灌浆材料的发展现状与展望(上)


摘要：灌浆工法作为防渗补强加固的一种重要手段，其灌浆材料起着至关重要的作用。本文对灌浆材料的种类及其使用性能作了详细的描述，同时对今后浆材的发展方向提出了展望。
关键词：灌浆 灌浆材料

注浆法出现于19世纪初，注浆工法在水利水电工程中多称灌浆法。采用灌浆技术以解决土建工程的有关技术难题，至今已有一个世纪的历史。浆液注入到地层中去的方式是该工法的关键。随着注浆技术的广泛应用，注浆材料得到了较大的发展。注浆材料从最早的石灰和黏土、水泥，发展到今天的水泥－－水玻璃浆液、各种化学浆液。而注浆材料的开发与应用，又反过来推动了注浆工法在更广泛的领域内的应用。通常说的注浆材料是指浆液中的主剂。注浆材料必须是能固化的材料。习惯上把注浆原材料分为粒状材料和化学材料两个系统。而浆液是同主剂、固化剂，以及溶剂、助剂经混合后所配成的液体，分为溶液型和悬浊液型两大类。

1 灌浆材料的种类及其特点
1.1 溶液型浆材
溶液型浆材又叫化学浆材，可分为水玻璃类、木质素类灌浆材料、丙烯酰胺类灌浆材料、丙烯酸盐类灌浆材料、聚氨酯类灌浆材料、环氧树脂灌浆材料、甲基丙烯酸酯类灌浆材料、脲醛树脂类、其它类化学灌浆材料。
1.1.1 水玻璃类灌浆材料
水玻璃（硅酸钠）是化学灌浆中最早使用的一种材料，水玻璃类浆液是由水玻璃溶液和相应的胶凝剂组成。其无机胶凝剂有氯化钙、铝酸钠、氟硅酸、磷酸、草酸、硫酸铝、混合钠剂等，有机胶凝剂有醋酸、酸性有机盐、有机酸酯、醛类（乙二醛类）、聚乙烯醇等。二氧化碳亦可与水玻璃溶液在被灌体内生成硅酸凝胶。

灌浆用水玻璃模数在2.4~3.4之间为宜，水玻璃溶液的浓度在35~45°Be’为宜。
水玻璃类浆材主要特点及性能：
(1) 胶凝时间从瞬间~24小时不等；
(2) 固砂体强度可达6MPa；
(3) 粘度从1.2~200×10-3Pa·s；
(4) 可灌性好，渗透系数可达10-5～10-6cm/s，可灌入 0.1mm以上的土层。
(5) 毒副作用小，造价低。
1.1.2 木质素类浆液
木质素类浆液由纸浆废液、胶凝剂和促凝剂等组成。木质素类浆液包括铬木素和硫木素浆液两种。铬木素浆液的固化剂是重铬酸钠。但重铬酸钠毒性大，难以大规模使用。硫木素浆液是在铬木素浆液的基础上发展起来的，是采用过硫酸铵完全代替重铬酸钠，使之成为低毒、无毒木质素浆液，是一种很有发展前途的注浆材料。
浆液及胶凝体主要性能特点：
（1）浆液的粘度较小（2~5×10-3Pa·s），可灌性好，渗透系数为10-3~10-4cm/s的基础，均可适用于灌注。
（2） 防渗性能好，用铬木质素浆液处理后的基础，其渗透系数可达10-7~10-8cm/s。
（3） 浆液的胶凝时间可在几十秒至几十分钟之间调节。
（4） 固沙体强度在0.4MPa以上。
（5） 原料来源广，价格低廉。
1.1.3 丙烯酰胺类浆液（丙凝浆液）
丙烯酰胺类浆液，国内又称丙凝浆液，是以丙烯酰胺为主剂，和其他交联剂，促凝剂和引发剂等材料所组成。常用的交联剂为N-N’-亚甲基双丙烯酰胺（简称M），引发剂为过硫酸铵[(NH4)2S2O8]，常用的促凝剂有β-二甲基丙腈[(CH3)2NCH2NCH2CN]和三乙醇胺[N(C2H4OH)3]，缓凝剂一般用铁氰化钾（称简KF）。
浆液及凝胶体的主要特点：
（1） 浆液粘度小。与水接近，常温标准浓度下黏度为1.2×10-3Pa·s。
（2） 可灌性良好，浆液能渗入粒径小于0.01毫米的土层或渗透系数大于10-4cm/s的被灌体。
（3） 胶凝时间可准确地控制在几秒至数十分钟之间。因此既可用于堵住大流量的集中涌水，也可用于细微裂隙的防渗处理。
（4） 凝胶体的渗透系数为10-9~10-10cm/s，固砂体的渗透系数可达10-8cm/s，可以认为是不透水的。
（5） 凝胶体的抗压强度较低，约为0.2~0.8MPa，在较大裂隙内的凝胶体易被挤出，因此仅用于防渗注浆。
（6） 浆液及凝胶体耐久性较差，且有一定毒性。
（7） 丙烯酰胺浆液价格较贵，材料来源也较小。
（8） 丙凝浆液与铁质易起化学作用，具有腐蚀性。
1.1.4 丙烯酸盐类浆液
丙烯酸盐是由丙烯酸和金属组成的有机电解质。加入交联剂后就生成不溶于水的聚合物。丙烯酸盐浆液是由一定浓度的单体、交联剂、引发剂、缓凝剂等组成的水溶液。常用的交联剂多为N-N’-亚甲基双丙烯酰胺和六氢-1,3,5三丙烯酰基一均三嗪，丙烯酸盐常采用氧化还原引发体系，通过游离基聚合反应生成不溶于水的含水凝胶。
浆液和凝胶体主要性能：
（1） 聚合反应开始前，粘度基本保持不变。聚合反应一旦开始，粘度急剧变化，具有很快达到最终凝胶的性能。
（2） 浆液可灌性好，丙烯酸盐浆液更浸润土粒，对地基内的微细孔隙有较好的可灌性。
（3） 浆液胶凝时间可在数秒到数小时内控制。
（4） 凝胶体的渗透系数在10-7~10-10cm/s之间，固砂体的渗透系数在10-5~10-8cm/s之间。
（5） 固砂体抗压强度在0.3~1MPa之间。

