【正文】 合理地布置鉆孔， 是提高堵水率與保證施工安全的關(guān)鍵，可根據(jù)注漿范圍、段長(zhǎng)、漿液擴(kuò)散半徑、巖層裂隙發(fā)育情況、含水層分布情況、毛洞斷面大小、鉆孔作業(yè)是否方便等確定。 100） /（ A179。砼止?jié){墻的厚度按近似法計(jì)算確定。 L 式中： L—— 為注漿段長(zhǎng)。當(dāng)巖層完整性差，水壓高，水量大時(shí)，止水巖盤厚度應(yīng)加厚，巖層好的可適當(dāng)減薄，一般可據(jù)經(jīng)驗(yàn)式確定。 DO） /（ 4178。 止?jié){巖盤 的厚度應(yīng)根據(jù)巖石的抗剪強(qiáng)度和裂隙發(fā)育程度以及保證下段注漿安設(shè)止?jié){塞的位置等加以確定，同時(shí)要防止在鉆進(jìn)時(shí)孔口附近出大水而無(wú)法注漿。 止?jié){巖盤的作用是防止下一注漿段的地下水涌向工作面，防止下段注漿時(shí)作業(yè)面跑漿，起到一個(gè)安全帽的作用。一般來(lái)說(shuō)，注漿段長(zhǎng) 度大，可節(jié)省重復(fù)工作量，但是注漿效果相對(duì)差些。 國(guó)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(gè)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。一般取 ～ 3 倍毛洞直徑。因此，在注漿作業(yè)中，用注漿有效范圍來(lái)表示，也就是說(shuō)，在這個(gè)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。 （ 1）注漿有效范圍的確定。 （ 5）注漿量的估算。 （ 3）漿液材料的選擇、配合比和凝膠時(shí)間的確定。 （ 1）注漿有效范圍的確定。在缺乏經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)不熟練時(shí)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)注漿試驗(yàn)是十分重要的。采用鉆孔埋設(shè)引水管安設(shè)壓力表的方法測(cè)定，便于確定注漿壓力。 （ 3）地下水的流向、流速試驗(yàn)，與注水試驗(yàn)結(jié)合起來(lái)進(jìn)行，可用投入染料的方法測(cè)試。 （ 2）注水試驗(yàn)。 對(duì)于注漿設(shè)計(jì)，僅僅通過(guò)調(diào)查收集到的資料是很不夠的，還需要進(jìn)行一些項(xiàng)目的試驗(yàn)，以使設(shè)計(jì)更切合實(shí) 際。 （ 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。 （ 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)。了解其它工程的注漿經(jīng)驗(yàn)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)。因此，在注漿前進(jìn)行詳細(xì)的全面的調(diào)查試驗(yàn)十分重要，這樣能使設(shè)計(jì)更切合實(shí)際，避免人、財(cái)、物的不必要浪費(fèi)，以達(dá)到預(yù)期的目的。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。如果條件許可時(shí)，采用注漿自動(dòng)記錄裝置最好，常用的自動(dòng)記錄裝置有中國(guó)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(zhǎng)江科學(xué)院研制的 GJY2注漿自動(dòng)記錄儀。流量計(jì)一般設(shè)置在輸漿管路中，可直接測(cè)量注漿量，目前常用的是電磁流量計(jì)。壓力表一般需要設(shè)置在泵口和孔口，以監(jiān)測(cè)泵的工作狀況和孔內(nèi)注漿壓力的變化情況。 計(jì)量?jī)x表 在注漿施工中，掌握注漿壓力和注漿量這兩個(gè)重要參數(shù)對(duì) 于保證注漿質(zhì)量十分必要。 孔口裝置主要包括孔口管、孔口壓力表、閥門等。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(wú)縫鋼管和高壓膠管?；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(guò)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。 見圖 610。 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。 1848 數(shù) 63轉(zhuǎn) /分，容積 ，旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針。 1460 1725179。 1300 1350179。 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(hào) ZJ250 ZJ400 ZJ800 公稱容積 (l) 250 400 800 許用水灰比 ： 1 :1 ： 1 電動(dòng)機(jī)功率 (kw) 15 制漿時(shí)間 (min) 3 3 3 重量 (含動(dòng)力、 kg) 310 450 680 外形尺寸 (mm) 1200179。