講授：張彬彬?qū)W時(shí)：40巖土工程特特殊施工技技術(shù)第一講地地下水目前，水資資源嚴(yán)重短短缺，是世世界性的難難題。這不不是我們研研究的范疇疇，而是研研究地下水水的另一面面，即地下下水對土建建工程的影影響和危害害。地下水水對地下工工程（深基基坑、橋基基、路基及及礦山建設(shè)設(shè)、城市管管線附設(shè)等等）設(shè)計(jì)方方案、施工工方法與工工期、工程程投資以及及工程長期期使用都有有著十分密密切的關(guān)系系。如果對對地下水處處理不當(dāng)，，可能產(chǎn)生生不良影響響，甚至發(fā)發(fā)生重大工工程事故。。例如（思思考題）：：市政管線線、橋基、、路基（翻翻漿）。地地下工程特特殊施工方方法大都針針對如何處處理地下水水或減少其其對工程的的危害而相相應(yīng)產(chǎn)生的的，是地下下建筑施工工的重要組組成部分。。一、、地地下下水水的的分分類類地下下水水按按埋埋藏藏條條件件不不同同，，分分為為三三類類，，如如圖圖1-1所示示。。海（（江江、、河河）潛水水位位第一一隔隔水水層層承壓壓水水透水水層層局部部隔隔水水層層地下下通通道道上層層滯滯水水C*A*B*圖1-1地下下水水埋埋藏藏條條件件示示意意圖圖1上層層滯滯水水地表表水水下下滲滲，，積積聚聚在在局局部部透透水水性性小小的的粘粘性性土土隔隔水水層層上上的的水水，，稱稱為為上上層層滯滯水水。。這這種種水水靠靠雨雨水水補(bǔ)補(bǔ)給給，，有有季季節(jié)節(jié)性性，，存存在在于于雨雨季季，，旱旱季季可可能能干干涸涸。。勘勘察察時(shí)時(shí)，，應(yīng)應(yīng)注注意意與與潛潛水水區(qū)區(qū)分分。。2潛水水（（凈凈壓壓水水））埋藏藏在在地地表表以以下下第第一一個(gè)個(gè)連連續(xù)續(xù)分分布布的的穩(wěn)穩(wěn)定定隔隔水水層層以以上上，，具具有有自自由由水水面面的的重重力力水水，，稱稱為為潛潛水水。。其其自自由由水水面面為為潛潛水水面面，，水水面面標(biāo)標(biāo)高高稱稱為為地地下下水水位位。。地地面面至至潛潛水水面面的的鉛鉛直直距距離離稱稱為為地地下下水水的的埋埋藏藏深深度度。。潛水水由由雨雨水水與與河河水水補(bǔ)補(bǔ)給給，，水水位位也也有有季季節(jié)節(jié)性性變變化化。。地地下下水水埋埋藏藏深深度度各各地地區(qū)區(qū)相相差差較較大大，，如如南南方方一一些些地地區(qū)區(qū)不不足足1m，西北北黃黃土土高高原原深深達(dá)達(dá)100~200m。3承壓壓水水埋藏藏在在兩兩個(gè)個(gè)連連續(xù)續(xù)分分布布的的隔隔水水層層之之間間，，完完全全充充滿滿的的有有一一定定壓壓力力的的地地下下水水，，稱稱為為承承壓壓水水。。如如打打穿穿承承壓壓水水上上面面的的第第一一隔隔水水層層，，則則承承壓壓水水因因有有壓壓力力而而上上涌涌，，壓壓力力大大時(shí)時(shí)可可以以噴噴出出地面面。。對對于于礦礦山山工工程程中中的的立立井井，，深深度度達(dá)達(dá)幾幾百百米米至至千千米米，，在在施施工工過過程程中中可可能能穿穿過過多多個(gè)個(gè)承承壓壓含含水水層層，，應(yīng)應(yīng)引引起起足足夠夠重重視視。。思考考：：1.試舉舉例例說說出出上上述述三三類類地地下下水水（（湖湖水水、、井井水水、、泉泉水水及及江江河河））。。2．計(jì)計(jì)算算水水壓壓力力：：A點(diǎn)、、B點(diǎn)及及C點(diǎn)。。3．不不同同地地下下水水對對地地下下工工程程的的危危害害。。如如地地下下通通道道經(jīng)經(jīng)過過A點(diǎn)、、B點(diǎn)及及C點(diǎn)時(shí)時(shí)。。二.人工工降降低低水水位位法法降低低水水位位法法分分明明排排法法和和人人工工降降低低水水位位法法。。明明排排法法是是在在基基坑坑開開挖挖至至地地下下水水位位時(shí)時(shí)，，在在基基坑坑周周圍圍內(nèi)內(nèi)基基礎(chǔ)礎(chǔ)范范圍圍以以外外開開挖挖排排水水溝溝或或在在基基坑坑開開挖挖排排水水溝溝。。相相隔隔一一定定距距離離設(shè)設(shè)集集水水井井，，地地下下水水沿沿排排水水溝溝流流入入集集水水井井，，然然后后用用水水泵泵將將水水抽抽走走。。流砂砂去去了了水水好好象象老老虎虎去去了了腿腿明排排法法是是一一種種簡簡單單的的地地下下水水處處理理法法，，當(dāng)當(dāng)?shù)氐叵孪滤畨簤狠^較大大而而又又為為細(xì)細(xì)粉粉砂砂時(shí)時(shí)，，采采用用明明排排法法往往往往會會發(fā)發(fā)生生涌涌砂砂冒冒泥泥即即流流砂砂現(xiàn)現(xiàn)象象，，難難以以施施工工。。此此時(shí)時(shí)應(yīng)應(yīng)采采用用人人工工降降低低地地下下水水位位方方法法。。1、方方法法實(shí)實(shí)質(zhì)質(zhì)人工工降降低低地地下下水水位位，，就就是是在在井井筒筒或或地地下下工工程程基基坑坑開開挖挖前前，，預(yù)預(yù)先先在在其其四四周周埋埋設(shè)設(shè)一一定定數(shù)數(shù)量量的的濾濾水水管管或或井井，，用用抽抽水水設(shè)設(shè)備備抽抽水水，，形形成成聯(lián)聯(lián)合合降降水水漏漏斗斗，，使使地地下下水水位位降降落落到到坑坑底底以以下下，，同同時(shí)時(shí)在在開開挖挖過過程程中中仍仍不不斷斷抽抽水水。。從從根根本本上上防防止止流流砂砂現(xiàn)現(xiàn)象象的的發(fā)發(fā)生生，，改改善善了了工工作作條條件件，，同同時(shí)時(shí)由由于于土土中中水水被被排排除除后后，，動(dòng)動(dòng)水水壓壓力力減減少少或或消消除除，，邊邊坡坡可可以以放放陡陡，，減減少少挖挖土土量量。。此此外外，，由由于于滲滲流流向向下下，，在在動(dòng)動(dòng)水水壓壓力力的的作作用用下下，，增增加加了了土土顆顆粒粒間間的的壓壓力力，，使使坑坑底底土土層層更更為為密密實(shí)實(shí)。。人工降低低地下水水位方法法有：輕輕型井點(diǎn)點(diǎn)、噴射射井點(diǎn)，，電滲井井點(diǎn)、管管井井點(diǎn)點(diǎn)及深井井泵井點(diǎn)點(diǎn)等，可可根據(jù)土土的滲透透系數(shù)、、要求降降低水位位的深度度、工程程特點(diǎn)及及設(shè)備條條件等。。2、輕型井井點(diǎn)系統(tǒng)統(tǒng)輕型井點(diǎn)點(diǎn)就是沿沿基坑四四周將許許多根直直徑較細(xì)細(xì)的井點(diǎn)點(diǎn)管埋入入地下含含水層內(nèi)內(nèi)，井點(diǎn)點(diǎn)管的上上端通過過彎管與與總管相相連接，，用抽水水設(shè)備將將地下水水從井點(diǎn)點(diǎn)管內(nèi)不不斷抽出出，這樣樣便可將將原有地地下水降降至坑底底以下。。輕型井井點(diǎn)布置置，見圖圖１－２２所示。。