帷幕注浆施工工艺工法QB/ZTYJGYGF-SD-0303-2011第五工程有限公司 唐和青1 前言1.1工艺工法概况帷幕注浆是加固地层，封堵水源的一种方法，对保持围岩稳定，增强隧道施工安全有着积极的作用。

在地质特殊地段（富水、破碎岩层或自稳性差的地质地段），采用预注浆（地表超前注浆、洞内围岩全断面注浆等）对围岩进行处理，即可形成较大范围的筒状加固区，称为帷幕注浆。

1.2工艺原理帷幕注浆的原理为：帷幕注浆是通过在掌子面钻地质探孔和注浆孔，再向孔内压注浆液，浆液挤出开挖断面及其周围一定范围内的岩缝中的水，保证围岩的裂隙被具有一定强度的混合浆体充填密实，并与岩体固结成一体，形成止水帷幕。

对于破碎岩层、砂卵石层、中、细、粉砂层等有一定渗透性的地层，采用“渗透注浆”，采用中低压力将浆液压注到地层中的裂缝、孔隙里，经过物理化学作用凝固后将岩土或土颗粒胶结为整体。

对于颗粒更细的不透水、不透浆液的地层，采用“劈裂注浆”。

采用高压浆液强行挤压孔周，使粘土层劈裂成缝并使浆液充塞凝结于其中，从而对粘土层起到了挤压加固的作用。

1222111213B-B (23～104号注浆孔未示）2120191817161514131********6543222144434241403938373635343332313029282726252423A-A图1 主洞全断面帷幕注浆示意图2 工艺工法特点2.1适用于断层破碎带或可能出现突水涌泥地段，隧道开挖可能引起突水涌泥或地下水、地表水流失，采取“以堵为主，限量排放”的原则，通过超前预注浆控制地下水流量，保证施工安全。

2.2预注浆方法主要有前进式注浆、后退式注浆、全孔一次注浆法等。

2.3针对隧道各种地下水的赋存情况的不同，可采用不同的注浆堵水材料，如单液水泥浆类浆液、水泥—水玻璃类浆液、TGRM水泥基特种灌浆材料（是以特制的高性能水泥，配以适当种类和数量的外加剂，共同混合均匀，制成具有早强、高性能的水硬性胶凝材料。

），可以根据地质情况的渗透系数进行选用。

2.4根据水文地质情况、开挖支护方式、相邻隧道的相互影响、地表环境要求、水资源保护等来制定相应的注浆方案（比如全断面帷幕注浆、上半断面注浆、周边帷幕注浆、局部注浆等）进行堵水加固。

3 适用范围3.1 根据设计地质资料及经过综合评判，当掌子面前方存在高压富水区，具有较大规模的涌水、突水，对隧道结构和隧道施工安全构成威胁的地段。

3.2 根据地表监测数据、超前探水和超前地质预报判定隧道涌水可能造成地表水库严重泄漏，对居民生产生活用水有重大影响的地段。

3.3 根据地表监测数据和超前地质预报判定隧道涌水可能引起地表严重塌陷并对地表建筑安全构成威胁的地段。

4主要引用标准4.1《高速铁路隧道工程施工技术指南》（铁建设【2010】241号)、《帷幕灌浆施工技术规范》、《公路隧道施工技术规范》（JTG F60）。

4.2设计图纸、合同文件5施工方法帷幕注浆是采用钻机在掌子面钻注浆孔，再利用注浆机向孔内压注浆液（单液浆、双液浆或特种灌浆材料），浆液挤出岩缝中的水，保证围岩的裂隙被具有一定强度的混合浆体充填密实，并与岩体固结成一体，形成止水帷幕。

5.1每一循环注浆长度为约20～40m，为保证注浆效果，第一循环必要时设置混凝土止浆墙（一般采用C20级以上混凝土浇筑而成）。

开挖后必须为下一循环保留至少一定厚度的止浆岩盘。

5.2孔口管应埋设牢固，并有良好的止浆措施。

在高水压地层施工，孔口应设置防突装置。

5.3帷幕注浆就是要使浆液扩散到注浆帷幕范围内的所有岩层裂隙中，所以注浆孔的布置要以浆液扩散不出现空白为原则，根据隧道的地质情况，经计算及工程类比确定浆液扩散半径R，据此根据设计注浆孔数量以隧道中轴为中心呈伞形布置。

