Concept of grouting waterproofing
注浆防水又称为灌浆法，是利用液压、气压或电化学原理，通过注浆管把浆液均匀地注入地层、围岩、回填、衬砌内，浆液以填充、渗透和挤密等方式，将土颗粒或岩石裂隙中的水分和空气排除后占据其位置，经一定时间后，浆液和原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个强度大、结构新、防水性能高的化学稳定性良好的“结石体”，从而达到防水的目的。
Types of grouting waterproofing
（1）预注浆：当井筒、隧道、地下室等构筑物在开凿前或开凿接近含水层以前所进行的注浆施工，称为预注浆。（2）后注浆：当井筒、隧道、地下室等构筑物掘砌以后，用注浆法治理水害和地层加固等施工称之为后注浆。
（1）轻压注浆：用注浆泵输送浆液，使其压入或渗透入受注地层。（2）高压喷射注浆：利用高压泵输送浆液，并通过特殊的喷嘴产生具有巨大动能的喷射流，切削地层，与砂、土等颗粒混合、凝结。（2）挤压注浆：称为压密注浆。依靠注浆压力迫使浆液在地层中压开的各种各样的通道来挤入地层，这种浆液可以使松软地层挤压密实。（3）置换注浆：通过一定的方法把受注地层中的砂、土逼放出来，形成的孔隙，用浆液充填，称之为置换注浆。
Grouting waterproof material
注浆防水是地下工程防水、堵漏较为有效的方法之一，其目的是通过使用注浆方法将防水材料注入可能的渗漏水通道，经过与水反应并固结后堵塞渗漏水通道，达到防水并进行下一步密封防水施工的要求。无机系：单液水泥浆、水泥粘土浆、水泥－水玻璃浆、水玻璃－氯化钙等浆液。有机系：即化学类浆液，如聚氨酯类、丙烯酰胺类、环氧树脂类等。（3）固化时收缩不大，与围岩、混凝土、砂土等有较强的粘结力。（4）固化时具有微膨胀性，强度能满足开挖或堵水要求。Selection of grouting materials
注浆材料应根据工程地质、水文地质条件、注浆目的、注浆工艺、设备和成本等因素，按下表选用。
注浆类型 | 宜选用的浆液 |
预注浆 衬砌前围岩注浆 | 水泥浆液、水泥－水玻璃浆液、超细水泥浆液、超细水泥－水玻璃浆液、必要时可采用化学浆液 |
衬砌后围岩注浆 | 水泥浆液、超细水泥浆液、自流平水泥浆液 |
回填注浆 | 水泥浆液、水泥砂浆或掺有石灰、粘土、膨润土、粉煤灰的水泥浆液 |
衬砌内注浆 | 水泥浆液、超细水泥浆液、自流平水泥浆液、化学浆液 |
Grouting waterproof construction equipment
根据产生动力不同分为：风动式钻孔机，内燃钻孔机，其中内燃钻孔机可适用于水平或斜眼，并且钻孔凿进速度最快，可达180mm/min。根据施工方式不同分为：手持式、气腿式、伸缩式，其中伸缩式钻孔机的钻孔深度最大，可达到8m，气腿式、伸缩式钻孔机适用于任意角度和方向的钻孔。钻孔操作者双手手持钻机对正钻孔位置，使钻钎与钻孔中心在一条直线上。钻时应先小开风门，待钻入岩石，能控制方向，方开大风门，气量和风压应符合钻孔机要求，钻入一定深度应稍提起空转。开始应用短钎，每钻500mm左右换一次长钻钎，操作要扶稳，喷水吹风要勤，至要求深度要把孔内粉末吹净。换钻钎、检查风动钻孔机和加油时，应先关风门或风管，然后工作。如发现堵孔现象，应立即开动风门，全力提起钻钎，并反顺转钻钎或稍灌水，或敲击至能自由上下运行为止。钻孔操作应严格按照设计图纸定位放线，保证钻孔孔径、孔位、角度、孔数、深度，均满足设计要求。（1）常见的灌浆机具：UBJ型挤压式灰浆泵0.8型和1.2型，UBJ型挤压式灰浆泵0.8型最大水平运输距离为80米，电源电压为3相380V，最大出灰量可达0.8立方米／小时先空车运转正常后停车，再灌水运转，或将已化透的白灰膏约30Kg入筛过滤进入料斗，启动正转按钮，将灰膏浆压入管道作润滑管道用，完毕后停机。