輕型井點(diǎn)點(diǎn)包括由由井點(diǎn)管管、總管管組成的的管路系系統(tǒng)和抽抽吸設(shè)備備兩大部部分。井井點(diǎn)管長長5~8m，直徑38~50mm的鋼管做做成。濾濾管長1~2m，直徑同井井管，管管壁鉆有有直徑38~50mm的濾孔，，按梅花花狀排列列，濾孔孔總面積積與濾管管表面積積之比約約為20~25%。3、噴射井井點(diǎn)系統(tǒng)統(tǒng)當(dāng)基坑開開挖深度度或降水水深度超超過6m時(shí)，上述述輕型井井點(diǎn)必須須采用多多層井點(diǎn)點(diǎn)，但增增加了挖挖土量與與設(shè)備數(shù)數(shù)量，有有時(shí)因場場地狹小小，不可可能布置置。此時(shí)時(shí)可考慮慮采用噴噴射井點(diǎn)點(diǎn)。噴射射井點(diǎn)系系統(tǒng)布置置，見圖圖7-7所示。噴射井點(diǎn)點(diǎn)系統(tǒng)除除抽水原原理與輕輕型井點(diǎn)點(diǎn)系統(tǒng)不不同外，，兩者的的布置基基本相同同。其工工作原理理是：高高壓水泵泵將具有有一定壓壓力(7~8kg/cm2)的工作水水通過供供水總管管分配到到各個(gè)井井點(diǎn)管，，從各個(gè)個(gè)井點(diǎn)管管的內(nèi)管管與外管管之間的的環(huán)形空空腔入進(jìn)進(jìn)水窗，，由噴嘴嘴噴出。。因噴射射水流流流速急劇劇增加，，壓力水水頭相應(yīng)應(yīng)降低，，吸走周周圍空氣氣而形成成高度真真空(700mm以上)。管內(nèi)外外的壓力力差將地地下壓力力水吸入入井管。。地下水水及一部部分空氣氣通過濾濾網(wǎng)，從從濾管中中的芯管管上升至至揚(yáng)水器器，經(jīng)過過噴嘴兩兩側(cè)與噴噴射出來來的高速速水流一一起進(jìn)入入混合室室，并在在混合室室中混合合，進(jìn)行行能量交交換，流流速逐漸漸減小，，由流速速水頭逐逐漸變?yōu)闉閴毫λ^，地地下水被被排至地地面，并并經(jīng)排水水總管進(jìn)進(jìn)入集水水池重新新參與工工作循環(huán)環(huán)，多余余的水被被排走。。4、管井井井點(diǎn)點(diǎn)和深深井泵泵井點(diǎn)點(diǎn)在遇有有流砂砂，特特別是是地下下水充充沛的的土層層，宜宜用管管井井井點(diǎn)或或深井井泵井井點(diǎn)，，兩者者與輕輕型井井點(diǎn)的的不同同之處處是每每個(gè)井井點(diǎn)均均單獨(dú)獨(dú)采用用一臺臺泵，，而后后者是是將泵泵放置置在井井管中中。井井點(diǎn)布布置，，見圖圖7-8及圖7-9所示。。5、電滲滲井點(diǎn)點(diǎn)在飽和和的粘粘性土土中，，由于于土的的透水水性差差(滲透系系數(shù)小小于0.1m/d)，用一般般的抽抽水方方法很很難抽抽出地地下水水，因因此，，必須須用電電滲井井點(diǎn)排排水。。19世紀(jì)初初，列列斯用用直流流電通通過含含水土土?xí)r，，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)了電電動(dòng)現(xiàn)現(xiàn)象。。電動(dòng)主主要包包括電電滲和和電泳泳兩種種現(xiàn)象象。在飽和和粘土土中插插入兩兩根電電極，，通過過直流流電，，則陽陽極周周圍的的土中中水會會向陰陰極流流動(dòng)，，土中中細(xì)顆顆粒向向陽極極移動(dòng)動(dòng)或壓壓密，，前者者稱電電滲現(xiàn)現(xiàn)象，，后者者稱電電泳現(xiàn)現(xiàn)象。。分減少少，陰陰極處處則增增加。。因此此，電電滲現(xiàn)現(xiàn)象在在粘土土顆粒粒含量量多且且含水水量大大的飽飽和土土層較較顯著著，若若含水水量接接近塑塑性限限界，，則電電滲現(xiàn)現(xiàn)象很很弱。。電泳泳現(xiàn)象象是帶帶負(fù)電電荷的的土顆顆粒由由陰極極向陽陽極移移動(dòng)，，對土土層起起固結(jié)結(jié)作用用，從從而對對軟土土地基基有加加強(qiáng)作作用。。電滲滲井點(diǎn)點(diǎn)布置置，（金屬屬棒——鋼筋和和井點(diǎn)點(diǎn)管的的陰陽陽極））。問題：：降水水方法法的優(yōu)優(yōu)化選選擇、、降水水對周周邊建建筑的的影響響。三.板樁法法當(dāng)通過過厚度度不大大的松松軟巖巖層或或不穩(wěn)穩(wěn)定含含水層層的地地下工工程施施工中中，可可采用用板樁樁法施施工。。板樁樁法的的實(shí)質(zhì)質(zhì)是在在地下下工程程尚未未開挖挖前，，在其其開挖挖范圍圍以外外，將將板樁樁依次次打入入，穿穿過不不穩(wěn)定定含水水層，，插入入到隔隔水層層一定深深度（即預(yù)預(yù)先在在地下下構(gòu)筑筑防水水帷幕幕）。。此后后，在在板樁樁的臨臨時(shí)支支護(hù)下下進(jìn)行行開挖挖與砌砌筑作作業(yè)。。條件：：厚度度不大大（含含水層層厚度度大，，板樁樁未插插入隔隔水層層會發(fā)發(fā)生何何情況況）、、不含含漂石石、探探頭石石等。。問題：：地質(zhì)質(zhì)條件件、水水平抗抗力、、封底底。第二講講凍結(jié)法法凍結(jié)法法是通通過人人為制制冷的的方法法，將將土層層（巖巖層））中的的水凍凍結(jié)，，形成成有一一定強(qiáng)強(qiáng)度和和厚度度的凍凍結(jié)體體（臨臨時(shí)防防護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)）），在在其保保護(hù)下下進(jìn)行行巖土土開挖挖的特特殊施施工方方法。。它是是受自自然法法的啟啟發(fā)發(fā)發(fā)展起起來的的，人人工凍凍結(jié)法法和液液氮或或干冰冰（固固體CO2）。下面簡單介介紹各方法法的實(shí)質(zhì)。。1。自然凍結(jié)結(jié)法來自西伯利利亞河床下下金礦開采采。（包括括直接凍結(jié)結(jié)和木垛加加碎石凍結(jié)結(jié)）自然凍結(jié)厚厚度木垛流動(dòng)水流砂層礦床碎石2-2木垛加碎石石凍結(jié)示意意圖圖2-1直接凍結(jié)示示意圖2．人工凍結(jié)結(jié)法（壓縮縮機(jī)制冷））即采用人工工制冷的方方法（如冰冰箱、冷凍凍機(jī)等），，將巖土凍凍結(jié)。制冷冷的主要設(shè)設(shè)備如下：：壓縮機(jī)冷凝器（蒸蒸發(fā)器）調(diào)節(jié)閥如何將以上上四種設(shè)備備組成制冷冷系統(tǒng)。？？關(guān)鍵是兩個(gè)個(gè)要點(diǎn)：物物質(zhì)的狀態(tài)態(tài)變化伴隨隨熱量的傳傳遞，二是是熱的傳遞遞規(guī)律（第第二定律））。11）熱量傳遞吸熱吸熱固態(tài)液態(tài)汽態(tài)（如水水）放熱放放熱熱現(xiàn)象：室內(nèi)內(nèi)噴水、涼涼水、酒精精、丙酮擦擦身，立冬冬溫、開春春冷等。制冷的過程程也就是利利用某種特特定的物質(zhì)質(zhì)的狀態(tài)變變化來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的，這種種物質(zhì)叫制制冷劑。