灌浆材料的发展现状与展望(中)


1.1.5 聚氨酯类浆液
聚氨酯类浆液分非不溶性聚氨酯浆液（简称PM）和水溶性聚氨酯类浆液（简称SPM）。
(1)非水溶性聚氨酯类浆液非水溶性聚氨酯是由多异氰酸酯和多羟基化合物聚合而成。不溶于水，只溶于有机溶剂中。其浆液和凝胶体主要性能如下：
①浆液相对密度1.036~1.125，是非水溶性的，遇水开始反应，因此不易被地下水冲稀，可用于动水条件下堵漏，封堵各种形式的地下、地面及管道漏水，止水效果好。

②浆液遇水反应时，放出CO2气体，使浆液产生膨胀，向四周渗透扩散，直到反应结束时止。由于膨胀而产生了二次扩散现象，因而有较大的扩散半径和凝固体积比。
③ 浆液黏度低，可注性能好，可与水泥注浆相结合；采用单液系统注浆，工艺设备简单。
④ 固砂体抗压强度高，一般在0.6~1MPa，其凝胶体抗压强度可达3MPa，有时可作为补强材料。
⑤ 抗渗性能好，渗透系数可达10-6~10-8cm/s。
⑥ 浆液遇水开始反应，所以受外部水或水蒸气影响较大，在存放或施工时应防止外部水进入浆液中。
⑦ 不污染环境。
⑧ 注浆后，管道、设备需用丙酮、二甲苯等溶剂清洗。
(2) 水溶性聚氨酯类浆液水溶性聚氨酯浆液是由预聚体和其他外加剂所组成。其与PM的主要区别在于SPM所用的聚醚是环氧乙烷聚合物，而PM所用的聚醚是环氧丙烷聚合物，前者具有亲水性。
浆液与凝胶体主要性能和特点：
① 浆液能均匀地分散或溶解在大量水中，凝胶后形成包有大量水的弹性体。
② 浆液相对密度1.10，黏度0.1Pa·s左右。
③ 凝胶时间在数秒到数十分钟内可调。
④ 固砂体抗压强度为0.1~5MPa，凝胶体强度可达2MPa。
⑤ 可用于水工建筑物及地下工程的防渗堵漏。
1.1.6 环氧树脂类浆液
环氧树脂具有强度高，粘结力强，收缩小，化学稳定性好等特点。其粘结力和内聚力均大于混凝土，因此对于恢复结构的整体性，能起很好的作用。但其浆液黏度大、可注性小、憎水性强、与潮湿裂缝黏结力差。
1.1.7 甲基丙烯酸酯类浆液（甲凝）
甲基丙烯酸酯类浆液是一种化学补强灌浆材料。其浆液和凝胶体主要性能特点如下：
（1） 黏度低，在25℃时仅为5.7×10-4Pa·s。
（2） 可灌性好，可注入0.05毫米的细微裂缝。在0.2~ 0.3MPa压力下，浆液可渗入混凝土内4~6厘米。
（3） 聚合后的强度和黏结力较高。
（4）甲凝为憎水材料，液态时怕水，在注浆前，必须用风吹干裂缝和在浆液内加入一定的阻聚剂等。
1.1.8 脲醛树脂浆液
脲醛树脂类浆液是以脲醛树脂或脲-甲醛为主剂，加入一定量的酸性固化剂所组成的浆液。脲醛树脂浆液有脲醛树脂浆液、脲-甲醛浆液、改性脲醛树脂浆液。