当料斗内白灰膏运完时，即可加入水泥浆，进行正常工作。
当使用压缩空气时，调整灌浆嘴上气嘴和喷嘴的距离，根据出浆量大小，选用合适喷嘴。
结束清洗时，开反转按钮，吸回输送管内的材料，停机，回收料斗内剩余浆液，把海绵球塞进料斗送料口（此时切勿启动电机）中，清洗料斗，拔掉外角管上的橡皮塞，在料斗内放入清水，卸下灌浆塞，启动正转按钮，直到海绵球从输送管口出来为止，喷出清水，即可停机。拆下三通接头随灌浆嘴冲洗干净，再清洗整机。
1. 预注浆技术
1.1 地面预注浆
（1）概念：在开挖地层前，将注浆材料压入地层，待其凝结和硬化后，在工程所经过的地段，形成隔水帷幄，以改善被注地段的地质条件，加快施工速度，确保工程质量。（2）适用范围：适用于涌水量大的裂隙性岩层、断层破碎带和流沙层或土层中构筑竖井，以及用矿山法构筑的隧道工程。（3）特点：具有工期短，施工设备和工艺简单，效果显著等优点。地面预注浆，施工条件较好，作业比较方便，但钻机的工程量大，如果在含水层较薄，且距地面较深的土层中使用费用较高。
1.2 工作面预注浆
工作面预注浆是在竖井或隧道掘进作业时，从作业面的周边或断边内，设置注浆孔，将胶结材料注入地层中，待浆液胶结、硬化后，在隧道或竖井的周围形成隔水帷幄，改善被注地段的施工条件后再进行掘进作业，以确保安全和质量。
1.3 帷幕注浆
在松散而不稳定的含水层中开挖竖井或明挖法施工时，可采用此法。帷幕注浆是在地下水位比较高或涌水量大的地区，沿着特定的方向钻孔，向地层中注入浆液，构成具有一定宽度的隔水帷幄，从而切断地下水流入地下工程的补给通道，以达到降低排水量和地下水害的作用。
2. 预注浆施工
2.1 注浆工艺流程
注浆有单液和双液注浆两种流程，双液注浆又分为双液单注和双液双注两种，注浆流程如下：单液注浆法是将注浆材料全部混合搅拌均匀后，用一台注浆泵注浆的系统，该法适用于凝胶时间大于30min的注浆；双液单注法是用两台注浆泵或一台双缸注浆泵，按照一定比例分别压送甲、乙两种浆液，在孔口混合器混合后，再注入到岩层中，这种方法，浆液凝胶时间可缩短些为20～600s。双液双注法是将两种浆液通过不同管路注入钻孔内，使其在钻孔内混合，这种方法，适合于胶凝时间非常短的浆液，将甲、乙浆液分别压送到相邻的两个注浆孔中，然后进入岩层或砂粒之间孔隙混合而成凝胶。
2.2 注浆施工程序
注浆施工必须以注浆设计为基础，根据注浆工艺流程和施工现场具体情况安排施工程序，常见的注浆程序如下图所示：![]()
2.3 注浆施工操作
（1）钻孔
一般情况下，对设计的注浆孔分三批钻进：第一批钻孔间距可大些；第二批钻孔间距小些，最后钻检查孔。开孔时，要轻加压、慢速、大水量，防止把孔开斜，钻错方向。钻孔过程中应做好钻孔详细记录，如取岩芯钻进，应记录岩石名称，钻具尺寸，钻进进尺，起止深度，变径位置，岩石裂隙发育情况，出现的涌水位置及涌水量，终孔深度等；并注意钻孔速度快慢，涌水情况，由此判断岩石的好坏。如遇断层破碎带或软泥夹层等不良地层时，为取得准确详细的地质资料，可采用干钻或小水量钻进、双层岩芯钻进。在采用多台钻机同时钻井时要根据现场条件和注浆设备能力，做好钻井和注浆平行作业的协调。多台钻机同时钻进时，要对钻孔施工进行合理编组，按设计注浆孔的孔位、方向、角度、开孔时间先后错开，避免注浆时串浆，并做好预防串浆的措施。（2）测定涌水量
