周边超前帷幕注浆技术

1 施工设计

为了防止海底一般地段隧道开挖以后，围岩本身存在的裂隙和在隧道应力场重新分布以后产生细小裂隙，在应力的诱导作用下，造成扩张，裂隙通道被海水软化，地下水渗漏，隧道开挖施工前必要时对隧道开挖轮廓线周边进行帷幕注浆封堵。周边帷幕注浆断面布置见图7-1所示。

图7-1 周边帷幕注浆断面布置见

2 注浆参数选择

注浆范围：隧道开挖轮廓线外5m范围， 注浆段长：每循环长20m，开挖17m， 注浆压力：1.5~2MPa，

注浆材料：超细水泥、水玻璃 3 周边帷幕注浆实施原则

周边帷幕注浆主要适用于节理、裂隙发育、富含地下水的地层中，它的主要目的是封堵基岩裂隙水，以及爆破震动可能引起的裂隙张开，施工时根据超前钻孔以及掌子面围岩渗漏状况确定是否采用全断面或周边帷幕注浆。 （三）地层固结径向注浆

注浆方案选择的合理与否对施工速度和施工进度会造成很大影响。实施全断面超前预注浆要占用掌子面，这样掌子面就开挖缓慢，而实施开挖后径向注浆基本不会对掌子面开挖形成影响，因而当施工环境适合径向注浆时应选择径向注浆措施。

确定实施径向注浆方案条件的目前最可靠方法是超前探孔。通过利用超前探孔，判定水流方向，测算总涌水量，确定裂隙发育段和裂隙发育度，从而判析出前方地层在开挖后是否能够自稳，是否存在着大量涌水、涌砂的可能，是否能保证涌出水量不会对施工造成太大的影响，并确定在开挖施工完成后是否能对涌水量进行控制。

径向注浆适用于当前方地层为富水岩体裂隙构造时，只要总涌水量不超过30m3/h，那么将不会对正常开挖施工造成太大影响，完全

可以通过采取径向注浆措施进行注浆堵水。 1 设计参数

径向注浆是在隧道开挖完成后实施的，它垂直于开挖轮廓线环向布设φ42注浆钻孔。注浆钻孔呈梅花型布置，开孔间距1.5m，排距3m。根据围岩状况，当围岩条件较好时，可不安设注浆小导管，直接采用TSS止浆系统进行注浆施工；当围岩条件较差时，应进行注浆小导管的安设，利用注浆小导管进行注浆施工，加固围岩，以达到抗水压要求。径向注浆设计如图7-2所示。

图7-2 注浆孔横断面布设图

径向注浆设计参数见表7-1所示。

表7-1 径向注浆设计参数表 序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 名 称 加固厚度 注浆材料 扩散半径/m 环向间距/m 纵向间距/m 布孔方式 注浆终压 注浆速度 设计参数 B=0.2~0.5D或5m 普通水泥单液浆、超细水泥单液浆、HSC浆（或TGRM浆） 1~2 2~3 1~2 全环梅花型布置 2~3（MPa） 20~50（L/min） 注：1、B——加固厚度（m）。2、D——快挖断面宽度（m）。 2 材料选择

径向注浆作为工程结构的一部分，它起到加固堵水和抗水压的作用，因而在选择径向注浆材料时一定要综合考虑注浆材料的耐久性、高强性以及收缩性和无污染性。

目前国内外常用的注浆材料可基本分为水泥基浆液和非水泥基浆液。水泥基浆液是指以水泥为基本主要材料所配制的浆液。常用的有普通水泥单液浆、超细水泥单液浆、以及目前新推广应用的HSC浆和TGRM浆。非水泥基浆液是指水泥基浆液以外的其它注浆材料，例如普通水泥-水玻璃双液浆、改性水玻璃、环氧树脂等。对于非水泥基浆液的耐久性，只要经过充分化学反应，生成凝胶的不易再继续发生反应的化合物时则浆液本身已具有耐久性，在动水压作用下，劈裂脉之间的夹层泥、砂被水逐渐冲击，形成“渗透→流水→涌水”，从而形成大量破坏，涌水的发展将浆液主脉冲出。因而，只要地层注浆机理是劈裂作用，如果产生渗透水后置之不理，就有可能产生这一破坏现象，解决或避免这一破坏现象的主要方法是加密注浆孔数，加入钢管形成支护构架，采用超细型材料形成主脉下渗透，注浆过程中采用低压力，小流量使主脉厚度减小。这样只要能形成网络状结构体系，支护后实施径向补强注浆，真正做到初支不渗漏，二衬无水，不使水形成动水，那么地层越不容易被破坏。

径向注浆应尽量采用高浓度浆液配比，以提高浆液的抗压和抗剪能力，减少浆液的收缩率。同时在选择浆液配比时，又要充分考虑浆液的可注性和可操作性要求，根据以往注浆施工经验和室内浆液试配

结果，径向注浆材料配比参数如表7-2所示。

表7-2 径向注浆材料配比表 序 号 1 2 3 4 浆液名称 原材料要求 宜选择配比（水灰比） 0.6:1～0.8:1 2 0.6:1～0.8:1 1:1 1:1 普通水泥单液浆（简称C浆） P·O32.5R以上普通硅酸盐水泥 超细水泥单液浆（简称MC浆） HSC单液浆（简称HSC浆） TGRM单液浆（简称T浆） MC-20细度以下超细水泥 HSC材料 TGRM-Ⅱ型材料 采用选择的配比参数配制浆液进行室内试验。试验结果如表7-3所示。

