青岛胶州湾海底隧道围岩注浆加固技术

 针对青岛胶州湾海底隧道施工过程中存在的断层破碎带涌水,通过理论分析、室内和现场试验及实际应用对普通水泥浆、超细水泥浆、特制硫铝酸盐水泥浆及水泥–水玻璃双液浆4种注浆材料进行研究试验,确定以超细水泥为主进行超前预注浆。并经过实践确定并验证注浆关键参数：浆液扩散半径为1.5～2.0 m,注浆终止压力为3～4 MPa,注浆加固厚度为5～6 m。对分段前进、分段后退及全孔一次性注浆3种注浆方式进行试验比选,确定全孔一次性注浆、分段前进为主的注浆方式。在施工过程中,研究开发以三臂凿岩台车和高速制浆机制浆、高压注浆泵注浆、注浆记录仪自动记录注浆参数的信息化钻孔注浆设备配套系统,通过采取分区钻孔、分区注浆、钻注平行作业,实现超前预注浆的信息化快速施工。注浆效果检查以检查孔出水量(检查孔出水量满足设计每延米不大于0.15 L/min且局部出水量小于3 L/min)、检查孔压水试验为主,辅以TSP物探对比法、钻孔电视分析法、开挖揭示法及P-Q-T曲线分析法。经过31段注浆,证明材料、参数、注浆方式的选择是可靠的。     

深部巷道破碎围岩注浆加固效果综合评价

为了研究深部巷道破碎围岩注浆加固效果,以山西某矿2301巷道作为试验巷道,采用P-Q-t参数法、浆液填充率法、岩体力学参数法、分段注水法、钻孔电视法、物探法对破碎围岩注浆加固效果进行综合评价,并对锚杆、锚索预紧力进行测试和巷道变形进行监测。研究结果表明:P-Q-t参数法以定压与定量作为注浆结束依据,注浆压力达到预设压力,且注浆速度小于5 L/min的时间持续一定时间,则结束注浆。注浆后地层注浆填充率为93.2%,岩层整体性得到提高且孔隙率降低了39.35%,地层注水量明显减少,裂隙发育度降低;注浆后,钻孔裂隙被白色浆液填充,围岩完整性得到提高,条纹消失,地层成为连续的整体;锚杆、锚索,预紧力均达到150 kN,巷道变形量较小,满足了工作面回采的要求。     

承压水上开采底板注浆效果综合检验技术

注浆技术已成为地下工程中重要的辅助工法,它对于松软底板与破碎带加固、断层注浆堵水、承压水上开采底板改造、沉降控制等工程有着极好的效果,而注浆效果检验评定技术对于注浆效果质量的优劣具有重要意义。以汾源煤业为试验矿井,采用物探法、检查孔法、渗透系数测试法、数字钻孔电视法、P-Q-t法对工作面底板注浆效果进行评价,并对回采工作面涌水量进行监测。研究结果表明:注浆后富水区域消失且地层电阻率上升;注浆后底板岩层整体性得到提高且钻孔涌水量降低了93.3%;注浆后地层的渗透系数为1.62×10-5~1.74×10-5cm/s之间;注浆后裂隙数量减少了35条且裂隙宽度明显降低;压力-流量-时间法以定压与定量作为注浆结束依据,注浆压力达到预设压力,且注浆速度小于5L/min的时间超过30min,结束注浆;工作面回采过程中涌水量保持在60m3/h以下,小于工作面排水能力,实现了安全开采。     

断层破碎带深部区域地表预注浆加固应用与分析

为提高巷道穿越断层破碎带区域围岩强度,解决巷道坍塌失稳问题,并为后期巷道锚固支护提供基础,利用地表预注浆对顾北煤矿巷道穿越F104断层破碎带深部区域局部岩体进行加固。注浆前期表现出泄压特征,注浆压力无法上升;采用分段-间断-重复注浆策略,可使前期注入浆液固化充填大开度的吸浆通道,防止浆液过度扩散,并为浆液注入较小裂隙创造了条件,实现对目标区域充填密实度的最大化。注浆后断层破碎带中心段浆液结石体呈丝络状分布,偶见水泥结石体粗脉;两侧边缘岩芯的浆液结石体呈脉络状分布。注浆增加了围岩完整性,加强了破碎岩体的相互镶嵌作用,提高了巷道掌子面稳定性;地表注浆对区域围岩裂隙进行充填胶结,减少了裂隙自由面空间,泥岩渐近泥化得到有效遏制,间接提高围岩强度;极破碎围岩注浆后浆-岩结石体表现出类混凝土状特征。地表预注浆使巷道稳定性得到有效保证,极大提高了岩体的自身承载能力及抗变形能力,开挖成型巷道表面收敛位移及收敛速率显著减少。     