当钻孔过程中，遇到涌水，应停机，测定涌水量，以决定注浆方法，解决涌水问题后，继续进行施工。（3）设置注浆管
根据钻孔出水位置和岩石好坏，确定注浆管上的止浆塞在钻孔内的位置。止浆塞应设在出水点岩石较完整的地段，以保证止浆塞受压缩产生横向变形与钻孔密封。如止浆塞位置不当，或未与钻孔密封，不仅浆液会外漏，而且会把注浆管推出孔外，造成事故。（4）注水试验
在注浆前，利用注浆泵压注清水，经注浆系统进入受注岩层裂隙进行注水试验，主要目的是：检查止浆塞的止浆效果；把未冲洗干净还残留在孔底或粘滞在孔壁上的杂物推到注浆范围以外，以保证浆液的密实性和胶结强度；测定钻孔的吸水量，进一步核实岩层的透水性，为注浆选用泵量、泵压和确定浆液的配合比提供参考数据。注水时要注意，注入量、注入压力应自小到大，压水时间视岩石裂隙状况而定，大裂隙岩石要短一些，中、小裂隙适当长一些。（5）注浆
采用水泥－水玻璃浆液时，一般采用先单液后双液，由稀浆到浓浆的交替方法。要先开水泥浆泵，用水泥浆把钻孔中的水压回缝隙，再开水玻璃泵，进行双液注浆。注浆初期，孔的吸浆量大，采用水泥－水玻璃双液注浆，缩短凝结时间，控制扩散范围，以降低材料消耗和提高堵水效果。到注浆后期可采用单液水泥浆，已保证裂隙充堵效果。对裂隙不太发育的岩层，可单用水泥浆，但浆不宜过稀，水灰比以2∶1～1∶1为宜，注浆压力要稍高，以便脱水结石。当进浆量和注浆压力达到设计效果时，则可停止注浆，压注一定量的清水，然后拆卸注浆管，用水冲洗各种机械进行保养。
3. 预注浆异常现象处理
注浆压力突然升高，应停止水玻璃注浆泵，只注人清水或水泥浆，待泵压恢复正常时，再进行双液注浆；由于压力调整不当而发生崩管时，可只用一台泵进行间歇小泵量注浆，待管路修好后再行双液注浆当进浆量很大，压力长时间不升高，发生跑浆时，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小泵量、低压力注浆，让浆液在岩层裂隙中停留时间更长，以便凝胶；有时也可注注停停，但停注时间不能超过浆液的凝胶时间，当须停较长时间，则先停水玻璃泵，再停水泥泵，使水泥浆冲出管路，防止管路堵塞。
4. 注浆效果检查
注浆后，为检验注浆堵水效果，在毛洞范围内钻3～5个检查孔取岩芯并测定渗漏水量。当在坚岩钻孔中渗漏量达到0.4L/(min.m)或一处为12 L/min以上时，则应追加注浆钻孔，再进行注浆，直至达到小于上述指标为止。
Post grouting waterproofing
1. 后注浆类型及特点
1.1 堵水注浆
在隧道开挖以后，围岩虽经过预注浆，但由于掘进、爆破等振动影响，有些部位仍有可能渗漏水，虽然水量不大，如不处理则影响衬砌质量，影响继续施工。通常后注浆采用风钻打孔，手压泵注浆的方法， 钻孔直径一般为42mm，孔深2m左右，然后用带止浆塞直径25mm的钢管进行注浆，由于设备小，移动方便，又不需电源，该法适合于地下工程施工。
1.2 回填注浆
回填注浆适用于以下情况：有超挖而又未回填密实的竖井，由于长期渗漏水携带大量泥沙，在井壁后形成空洞，料石或砖砌竖井，灰缝不密实渗漏严重；沉井壁后采用泥浆减阻的，也需进行回填注浆，以置换泥浆，固结井壁，恢复土壤对沉井井壁的固有力；隧道和地道的超挖孔隙，块石回填不密实的孔隙，破碎围岩冒落孔隙或者回填不密实、塌陷、长期渗漏水携带大量泥沙形成空洞都要回填注浆。
1.3 固结泥浆
在围岩裂隙发育，渗水、涌水严重，虽经回填注浆仍不能解决问题的，可以进行固结注浆，固结注浆是将钻孔深入岩石3～3.5m后，注入浆液，固结围岩细小裂隙，减少渗漏水。
