1、高压注浆技术在巷道护壁抗渗加固中的应用SerialNo.411September.2003矿业快报EXPRESSINF0RMAT10N0FMININGINDUSTRY总第 411 期2003 年 9 月第 9 期高压注浆技术在巷道护壁抗渗加固中的应用蔡兴志(马鞍山博力监理有限公司)摘要:介绍了马钢南山矿尾矿库排水隧洞护壁抗渗加固处理中应用高压注浆技术的设计,施.v-Zt.效果.关键词:巷道;高压注浆;尾矿库;泄洪中图分类号:TD353 文献标识码:B 文章编号:10095683(2OO3)O90035021 工程概况马钢集团南山矿业公司总尾矿库加高工程泄洪系统 5A 排水井排水隧洞是整个库区防
2、汛排洪的咽喉部位,设计排洪能力按百年一遇考虑,其泄洪能力是否有保证将直接影响约 80m 高尾砂坝体的安全.但是在工程施工中存在如下影响隧洞使用安全的问题.(1)隧洞周围岩石裂隙发育,完整性不好,在使用期间围岩有失稳引起隧洞破坏的可能.(2)隧洞施工中局部冒顶塌方,巷道拱顶壁后有空洞存在,影响岩体稳定性.(3)隧洞支护采用短掘短砌施工方法,混凝土接茬多,接茬部位渗水现象明显.针对上述问题,经研究决定在巷道施工完成,混凝土养护达到龄期后,采用壁后注浆的方法对混凝土护壁后围岩发育裂隙,冒顶塌方空洞及部分松散岩体进行填充固结,以提高围岩的整体性及稳定性,同时对混凝土护壁裂隙进行灌浆,以解决渗漏问题.2
3、 注浆施工方案(1)注浆材料选用.灌浆材料选用 32.5 级普通硅酸盐水泥,单液注浆,它具有货广价廉,结石体强度高,抗渗性能好,注浆工艺简单,易于操作,无污染等优点,能够很好地满足本工程的需要.(2)施工设备与布置.受注隧洞距地表平均深度仅 45m,考虑隧洞断面太小以及隧洞内造浆会产生大量的灰尘,影响操作者的身体健康,经综合比较将注浆泵安装在井口,沿井壁布置一路38mm4mm 的无缝钢管与泵体相连作为输浆管路,注浆泵选用 BW 一 150 型泥浆泵.蔡兴志,马鞍山博力监理有限公司,243000 马鞍山市红旗中路 8 号.(3)注浆压力控制.设计要求灌浆压力为0.2O.3MPa,参考有关资料并结
4、合以往的灌浆实践,将灌浆压力调整不低于 0.8MPa,以便在隧洞混凝土安全的前提下,更好地保证灌浆效果.(4)注浆施工工艺.将调配好的浆液从地面造浆站用泥浆泵加压后,经过输浆管,控制球阀及注浆管注入围岩及护壁内混凝土.3 注浆准备工作1)钻孔与埋设注浆管.在拱顶部位混凝土护壁中预埋或钻凿注浆孔,埋设注浆管,注浆管孔要深入围岩 150200mm,间距 2m,全长布置(隧洞全长 21m,布设 12 个注浆管),注浆管固定要可靠(见图 1).1 一地面造浆站2 一 BW 一 150 型泥浆泵3 一 38mm4mm无缝管输浆管4 一 Dg25mm/Pg1.6MPa 球阀,5-注浆管 6 一放浆阀.图
5、1 注浆工艺流程示意图(2)球阀安装. 所有各孔注浆前均安装Dg25mm/Pg1.6MPa 球阀.(3)浆液制造. 选用 32.5 级普通硅酸盐水泥,浆液类型为纯水泥浆,使用的水灰比(重量比)依次为 1:1,0.8:1,0.6:1,0.5:1.为简化施工设备,在地表砌造浆池一个,用自制的压人空气吹管35总第 411 期矿业快报 2003 年 9 月第 9 期以压人空气为动力源,不断地在池内移动吹管进行搅拌,这种造浆方法不仅简易快捷,而且动力大又搅拌均匀,浆液质量高,非常适合单液注浆的造浆.(4)钻孔冲洗与压水试验.为冲洗原岩石及裂隙内的污垢粉尘,增加浆液结石体与岩石及混凝土间的结合力和浆液的扩