分段梯次增压注浆控制方法现场试验研究

软弱介质充填断层是地下工程施工中经常揭露的不良地质。针对此类地层研发一种分段梯次增压注浆控制方法,包括对注浆段长、注浆压力、注浆速率、注浆材料的综合设计;并依托南京地铁上元门车站临江破碎带综合治理工程,通过工程水文地质分析,确定综合治理原则,进行现场试验方案设计,包括3种物探手段确定加固区域,钻孔布置设计等;注浆结束后,进行注浆效果评价,主要对立柱稳定性、涌水量对比进行分析,并通过检查孔取芯和基坑开挖进行验证。结果表明分段梯次增压注浆控制方法对加固软弱介质充填断层可取得良好效果。     

隧道断层泥注浆加固机理模型试验研究

 为研究永莲隧道断层泥注浆加固机制,设计一套由注浆工艺模块、被注介质模块和信息采集模块构成的断层泥注浆加固试验系统,开展断层泥注浆加固体单轴压缩试验、典型浆–岩界面特征试验和扫描电镜(SEM)试验。结论如下：注浆后断层泥单轴抗压强度可提升181%～2 535%,加固体呈现浆脉开裂→界面附近土体破坏→整体破坏特征,断层泥以骨架式加固模式为主,注浆压力是提升加固效果的主控因素;注浆后浆–岩界面黏聚力可提升93%～274%,分析不同注浆压力、材料和初始干密度对浆–岩界面强度的影响,相比双液浆,单液浆可使界面黏聚力提升幅度增加125%～148%;注浆后断层泥由絮状结构转化为密实整体结构,浆–岩界面是具有一定厚度的不规则结构体,由胶结面、渗透过渡区及微劈裂过渡区构成,界面附近存在物理力学特征突变区,定义了浆–岩界面的直接及间接加固模式。试验结论对于注浆加固理论的认知和注浆工程的应用有一定的指导作用。     

富水断层破碎带井筒围岩控制

 针对云南某新建煤矿富水断层破碎带垮塌井筒的修复难题,通过现场调研及数值模拟研究,分析富水断层破碎带井筒围岩垮塌灾变机制,提出此类地质及工程条件下围岩控制基本原则和“顺序–联合”控制方法。研究认为：(1) 断层破碎围岩受水致弱化作用后泥化严重,松散体自承能力低,塑性流动显著,是造成围岩失稳及滑移的根本原因;多次低强度无效巷修并开挖造成冒落高度增加,活化断层裂隙,导通局部含水层,是造成破碎区段大面积垮塌及涌水的直接原因;(2) 破碎围岩失稳滑移过程中存在“应力快速卸压区”、“应力过渡区”及“应力集中区”,控制重点在于针对“应力卸压导水区”进行治水封堵及岩体加固,提高其自身承载能力,降低后期支护载荷;(3) 采用滞后变形区一定距离的变角伞状超前注浆预处理,可实现堵水和加固围岩双重目的。临时支护可为后期一次、二次支护提供空间和时间;(4) 适时采用衬砌预埋注浆管方式对破碎围岩内可能存在的空洞进行壁后二次注浆回填和加固,可以提高“围岩–支护体”整体承载能力。     

青东煤矿瓦斯压力测定堵水技术研究

针对青东煤矿在施工瓦斯压力测定钻孔的过程中受煤系底层砂岩裂隙水影响,导致测得的压力多半含水,无法测得煤层的真实瓦斯压力。为了掌握矿井各煤层瓦斯赋存的准确资料,测准瓦斯基本参数,以该矿824里风巷底抽巷瓦斯压力测定钻孔施工为工程背景,分析了影响瓦斯压力测定效果的难点及原因,在严格按照测压流程施工瓦斯压力测定钻孔的基础上,通过在测压孔四周施工4个辅助瓦斯压力测定钻孔,并进行注浆。通过辅助孔注浆对瓦斯测定钻孔周围岩石裂隙进行封堵,有效的解决了煤层砂岩水对瓦斯压力测定效果的影响,从而达到测压堵水效果。     

煤矿瓦斯抽采钻孔封孔技术探讨

本文通过对钻孔封孔漏气造成瓦斯抽采浓度低的原因分析,提出带压封孔技术工艺,借助注浆泵设备提供一定的注浆压力,以此保证水泥浆在钻孔周围煤岩体裂隙内的渗透扩散,加固充填裂隙,增强煤体强度,同时加入适量的膨胀剂,避免浆体凝固收缩产生空隙,从而达到杜绝钻孔附近煤岩体裂隙和孔壁空隙漏气对钻孔瓦斯抽采的影响。     