從從上式分析析，水變汽汽吸熱（100度），能做做制冷劑嗎嗎。必須是是汽化溫度度低于0度（必要條條件），這這類物質(zhì)很很多，常用用的有：氨氨（一個(gè)大大氣壓下，，汽化溫度度—35℃）、液氮——制氧副產(chǎn)品品—195℃、CO2—78℃、氟里昂—30℃等。人為造造成這類物物質(zhì)狀態(tài)變變換機(jī)制，，即能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)制冷。如如何構(gòu)建這這種機(jī)制，，這就是第第二個(gè)問題題。熱量從高溫溫?zé)嵩吹降偷蜏責(zé)嵩磦鬟f是熱力力學(xué)第二定定律。我們的目的的是將熱量量從低溫?zé)釤嵩聪蚋邷販責(zé)嵩磦鬟f遞，如何實(shí)實(shí)現(xiàn)，這就就是熱力學(xué)學(xué)第二定律律，外界作功。。以氨為例說說明制冷過過程（地層層或冰箱））——設(shè)備連接圖圖和壓焓圖圖。冷卻水循環(huán)環(huán)——去冷水塔（（+25℃）p冷媒劑循環(huán)環(huán)（-30℃）供液管凍結(jié)管回液管12３３｀圖2-3凍結(jié)系統(tǒng)示示意圖壓-焓圖i凍土冷媒劑（鹽鹽水）4214３｀3制冷（劑））循環(huán)2）制冷、凍凍結(jié)原理飽和蒸汽氨氨（-35℃）由1進(jìn)入壓縮機(jī)機(jī)，壓縮機(jī)機(jī)對其作功功，飽和蒸蒸汽氨變成成過熱蒸汽汽氨（+120℃℃），沿等熵熵線到達(dá)2；過熱蒸汽汽氨等壓進(jìn)進(jìn)入冷凝器器，與冷卻卻水進(jìn)行熱熱交換，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為飽和和蒸汽氨（（+30℃），到達(dá)3｀（+30℃）為飽和液液態(tài)，繼續(xù)續(xù)冷卻變?yōu)闉檫^冷液態(tài)態(tài)3（+25℃），經(jīng)過調(diào)調(diào)節(jié)閥，等等焓降壓到到4，進(jìn)行汽化化，同時(shí)吸吸收周圍介介質(zhì)（冷媒媒劑）的熱熱量，到達(dá)達(dá)1（-35℃），至此完完成一次制制冷循環(huán)，，周而復(fù)始始，達(dá)到制制冷的目的的。鹽水（冷媒媒劑）在蒸蒸發(fā)器內(nèi)，，吸收氨氣氣的冷量，，低溫鹽水水由鹽水泵泵，有供液液管進(jìn)入凍凍結(jié)管，與與巖土進(jìn)行行熱交換后后進(jìn)入回液液管，再回回到蒸發(fā)器器，完成一一次鹽水循循環(huán)。循環(huán)環(huán)的結(jié)果，，鹽水不斷斷吸收巖土土的熱量使使其凍結(jié)，，直到達(dá)到到設(shè)計(jì)的凍凍土厚度。。人工凍結(jié)熱熱量傳遞的的途徑是：：巖土（凍凍土）→鹽鹽水→氨→→冷卻水→→大自然。。作功冷源熱熱源3）液氮或干干冰（固體體CO2）直接凍結(jié)根據(jù)上述原原理即不難難理解液氮氮或干冰（（固體CO2）直接凍結(jié)，，它是針對對一些局部部的工程量量不大的制制水工程（（成本高））。固體CO2可以直接汽汽化（密封封高壓），，液氮可直直接汽化。。（與打火火機(jī)同理））問題：體溫溫混凝土強(qiáng)強(qiáng)度研究、、斷管問題題、凍脹壓壓力、溫度度場、支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)、混混凝土裂縫縫等。第三講水（泥漿））下澆注混混凝土技術(shù)術(shù)一．應(yīng)用情情況此法引自水水電部門，，在水庫壩壩堤的防滲滲工程中稱稱其為“地地下防滲墻墻”，水下下筑墻、樁樁基、墩臺臺基礎(chǔ)、邊邊坡穩(wěn)定等等常用此法法。建筑部部門用此法法構(gòu)筑地基基基礎(chǔ)，稱稱之為“地地下連續(xù)墻墻”。已有建筑擬建建筑已有建筑連續(xù)墻滑動(dòng)面邊坡防滲墻基巖壩堤已有建筑圖3-1水下（泥漿漿下）澆注注混凝土應(yīng)應(yīng)用事例擬建建筑已有建筑二．特點(diǎn)及技技術(shù)關(guān)鍵工藝簡單、設(shè)設(shè)備少、施工工安全、質(zhì)量量可靠。適用用有于松軟的的穩(wěn)定土層，，不應(yīng)有大的的卵石、漂石石。技術(shù)關(guān)鍵鍵是：槽孔施施工、泥漿下下澆注混凝土土及接頭的處處理。三．泥漿護(hù)壁壁原理一般地，在槽槽孔施工中為為了維護(hù)槽孔孔的形態(tài)（不不塌孔），必必須采取維護(hù)護(hù)措施，一般般采取水或泥泥漿護(hù)壁，即即在造孔的過過程中，始終終保持孔內(nèi)充充滿泥漿，泥泥漿的作用除除了平衡土壓壓（水壓）力力外，泥漿中中的顆粒還充充填了土的裂裂隙或孔隙，，起到維護(hù)槽槽壁的作用。。槽孔形成后，，將泥漿排凈凈后可見槽壁壁表面有一層層“泥皮”，，有的泥皮薄薄而韌，而有有的則厚而松松。就是這層層薄而韌的泥泥皮起著隔離離和保護(hù)槽壁壁的作用（相相當(dāng)于“噴層層”），那么么，泥皮是如如何形成的？？泥皮PJPN圖3-2泥漿護(hù)壁原理理示意圖四．壓氣洗孔孔原理在水（泥漿））下，如何將將鉆鑿下來的的土體運(yùn)出地地面？通常采采用壓氣排碴碴的方法，其其原理如下：：γxyH0鉆桿Lw鉆頭壓氣管壓氣排液器圖3-3壓氣洗孔原理理示意圖γxhγh在鉆桿內(nèi)放入入壓氣排液器器。h——揚(yáng)程；H0————排液器置入深深度；Lw————尾管長度；γx——泥漿比重；γh——三相混合體比比重；γxy——二相混合體比比重。未通壓氣前：：γx=γh=γxy（均為泥漿），，系統(tǒng)處于靜靜止?fàn)顟B(tài)。通壓氣后：γx不變，γh下降，γxy上升，系統(tǒng)平平衡打破，呈呈現(xiàn)以下狀態(tài)態(tài)：γxy>γx>γh由于壓縮空氣氣進(jìn)入鉆桿，，比重降低，，在鉆頭底部部形成負(fù)壓，，盡而產(chǎn)生液液體流動(dòng)，洗洗井液帶動(dòng)巖巖碴進(jìn)入鉆頭頭、鉆桿，最最終排出地面面，流入沉淀淀池凈化。同同時(shí)，地面泥泥漿系統(tǒng)不斷斷向井內(nèi)補(bǔ)充充新的泥漿，，確保泥漿面面水平不變。。這里γh是變量，隨著著氣泡的上升升，氣泡逐漸漸變大，γh變小，流速增增大。五．泥漿下灌灌注混凝土1．泥漿下灌注注混凝土的實(shí)實(shí)質(zhì)（1）沿槽孔的長長度方向布置置若干垂直導(dǎo)導(dǎo)管；（2）把地面配置置好的混凝土土同時(shí)注入導(dǎo)導(dǎo)管；3）隨著混凝土土頂面的上升升，頂出泥漿漿（進(jìn)入地面面泥漿池參與與循環(huán)），同同時(shí)提拔導(dǎo)管管，直至混凝凝土灌滿整個(gè)個(gè)槽段。問題：接頭問問題？圖3-4泥漿下灌注混混凝土示意圖圖混凝土導(dǎo)管泥漿槽孔2．