钻孔和注浆顺序应由外向内，由拱脚向拱部逐管注浆，同一圈孔间隔施工。

注浆过程中严格控制注浆压力，设计注浆压力（终压值）一般为2～3倍实测水压力。

5.4注浆完成后必须进行钻孔检验帷幕注浆效果，达到效果方可进行下一循环开挖。

6工艺流程及操作要点6.1施工工艺流程图2 帷幕注浆施工工艺流程图6.2操作要点6.2.1地质预报地质判断是为了搜集有关施工帷幕注浆地段的工程地质和水文地质情况，为正确选择注浆参数和采取相应的技术参量提供依据。

一般的超前地质判断手段有超前探水孔钻探、红外线、TSP地质雷达超前地质预测预报和地质素描等手段，通过对地质预报信息的综合分析，可以比较准确地判明相应施工区域的地质情况，从而可以掌握岩土的渗透性、土颗粒的组成、孔隙率、饱和度及地下水量、水压和水质等物理化学性质，为合理的采取注浆方法和获得理想的注浆效果提供了理论依据。

6.2.2注浆设计1 注浆范围的选择注浆范围与地质情况、开挖断面大小、开挖方法、对周边的影响密切相关，可根据自身工程所处的地质环境、设计图纸和试验效果来确定注浆范围。

2 注浆段长和注浆孔的布置根据钻机性能，选用每循环注浆段长35～40米；帷幕注浆就是要使浆液扩散到注浆帷幕范围内的所有岩层裂隙中，所以注浆孔的布置要以浆液扩散不出现空白为原则，据此根据设计注浆孔数量以隧道中轴为中心呈伞形布置。

3 注浆方式的选择当钻孔过程中未遇见泥夹层或涌水，就一钻到底，全孔一次压入式注浆；在钻孔过程中遇到泥夹层或涌水，立即停止钻孔，采取注一段钻一段的分段前进式注浆，直至终孔；对于易卡钻杆，孔口密封比较困难，以及要求实现定位控域注浆地层采用钻杆后退式注浆；对于地质条件特别差，开挖时拱顶还需要进行超前棚护时，可采用钢管孔底注浆。

各注浆方式的优缺点如表1：表1 注浆工艺比较表1）进行前进式分段注浆施工工艺进，即在施工中，实施钻一段注一段，再清孔钻一段、再注一段的钻、注交替方式进行钻孔注浆施工。

每次钻孔注浆分段长度根据围岩情况定位1～3m。

前进式分段注采用止浆塞或孔口管法兰盘进行止浆。

2）进行后退式分段注浆施工时，在检查合格的钻孔中放入止浆塞及基它配套装置，对一个注浆分段段长进行注浆施工，第一分段注浆完成后，后退一个分段长度进行第二分段注浆，如此往复，直到将整个注浆段完成。

进行后退式分段注浆施工，注浆分段长度宜取0.6m～2.5m。

一般成孔较好的优先采用此方法注浆效果较好。

3）全孔一次性注浆时，直接将注浆管路接在孔口管上，在孔口处利用孔口管进行全孔注浆施工4 注浆参数的选择每循环注浆长度30～40m，单孔有效扩散半径2.5 m左右，终孔间距2.0～3.0m；注浆范围为：一般地段隧道扩散半径为衬砌外5m。

注浆压力：注浆压力是注浆的主要参数，它对浆液的扩散范围，岩层裂隙充填的密实程度及注浆效果的好坏起着决定性的作用，所以必须有足够的注浆压力克服静水压力和地层阻力，方能达到注浆目的，一般富水地段取静水压力的2～3倍。

浆液的注入量：指单孔注入量，按假设浆液在地层中均匀扩散公式为：Q=πR2L nαη式中：Q——单孔注浆量（m3）；R——浆液扩散半径（m）取2.5m；L——注浆孔长（m）；n——地层的裂隙（％），取2～4%；α——浆液在岩石裂隙中的充填系数，视岩石情况取0.3～0.9；η——浆液消耗率，取1.1。

