

注浆结束标准 

注浆结束的标准，一般以两个指标表示，一是最终吸浆量，另一个则是达到预定设计压力（终压）时的持续时间。

从理论上讲最终吸浆量是越小越好，最理想的情况是压至完全不吸浆，但在实际施工中，特别是高压注浆的情况下，是难以做到的，实际也无此必要。

一般的结束注浆的标准是：注浆压力达到设计终压；吸浆量、双液（水泥－水玻璃浆液）为50～100L/min、单液（水泥浆）为20～60L/min，稳定约为20min即可结束。

在正常情况下，一般采用定压注浆，当浆液压力达到或接近设计终压时结束注浆，而当压力接近终压或达到终压的80%时，如出现较大的跑浆，经间歇注浆达到或接近终压也可结束注浆。整治涌水突泥，其终压值根据客观条件的变化，可选择合理的上限值和下限值与导坑突水量作为终止标准。

新宇治川水工隧道通过的山体，高程为100~170m，比较低，而且地下水位接近地表，是保水性良好的围岩。地表有水田耕作，地下水广泛用于生活用水和农业用水，钻孔调查结果显示，存在40m左右的大量涌水区间。因此，在该区间提前采取了隧道全断面堵水注浆。

注浆区域设定在距隧道外周，形成5m范围的堵水带，注浆材料采用水玻璃和高炉水泥，注浆率为5%，最大注浆压力是水压的3~5倍。

隧道注浆孔配置（尺寸单位：m）

小Q总结

注浆讲究的是有效率，应做好准备工作，尽量避免注入浆体损失效能，或者出现注浆盲区。所以，注浆材料的选择，材料参数指标的把控显得非常重要。当然，注浆除了这些关于材料选择和参数设定的知识以外，还有注浆的一系列技术要求，如孔位布置、孔距、注浆长度、注浆方法等等。