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(gè)旋塞，當(dāng)打開不同的旋塞時(shí)，便可以實(shí)現(xiàn)攪拌漿液和排出漿液的不同工作狀態(tài)。它可根據(jù)水泥漿液的水灰比來(lái)控制水泥、水、外加劑等的投入量；同時(shí)也可用于攪拌膨潤(rùn)土漿及帶有一定粒徑（ d≤ 5mm）的漿液。轉(zhuǎn)速在 1400日 /min。實(shí)踐表明采用高速攪拌機(jī)對(duì)漿液的性能有很大改進(jìn)。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。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。性能參數(shù)見表 65。 1056179。 1056179。 570179。 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。 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(dòng)、程序控制、計(jì)量顯示、機(jī)電液一體化、技術(shù)先進(jìn)。漿缸有桿腔與無(wú)桿腔的出漿流量單位時(shí)間內(nèi)相等，且雙缸能獨(dú)立調(diào)節(jié)，均能實(shí)行恒功率可調(diào)節(jié)的恒功率輸送，形成穩(wěn)壓注漿。 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(lái)的 22KW升至 37KW，注漿輸出壓力由 12Mpa 增至 15Mpa，流量也有所提高。其主要技術(shù)參數(shù)見表 62。國(guó)內(nèi)目前常用注漿泵介紹如下。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(diǎn)。 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(shí)、隨意調(diào)節(jié)注漿壓力和注漿排量，能準(zhǔn)確地控制配比。 360176。 360176。 90176。 90176。常用鉆機(jī)的性能見表 61。 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。 )，鉆孔的鉆進(jìn)能力要略大于注漿段長(zhǎng)，一般不小于 60米。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。 （ 8）工序銜接要緊湊，有防止意外突發(fā)性事故的措施。 （ 6）要注意防塵、通風(fēng)、照明，保證用電的安全。 （ 4）漿液凝膠時(shí)間要適當(dāng)，通過(guò)泵對(duì)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。 （ 2）注漿設(shè) 計(jì)要根據(jù)實(shí)際情況不斷修改完善，做到切合實(shí)際。 （ 1）地質(zhì)水文資料要準(zhǔn)確。注漿的目的是在洞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(shí)營(yíng)造一個(gè)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。洞內(nèi)場(chǎng)地狹窄、通風(fēng)、照明條件較差，地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性不易保證。見圖 59。工作原理和施工順序見圖 57和 58?？卓谕鈧?cè)用橡膠圈包好，橡膠圈起單向閥作用。 圖 56 雙重管鉆桿注漿系統(tǒng) （ 2）雙層管雙環(huán)塞注漿工法（袖法管注漿） 該法是在鉆孔成形后，拔出鉆桿撤走鉆機(jī)，然后向鉆孔中插入一根套管（也稱外管）。此法可采用雙液雙注式的方法，采用瞬凝漿液可改善注漿管周圍的密封效果，從而提高注漿效果。見圖55。 ① 單管鉆桿注漿工法 鉆桿為單層管，該法作業(yè)簡(jiǎn)便、效率高，但在垂直注漿中應(yīng)用較多，在水平注漿中應(yīng)用較少。全孔一次性注漿鉆孔注漿施工模式圖解如圖 54。 加固范圍(n －1)(n ) (3 ) (2 ) 注漿順序方向(1 ) 圖 53 后退式分段鉆孔注漿施工模式圖 （ 2）全孔一次性注漿 其特點(diǎn)就是在設(shè)計(jì)的一個(gè)注漿段長(zhǎng)內(nèi)，先鉆孔，然后在孔口設(shè)置止?jié){設(shè)備進(jìn)行注漿。將芯管后退一個(gè)分段長(zhǎng)度進(jìn)行第二分段注漿，如此下去，直到將整個(gè)注漿段完成。 TSS管前端加工成尖錐狀并封死，在 TSS管周體垂直鉆設(shè)φ 6～ 8mm的溢漿孔，然后采用洗刀在溢漿孔位置洗出φ 10～ 12mm 的臺(tái)階孔，采用膠粘劑將貼片粘在溢漿孔的洗孔位置，這樣形成單向袖閥管，從而 滿足后退式分段注漿施工工藝要求。 (1 ) (2 ) (3 ) (4 ) (n )加固范圍注漿順序方向 圖 52 前進(jìn)式分段鉆孔注漿施工模式圖 ②后退式分段注漿 TSS管補(bǔ)充注漿施工采取后退式分段注漿施工工藝。