脲醛树脂浆液主要特点：
（1） 粘度低，在10-3Pa·s范围内。可实现单液或双液注浆。
（2） 凝胶时间在十几秒到几十分钟内可调。
（3） 抗压强度在4~8MPa之间。
（4） 固砂体抗渗系数为10-4~10-5cm/s
1.1.9 丙强浆液
丙强浆液是在丙凝浆液基础上发展起来的，它主要是以丙凝与脲醛树脂作为注浆材料的一种化学注浆浆液。
丙凝浆液主要性能特点：
（1） 浆液相对密度为1.19~1.20。
（2） 浆液粘度为(5~6)×10-3Pa·s。
（3） 胶凝时间在数分钟到数小时内可调。
（4）固砂体渗透系数可达10-8cm/s。抗压强度可达 0.17Mpa。

灌浆材料的发展现状与展望(下)

2 悬浊液型浆材
悬浊液型浆材是指固体颗粒悬浮在水中的注浆材料。主要包括纯水泥浆、水泥黏土浆、水泥水玻璃浆等。
2.1水泥浆液
注浆工程中最常用的是普通硅酸盐水泥。水泥细度是决定水泥性能的重要因素之一。纯水泥浆的主要性能如下：
（1） 材料来源广泛，成本较低，无毒性，施工工艺简单方便。
（2） 黏度随水灰比而变，可小至16s，大至139s。
（3） 凝结时间随水灰比的增加而延长，从数小时到数十小时。
（4） 抗压强度可达22.0MPa。
（5） 结石率可达99%·
（6） 稳定性差，易沉淀析水，在地下水流速较大的条件下注浆时，浆液易受水的冲刷和稀释。
（7） 为改善水泥浆性能，可掺入掺合料如黏性土、水玻璃、粉煤灰等。
2.2 水泥黏土类浆液
水泥黏土浆液是由水泥黏土按一定比例混合而成。作为加固注浆时，黏土掺量一般为5%~15%。由于黏土的分散性高，亲水性好，因而沉淀析水性较小。水泥黏土浆液的稳定性大大提高。
浆液凝胶体主要性能如下：
（1） 黏度随水灰比及黏土用量而变，从0~65s之间可调。
（2） 凝结时间较长。
（3） 结石率比纯水泥浆液高，可达100%。
（4） 抗压强度可达13.6MPa。
2.3 黏土类浆液
黏土来源广泛，成本低廉。多用于病险土工堤坝的防渗注浆工程。为改善黏土类浆液性能而研制了黏土水玻璃浆液。黏土40%~60%，水玻璃为黏土的10%~15%，熟石灰为黏土重量的1%~3%。其余为水。浆液的主要性能为：凝结时间为几十秒至几十分钟，黏度为20~30s，渗透系数为10-5~ 10-6cm/s。
2.4 水泥水玻璃类浆液
水泥水玻璃浆液亦称CS浆液，是以水泥和水玻璃为主剂，两者按一定的比例采用双液方式流入，必要时加入速凝剂或缓凝剂所组成的注浆材料。它克服了单液水泥浆的凝结时间长且不能控制、结石率低等缺点，提高了水泥注浆的效果，扩大了水泥注浆的适用范围。可用于防渗回固。

