【文章內(nèi)容簡介】 室周邊形成一定厚度的帷幕，一方面阻隔地下水流人隧道內(nèi)，同時營造一個受力環(huán)，防止隧洞坍塌，以期加大開挖進(jìn)尺，提高掘進(jìn)速度。因此，隧道注漿有以下要求。 （ 1）地質(zhì)水文資料要準(zhǔn)確。在鉆孔時要進(jìn)行涌水量、涌水位置、涌水壓力的測試以及對巖芯的測定分析。 （ 2）注漿設(shè) 計要根據(jù)實際情況不斷修改完善，做到切合實際。 （ 3）鉆孔的開孔位置和鉆孔方向要精確。 （ 4）漿液凝膠時間要適當(dāng)，通過泵對漿液配比的控制要準(zhǔn)確，注漿要盡可能地連續(xù)，應(yīng)有足夠注入量。 （ 5）要確保止?jié){措施的有效和安全。 （ 6）要注意防塵、通風(fēng)、照明，保證用電的安全。 （ 7）作業(yè)人員必須操作熟練，具備較強(qiáng)的應(yīng)變能力。 （ 8）工序銜接要緊湊，有防止意外突發(fā)性事故的措施。 6 注漿機(jī)械設(shè)備 在隧道作業(yè)面預(yù)注漿，場地狹窄。注漿孔是按傘形輻射狀布置的，因此要求鉆機(jī)體積小、重量輕、方便靈活；左右的鉆孔角度較 大 (最好是 +90176?！?90176。 )，鉆孔的鉆進(jìn)能力要略大于注漿段長，一般不小于 60米。不宜用由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的機(jī)械，以免污染洞內(nèi)空氣。 注漿采用的鉆機(jī)與地質(zhì)鉆機(jī)相同，分三大類：回轉(zhuǎn)式、回轉(zhuǎn)沖擊式、沖擊式。根據(jù)隧道斷面面積、注漿孔大小、深度、角度、地質(zhì)情況、注漿工藝等綜合考慮選用。常用鉆機(jī)的性能見表 61。 表 61 鉆機(jī)性能表 鉆機(jī)型號 MK5 MKD5S 意大利 C6 日本礦研 RPD150 鉆孔深度（ m） 400 100/350 60 80atφ 225( 65) 鉆孔直徑 (mm) 50 94/200 Max140 65～ 170() 鉆孔傾角 0～177。 90176。 0～177。 90176。 0～177。 360176。 0～177。 360176。 回轉(zhuǎn)速度（ r/min） 10～ 300 10～ 300 Max530 Max80 最大扭矩（ N178。 m） 1850 1850 13550 23000 給進(jìn)能力（ kN） 40 105 35 0～ 60 起拔能力（ kN） 40 73 60 給進(jìn)速度（ m/s） 0～ 0～ 起拔速度（ m/s） 0～ 給進(jìn)行程（ mm） 1200 600 2250 2760 功率（ kW） 30 37 98 111 重量（ t） 12 圖 61 MK5系列鉆機(jī) 圖 62 意大利 C6鉆機(jī) 圖 63 礦研 RPD150C鉆機(jī) 注漿泵 注漿泵是注漿作業(yè)最重要的設(shè)備之一，它應(yīng)有足夠的壓力和排量，并且能連續(xù)工作，能隨時、隨意調(diào)節(jié)注漿壓力和注漿排量，能準(zhǔn)確地控制配比。目前國內(nèi)注漿泵主要有了鎮(zhèn)江產(chǎn)ZBSB系列、遼寧葫蘆島市產(chǎn) 2TGZ系列、河北柏鄉(xiāng)產(chǎn) KBY系列注漿泵等，總的看來，國產(chǎn)設(shè)備配套能力差，配比控制不便。日產(chǎn) HFV5D型和 PF40A雙液注漿泵，具有能連續(xù)工作、隨意調(diào)節(jié)壓力和排量，能準(zhǔn)確地控制配比等優(yōu)點。瑞典產(chǎn)的 ZBE02 型注漿泵，是電動的單液注漿泵，小巧靈活，排量 0～ 90 l/min，壓力 0～ 10MPa；操作簡單，若是雙液注漿，可用兩臺泵配套，但其配比不易準(zhǔn)確地控制。國內(nèi)目前常用注漿泵介紹如下。 （ 1） KBY系列注漿泵 KBY系列注漿泵為全液壓單缸雙作用往復(fù)式活塞泵，即可實現(xiàn)單液注漿又可實現(xiàn)雙液注漿，可按注漿工藝用油壓設(shè)定最高限壓。其主要技術(shù)參數(shù)見表 62。 表 62 KBY注漿泵技術(shù)參數(shù) （ 2） ZBSB系列注漿泵 ZBSB 系列注漿泵為雙缸雙作用活塞泵，可進(jìn)行單液和雙液注漿，四檔變速，雙液比例為 1： 1，其常用泵的參數(shù)見表 63。 表 63 ZBSB注漿泵技術(shù)參數(shù) 2ZBYSB－ 200～ 50/5～ 15－ 37 型煤礦用液壓注漿泵是在原日本 HFV－ C 型泵的 基礎(chǔ)上改進(jìn)而成，輸入功率由原來的 22KW升至 37KW，注漿輸出壓力由 12Mpa 增至 15Mpa，流量也有所提高。去除了原電控系統(tǒng)，并優(yōu)化液壓系統(tǒng)，形成全液壓控制，能實行雙漿液任意配比。漿缸有桿腔與無桿腔的出漿流量單位時間內(nèi)相等，且雙缸能獨立調(diào)節(jié)，均能實行恒功率可調(diào)節(jié)的恒功率輸送，形成穩(wěn)壓注漿。 圖 64 2ZBYSB－ 200～ 50/5～ 15－ 37注漿泵和液壓泵站 （ 3） 2TGZ系列注漿泵 2TGZ系列雙液調(diào)速高壓注漿泵，可同時注水泥 水玻璃漿液及其他化學(xué)漿液，技術(shù)參數(shù)見表 64。 表 64 2TGZ系列注漿泵參數(shù) （ 4） YGZ系列注漿泵 （ 5） SYB90型雙液變比化學(xué)灌漿泵 西 安探礦機(jī)械廠生產(chǎn)，采用液壓驅(qū)動、程序控制、計量顯示、機(jī)電液一體化、技術(shù)先進(jìn)。具有高壓雙液變比化學(xué)灌漿與單液無級變量高壓注漿兩種功能，見表 65。 表 65 性能參數(shù) 參數(shù) SYB90型雙液變比泵 ZJB/BP30 ZJB/BP50 柱塞直徑 63mm 45mm 35mm 工作行程 360mm 100mm 100mm 流量 (1550)L/min 0110L／ min 070L／ min 最高工作壓力 40MPa 30Mpa 50Mpa 額定功率 2179。 45KW 55KW 55KW 總重量 3200Kg 1350kg 1350kg 外形尺寸 3205179。 570179。 770 2280179。 1056179。 900 2280179。 1056179。 900 圖 66 SYB90型雙液變比泵 圖 67 ZJB/BP30高壓注漿泵 （ 6） ZJB/BP30（ 50）高壓注漿泵 西安探礦機(jī)械廠生產(chǎn)，采用先進(jìn)的高變頻調(diào)速技術(shù)無級調(diào)速，零起動運行平穩(wěn)，對電網(wǎng)無沖擊，保護(hù)裝置完備、安全、節(jié)能、結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，施工效率高，變頻高壓注漿泵基本工作型式為臥式往復(fù)單作用三柱塞泵。性能參數(shù)見表 65。 攪拌機(jī) 常用的有機(jī)械攪拌、噴流攪拌和氣壓攪拌三種。機(jī)械攪拌是利用葉片在拌漿筒中高速旋轉(zhuǎn)，使?jié){液混合均勻。噴流攪拌是利用安裝在拌漿筒外側(cè)的泥漿泵，不斷從筒底部吸取漿液，從筒上部噴出漿液，使?jié){液混合均勻 。氣壓攪拌是將風(fēng)管道入拌漿筒中，利用氣流使?jié){液混合均勻。施工中最常用的是前兩種。實踐表明采用高速攪拌機(jī)對漿液的性能有很大改進(jìn)。 （ 1）宜昌黑旋風(fēng)高速攪拌機(jī) ZJ250～ 800系列制漿機(jī)是灌漿工程中漿液制配的專用設(shè)備，具有制備砂漿及水泥漿功能，其不僅制漿時快（ 3分鐘完成一桶）且具備一定的送漿能力。轉(zhuǎn)速在 1400日 /min。 表 66 主要技術(shù)參數(shù) （ 2） LSJ型系列旋流立式高速攪拌機(jī) 由中國水電基礎(chǔ)局科研所研制，是用于攪拌各種漿液的專用設(shè)備。