泥漿下灌注混混凝土的施工工要點(diǎn)（1）管底部高出出基底300~500mm，頂部高出泥漿漿面一定高度度；（2）隨著混凝土土面的上升，，不斷提、拆拆導(dǎo)管，但必必須保證其埋埋在混凝土一一定的深度以以防提漏；（3）開始灌注時(shí)時(shí)導(dǎo)管內(nèi)必須須放置隔水栓栓，以防止混混凝土與泥漿漿的混合；（4）確定拔管時(shí)時(shí)間，即不能能過早也不能能過晚；（5）混凝土必須須連續(xù)一次澆澆注完畢，尤尤其是澆注開開始，必須一一次埋住導(dǎo)管管。3.漿下混凝土的的流動(dòng)規(guī)律混凝土在不同同的超壓力的的作用下，呈呈不同的流動(dòng)動(dòng)狀態(tài)（規(guī)律律），而不同同的流動(dòng)狀態(tài)態(tài)，直接影響響混凝土的成成型質(zhì)量，一一般的混凝土土在泥漿下可可能呈現(xiàn)以下下狀態(tài)：⑴⑶⑵⑵（1）⑵⑶（1）⑶圖3-5漿下混凝土的的流動(dòng)規(guī)律4.混凝土的技術(shù)術(shù)要求泥漿下澆注混混凝土是通過過在導(dǎo)管內(nèi)靠靠自重下流、、在超壓力作作用下向兩側(cè)側(cè)擴(kuò)散、頂升升等環(huán)節(jié)完成成的，因此與與一般的混凝凝土澆注有所所不同，要求求混凝土有好好的流動(dòng)性（（不堵管、能能流暢的擴(kuò)散散及頂升），，好的和易性性（流動(dòng)時(shí)不不離析、穩(wěn)定定性好），在在配比方面要要保證混凝土土的強(qiáng)度和抗抗?jié)B性。一般的，混凝凝土的流動(dòng)性性和和易性是是對立的，解解決的辦法是是填加外加劑劑（如減水劑劑、緩凝劑，，或適當(dāng)增加加水泥的用量量。5.直升導(dǎo)管法幾幾個(gè)參數(shù)的確確定按泥漿下澆注注混凝土的實(shí)實(shí)質(zhì)及施工要要點(diǎn)的要求，，有以下幾個(gè)個(gè)參數(shù)需要確確定：h1—導(dǎo)管高出泥漿漿面的最小距距離；h—導(dǎo)管埋入混凝凝土的最大深深度；L—導(dǎo)管間距。h1hγ2γ1h2p(1).h1的確定根據(jù)壓力平衡衡關(guān)系，可得得導(dǎo)管出口處處的超壓力p：p=γ1*h1+(γ1-γ2)*h2從上式便可得得到h1?；炷另樌麛U(kuò)擴(kuò)散的基本條條件是超壓力力p≥0，但是由于混凝凝土為多相流流體，p>k(k>0).（2）導(dǎo)管間距的確確定一般地，導(dǎo)管管的間距越小小，混凝土的的上升越平穩(wěn)穩(wěn)、越均勻，，否則混凝土土上升表面坡坡度大，易將將泥漿卷入混混凝土。但同同時(shí)灌注的導(dǎo)導(dǎo)管多，灌注注過程控制困困難，目前還無理論論計(jì)算方法，，可按經(jīng)驗(yàn)，一一般取3~3.5m。(3).管埋入深度的的確定如果將混凝土土視為理想流流體，從理論論上講p>0即可流動(dòng)，但但混凝土為多相流體，其力學(xué)特征征隨時(shí)間變化化。如果導(dǎo)管管埋的過深，，則灌注困難難（超壓力小小、下部可能能初凝），過過淺則可能出出現(xiàn)翻漿現(xiàn)象象，該問題應(yīng)進(jìn)行行理論試驗(yàn)研研究，一般的取1.5~2.5m.六.接頭處理技術(shù)術(shù)一個(gè)完整的地地下連續(xù)墻是是有若干個(gè)槽槽段組成的，，問題是如何何將槽段與槽槽段連接成一一個(gè)整體，使使其即防滲，又有有一定的連接接強(qiáng)度，這就是接頭的的處理問題。。接頭的形式式有多種，一一般的有以下下幾種：（1）弧型接頭ⅠⅡⅡ弧型接頭（Ⅰ——第一槽段；Ⅱ——第二槽段）利用弧型鉆頭頭造孔，該接接頭即承壓又又抗?jié)B，是較較理想的接頭頭方式，問題題是如何實(shí)現(xiàn)現(xiàn)該接頭？（（加一鉆）（2）直線型接頭頭Ⅰ Ⅱ該接頭形式利利用矩形鉆頭頭（抓斗）造造孔，即不穩(wěn)穩(wěn)定，也不抗抗?jié)B，易造成成兩槽段間不不連續(xù)，達(dá)不不到抗?jié)B加固固的目的，一一般不宜采用用。澆注混凝土之之前，在形成成的槽段兩端端，放置形狀狀適宜的隔板板（鋼板、預(yù)預(yù)制鋼筋混凝凝土隔板等）），固定后建建筑混凝土。。該接頭的技術(shù)術(shù)關(guān)鍵是，要要求有一定剛剛度的隔板，，安裝時(shí)不偏偏寫斜、不扭扭轉(zhuǎn)。（3）隔板接頭隔板（4）間隔接頭間間隔接頭ⅠⅡⅡ（1）（（2）（（3）導(dǎo)向孔分別或同時(shí)構(gòu)構(gòu)造Ⅰ、Ⅱ槽段并澆注混混凝土（1）；在兩槽段段中間鉆導(dǎo)向向孔（2）；利用雙反反弧沖擊鉆頭頭造孔并澆注注混凝土，實(shí)實(shí)現(xiàn)Ⅰ、Ⅱ槽段的連接。。（5）預(yù)留法接頭頭見圖*所示，，該法要點(diǎn)為為：在混凝土土澆注之前，，預(yù)先在槽段段的兩端下放放接頭管，邊邊澆注混凝土土邊拔導(dǎo)管，，最后形成凹凹型的連續(xù)墻墻兩側(cè)端頭。。問題：接頭結(jié)結(jié)構(gòu)形式、提提拔力的確定定、提拔時(shí)間間的確定等。。間隔接頭接頭管圖3-5預(yù)留法接頭示示意圖注漿理論與實(shí)實(shí)踐第四講：概論一．注漿技技術(shù)的提出地下工程施工工（地表以下下各類建筑物物與結(jié)構(gòu)物的的總稱）與地地面建筑施工工相比更多地地受到地質(zhì)與與水文地質(zhì)的的影響，增加加了工程的難難度，延誤工工期、加大成成本。在施工工中經(jīng)常遇到到以下問題：：1.涌水（冒水））：如深基坑開挖挖（也可通過過地面井點(diǎn)排排水解決）、、地鐵、隧道道工程、人防防工程、礦山山井巷工程、、露天開采工工程、地下商商業(yè)街等，施施工中常常遇遇到涌水問題題，無法正常常施工。這些些地下水可分分為靜水（自自然水頭）、、動(dòng)水（地下下暗河）、承壓水（隔水水層）。巖土開挖后，，地下水由于于失去平衡而而沿著巖層的的裂隙或土層層的空隙涌入入地下空間，，危機(jī)人身安安全。2．漏（滲）水：：地下結(jié)構(gòu)施工工或竣工使用用后，在地下下水頭的作用用下，地下水水會沿著結(jié)構(gòu)構(gòu)縫、施工縫縫或質(zhì)量薄弱弱部（在水環(huán)環(huán)境下難以保保證施工質(zhì)量量）位漏（滲滲）入地下空空間。如地鐵鐵、隧道、地地下室、壩體體漏（滲）水水、礦山井巷巷、洞室等，，也可以通過過敷設(shè)隔水層層加以解決。。3．沉降與失穩(wěn)：：受軟巖、地下下降水或人為為擾動(dòng)的影響響，建筑物可可能產(chǎn)生沉降降甚至失穩(wěn)，，如比薩斜塔塔、西安大雁雁塔等；建筑筑物倒塌事故故（平均每天天一棟，80%以上是基礎(chǔ)的的處理不當(dāng)或或未處理所造造成的）；地地下空間開挖挖后的塌落（（冒頂或片邦邦）；路基路路面的突起或或塌陷等。．二.注漿法的含義義及其應(yīng)用1．注漿法的含義義及其工藝過過程含義：就是將可凝固固的漿液在注注漿壓力的作作用下，注入到巖巖層的裂隙或或土層的孔隙隙中，用以堵水或加固（（通俗地講就就像醫(yī)生給病病人注射液體類似---血管既裂隙，，不同的是注注入的材料不不同，否者即為為人為“血栓栓”。