前進(jìn)式分段注漿可采用水囊式止?jié){塞或孔口管法蘭盤進(jìn)行止?jié){。 ①前進(jìn)式分段注漿 前進(jìn)式分段注漿施工工藝，即在施工中，實(shí)施鉆一段、注一段，再鉆一段、再注一段的鉆、注交替 方式進(jìn)行鉆孔注漿施工。分段前進(jìn)式注漿，適用于水量大且集中，地層裂隙不均勻，巖石破碎，易坍孔，鉆進(jìn)困難的地層。即所謂分段式注漿。 按注漿過(guò)程分 （ 1）分段注漿 可分為分段前進(jìn)式和分段后退式注漿兩種。 （ 1）預(yù)注漿 是指在地下工程施工之前，預(yù)先進(jìn)行注漿加固充填裂隙，減少涌水，加固圍巖以利施工的方法，預(yù)注漿根據(jù)工作地點(diǎn)的不同又可分為地面預(yù)注漿和工作面預(yù)注漿兩種。 注漿方式 按注漿施工時(shí)間分 注漿方式按時(shí)間先后可分為預(yù)注漿和后注漿。 （ 4）交替注入型雙液雙系統(tǒng)： 交替注入型雙液雙系統(tǒng)法是將兩種漿液分別通過(guò)各自的注漿泵，按一 定的比例交替壓入地層的注入方法。它適用于堵水或加固地層的注漿，對(duì)于漿液凝膠時(shí)間有一定要求的宜用此系統(tǒng)。將漿液各組分按規(guī)定配比進(jìn)行攪拌混合后，通過(guò)注漿泵 壓入地層的方法，它要求漿液凝膠時(shí)間較長(zhǎng)，適用于地層裂隙大，水量小的地層，多用于加固注漿。見圖 51。注水泥漿時(shí)，巖體裂隙的極限寬度為；用超細(xì)水泥注漿時(shí)，巖體裂隙的最小寬度為 ，見圖 43。 圖 42 粒狀介質(zhì)注漿適用范圍 表 41 粒狀介質(zhì)可注性平價(jià)表 裂隙介質(zhì)可注性 巖體裂隙可注性是裂隙寬度應(yīng)大于注漿材料最粗顆粒直徑的 3倍以上。 地層可注性理論 粒狀介質(zhì)可注性 粒狀介質(zhì)可注性用可注比表示。 （ 3）巖溶結(jié)構(gòu)經(jīng)注漿處理后，出現(xiàn)了較大的改變，與水泥注漿接觸區(qū)出現(xiàn)許多鈣化區(qū)，構(gòu)成支持結(jié)構(gòu)。清華大學(xué)周維垣根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、取樣檢測(cè)試驗(yàn)并根據(jù)注漿壓力及巖溶結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)有限元法計(jì)算巖溶受力情況，提出了高壓注漿能提高巖體結(jié)構(gòu)的整體性、密實(shí)性、抗?jié)B性的機(jī)制： （ 1）在不破壞巖石整體性的前提下，高壓水泥注漿能夠啟縫充填 水泥漿。 注漿壓力控制 “注漿壓力的控制”在國(guó)內(nèi)外一直存在兩種相反觀點(diǎn)和爭(zhēng)論。 由于劈裂注漿是通過(guò)漿脈來(lái)擠壓和加固鄰近土體的，雖然漿脈壓力較小，但與土體的接觸 面卻很大，且遠(yuǎn)離注漿孔處的漿脈壓力與注漿孔相差不大。 劈裂注漿 劈裂注漿是漿液在注漿壓力作用下克服地層的初始應(yīng)力和抗拉強(qiáng)度，引起巖石或土體結(jié)構(gòu)的破壞和擾動(dòng)，使地層中原有的孔隙或裂隙擴(kuò)張，或形成新的裂縫或孔隙，從而增加地層的可注性和漿液的擴(kuò)散距離。 壓密注漿的最大優(yōu)點(diǎn)是它對(duì)于軟弱土層能起到壓密作用。 對(duì)于粒狀漿材（如水泥、膨潤(rùn)土等），僅能注入細(xì)砂及以上的土層中不小于 隙或?qū)?度大于 的裂隙；對(duì)于化學(xué)漿材，僅能注入粉土及以上地層（滲透系數(shù) kω＝104cm/s，粒徑為 ）中。注漿壓力越大，吸漿量及漿液擴(kuò)散距離就越大。 粘稠漿液由于屬于非牛頓體，其擴(kuò)散規(guī)律在不同地層和壓力下表現(xiàn)不同，歸納 起來(lái)可分為滲透注漿、壓密注漿、劈裂注漿三種注漿理論，如圖 41所示。 在一般情況下，漿液在地層中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和地下水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相似，只不過(guò)漿液的流變性不同，運(yùn)動(dòng)阻力復(fù)雜。前者是地下水動(dòng)力學(xué)研究的內(nèi)容，后者是正在形成的注漿理論。 4 注漿機(jī)理 概述 注漿是人工或機(jī)械的方法將漿液壓入地層中，以驅(qū)逐地下水，并在空隙中流動(dòng)、擴(kuò)散、凝膠，最后形成固體堵水帷幕的過(guò)程。 ④具有弱腐蝕性，對(duì)操作人員健康不利。 ②凝膠時(shí)間短且容易控制，具有早強(qiáng)的特點(diǎn)， ③漿液配制容易，使用方便，價(jià)格中等。 適宜于各種地層的注漿加固，特別是致密的粉細(xì)砂層、粘土地層等充填性溶洞地層應(yīng)采用該種注漿材料。 超細(xì)型HSC漿 和 TGRM漿 ①具有較好的抗分散性、能有效地控制注漿區(qū)域，適宜在高水壓、大流速大的條件下注漿施工； ②具有早強(qiáng)、高強(qiáng)、高抗?jié)B、流動(dòng)度大的特點(diǎn)，對(duì)提高地層的承載能力效果顯著； ③具有微膨 脹性，膠結(jié)后，能有效地封堵住各種出水通路，注漿后堵水效果好。