它可根據(jù)水泥漿液的水灰比來控制水泥、水、外加劑等的投入量；同時也可用于攪拌膨潤土漿及帶有一定粒徑（ d≤ 5mm）的漿液。 LSJ 系列旋流立式高速攪拌機(jī)主要由攪拌罐、高速泥漿泵、 電機(jī)、管路和閥門等組成。其中攪拌罐底部與泵的吸入口相連，泵的排出管以切線方向連接攪拌罐，并在其中安置兩個旋塞，當(dāng)打開不同的旋塞時，便可以實現(xiàn)攪拌漿液和排出漿液的不同工作狀態(tài)。固液兩相物質(zhì)在泵殼內(nèi)由于葉輪的高速旋轉(zhuǎn)（ 1430 r/min～ 1470r/min）而被強(qiáng)烈攪拌分散而達(dá)到充分混合后，再從泵內(nèi)排出以切線方向返流到罐內(nèi)產(chǎn)生巨大的渦流，使?jié){液進(jìn)一步攪拌，在多次循環(huán)作用下使?jié){液具備良好的流變性能及穩(wěn)定性，由此而攪拌成漿液。 圖 68 立式高速攪拌機(jī) （ 3） LJ200攪拌機(jī) 該機(jī)采用 ，電機(jī)功率 ，減速比 1/23，轉(zhuǎn)參 數(shù) \型 號 ZJ250 ZJ400 ZJ800 公稱容積 (l) 250 400 800 許用水灰比 ： 1 :1 ： 1 電動機(jī)功率 (kw) 15 制漿時間 (min) 3 3 3 重量 (含動力、 kg) 310 450 680 外形尺寸 (mm) 1200179。 850179。 1300 1350179。 1150179。 1460 1725179。 1438179。 1848 數(shù) 63轉(zhuǎn) /分，容積 ，旋轉(zhuǎn)方向為順時針。見圖 69。 圖 69 LJ200攪拌機(jī) 圖 610 LJ300攪拌機(jī) （ 4） LJ300攪拌機(jī) LJ― 300型攪拌 機(jī)是一種立式筒型結(jié)構(gòu)的專用機(jī)械。主要由電機(jī)、擺線針輪減速器、筒體、攪拌翼、進(jìn)料隔柵、排漿閥門等組成。 見圖 610。 容量 :300L ；轉(zhuǎn)速 :85r/min；排漿口外徑 :60mm；額定往復(fù)次數(shù) (min1): 20；外形尺寸(mm): 1165*770*1385；質(zhì)量 (kg): 155 采用雙液注漿時，使兩種漿液混合的裝置就是混合器?；旌掀饕ＷC兩液混均勻，防止互相串漿引起管路堵塞，流通阻力要小，過漿斷面應(yīng)與泵的排量相適應(yīng)，能夠承受最大的注漿壓力，還要便于使用后的拆卸清洗，常使用的是 T型混合 器。 管路系統(tǒng)包括輸漿管和注漿管。其作用除輸送漿液外，還要起到防止?jié){液倒流的作用，輸漿用無縫鋼管和高壓膠管。硬管用于運距離輸漿，注漿管由內(nèi)管、外管、止?jié){塞等組成。 孔口裝置主要包括孔口管、孔口壓力表、閥門等?？卓诠艿淖饔靡皇墙o注漿鉆孔導(dǎo)向，二是防止鉆孔時發(fā)生大突水，三是防止孔口坍塌和注漿時發(fā)生串漿，保證注漿作業(yè)順利進(jìn)行，孔口管長一般為 3米，安裝時，用麻絲纏好塞入孔內(nèi)，同時灌漿充填管與巖壁之間的空隙。 計量儀表 在注漿施工中，掌握注漿壓力和注漿量這兩個重要參數(shù)對 于保證注漿質(zhì)量十分必要。主要通過壓力表和流量計來記錄。壓力表一般需要設(shè)置在泵口和孔口，以監(jiān)測泵的工作狀況和孔內(nèi)注漿壓力的變化情況。最好使用抗震壓力表。流量計一般設(shè)置在輸漿管路中，可直接測量注漿量，目前常用的是電磁流量計。要求在需要的任何時刻測量顯示并記錄注漿壓力和流量狀況。如果條件許可時，采用注漿自動記錄裝置最好，常用的自動記錄裝置有中國水電基礎(chǔ)局有限公司科學(xué)技術(shù)研究所和天津大學(xué)研制的 J31CT 智能灌漿記錄儀、長江科學(xué)院研制的 GJY2注漿自動記錄儀。 