深长隧道充填型岩溶管道渗透失稳突水机制三维流–固耦合模型试验研究

 为研究岩溶地区隧道开挖过程中充填型岩溶管道受施工扰动和地下水渗流作用发生失稳突水的机制,以湖北省保康至宜昌高速公路尚家湾隧道突涌水段为工程背景,通过大型三维可视化固液耦合试验平台、水压加载控制系统以及水压环境下有较好相似度的流-固耦合岩石和充填物相似材料的研制,开展深长隧道充填型岩溶管道渗透失稳突水的大比尺三维流-固耦合模型试验,真实再现隧道开挖和水压加载过程中,岩溶管道充填物中裂隙形成–扩展–导水通道贯通–突水的全过程,通过位移、应力和渗压变化规律的分析,揭示了充填物渗透失稳突水过程的灾变演化机制。试验结果表明：(1) 施工过程中充填型岩溶管道突水是开挖扰动和高地下水位高渗透力作用诱发充填物渗透失稳的结果;(2) 充填物受开挖扰动影响比围岩更明显,变形量比围岩大20%～25%,应力释放率比围岩高30%;水压加载阶段,水头高度升高到6.0 m时,充填物位移突增50%,渗压下降速率达0.6 kPa/min,达到失稳临界状态;(3) 岩溶管道突水受其发育形态影响比较明显,其弯曲角度较大的部位是阻碍上部水和充填物突出的主要屏障;(4) 充填型岩溶管道渗透失稳突水的灾变演化过程经历四个阶段：形成离散的微小裂隙、裂隙连通形成导水通道、在渗流作用下导水通道扩展延伸、导水通道贯通形成突水路径,其中前两个阶段主要受开挖扰动影响,后两个阶段与高水位高水压的渗流作用密切相关。试验成果对突涌水机制的研究和工程中突涌水灾害的防治具有一定的指导意义。     

层次注浆工艺在松软巷道破碎围岩加固中的应用

煤层回采过程中,受支撑应力的作用工作面前方煤岩体被破坏,注浆技术是控制煤岩体破坏的有效途径,而注浆工艺对于注浆效果的优劣具有重要意义。以山西某矿为试验矿井,采用层次注浆工艺和传统注浆工艺对其巷道破碎围岩进行加固,并对注浆效果进行对比分析。数据表明:层次注浆工艺注浆速度较传统注浆工艺快了40%;层次注浆工艺段巷道变形量明显小于传统注浆工艺段;层次注浆工艺能使浆液在煤岩体裂隙内得到有效充填,完整性有较大提高;层次注浆工艺煤壁有较小部分落下,但不影响采煤机正常回采,而传统注浆工艺煤壁比较破碎,完整性差;层次注浆工艺整体优于传统注浆工艺。     

高填方路基沉降处治灌浆技术的工程实践与认识

高填方路基沉降是公路工程质量通病之一。以国道108线广元段高填方路基沉降这一病害处治为实例，介绍高填方路基沉降处治的压力灌浆设计、施工工艺和质量控制方法，对浆液的经济性与可灌性、结石率及灌浆过程中的路面抬动等相关问题进行讨论。     

巷道围岩裂隙演化规律及渗流灾害控制

 地下水渗流导致巷道掘进工作面突水或成巷段支护失效的灾害在煤矿时有发生。基于泥岩全应力–应变加载过程的渗透特性试验研究,分析掘巷影响区不同时空条件下巷道岩体裂隙的渐次发育过程,揭示巷道围岩渗透特性的动态演化规律以及轴向、径向和环向3个方向的渗流特征。该规律对注浆孔深、间排距、注浆时机等控制渗流灾害的注浆参数设计具有明确的指导作用。进一步分析防止渗流泥化灾害的最佳注浆时机和合理注浆孔布置等渗流灾害控制关键参数,提出控制泥质巷道围岩防止渗流灾害的注浆稳定技术。该技术可用于指导渗水威胁条件下的巷道围岩施工,实现减缓或消除渗流灾变。在一穿断层导通砂岩含水层的煤矿开拓巷道工程中应用该技术,有效地控制了渗流灾害。     