水泥水玻璃浆液的特点：
（1） 浆液凝胶时间可控制在几秒到几十分钟范围内；
（2） 波美度越小，胶凝越快；水玻璃掺量越少，胶凝越快；
（3） 结石体抗压强度较高，可达10～20MPa；结石率可达100%。
（4） 结石体渗透系数为10-3cm/s；
（5） 可用于裂隙为0.2mm以上的岩体或粒径为1mm以上的砂层；
（6） 材料来源丰富，价格较低廉；
（7） 对环境及地下水无毒性污染，但有NaOH碱溶出，对皮肤有腐蚀性；
（8） 结石体易粉化，有碱溶出，化学结构不稳定。
2.5 微细水泥浆液
微细水泥浆液又叫MC浆液，其平均粒径为4μm。最大粒径为10μm。这个特性使MC浆液能够渗入渗透系数为10-3~10-4cm/s的细砂层和岩石的细裂隙中。
微细水泥浆液及结石体的主要性能特点：
（1）浆液的凝结时间可以用水玻璃在20s至几分钟的范围内调节。
（2）结石体抗压强度高，可达25MPa；固砂强度可高达62MPa。
（3）可灌性强，能注入0.1~0.2mm的细砂中。
（4）对于1：1的浆液，浆液析水率＜5%，析水历时2h以上，稳定性大大提高。
（5）具有良好的工作环境，无毒，结石具有较高的耐久性。对裂缝中的钢筋无腐蚀。对裂隙的湿度不敏感。
（6）固砂体渗透系数可达1.0×10-6cm/s。
3 灌浆材料的发展方向
传统的水泥和黏土类颗粒材料由于粒度大，可灌性低，难以满足各种地层类型的不同要求。传统的水玻璃类灌浆材料固结强底低，且生成的凝胶产物对环境有一定的污染。目前使用的高分子化学浆材施工成本较高，在经济性及耐久性方面使用其难以大量使用。且都有一定程度的毒性，易污染环境并危及人的身体健康。郑守仁院士指出：灌浆材料的环保问题、耐久性问题以及不适应不同环境开发新品种材料是今后灌浆材料研究的方向。因此寻求渗透性强、可注性好、无污染、固结体强度较高、凝胶时间易于控制、价格便宜和施工方便等综合性能指标高及成本较低的绿色新型灌浆材料是今后材料学界和工程界
研究开发的共同课题。据此，笔者认为新型无机胶凝材料的研究开发及现有粒状材料的细化是今后注浆材料的发展方向。

北京大学站进线电力沟槽工程隧道注浆加固工程施工组织设计方案

一、 工程概况：
　　北京大学站进线电力沟工程位于北京市海淀区成府路中段，东起铁路东侧家具店，西至东升乡乡政府路口，全长约500米。本工程电力沟为2.00×2.05m暗挖隧道。初衬200mm，二衬200mm，初衬和二衬之间为SBC120聚乙烯丙纶复合防水卷材。
　　由于2.00×2.05m暗挖隧道位于粉质粘土土层中，部分地段为回填土，地层松软，自稳能力差，施工中土体坍塌严重，存在着很大的安全隐患。为保证施工安全及施工的顺利进行，必须对此段进行开挖预加固处理。针对上述情况，本着技术可靠、施工可行、经济合理和对现况土体扰动小的原则，结合近年来我公司注浆加固的成功经验，经研究决定采用二重管A、C液无收缩注浆加固的方法，对该段地基进行加固处理，增强地基的自稳性和抗压强度,加固范围见图一。
二、 工程地质条件：
　　根据建设部综合勘察研究设计院提供的岩土工程勘察报告，隧道开挖深度范围内的土体工程地质和水文地质条件如下：
1） 工程地质条件：
填土①层：杂填土①1层：杂色，以建筑垃圾为主，中下密度；素
填土①2层：黄褐色，以粉土、粉质粘土为主，中下密度；该层厚度为1.0~2.5m。
粉土②层：褐黄~灰黄色，结构较好，可塑~硬塑，厚度为2.5~4.3m。
粉质粘土③层：浅灰~褐黄色，结构较好，可塑~硬塑，夹粉土③1层透镜体，厚度为6.7~7.9m。
2） 水文地质条件：
　　根据勘察报告，隧道开挖深度影响范围内，存在上层滞水，含水层为粉土②层，静止水位埋深为1.6~2.78m，主要来源为大气降水、管线渗漏。
三、 施工方案设计
（一）、施工目的
　　 本工程主要以改善地层松散的性状为目的，以及止水，使隧道顶部及侧面增加抗压强度和粘结性，实现加固目的，保证隧道掘进时，拱顶土体不产生塌落从而保证暗挖施工顺利进行和施工安全。
（二）、施工方法选择：
　　本工程采用双重管无收缩注浆工法，对隧道作业面前方的起拱线以上3米部分土体及侧面2米部分土体的范围进行辐射型注浆加固处理，形成具有一定强度复合地基，以达到稳固土体的预期目的。
四、 注浆加固：
(一)、注浆材料：
1、其特性对地下水而言，不易溶解；
2、对不同地层，凝结时间可调节；
3、高强度、止水；
4、注浆材料配比：
注浆时，将根据现场实际情况适当加入特种材料以增加可灌性和早期强度。