注漿法法的關(guān)鍵是可可凝固的漿液（（注漿材料））和有一定的的注漿壓力。。工藝過程：漿液配制同時(shí)時(shí)鉆孔和注漿漿設(shè)備安裝→壓水實(shí)驗(yàn)→→注漿→壓水水→質(zhì)檢→施施工。圖4-1注漿工藝過程程示意圖2．注漿的目的的及其應(yīng)用注漿的目的在在于堵水、加加固或二者兼兼有之，實(shí)質(zhì)質(zhì)是人為地改改變客觀的地地質(zhì)環(huán)境。如如地下工程的的堵水加固工工程、壩體防防滲工程、山山體護(hù)坡（邊邊坡穩(wěn)定）工工程、建筑基基礎(chǔ)（房屋、、橋梁等）加加固工程及路路基加固工程程等。三．注漿基本理理論（一）。注漿漿堵水（加固固）原理(A).滲流注漿原理理（即巖層裂裂隙中的擴(kuò)散散規(guī)律---充塞作用）在巖層裂隙注注漿中常用單單液水泥漿或或水泥---水玻璃漿。水水泥漿屬于懸懸濁液的非穩(wěn)穩(wěn)定材料（靜靜放后有沉降降），水泥漿漿在巖層裂隙隙中的流態(tài)是是由紊流變?yōu)闉閷恿鳎趯訉恿鳡顟B(tài)下固固體顆粒沉降降而產(chǎn)生充塞塞作用（紊流流狀態(tài)中固體體顆粒呈脈動(dòng)動(dòng)流動(dòng)，使其其保持懸浮狀狀態(tài)，層流狀狀態(tài)中固體顆顆間無交換現(xiàn)現(xiàn)象，顆?？靠孔灾叵侣?，，沉積凝固））。如何判定紊流流還是層流?一般地采用流流體力學(xué)中的的雷諾數(shù)作為為判定的依據(jù)據(jù)：Re=V.de.ρ/μc=V.2h.γγ/μc.g式中V——平均速度；de——裂隙相當(dāng)直經(jīng)經(jīng)；h——裂隙開度；ρ——漿液密度；γ——漿液容重；g——重力加速度;μc——液體有效粘度度。層流：Re≤2100V.h小時(shí)對于粘塑體漿漿液：紊流:Re≮2100V.h大時(shí)流速與注漿壓壓力關(guān)系密切切，在一定過過水?dāng)嗝?，注注壓大、流速速高，但是隨隨著液流長度度的增加壓力力減弱（克服服裂隙的摩阻阻力）、流速速降低、Re減小，即漿液液由紊流變?yōu)闉閷恿?，水泥泥顆粒開始沉沉降?？梢猿龀霈F(xiàn)以下不同同階段：圖4-2滲流——堵塞過程示意意圖PrPv(a)(b)(d)(c)(a)階段段：：漿漿液液在在注注漿漿壓壓力力作作用用下下通通過過注注漿漿孔孔進(jìn)進(jìn)入入巖巖層層裂裂隙隙，，此此時(shí)時(shí)注注漿漿壓壓力力必必須須大大于于水水壓壓力力。。壓壓力力（（Pa）、、流速速（（Vk）沿流流程程逐逐漸漸降降低低，，流流速速分分布布如如圖圖（（沿沿壁壁V=0）；；(b)階段段：：上上部部水水泥泥顆顆粒粒降降入入中中區(qū)區(qū)被被帶帶走走，，下下部部沉沉積積，，故故過過漿漿斷斷面面縮縮小小，，壓壓力力、、流流速速增增加加，，但但不不足足以以將將全全部部沉沉積積物物帶帶走走；；(c)階段段：：在在這這些些沉沉積積物物的的后后面面，，壓壓力力、、流流速速突突然然減減低低，，并并在在其其后后發(fā)發(fā)生生新新的的沉沉積積；；(d)階段段：：隨隨著著沉沉積積床床的的增增大大，，流流量量減減少少、、壓壓力力增增大大，，沉沉積積床床上上端端發(fā)發(fā)生生沉沉積積，，直直到到整整個(gè)個(gè)鉆鉆孔孔，，至至此此完完成成裂裂隙隙全全過過程程充充塞塞過過程程。。注漿漿是是一一項(xiàng)項(xiàng)隱隱蔽蔽工工程程，，即即看看不不見見摸摸不不著著，，上上述述過過程程是是理理論論分分析析的的結(jié)結(jié)果果，，反反映映在在注注漿漿壓壓力力、、漿漿液液流流量量的的變變化化（（可可控控變變量量））見見下下圖圖。。圖4-3滲流流注注漿漿P---t曲線線tPQminP0注意意的的幾幾個(gè)個(gè)問問題題：：*漿漿液液的的凝凝膠膠時(shí)時(shí)間間（（時(shí)時(shí)間間的的長長與與短短均均是是不不允允許許的的））；；*不不能能立立即即卸卸壓壓（（待待結(jié)結(jié)石石體體有有一一定定強(qiáng)強(qiáng)度度））。。(B).管道道（（割割裂裂或或脈脈狀狀））注注漿漿粘土土層層或或細(xì)細(xì)砂砂土土層層的的擠擠壓壓加加固固注注漿漿（（利利用用化化學(xué)學(xué)漿漿或或磨磨細(xì)細(xì)水水泥泥高高壓壓注注漿漿））。。在在注注漿漿過過程程中中，，首首先先是是孔孔隙隙水水被被排排除除，，漿漿液液擠擠入入孔孔隙隙并并沿沿薄薄弱弱部位位壓壓出出一一樹樹狀狀通通道道，，隨隨著著漿漿液液的的不不斷斷擴(kuò)擴(kuò)散散，，土土層層的的密密實(shí)實(shí)性性、、抗抗?jié)B滲性性穩(wěn)穩(wěn)定定性性增增加加（（枝枝體體間間的的土土體體被被壓壓密密、、枝枝體體為為““筋筋體體””））,形成成有有一一定定強(qiáng)強(qiáng)度度的的復(fù)復(fù)合合體體，見見圖圖4-4。（C）。。滲透透注注漿漿（（均均勻勻擴(kuò)擴(kuò)散散））在流流砂砂層層、、粗粗砂砂層層，，采采用用單單液液水水泥泥漿漿、、化化學(xué)學(xué)漿漿、、或磨磨細(xì)細(xì)水水泥泥漿漿，，高高壓壓注注入入。。過過程程為為：：均均勻勻排排水水、、漿漿液液擴(kuò)擴(kuò)散散、、擠擠壓壓、、密密實(shí)實(shí)，，形形成成固固砂砂體體。。圖4-4管道道注注漿漿原原理理圖圖（二二））。。注注漿漿參參數(shù)數(shù)的的基基本本方方程程（（均均勻勻土土層層））滲流流微微分分方方程程：：Qo=Kf.W/(dp/dr).μμ式中中Qo———注入入量量；；Kf———砂層層滲滲透透系系數(shù)數(shù)；；μ————漿液液動(dòng)動(dòng)力力粘粘度度；；W————柱體體表表面面積積.（三））。。注注漿漿參參數(shù)數(shù)注漿漿參參數(shù)數(shù)包包括括注漿漿壓壓力力（（Po）、、注入入量量（（Qo）、、擴(kuò)散散半半徑徑等等，，是控控制制施施工工、、保保證證施施工工質(zhì)質(zhì)量量的的關(guān)關(guān)鍵鍵，，后后面面有有專專門門論論述述。。圖4-5滲透透注注漿漿原原理理圖圖四．．注注漿漿技技術(shù)術(shù)所所涉涉及及的的主主要要技技術(shù)術(shù)問問題題1.地質(zhì)質(zhì)及及水水文文地地質(zhì)質(zhì)影影響響地質(zhì)質(zhì)及及水水文文地地質(zhì)質(zhì)條條件件千千差差萬萬別別，，注注漿漿工工程程施施工工前前，，科科學(xué)學(xué)準(zhǔn)準(zhǔn)確確地地探探測測、、分分析析研研究究地地質(zhì)質(zhì)及及水水文文地地質(zhì)質(zhì)狀狀況況（（如如含含水水量量、、賦賦存存深深度度、、水水壓壓、、水水質(zhì)質(zhì)、、裂裂隙隙產(chǎn)產(chǎn)狀狀、、孔孔隙隙率率等等））是是保保證證注注漿漿效效果果、、甚甚至至是是工工程程成成敗敗的的關(guān)關(guān)鍵鍵。。