6、散范围,同时为了了解受注空间的连通性,注浆前采用注浆泵向受注空间内压送清水.压水压力为管路的水头压力,即约 0.4MPa,直至回水澄清,延续 4min 结束.4 注浆(1)注浆顺序. 本次注浆首先从 1 孔开始,从注水试验的结果及拱顶处的空间形态综合判断,受注空间连通性非常好,因此在注浆过程中浆液运行非常畅通.针对这种情况,灌浆过程中主要灌浆量集中在 1 孔.具体做法:在 1 孔受注时,212 孔球阀全部打开,随着浆液的注入,自2 往 12 孔依次出现溢流清水一稀浆一浓浆的变化过程,当 2 孔开始溢流浓浆时,立刻关闭 2 球阀,并依此做法逐渐关闭 312 球阀.由于拱顶处受注空间的良好连通性,
7、在完成 1 孔注浆后再选择 3,5,9 孔进行补注.(2)注浆压力调整与控制.注浆压力可根据下式计算:P 注一 P 表+P 自(MPa),P 自=dH/lO0,H 一 42,d 为浆液比重.表 1 浆液水灰比,比重与注浆压力的关系由表 1 可以看出,如果将终压控制在 0.8MPa,只须注入水灰比 0.60.5:1 的浆液就基本能够满足要求,但大量注浆实践证实,注浆压力过低,将会造成结石体密度小,强度低,同时浆液在围岩及裂隙内扩散范围小,鉴于此,在充分考虑隧洞衬砌钢筋混凝土安全承载的情况下,施工时再次将表压调整为 1.5MPa,结束灌浆的水灰比为0.5:1,注浆终压为 P 一 2.22MPa.(
8、3)浆液浓度的变换.由于隧洞拱顶处受注空间连通性好,为此确定浆液的起始浓度为 1:1.根据预计的受注空间体积,当估计该比级的注入浆液体积达到应填充的体积的约 60 时,立刻将水灰比调整为 0.8:1;当预计的受注空间体积达36到 90 时,再将浓度调整为 0.6:1 进行注浆.在这一比级的浆液灌注过程中,当受注空间灌满浆液时,压力表读数逐渐上升.当表压力升至 1.5MPa 时利用回浆管路进行回浆,将浆液表压稳定在此值,连续灌注,直到基本不吸浆.(4)灌浆结束标准.在 2.22MPa 的灌浆终压下,采用水灰比 0.5:1 的浆液连续灌注,当吸浆量小于 5L/min 时,再继续灌注 15min,结
9、束注浆.5 特殊问题处理由于浇注混凝土时存在接茬及新老混凝土结合部的收缩缝隙,注浆过程中出现了明显的跑漏浆现象,针对漏浆点具体情况,分别采取如下措施进行处理.(1)对一些细小的渗漏点,任其自然流淌,最后随压力和浓度升高,自行封闭.(2)对比较大的跑浆点,用棉花压人并用木楔楔紧.(3)对木楔难以楔人而又不能自行封闭的跑浆点,压人棉花后用圆钉楔紧.(4)在采取上述 3 种措施后仍不能止浆的跑漏点,采取间歇式注浆后再用上述(1),(2)两种方法进行处理.6 灌浆工程质量检查灌浆结束 7d 后,于隧道中间拱部布置检查孔1 个,孔深 0.7m,其中深入基岩深度 0.4m,在 1.2MPa 压力下,灌注水
10、灰比为 2:1 的纯水泥浆,并在监理的现场监督下严格计量注入量,在起始10min 内总注入量为 3.5L,单位时间注放量为0.35L/rain,小于规范规定的 1L/rain,达到了设计和规范的要求.7 灌浆质量评价本工程严格按照 SDJ21083 规范进行施工,在施工中根据经验并结合实际对有关参数,如注浆压力进行了较大的调整,提高了注浆结束标准,同时在堵漏方面采取了新的措施.所有这些在很大程度上对保证灌浆质量起到了很好的保障作用,具体评价如下:(1)灌浆质量检查时,其灌浆压力为 1.2MPa,比设计的 0.20.3MPa 提高了 46 倍,即使在此压力下进行检查,10min 单位灌浆量仅为0