5 注浆材料的选择及配比注浆材料的选择与地质条件和涌水量有关，通常有以下几个方面：1）断层破碎带和砂卵石地层，当裂隙宽度（或粒径）大于1mm时，加固地层或者堵水注浆，宜优先选用料源广、价格便宜的单液浆水泥浆和水泥—水玻璃浆液：①采用水泥浆液时，水灰比宜采用0.8:1～2:1。

需缩短胶泥时间，可加入食盐或三乙醇胺速凝剂。

②采用水泥-水玻璃浆液时，应根据胶凝时间配置。

一般水泥浆液的水灰比为0.8:1～1.5:1；水玻璃浓度为25～40°Be粒水泥浆与水玻璃的体积比宜为1:1～1:0.3。

2）断层泥地带，当裂隙宽度（或粒径）小于1mm时，加固注浆宜优先采用水玻璃类和木胺类浆液。

3）中、细、粉砂层及细小裂隙岩层，断层泥地段，宜采用渗透性好，遇水膨胀的化学类浆液。

根据注浆工程的需要，水泥浆中可掺入下列掺合料，但有一定的要求：砂：应为质地坚硬的天然砂或机制砂，粒径不宜大于 2.5mm，细度模数不宜大于2.0，SO含量宜小于1%，含泥量不宜大于3%，有机物含量不宜大于3%。

3黏性土：朔性指数不宜小于14，黏粒（粒径小于0.005mm）含量不宜低于25%，含砂量不宜大于5%，有机物含量不宜大于3%。

粉煤灰：应为精选的粉煤灰，烧失量宜小于8%，SO3含量宜小于3%，细度不宜低于同时使用水泥的细度。

水玻璃：模数宜为2.4～3.0，浓度宜为30～45Be。

另外帷幕注浆要求的水泥细度为通过80μm方孔筛的筛余量不宜大于5%，注浆材料采用重量称量。

现场制浆时，要求加料准确并注意注浆顺序，即先往搅拌机中放入规定量的水，然后在加入水泥搅拌均匀后再加入外加剂。

总之，对注浆材料的选择应根据工程的具体要求、地质条件、浆液性能和注浆工艺及成本等综合考虑，选择最适合的浆材。

6.2.3止浆岩盘一个止浆岩盘止浆效果的好坏，将直接关系到帷幕注浆成功与否。

根据注浆段围岩情况预留不同厚度的止浆岩盘：一般取3m～5m，这样既确保了注浆效果，又避免了每个注浆循环浇筑砼作为止浆墙这道工序，加快了施工进度（止浆岩盘一般采用C20级以上混凝土浇筑而成）。

6.2.4钻孔待止浆墙强度达到设计强度的70%、孔口管与止浆墙连接牢固，并检查止浆墙及周边范围无渗漏水时方可进行钻孔。

1 孔位布设：严格按照设计图纸对孔位的要求进行布孔，将其位置直接定位标识在掌子面上，孔位偏差不得大于5cm，钻孔偏斜率最大允许偏差为0.5% ，同时应满足设计要求。

在进行钻空定位时，孔口按钻孔设计用全站仪按三维坐标进行标准控制，钻孔偏角采用地质罗盘定向，水平角采用在钻孔平台上放设标准点的方式控制，并用全站仪按三维坐标进行抽检，控制精度要满足允许偏差要求。

钻机就位：根据孔位位置将钻机定位，钻头对准孔口管，在技术人员指导下按照注浆孔的角度设计要求调整钻杆角度。

孔位对准后，钻机不得移位，也不得随意起降。

2 埋设孔口管固结牢固密实，保证不漏浆、不窜浆的孔口管是决定注浆效果好坏的重要因素，其埋设方法：先用YQ-100型冲击式钻机钻3.0m深，再将φ108孔口管插入，外露20～30cm，管壁与孔口接触处用麻丝填塞，再向孔口管内注TGRM水泥基固结。

孔口管起着导向作用，钻孔安装时要控制好外插角度。

3 钻进成孔：第一个钻孔施工时，要慢速运转，掌握地层对钻机的影响情况，以确定在该地层条件下的钻进参数。

密切观察钻屑或溢水出水情况，出现大量溢水出水时，应立即停钻，分析原因后再进行施工。

钻孔时，安排专业工程师值班，及时对岩层、岩性以及孔内各种情况进行详细记录。

特别是对钻孔穿越破碎带和溶蚀空腔进行详细记录，以便为注浆浆液及方案的确定提供依据。