表7-3 径向注浆材料性能试验结果表 材料名称 原材料名称 浆液配比（水灰比） 凝结时间 初凝 终凝 8h 1d 抗压强度（MPa） 3d 7d 28d 90d 8h 1d 抗折强度 （MPa） 3d 7d 28d 90d 试件收缩率 普通水泥单液浆 P·O32.5R普硅水泥 0.6:1 16h 21h 7.1 11 20.5 23 2.3 3.3 5.0 5.7 -3.34% 0.8:1 24h 48h 1.5 3.9 10 17.8 0.8 1.8 3.0 4.4 -6.3% 超细水泥单液浆 MC-20超细水泥 0.6:1 1h20min 9h 4.4 8.9 20.5 24.2 29.2 1.4 2.8 3.6 5.6 5.1 -1.79% 0.8:1 2h 12h 1.3 7.0 17.1 23.6 0.7 2.4 4.1 4.9 -6.7% HSC单液浆 HSC材料 1:1 30min 30min 10.1 12.3 12.8 16.8 19.9 20.7 1.8 2.0 1.0 1.3 1.3 1.1 2.2% TGRM单液浆 TGRM-Ⅱ材料 1:1 30min 30min 6.4 8.3 9.6 12.4 13.8 1.9 2.3 2.3 3.1 1.8 0.42% 注：1.初凝时间以浆液不流动为止，终凝以浆液有强度、固化，可以脱模为止。2.试件胀缩率正值指试件膨胀，负值指试件收缩。

径向注浆材料性能特点及施适应范围见表7-4。

表7-4 径向注浆材料性能特点及施工范围 材料名称 优点 ① 胶时间长，具有较长的可注期。注浆时能够得到较大的注浆量和注浆加固范围。 ②具有极高的抗压、抗剪强度，能得到较好的径向注浆加固效果。 ③单价低。 ① 凝时间较长，具有良好的可注期，能够得到大的注浆量和注浆加固范围。 ②固结体抗压、抗剪强度极高，能得到最好的注浆加固效果。 ③颗粒细，在地层中，特别是砂层中能得到其它浆液 缺点 使用范围 ①初凝时间长，易被适用于水量小、低水地下水稀释，影响其压、宽裂隙的地质条凝胶化性能和强度，件下径向注浆。 因而不宜在水压高、水量大的条件下采用。 ②颗粒粗，在微小裂隙条件下注浆困难。 ③收缩率较大，不宜在对防水等级要求很高的条件下采用。 ①终凝时间较长，受适宜于各种地层的径地下水稀释影响，对向注浆加固。 其凝胶化性能会产生影响，因而在水压高、水量大条件下会有一定的浆液损失。 ②单价高。 ③略有收缩性，不宜采用大水灰比进行注浆加固施工。 适宜于水量大的径向注浆堵水施工 普通水泥单液浆 超细水泥单液浆 HSC浆和TGRM浆 ①具有较好的抗分① 度大，初凝时间散性、能有效地控制短，易堵管。 注浆区域，适宜在水② 粘度大，在微小流量大的条件下注浆裂隙和小空隙率施工。 地层中注入困②早期强度高，对抑难。 制地层 变形有较好的效果。 ③具有膨胀性，注浆后堵水效果好，不会产生渗透水现象。 3 注浆方式

径向注浆采用全孔一次性注浆方式进行施工。

当地层裂隙不太发育时，径向注浆管可采用自进式锚杆，或钻孔

后下入注浆花管进行注浆施工；当地层裂隙比较发育时，或在断层破碎带及风化槽段，径向注浆要求很高，因而宜采用TSS管（即单向袖阀式注浆管）结构，以减少或防止注浆施工中串浆的发生，从而提高径向注浆加固效果。 4 注浆工艺

径向注浆采用注浆花管（必要时采用TSS管）进行全孔一次性注浆。注浆管采用φ42mm、δ=3mm焊接钢管加工制作。注浆顺序宜按两序孔进行，即先跳孔跳排注单序孔，然后注剩下的二序孔。这样，通过实施约束型注浆模式，实现挤压密实的注浆目的。径向注浆施工工艺流程如图7-3所示。

图7-3 径向注浆方案施工工艺流程图

5 注浆结束标准控制

一序孔注浆结束标准以定量定压相结合为原则进行控制。注浆施工过程中，以定压为第一控制原则，如果长时间注浆压力不上升，应将注浆材料调整为HSC单液浆，然后按定量标准进行注浆控制；二序孔注浆结束标准以必须达到设计注浆终压为原则进行控制。

根据地勘报告反映，场地内无地表水体通过，岩层中主要以季节性地表雨水和层间裂隙水为主。

根据现场反映，基础施工时场地内确无地表水，只有少数基坑点涌水不止，如电梯基坑及集水坑等位置。此类情况印证地勘报告结论，场地水应为岩层中季节性地表雨水和层间裂隙水。场地开挖后，地势较低，周边已建建设物及市政道路水均向项目场地内经流，造成地下室局部点管涌。现根据以上结论进行治水处理意见：

将涌水点及周边范围内已浇筑砼凿开、清洗，找出涌水岩层裂隙点，由专业队伍进行钻孔加压注浆处理，注浆后涌水应得到有效封堵。