11、.35L/rain,优于规范规定的 1L/min 的合格标准,说明壁后围岩空洞,裂隙灌浆充填固结效果十分理想.(2)灌浆后,原混凝土壁上的漏水点变的干SerialNo.411September.2003矿业快报EXPRESSINF0RMAT10NoFMININGINDUSTRY总第 411 期2003 年 9 月第 9 期矿山机械加工应采用振动时效工艺范国伟(安徽工业大学)张卫明(马钢股份公司)摘要:矿山机械制作采用振动时效处理后,能克服因残余应力造成的变形 ,保持使用精度和避免一些运行事故的发生.对此,提出了为提高生产效率,应采用时效处理.关键词:时效处理;残余应力;亚共振区中图分类号:TG
12、156.2 文献标识码:B 文章编号:10095683(2003)09 003702工矿企业在生产机械制造或技术改造配件制作时,为了防止工件变形,维持加工精度,或由应力带来的开裂损伤,矿山机械中大量的焊接件,锻件及铸件在加工过程中均需要进行去应力的时效处理工艺.时效处理的方法主要有自然时效,热时效及振动时效 3 种.自然时效是指将机械坯件放在自然界中,利用时间效应,经过气候温度的反复变化,使残余应力松弛,一般时问在 la 左右,残余应力下降 21O,提高了构件的松弛刚度,因而尺寸稳定性好,再加工后能保持精度.热时效是指加温至一定高温,保温的同时控制降温,进行退火处理.此方法可消除残余应力708
13、0,但能耗大,成本高,可引起钢组织变化及氧化现象.若工件重达几十至上百吨,具有大焊缝的箱体或梁型结构的焊接体,更是无法进行热时效.振动时效就是利用机械振动的方法,使工件发生共振,消除和均化金属内部的残余应力 2060,能提高工件的松弛刚度,使尺寸精度稳定,能量消耗仅为热时效的 5 左右.处理成本亦仅为热时效的 10,而且不受材料,构件大小和重量的影响,可在现场随时随地进行处理.对钢组织结构性能无影响,对环境无污染.振动时效是项高效节能,方便实用,具有显着经济效益的新技术,新工艺,可对碳素结构钢,低合金钢,不锈钢,铸件,锻件和部分有色金属进行时效处理.工件的重量可由几公斤到几百吨.振动时效消除应
14、力的方法是通过控制时效工件的振动频率,振动力及振动时间,将激振器所产生的周期性外力施加于工件,使工件产生振动,利用振动的能量来降低和均化残余应力.振动时效的机理就是在周期性的外载力的作用下,工件各部位产生的交变动应力与金属内部的残余应力相叠加,振动能量的输入提高了构件内部晶体的动能.同时加快了畸变晶格恢复平衡位置的速度,引起位错密度的增加,位错滑移受阻,晶格排列趋于平衡,构件内部阻力减小,从而强化了基体,降低了构件的微观残余应力,使残余应力的峰值下降,改变了工件原有的内应力的分布.最终使工件的残余应力降低并重新分布,并在较低的应力水平下重新达到平衡,提高了工件的抗变形能力,以及使尺寸精度稳定性
15、也大大提高.振动时效处理分机械式,液压气动式和电磁式 3 种.一般采用机械式,因为机械式振动时效设备应用最成熟也最广泛.机械式振动时效是选用高性能的永磁电机作为激振器,通过调节电源不同的频率得到不同的机械振荡频率,而变化电流强度或变化偏心轮的半径以改变激振力.通常将工件放置支撑架上或直接选几个点(当然这几个点的选定也有讲究)支撑起来,放置激振器后通电频率从低向高自动扫描一遍,通过振动频率和振动力的传感器胶基箔式电阻应变片测得频谱特性如图 1 所示.燥,说明注浆堵漏的效果比较理想.(3)灌浆压力的大幅度提高,灌浆结束标准范国伟,安徽工业大学,243000 安徽省马鞍山市湖东路.提高,为灌浆质量的提高提供了有力的保证.(gO 稿日期 20030602)37