目目前前的的探探測測手手段段（（抽抽、、壓壓水水、、超超聲聲波波等））可可靠靠度度低低（（30%左右右）），，對對工工程程造造成成極極大大的的被被動(dòng)動(dòng)。。2.注漿漿材材料料的的影影響響注漿漿材材料料是是注注漿漿技技術(shù)術(shù)的的主主體體，，注注漿漿材材料料的的性性能能直直接接影影響響注注漿漿效效果果及及注注漿漿成成本本（（注注漿漿材材料料占占注注漿漿總總成成本本的的40%~70%，材材料料從從幾幾公公斤斤~幾千千噸噸，，價(jià)價(jià)格格從從幾幾百百元元/噸~幾十十萬萬元元？？噸噸））。。同同時(shí)時(shí)對對注注漿漿技技術(shù)術(shù)的的發(fā)發(fā)展展起起主主導(dǎo)導(dǎo)作作用用。。對對注注漿漿材材料料的的總總要要求求體體現(xiàn)現(xiàn)在在““三三性性””的的控控制制上上，，即即可可注注性性、、可可控控性性和和抗抗?jié)B滲性性。。l可注注性性是是指指漿漿液液的的流流動(dòng)動(dòng)性性好好（（粘粘度度小?。?、滲滲透透能能力力強(qiáng)強(qiáng)；；l可控控性性是是指指漿漿液液凝凝膠膠時(shí)時(shí)間間人人為為控控制制，，即即不不能能擴(kuò)擴(kuò)散散的的過過遠(yuǎn)遠(yuǎn)有有能能達(dá)達(dá)到到要要求求的的距距離離；；l抗?jié)B滲性性是是指指漿漿液液結(jié)結(jié)石石后后有有較較強(qiáng)強(qiáng)的的抗抗?jié)B滲水水能能力力。。3．注注漿漿參參數(shù)數(shù)的的影影響響為了了最最大大限限度度地地克克服服注注漿漿的的盲盲目目性性，，實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)注注漿漿工工程程的的科科學(xué)學(xué)化化，，就就應(yīng)應(yīng)有有科科學(xué)學(xué)的的控控制制參參數(shù)數(shù)，，對對注注漿漿工工程程實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)全全過過程程控控制制。。4．注注漿漿設(shè)設(shè)備備的的影影響響注漿漿設(shè)設(shè)備備是是注注漿漿工工程程的的必必備備硬硬件件。。注注漿漿設(shè)設(shè)備備系系統(tǒng)統(tǒng)簡簡單單、、操操作作方方便便，，主主要要包包括括：：注注漿漿泵泵（（動(dòng)動(dòng)力力源源，，有有單單液液泵泵、、雙雙液液泵泵、、液液壓壓泵泵、、電電動(dòng)動(dòng)泵泵及及風(fēng)風(fēng)動(dòng)動(dòng)泵泵等等））、、攪攪拌拌機(jī)機(jī)（（風(fēng)風(fēng)動(dòng)動(dòng)、、電電動(dòng)動(dòng)））、、混混合合器器（（類類似似““三三通通””實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)不不同同漿漿液液的的均均勻勻混混合合））、、止止?jié){漿塞塞（（防防止止跑跑漿漿、、實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)分分段段注注漿漿的的技技術(shù)術(shù)手手段段。。5．注漿漿方式式（方方案））的影影響根據(jù)地地質(zhì)及及水文文地質(zhì)質(zhì)條件件的要要求，，一般般把注注漿方方式（（方案案）分分為：：預(yù)注注漿、、后注注漿、、前進(jìn)進(jìn)式注注漿、、后退退式注注漿，，如果果選擇擇不當(dāng)當(dāng)既浪浪費(fèi)材材料、、增加加工程程難度度，也也難以以保證證注漿漿效果果。五．注注漿新新技術(shù)術(shù)簡介介旋噴注注漿法法，即即利用用高壓壓水射射流旋旋轉(zhuǎn)切切割土土體，，同時(shí)時(shí)進(jìn)行行泥漿漿、水水泥漿漿地下下攪拌拌，形形成地地下混混合灌灌注樁樁；綜綜合注注漿法法，即即將以以粘土土為主主作為為注漿漿材料料，配配備可可移式式注漿漿站（（注漿漿臺車車）；；直接接堵漏漏技術(shù)術(shù)，即即對構(gòu)構(gòu)筑物物的滲滲漏水水直接接封堵堵（需需特殊殊的材材料及及設(shè)備備）；；還有有其他他的化化學(xué)注注漿新新技術(shù)術(shù)等。。問題：：注漿漿技術(shù)術(shù)的現(xiàn)現(xiàn)狀與與發(fā)展展；注注漿堵堵水應(yīng)應(yīng)用技技術(shù)；；注漿漿加固固應(yīng)用用技術(shù)術(shù)；注注漿在在路基基加固固工程程中的的應(yīng)用用等。。第五講講：注注漿參參數(shù)一.注漿壓壓力注漿壓壓力是是給予予漿液液擴(kuò)散散、充充塞、、壓實(shí)實(shí)的能能力。。壓力力過大大則漿漿液擴(kuò)擴(kuò)散過過遠(yuǎn)，，造成成浪費(fèi)費(fèi)，壓壓力過過小則則漿液液難以以進(jìn)入入，或或達(dá)不不到所所需的的厚度度而造造成注注漿失失效。。影響響注漿漿壓力力的因因素很很多，，可用用以下下函數(shù)數(shù)關(guān)系系表示示：Po=f(H,Ro,μ,1/K,1/t)式中H———水頭壓壓力；；Ro———擴(kuò)散距距離；；μ——漿液粘粘度；；1/K———裂隙開開度；；1/t———凝膠時(shí)時(shí)間。。把所有有的因因素都都表述述出來來或考考慮進(jìn)進(jìn)去是是不可可能的，也也是不不科學(xué)學(xué)的，，一般般的常常用以以下公公式計(jì)計(jì)算：：1．以地下下水壓壓為計(jì)計(jì)算依依據(jù)：：Po′=(2~2.5)PbPo′=3~5+Pb式中Po′———受注點(diǎn)點(diǎn)注漿漿壓力力；Pb——受注點(diǎn)點(diǎn)最大大水壓壓力。。．2.以水壓壓力同同時(shí)考考慮巖巖層產(chǎn)產(chǎn)狀為為計(jì)算算依據(jù)據(jù)：Po′=N.Pb式中N———與裂隙隙產(chǎn)狀狀有關(guān)關(guān)的參參數(shù)。。此外還還有在在特定定環(huán)境境下推推導(dǎo)的的公式式，如如H.B佳賓公公式等等。二．注注入量量注入量量是了了解漿漿液的的充塞塞狀態(tài)態(tài)、選選擇注注漿泵泵、材材料估估算及及配制制漿液液的依依據(jù)，，有如如下計(jì)計(jì)算方方法：：1．依據(jù)壓水實(shí)實(shí)驗(yàn)估算：：Qo=K.q.Pb.h式中K——灌注系數(shù)；；q——吸水率；h——注漿段高度度。2．按理想狀態(tài)態(tài)下柱狀體體（如滲透透注漿）估估算：Qo=A.ππ.R2.h.n.β式中A——漿液損耗系系數(shù)R——擴(kuò)散半徑；；n——孔隙率，%；β——漿液充填系系數(shù)。三．