北京大学站进线电力沟槽工程隧道注浆加固工程施工组织设计方案(续)


(二)、注浆范围的设计：
　　经计算，出线沟暗挖隧道土体注浆加固范围确定如下：
a、隧道结构外轮廓线：左右两侧各2m以内的土体；拱部以上3m以内的土体；底部不加固。位于回填土内的隧道全段面加固，位于天然土层内的隧道仅加固隧道开挖范围外的两侧各2米，上部3米的范围。
b、断面纵向每次加固长度12m。
c、采用垂直、水平和斜向成孔、注浆加固。
(三)、注浆孔的布置：
　　根据隧道结构及地质状况，注浆孔于开挖断面上呈正方形布置，间距0.7米。
(四)、施工布署及工艺流程：
1、施工布署
① 加固区长度每段12米，开挖时预留3.0米，以防下一次注浆时浆液外溢。
② 水平加固区采用由中心部→外围或外围→中心部，并采用隔孔注浆施工。
③ 如现场地面施工条件具备，为缩短工期，采用地面垂直注浆方案。
2、工艺流程
① 钻孔：根据设计要求，对准孔位，根据不同入射角度钻进，要求孔位偏差不大于2cm，入射角度偏差不大于1°。
②注入浆液：成孔后，开始注浆，注浆压力0.3~0.5Mpa；
② 拔出注浆管，封堵注浆孔：采用粘土或其他材料封堵注浆孔，防止浆液流失。
③ 冲洗注浆管：注浆完毕，应立即用清水冲洗注浆管，必须采取适当措施处理废水，搞好清洁工作。
⑤转入下一孔位施工。
(五)、工程数量：
1、以现场实际注浆量为准。
五、 注浆施工程序及人员组织：

北京大学站进线电力沟槽工程隧道注浆加固工程施工组织设计方案(续)