2. 后注浆材料的选择可参照下表
后注浆类型 | 可采用的注浆材料 | 适用范围 |
堵水注浆材料 | 超细水泥、水泥－水玻璃，丙凝、聚氨酯 | 丙凝浆液调节胶凝时间方便，粘度小，适用于爆破振动而产生的细微裂缝渗漏水和混凝土干缩裂缝、温度裂缝、浸蚀性裂缝等的渗漏水 |
回填注浆材料 | 水泥砂浆，也可采用水泥粘土砂浆，粘土浆 | 充填大孔隙，大面积回填注浆时，可以采用粘土浆。在漏水量比较大的部位可用水泥砂浆与水玻璃双液浆 |
固结注浆材料 | 水泥－水玻璃双液注浆材料 水泥砂浆，水泥粘土 | 对于岩层裂隙发育、渗漏水量较大的地段，可采用水泥－水玻璃双液注浆。浆液配合比、水泥浆的水灰比为3∶1～2∶1、1∶1等三种。水泥浆与水玻璃体积比为1∶1和1∶0.8；凝胶时间为5～10分钟；对于岩层裂隙不甚发育，渗漏水较少的地段，可采用水泥砂浆注入。水泥浆的水灰比为6∶1、4∶1、3∶1、0.8∶1等。土层中的地道还可以采用掺有速凝剂的水泥粘土进行固结注浆。 |
3. 后注浆施工
3.1 回填注浆施工的步骤
（1）布置注浆孔
因回填注浆压力较小，采用的浆液粘度都比较大，要求加密布孔。竖井一般采用圆形结构，井壁受力比较均匀，浆孔布置形式对结构影响不大，因此可以根据井壁后围岩破坏情况，空洞位置和大小、渗漏水量位置和大小，采取不均匀布孔。（2）埋设注浆管
注浆管主要由内管、外管、注浆阀和回浆阀、止浆塞组成，见下图。![]()
（3）注浆设备和工艺流程
回填注浆设备有搅拌机、注浆泵、注浆管、胶管、作业台架等，注浆工艺流程如下图：![]()
（4）注浆压力
回填注浆压力不宜过高，只要能克服管道阻力和回填块石层内阻力即可，因压力过高容易引起衬砌变形，造成工程事故。一般采用注浆泵注浆时，最大的注浆压力不要超过0.6MPa。（5）注浆施工要点
注浆之前，清理注浆孔，安装好注浆管，保证其通畅，必要时进行压水试验；注浆必须连续作业，否则会造成防水砂浆沉淀，堵塞管路，影响注浆效果；注浆应由低处向高处，由无水处向有水处依次压注，避免浆液被水稀释离析，容易达到充填密实的效果；注浆时，必须严格控制注浆压力，防止跑浆和扩展结构裂隙，而造成危害结构的工程事故；当土层为压密土层时，在衬砌外形成防水层或密实结构的注浆应掌握压压停停，低压慢注逐渐上升注浆压力的规律；在注浆过程中，如发现从施工缝、混凝土裂缝、砌块或砖的砌缝中少量跑浆，可以采用快凝砂浆勾缝堵漏后继续注浆，当冒浆或跑浆严重时，应关泵停压，待二三天后，先注浆形成一定的密实效果后，进行第二次注浆。采用料石砌的竖井，斜井或地道注浆前应先做水泥砂浆抹面防水，以免注浆时到处漏浆；在某一注浆管注浆时，临近各管都应开口，让壁外地下水从临近管内流出，并严密监控，当发现管内有浆液流出时，立即停止注浆。当注浆压力稳定上升，达到设计压力，稳定一段时间，不进浆或进浆量减少时，即可停止注浆，进行封孔作业；停泵后立即关闭孔口阀门进行封孔，然后拆除和清洗管路，待砂浆初凝后，再拆卸注浆管，并用高强水泥砂浆将注浆孔填满捣实。
1. 施工条件
注浆用环氧树脂适宜施工温度是15～25℃，原因是在低温条件下固化极慢，而且性能不好，在5℃以下几乎处于停顿状态，浆液聚合温度低，在25℃以上温度操作时宜采取降温措施，因为聚氨酯和丙凝浆液随温度的升高而变稠，使用期也相应缩短，但可以通过调整促进剂掺量来调节其胶凝时间。
2. 施工步骤
注浆施工应待结构基本稳定和混凝土达到设计强度后方可进行。
2.1 施工准备
（1）注浆位置的清理