袖阀管注浆在隧道穿越楼房施工中的应用

袖阀管注浆作为一种常用的注浆加固方式,广泛应用于不良地层的处理、地基的加固、控制楼房、桥梁、管线等建（构）筑物沉降等。北京地铁10号线一期工程中,在隧道近距离穿越某宿舍楼楼段施工过程中,严格按照暗挖“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测”的十八字方针,以及后退式袖阀管注浆“注浆一段、开挖一段”的原则,采用洞内水平袖阀管全断面帷幕注浆的方法取得了较为理想的效果。     

适应深厚复杂岩土层防渗灌浆的可控性黏土水泥稳定浆材及快速配制

深厚复杂岩土层同一钻孔的可灌性差异显著,灌浆材料要随机应变,灌浆工艺方法要适应性强。现有的灌浆材料可控性不足,可灌性单一;目前的灌浆方法在每一灌浆孔段,逐级变浆,浆材扩散难以控制,弃浆浪费严重,施工工效低。充分考虑灌浆施工工艺的实际要求、灌浆材料性能优化等,通过大样本室内试验,利用黏土的良好性能、水玻璃系浆液塑性黏度和屈服强度很低、水泥等的固化和强度特性以及改性剂,研制一种可控性黏土水泥稳定浆材,不仅性能指标满足一般工程的防渗要求,而且浆液流变参数、凝结过程、结石体参数等可在较大范围内调整。对于复杂地层,依据受灌岩土体性质的差异,选用研制的可控性浆材和相应的供料方式,可实现浆材的快速配制,变浆便捷,弃浆少,成本低。在托口水电站河湾地块防渗帷幕工程中,已完成的灌浆试验表明,与传统浆材和施工方法相比,注入量降低约65%,施工台月效益(m/(台.月))提高约30%,灌浆质量达到设计要求,研究成果可在该工程及类似工程中推广应用。     

低压灌浆法解决渗水问题

简要地介绍了如何应用低压灌浆法解决建筑物的渗漏问题。引入低压灌浆法处理渗漏,改变了以往渗漏处理施工中工程量大、效果不稳定等缺点。通过掺入部分添加剂来降低成本,引入监测系统用来收集和处理诸如灌浆压力、浆液稠度和耗浆量等重要参数,这不仅使工作效率大大提高,而且减小了灌浆对原有结构的破坏性,还能更好地控制灌浆工序和了解灌浆过程本身。     

真空辅助压浆工艺在南京长江二桥索塔预应力施工中的应用

真空辅助压浆工艺的原理是在普通压浆工艺基础上,采用真空泵排除孔内空气,使孔道内形成负压0.1MPa的真空度,然后再压浆,对压浆材料的配制也做了重大改进,降低了水灰比,使压浆取得饱满密实的效果,在南京长江二桥索塔施工中,首次引进了这项新技术并获得成功。     

注浆理论的研究现状及发展方向

详细介绍了注浆技术,特别是裂隙岩体的注浆工艺、注浆理论、试验研究、效果检测等方面的研究现状,针对存在的不足,提出了注浆技术的发展方向。     

帷幕灌浆技术在既有土坝可溶岩坝基中的应用

针对河南省方城县望花亭水库坝基水文地质与工程地质条件，对坝基渗流进行了分析，指出在桩号0 165～0 430坝段的大理岩总出露宽度为265m，第5，7层大理岩仅占坝址区大理岩总宽度38％，但渗漏量却占坝基总渗漏量的69．7％，由此形成落水洞、大面积沼泽地、管涌和接触冲刷等隐患。分别对坝基大理岩进行封闭式帷幕和悬挂式帷幕灌浆处理。按照初步设计阶段灌浆设计要求，拟采用常规的一次灌浆法或“孔口封闭自上而下分段灌浆法”，但灌浆试验表明在钻孔中止塞困难，绕塞返浆严重，造成土坝吃浆量很大，坝顶冒浆十分严重，对坝基进行灌浆非常困难。经反复试验，摸索出“孔口及坝体封闭、基岩内自上而下分段孔内循环灌浆”的灌浆工艺和灌浆方法。灌浆试验及灌浆施工结果表明，采用新的灌浆工艺后，虽然也存在不少施工难题，但灌浆效果很好。总结了这种新的施工方法的产生、试验情况、施工工艺、灌浆效果检查等，以便供同类工程参考。     

分批置换混凝土在高层框剪结构加固中的应用实例

某20层框架剪力墙结构办公楼位于7度抗震设防区,在施工至第10层时,发现第4层4片墙柱混凝土强度严重偏低,不能满足原设计C40的强度要求。经过比选,确定采用分批置换混凝土法进行加固,通过合理布置临时支撑,采用具有早强、高强、自流性的灌浆料浇筑,并对加固过程进行全程监测,取得良好的加固效果。