有效擴(kuò)散半半徑有效擴(kuò)散半半徑或叫有有效擴(kuò)散距距離是指漿漿液擴(kuò)散后后形成有效效堵水或加加固厚度所所需要的擴(kuò)擴(kuò)散距離。。下面以裂裂隙注漿為為例探討如如何估算有有效擴(kuò)散距距離。為了使問題題明了化，，便于問題題的研究,做如下的簡簡化，即將將結(jié)石體簡簡化為直徑徑為裂隙開開度δ的圓柱體，，柱體的表表面積所受受的抗剪切切應(yīng)力為τc，，則合抗力為為Tc，擋水?dāng)嗝嫠軕?yīng)力為為Pb.，合力為Fb。為保證有效效堵水則應(yīng)應(yīng)滿足：Tc≥FbTc=π.δδ.E.[τc]Fb=π.Pb..δ2/4代入上式簡簡化后得出出有效擴(kuò)散散距離為：：E≥N.δδ.Pb./[τc](N：綜合系數(shù))Pb.τcR=牛頓流體球狀滲透當(dāng)當(dāng)漿液僅從從注漿孔端端部注入時(shí)時(shí)，可以設(shè)設(shè)想為以該該點(diǎn)為中心心的球形注注漿。馬格格(Maag)應(yīng)用達(dá)西(Darcy)定律作為原原始公式推推導(dǎo)了注漿漿的滲透理理論公式。。根據(jù)達(dá)西定定律，得出出漿液的擴(kuò)擴(kuò)散半徑：：第六講注注漿材料注漿材料即即是配制漿漿液的原材材料，這種種材料配制制出的漿液液基本特點(diǎn)點(diǎn)是其物體體特征是可可變的，即即由液相變變?yōu)楣滔啵ǎㄓ梢后w狀狀態(tài)變?yōu)楣坦腆w狀態(tài)）），以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)堵水加固固的作用。。一．注漿材料的的技術(shù)要求求（技術(shù)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)）不是所有的的材料都可可以作為注注漿材料的的，必須符符合行業(yè)的的技術(shù)要求求，下面從從定性和定定量兩個(gè)方方面探討注注漿材料的的基本要求求。定性分析：：1。有良好的的可注性，，即粘度低低、流動(dòng)性性強(qiáng)、滲透透力高；2。良好的穩(wěn)穩(wěn)定性，即即不沉淀、、不離析；；3．凝膠時(shí)間間可調(diào)，能能滿足特殊殊情況的要要求，如動(dòng)動(dòng)水情況；；4．結(jié)實(shí)后的的收縮量小小，結(jié)石率率高、抗?jié)B滲性強(qiáng)；5．對環(huán)境無污污染且成本本低。定量分析通過實(shí)驗(yàn)手手段測試其其性能參數(shù)數(shù)，主要參參數(shù)包括：：1．粘度：流流體流動(dòng)時(shí)時(shí)內(nèi)摩阻力力的大小。。粘度的大大小與材料料的組成、、性質(zhì)、配配比及環(huán)境境溫度等因因素有關(guān)，，通常以““秒”、““泊”、““厘泊”為為計(jì)量單位位；2．滲透能力力：即漿液液進(jìn)入巖層層的難易程程度。對懸懸濁液取決決于內(nèi)中顆顆粒的大小小，對溶液液則取決于于粘度的大大??；3．凝膠時(shí)間（（指初凝時(shí)時(shí)間）：指指漿液開始始攪拌到失去自由流流動(dòng)性的這這段時(shí)間，，以“秒””、“分””、“小時(shí)時(shí)”表示。以肉肉眼觀察或或?qū)嶒?yàn)測定定；4．滲透系數(shù)（（Kf）：指結(jié)石后的的抗?jié)B水能能力，由滲滲透儀測定；5．抗壓強(qiáng)度：：指結(jié)石體體的單軸或或雙軸抗壓壓強(qiáng)度，意意義不大。圖6-1不同漿液的的粘度變化化μcμwt．二.幾種常有有的注漿漿材料施工中常常用的注注漿材料料有：單單液水泥泥漿、水水泥---水玻璃漿漿（CS）、化學(xué)漿（（水玻璃璃類、脲脲醛樹脂脂類、烙烙木素類類、聚氨氨脂類、、丙烯酰酰胺類等等）。11．單液水泥泥漿常用的水水泥品種種有325#、425#普通硅酸酸鹽水泥泥。這種種漿液配配制簡單單，結(jié)石石后的強(qiáng)強(qiáng)度高，，但是其其穩(wěn)定性性差、結(jié)結(jié)石率低低、凝膠膠時(shí)間長長（長達(dá)達(dá)十幾個(gè)個(gè)小時(shí)）），一般般僅用于于裂隙巖巖層靜水水條件下下。為了改善善單液水水泥漿的的性能常常加入某某些添加加劑，如如NaCl、水玻璃、、紅星1#、2#等，或采采用水泥泥新品種種，如磨磨細(xì)水泥泥、膨脹脹水泥、、速凝水水泥等。。1．CS漿液在單液水水泥漿中中加入少少量的水水玻璃是是為了加加速漿液液的凝膠膠（占水水泥量的的1~1。5），當(dāng)水水玻璃加加到一定定程度，，單液水水泥漿的的特性發(fā)發(fā)生了質(zhì)質(zhì)的變化化（凝膠膠時(shí)間可可調(diào)、穩(wěn)穩(wěn)定性增增強(qiáng)、抗抗?jié)B性好好），經(jīng)經(jīng)過工程程實(shí)踐，，形成了了較為完完善的雙雙液漿體體系。CS漿是我國國注漿工工程中最最常用的的注漿材材料，常常用于裂裂隙大水水、動(dòng)水水、壁后后注漿、、直接堵堵漏注漿漿的情況況，水玻璃又又稱刨花花堿（Na2O.nSiO2）——含氧硅酸酸鈉，是是石英砂砂與碳酸酸鈉在高高溫條件件下反應(yīng)應(yīng)而得到到的副產(chǎn)產(chǎn)品，與與水泥的的理化反反應(yīng)尚不不完全清清楚，初初步認(rèn)為為是與水水泥中的的反應(yīng)生生成含水水硅酸鈣鈣（CaSi.nH2O），其兩個(gè)重重要的性性能指標(biāo)標(biāo)是模數(shù)數(shù)和波美美度，分分別以下下式表示示：M=SiO2/Na2O取2。4~2。8Be’=145-145/γγ取30~35衡量漿的的兩個(gè)重重要指標(biāo)標(biāo)是凝膠膠時(shí)間和和抗壓強(qiáng)強(qiáng)度?？箟簭?qiáng)度度：與水水灰比（w/c）、環(huán)境溫度度、水泥泥與水玻玻璃比（（c/s）等因素有有關(guān)，其其中有最最佳級配配的問題題，即一一定量的的與一定定量的水水玻璃反反應(yīng)，當(dāng)當(dāng)比例相相當(dāng)時(shí)強(qiáng)強(qiáng)度最高高。在在未達(dá)到到以前c/s越高反應(yīng)應(yīng)越充分分，強(qiáng)度越高高，當(dāng)?shù)鹊扔趕/c#時(shí)強(qiáng)度達(dá)達(dá)到最高高值，當(dāng)當(dāng)超過s/c#時(shí)，再增增加水玻玻璃則強(qiáng)強(qiáng)度下降降（多余余的水玻玻璃不參與反反應(yīng)，而而水玻璃璃本身是是沒有機(jī)機(jī)械強(qiáng)度度的）。。圖6-2σ與s/c關(guān)系曲線線σs/cs/c#凝膠時(shí)間間：影響響漿液凝凝膠時(shí)間間的因素素很多，，如水灰灰比、水水泥品種種、水玻玻璃濃度度、c/s、環(huán)境溫度度等，①.水泥品種種的影響響：含硅硅酸三鈣鈣越多凝凝膠時(shí)間間越短；；水泥越越新時(shí)間間越短；；w/c越小時(shí)間間越短。。②.