表 67 流量計型號及參數(shù) 止?jié){塞 止 漿塞主要用于鉆孔孔壁堅硬的裂隙巖體注漿，袖套內(nèi)注漿，它起隔離作用，防止?jié){液沿空孔口溢出，是實現(xiàn)分段注漿的器具。止?jié){塞形式很多，有機(jī)械式止?jié){塞、橡皮囊氣脹及水脹式、單塞和雙塞等。 圖 611 機(jī)械式止?jié){塞 圖 612 氣脹式止?jié){塞 7 注漿設(shè)計 由于注漿的對象是千變?nèi)f化，極為復(fù)雜的地層，目前的注漿設(shè)計還處在半經(jīng)驗半理論的階段。因此，在注漿前進(jìn)行詳細(xì)的全面的調(diào)查試驗十分重要，這樣能使設(shè)計更切合實際，避免人、財、物的不必要浪費，以達(dá)到預(yù)期的目的。 調(diào)查的目的是為了全面地、準(zhǔn)確地了 解地質(zhì)情況、水文情況。了解其它工程的注漿經(jīng)驗和教訓(xùn)，為我們選擇漿材、選擇機(jī)械、確定注漿方案、施工方法提供依據(jù)。調(diào)查的內(nèi)容主要有： （ 1）巖層的性質(zhì)、產(chǎn)狀、巖石的抗壓、抗剪強(qiáng)度等。 （ 2）斷層的類型、斷裂帶的巖性、斷層寬度、影響帶寬度、充填膠結(jié)物質(zhì)。 （ 3）地層的節(jié)理裂隙寬度，連通情況，充填物膠結(jié)程度。 （ 4）地下水的類型、流向、補(bǔ)給源、水壓力、水溫、水量、水的化學(xué)成分等。 （ 5）其他工程的注漿資料，用于借鑒與參考。 對于注漿設(shè)計，僅僅通過調(diào)查收集到的資料是很不夠的，還需要進(jìn)行一些項目的試驗，以使設(shè)計更切合實 際。主要試驗項目有： （ 1）巖石的物理力學(xué)指標(biāo)，如巖石的抗壓、抗剪強(qiáng)度和內(nèi)摩擦角試驗。 （ 2）注水試驗。利用鉆孔向巖層注水，測定在注水壓力下的吸水量，核實巖石的滲透性，作為選擇漿材、配比及施工方法的依據(jù)。 （ 3）地下水的流向、流速試驗，與注水試驗結(jié)合起來進(jìn)行，可用投入染料的方法測試。 （ 4）地下水壓力的測定。采用鉆孔埋設(shè)引水管安設(shè)壓力表的方法測定，便于確定注漿壓力。 （ 5）現(xiàn)場注漿試驗。在缺乏經(jīng)驗、技術(shù)不熟練時，進(jìn)行現(xiàn)場注漿試驗是十分重要的。據(jù)調(diào)查資料，先做一個試驗設(shè)計方案，然后選擇相同或相似的地質(zhì)區(qū)段進(jìn)行 現(xiàn)場實施并作取樣分析，以檢驗、修改設(shè)計參數(shù)，確定施工工藝。 （ 1）注漿有效范圍的確定。 （ 2）注漿段長、止?jié){盤厚度及注漿孔、檢查孔的布置。 （ 3）漿液材料的選擇、配合比和凝膠時間的確定。 （ 4）注漿壓力的確定。 （ 5）注漿量的估算。 （ 6）注漿方式的確定。 （ 1）注漿有效范圍的確定。 巖層的節(jié)理裂隙不均勻、不規(guī)則，漿液在巖層的擴(kuò)散也就不是均勻的。因此，在注漿作業(yè)中，用注漿有效范圍來表示，也就是說，在這個范圍內(nèi)，漿液在巖層裂隙內(nèi)充填、固結(jié)后的結(jié)石體，能夠有效 地封堵地下涌水，由于巖層的滲透性能和節(jié)理裂隙的不均勻性，漿液的擴(kuò)散距離相差甚大，且與地下水有密切的關(guān)系。到目前為止，尚未有成熟的計算公式能夠準(zhǔn)確地反映上述兩者的關(guān)系，大多數(shù)都是按經(jīng)驗確定的。一般取 ～ 3 倍毛洞直徑。針對水壓力的高低、巖石的破碎程度及石質(zhì)的軟硬，注漿范圍可適當(dāng)增減。 國內(nèi)礦山井巷道和隧道注漿，其有效范圍也基本上是按這個數(shù)值考慮的，即 R＝ (2～3)r，式中 R為注漿有效半徑， r為毛洞半徑。 （ 2）注漿段長的確定和注漿孔的布置 根據(jù)地質(zhì)和水文情況及鉆機(jī)的鉆進(jìn)