利用小锤、钢丝刷或砂纸将混凝土表面、裂缝附近的浮尘、油污、碎屑、浮渣、铁锈等除去，并注意防止在清理过程中把裂缝堵塞。因树脂怕与水接触，裂缝处宜用蘸有丙酮或二甲苯的棉丝擦洗，一般不宜用水冲洗，如确实必须用水洗刷，必须待水分完全干燥后方能进行下道工序，严禁使用酸洗或其他腐蚀性化学物质处理。（2）设置注浆管
封闭前先布设注浆管，注浆管沿裂缝布设，间距不小于混凝土厚度。（3）封闭裂缝
要保证注浆的质量，必须使裂缝外部形成一个封闭体，因此应将裂缝的表面封闭。表面密封应在裂缝实施环氧树脂注浆的一面进行，若系贯穿裂缝，还必须将另一面的裂缝表面封闭。封闭采用环氧树脂浆液和玻璃网格布一布二涂的涂膜，贴布前应将混凝土的泡眼或凹凸不平处填平，然后用棕刷蘸稀环氧树脂浆液刷在混凝土表面上，停留5～10分钟后骑缝将玻璃布贴上去，然后在布上再刷一遍稀环氧树脂浆液即可。贴布时必须防止空鼓、起褶、不服贴等现象，玻璃布的宽度一般为4～6cm，裂缝必须居于布的中心，如玻璃布必须搭接时，接头长度不小于2㎝。封闭的严密性是注浆成败的关键，如果封闭不严密，一旦在施工过程中发生漏浆，不但需要停止工作去进行临时堵漏而浪费时间外，而且在再次注浆时极易形成局部缺浆而影响效果。（4）试气
玻璃布贴完后2～3 d便可试气，其方法是将肥皂水满刷在封闭层上，用空压泵通过注浆嘴内向裂缝内注入空气，如漏气则肥皂水必起泡，漏处须再用腻子修补，试气的压力一般在表压0.3MPa以下，应做好详细记录，供注浆时分析判断用。试气的主要目的有三：检查封闭层有无漏气，通过压缩空气吹净残留于裂缝内的积尘；检验裂缝的贯通情况，确保注浆的顺利完成。
2.2 注浆施工工艺
根据试气记录确定裂缝内部的形状特征并制定施注计划。一般注浆应遵照自下而上或自一端向另一端循序渐进的原则，以免空气混入浆内影响浆液的密实性。注浆压力视裂缝宽度、深度、浆液的粘度而有所不同，较粗的缝宜用较小的压力，并根据具体情况加以灵活的调整。表面密封体系需要一定的养护时间，必须达到足够的强度方可注浆。注浆分单液和双液两种方法，单液注浆通常采用气压顶浆法，双液注浆通常由两个计量齿轮泵分别将甲乙组分加压混合后压入裂缝。单液注浆时先将浆液倒入料罐，拧紧罐的密封盖，然后通气加压，使浆液通过与注浆嘴相接合的插头进入缝隙。一旦浆液自临近注浆嘴冒出，立即停止注浆取下插头，用木塞堵住进浆嘴，再将刚才冒浆的出口改为进浆口，按同样的方式依次继续压灌，直至整条裂缝充满浆液为止。垂直缝上端常常因浆缝收缩而不饱满，可采取二次注浆以加以弥补。注浆过程中，万一发生漏浆情况，应用速凝材料立即堵漏止浆。2.3 收尾工作
当裂缝完全充填，注入材料得到足够时间的养护，确认其不会从裂缝中溢出，这时进入了收尾阶段，收尾阶段的主要工作包括清除溢出在混凝土表面的注浆材料和封闭材料，对裂缝表面适当抛光，切割外露的注浆嘴，修补凹坑，完成现场试验，取芯孔的充填等。
3. 施工质量要点
浅裂缝应骑缝粘埋注浆嘴，必要时沿缝开凿“V”槽并用水泥砂浆封浆；深裂缝应骑缝钻孔或斜向钻孔至裂缝深部，孔内埋设注浆管，间距应根据裂缝宽度而定，但每条裂缝至少有一个进浆孔和一个排气孔；注浆嘴及注浆管应设于裂缝的交叉处、较宽处及贯穿处等位置；采用低压低速注浆，化学注浆压力宜为0.2～0.4MPa，水泥浆灌浆压力宜为0.4～0.8MPa；注浆后待缝内浆液初凝而不外流时，方可拆下注浆嘴并进行封口抹平；注浆材料和配合比，钻孔埋管孔径和孔距，注浆控制压力和进浆量必须符合设计规范要求；对封缝的密封效果进行检查，检查方法是按裂缝条数的10％抽查，每条裂缝为1处，且不得少于3处。