六、工程质量保证体系：
　　在本工程注浆施工中，应以严格组织管理体系和科学严谨的质量体系来保证工程质量。
(一)、质量控制：
1、工程质量严格按照本工程制定，并经甲方和监理工程师认可的施工方案执行，严格按国家有关技术规范、规程、标准控制施工。
2、根据施工程序，严把钻孔深度、配料注浆压力、注浆量关，每一道工序均安排专人负责，并记录好每一道工序的原始数据。
(二)、工程质量保证制度：
1、成立工程项目经理为责任的质量管理小组，完善质量保证体系，严格按照质量体系中规定的责权要求运行。
2、定期召开质量分析会议，组织质量教育，严格执行“三检”制度，加强技术交底工作，强化工序控制，由责任心强经验丰富的工程师担任质量控制人员，实行监督检查，保证工程质量。
3、加强现场施工材料管理，严格执行进料检验制度，保证施工材料满足设计和规范要求，不合格材料不得进场使用，确保工程质量。
4、配备好施工机具和计量工具以满足施工要求，建立健全各种资料、原始记录、作为评价工程质量的重要依据。
5、加强与甲方、监理的配合，认真接受指导和监督。
(三)、工程质量措施：
1、钻孔施工：开钻前，严格按照施工布置图，布好孔位。钻机定位要准确，开钻前的钻头点位与布孔点之距相差不得大于2cm，钻杆度不得大于1°。
2、配料：采用准确的计量工具，严格按照设计配方配料施工。
3、注浆：注浆一定要按程序施工，每段进浆要准确，注浆压力
　　一定要严格控制在0.3~0.5MPa，专人操作。当压力突然上升或从孔壁溢浆，应立即停止注浆，每段注浆量应严格按设计进行，跑浆时，应采取措施确保注浆量满足设计要求。
4、注浆完成后，应采用措施保证注浆不溢浆跑浆。
5、每道工序均要安排专人，负责每道工序的操作记录。
七、安全措施：
1、建立健全各种岗位责任制，严格执行现场交接制度。
2、钻机注浆泵及高压管路必须试运转，确认机械性能和各种阀门管路，压力表完好后，方准施工。
3、每次注浆前，要认真检查安全阀、压力表的灵敏度，并调整到规定注浆压力位置。
4、安装高压管路和泵头各部件时，各丝扣的联接必须拧紧，确保联接完好。
5、注浆过程中，禁止现场人员在注浆孔附近停留，防止密封胶冲式阀门破裂伤人。
6、注浆时不得随意停水停电，必要时必须事先通知，待注浆完成并冲洗后方可停水停电。
7、注浆施工期间，必须有专门机电修理工，以便出现机械和电器故障时能及时处理。 8、注浆现场操作人员必须佩戴安全帽、防护眼镜、口罩和手套等劳保用品，方可进行注浆施工。
9、施工前必须做好施工准备，地下埋藏管线较多，必须经甲方或总包方认可后方可开钻钻进。并请甲方或总包方提供周边详细的管线布置图，调查清管线的位置和埋深。
八、注浆施工组织管理系统：
　　注浆施工阶段建立由注浆施工项目经理和主任工程师中间控制的管理系统。
九、注浆效果检测手段：
1、注浆施工结束后，通过注浆体内钻孔，用压水、注水或抽水等办法测定地基的流量及渗透系数，不合格者需进行补充注浆。检查孔的数目约为总注浆孔数的5~10%，布孔的重点是地质条件不好的地段以及注浆质量较差或有疑问的部位。
　　在防渗注浆工程中，这类检测是一种重要的和基本的手段。
　　对加固注浆而言上述水力物理性虽不能直接反映加固效果，但至今仍旧被广泛的当作一种参考指标，因为吸水量大小与地基的密度和强度之间存在着一定的关系。
2、通过钻孔，从注浆体内取出原状样品，送实验室进行必要的试验研究。实践经验证明，通过这类检测可得出下述几项重要的物理力学性能指标，据此能对注浆效果作出比较确切的评价:
(1)、样品的密度；
(2)、结石的性质；
(3)、浆液充填率及剩余孔隙率；
(4)、无侧限抗压强度及抗剪强度；
(5)、渗透性及长期渗流稳定性；
3、采用挖探或其他方法检验加固效果。
十、施工工期：
　　施工机具4套，每套施工机具按2班计算，每班实际工作时间10小时，隧道内注浆时预计3天左右完成一个阶段。
十一、主要机械设备及配置
机械] [器具] [其他]
TXU—75A型钻机四台 旋转二重管 排水处理装备
SYB—60/50型注浆泵四台 注浆液混合器 测定器具
SJY—双层立体式搅拌机二台　　喷头 凝胶时间测定仪

施工机械配置见下图：

河北电力沟隧道注浆加固工程施工组织设计方案


一、 工程概况：

河北电力沟工程为初衬喷射混凝土及二衬模注的暗挖隧道，位于石家庄市。初衬250mm，二衬200mm，初衬和二衬之间用防水板连接，隧道开挖最大断面为3.20×3.76m，施工后电力沟净空为2.20×2.66m。电力沟隧道在民心河处与民心河形成穿过和并行，隧道沿河和过河总长约550米。民心河河底约-5米，水深为1.5米。过河处隧道埋深为-17.5m，最大开挖高度为3.76m。据勘察资料揭示，沿河段和过河段隧道开挖施工时会遇到渗水的困扰。