水泥漿及及水玻璃璃濃度的的影響：：在w/c一定的條條件下波波美度越越高則凝凝膠時(shí)間間越長；；在波美美度一定定的條件件下w/c越高則則凝膠時(shí)時(shí)間越長長。③.溫度的影影響：溫溫度越高高則凝膠膠時(shí)間越越短。tttw/cw/cT圖6-3水泥品種種的影響響圖圖6-4水泥漿及及水玻璃璃濃度的的影響圖圖6-5溫度的影影響注：普普通通硅酸鹽鹽水泥35Be’礦渣硅酸酸鹽水泥泥40Be’過期水泥泥45Be’④.c/s（水泥與水水玻璃的的體積比比）的影影響：上上述三種種影響凝凝膠時(shí)間間的因素素理論上上是成立立的，但但在施工工中不易易人為準(zhǔn)準(zhǔn)確控制制。而通通過調(diào)整整水泥與與水玻璃璃的體積積比就能能較準(zhǔn)確確地控制制凝膠時(shí)時(shí)間，雙雙液注漿漿通過控控制兩種種漿液的的不同流流量而達(dá)達(dá)到上述述目的。。ts/c圖6-6s/c（水泥與與水玻璃璃的體積積比）的的影響（注：w/c=1：1，自下而上上分別是是30~45Be’）從圖4-12得出以下下結(jié)論：：在w/c一定的條條件下水水玻璃增增加則凝凝膠時(shí)間間加長；；水玻璃璃濃度越越高則凝凝膠時(shí)間間越長。。3.水玻璃類類漿液（（溶液型型）水玻璃本本身不能能稱做注注漿材料料（即不不能從液液態(tài)轉(zhuǎn)化化為固態(tài)態(tài)），只只有在固固化物的的作用下下才能產(chǎn)產(chǎn)生凝膠膠物。一一般地需需加入酸酸性鹽或或有機(jī)物物，產(chǎn)生生硅酸——穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。水玻璃遇水發(fā)發(fā)生如下水解解反應(yīng)：Na2O.nSiO2+H2O=2NaOH+n.SiO2如果向水玻璃璃水溶液中投投入酸、酸性性鹽和某些有有機(jī)化合物均能消耗掉掉體系內(nèi)含有有的NaOH，打破上述平衡衡，使反應(yīng)連連續(xù)進(jìn)行，同同時(shí)產(chǎn)生大量量的硅酸，而而硅酸呈凝膠膠體狀態(tài)。硅酸形成的穩(wěn)穩(wěn)定三元體網(wǎng)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其其分子結(jié)構(gòu)如如圖所示：∣∣∣∣∣∣∣—O—Si—O—Si—O—Si—O—Si—O—∣∣∣∣∣∣∣OOOO∣∣∣∣∣∣∣—O—si—O—Si—O—Si—O—Si—O—∣∣∣∣∣∣∣水玻璃類注漿漿也稱為硅化化注漿，下面面舉兩個(gè)硅化化注漿的例子子：（A）。水玻璃——氯化鈣（CaCl2）漿液此類漿液主要要用于建筑、、交通部門的的地基加固工工程，其化學(xué)學(xué)反應(yīng)如下式式所示：Na2O.nSiO2+CaCl2+H2O=Ca(OH)2+n.SiO2+2NaCl水玻璃：模數(shù)數(shù)=2.5~3.0波美度Be’=43~45漿液配比方案案氯氯化鈣：γ=1.26~1.28模數(shù)=2.5~3.0水玻璃：氯化化鈣=0.8：1此類漿液可在在瞬間凝固，，按常規(guī)注漿漿工藝是不可可行的，而應(yīng)應(yīng)結(jié)合漿液的的特點(diǎn)探討新新的施工工藝藝，下面介紹紹三套方案。。方案一：交替替注漿法注入定量的水水玻璃→沖洗洗管路→注入入定量的CaCl2→沖洗管路。。。。。。。。。。。方案二：地層層混合注漿法法兩套獨(dú)立的注注漿系統(tǒng)，分分別注入兩種種不同的漿液液，地層中混混合。方案三：電滲滲注漿法注漿系統(tǒng)與方方案二基本相相同，只是在在注漿管上加加上直流電以以增加漿液的的擴(kuò)散能力。。（B）.水玻璃——鋁酸鈉漿液(鐵道部科研院院的科研成果果)漿液配比方案案：一般的取取S:AL=1:1也可根據(jù)需要要調(diào)制。凝膠膠時(shí)間1min左右，可采用用地面混合器器注漿方式。。1．4.聚氨脂類（溶溶液型）屬于高分子聚聚合物，其特特點(diǎn)是該漿液液不容于水，，見水發(fā)泡膨膨脹，凝固后后體積增大8~9倍，但成本高高，價(jià)格昂貴貴，2萬元/m3以上，只用在在特種工程中中。5.丙烯酰胺類（（溶液型）適用于雙液注注漿（主劑、、膠聯(lián)劑、還還原劑），其其特點(diǎn)是可注注性好（似水水）、凝膠時(shí)時(shí)間可調(diào)幾秒秒~幾小時(shí)）、凝凝固突變。適適用于封堵動(dòng)動(dòng)水，價(jià)格為為5000/m3元/以上。第七講注漿漿方案及難題題解疑一．注漿方案注漿方案包括括：地面預(yù)注注漿（前進(jìn)式式、后退式及及全程式）、、工作面注漿漿及后注漿。。地面預(yù)注漿是是指土體開挖挖前預(yù)先打孔孔注漿。如果果注漿段較長長則進(jìn)行分段段注漿，見圖圖7-1：(1)全程式(2)前進(jìn)式(3)后退式圖7-1注漿方案示意意圖都是通過止?jié){漿塞實(shí)現(xiàn)分段段注漿的，但但止?jié){效果不不理想是個(gè)技技術(shù)問題，分分段注漿時(shí)上上分段或下分分段都能得到到復(fù)注，提高高注漿效果。。工作面注漿與與地面預(yù)注漿漿基本相同，，只是工作場場地不同。如如隧道掘進(jìn)施施工中，探知知前方有水，，此時(shí)應(yīng)在距距含水段一定定距離前停止止掘進(jìn)，必要要時(shí)構(gòu)筑止?jié){漿墊（或止?jié){漿墻），打孔孔注漿，然后后繼續(xù)掘進(jìn)。。后注漿是指地地下構(gòu)筑物形形成后滲漏水水的注漿處理理方法。即將將注漿孔打入入構(gòu)筑物內(nèi)或或構(gòu)筑物后，，從里向外止止水，是一種種主動(dòng)的標(biāo)本本兼制的水處處理方法，直直接堵漏技術(shù)術(shù)是行之有效效的新技術(shù)。。二．復(fù)雜地層層的注漿方法法所說的復(fù)雜地地層是指裂隙隙或孔隙不發(fā)發(fā)育，漿液難難以注入或裂裂隙、孔隙十十分發(fā)育，已已經(jīng)形成大的的孔洞或溶洞洞，甚至形成成地下暗河（（如本溪水洞洞）。此類地地層給注漿帶帶來很大困難難，常規(guī)注漿漿難以奏效,下面介紹幾種種成功的注漿漿方法。難題一：裂隙隙不發(fā)育、注注入困難（高高壓不進(jìn)漿））方案一：壓裂裂法。利用清清水或稀漿（（w/c=2~4）高壓（60~120kg/cm2）注入，待正常常進(jìn)漿后，再再根據(jù)壓力、、流量的大小小調(diào)整濃度。。原理：難以注注入無非是裂裂隙開度小、、連通性差，，高壓稀漿進(jìn)進(jìn)入裂隙增加加了裂隙的開開度，且使不不連續(xù)的裂隙隙連通，從而而提高了吸漿漿量。技術(shù)關(guān)鍵：注注意觀察進(jìn)漿漿量的變化，，逐漸調(diào)高濃濃度，保證注注漿過程的連連續(xù)性（不停停泵、不卸壓壓），否則打打開的裂隙又又恢復(fù)了原狀狀。在后注漿漿中，注漿壓壓力以不超過過結(jié)構(gòu)的承載載能力為原則則。此法在軟巖、、破碎帶較理理想