过河段隧道位于粉质粘土土层中，沿河段隧道位于砂层中, 局部地段为粉质粘土土层松软，自稳能力差，又因施工时带水，开挖断面的土体极可能产生坍塌，存在着很大的安全隐患。为保证施工安全和施工的顺利进行，必须对本工程进行开挖前预加固处理。根据工程情况我公司经研究决定，提出两种方法进行加固方案：第一、沿河段和过河段均采用从日本引进的具有国际先进水平的地质改良技术和设备，并结合近年来类似工程成功经验进行二重管A、C无收缩双液WSS工法注浆加固止水；第二、过河段采用二重管A、C无收缩双液WSS工法注浆加固止水施工，对沿河段采用φ800㎜间距700㎜的旋喷桩进行加固。

二、 工程地质条件：

根据河北电力设计院提供的电力隧道纵段面图及电力隧道平面图所表示的土层情况,隧道开挖深度范围内的土体工程地质和水文地质条件如下：

1、工程地质条件：

①层：回填土，厚度为0.5~1.2m;

②层：粘质粉土，该层厚度为4.5~6.1m;

③层：③1粉质砂土，厚度为0.4~1.3m，③2粘质粉土、粉质粘土，厚度为2.2~5.7m;

④~⑤层：细中粗砂层，厚度为0.4~3.7m;

⑥层：粉质粘土，厚度为1.5~5.3m;

⑦~⑧~⑨层：中粗砂砾层，厚度为12.5m。

2、水文地质条件：

隧道开挖深度范围内存在滞水，含水量高，水层主要位于④~⑤层，主要来源为大气降水、河道、管线渗水、绿化用水等。

三、 施工方案设计

1、施工目的

本工程主要以改善土层松散的性状为目的，使隧道顶部及侧面增加抗压强度和粘结性，实现加固及增强止水性目的，保证隧道掘进时，拱顶侧墙土体不产生塌落从而保证暗挖施工顺利进行和施工安全。

2、施工方法选择：

本工程采用二重管无收缩双液WSS工法注浆或结合旋喷桩墙施工的方法对沿河隧道及过河隧道进行加固处理。

可选用的方法为：①过河段与沿河段均采用二重管A、C无收缩WSS工法注浆加固，其中过河段采用洞内水平辐射注浆施工，沿河段采用地面垂直注浆 (无地面条件时亦可采用洞内水平辐射注浆)施工；②沿河段用φ800㎜、间距为700㎜、桩间咬合100mm的旋喷桩进行加固，过河段采用二重管A、C无收缩双液WSS工法水平辐射注浆加固。通过加固处理形成具有一定强度复合地基，以达到稳固土体的预期目的。

四、 二重管A、C无收缩双液WSS工法注浆加固

1、材料特性：

①、对地下水而言，不易溶解；

②、对不同地层，凝结时间可调节；

③、高强度、止水；

④、注浆材料配比： 注浆时，将根据现场实际情况适当加入特种材料以增加可灌性和早期强度。

河北电力沟隧道注浆加固工程施工组织设计方案（续)


2、注浆范围的设计：
经计算，电力沟隧道土体注浆加固范围确定如下：

a、沿河段：隧道断面土体及轮廓线外2m范围内的土体进行加固处理，粘土层底板根据土质情况现场确定。（见图一I-I）

b、过河段：隧道断面土体及轮廓线外2m、拱顶3m范围内的土体进行加固处理。（见图一II-II）
图一

河北电力沟隧道注浆加固工程施工组织设计方案（续)

3、浆液配制

本工程所采用浆液为A液和C液的混合物，A液为改性后的水玻璃，C液由水泥、外加剂和水组成。外加剂主要是调节浆液的可灌性和混合液的凝结时间，凝结时间由注浆时的压力和设计要求的扩散范围共同决定，因此在注浆过程中，外加剂用量可根据现场实际情况进行适当的调整。C液中各成分放入搅拌机的顺序为：水、外加剂、水泥。两种浆液在注入前必须拌合均匀，并经常检查两种浆液混合后的凝结时间是否符合设计要求。

4、注浆孔的布置：

河北电力沟隧道注浆加固工程施工组织设计方案（续)


图五: