第九章灌浆法地基处理新技术

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,主要内容,9.1,概述,9.2,浆液材料,9.3,灌浆理论,9.4,设计计算,9.5,施工方法,9.6,质量检验,9.1,概述,灌浆法是指利用液压、气压或电化学原理，通过注浆管把浆液均匀地注入地层中，浆液以填充、渗透和挤密等方式，赶走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位置，经人工控制一定时间后，浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能好和化学稳定性良好的“结石体”。,加固目的有以下几个方面：,(1),增加地基土的不透水性，防止流砂、渗水、漏水、涌 水，改善开挖条件；,(2),防止桥墩和边坡护岸的冲刷；,(3),整治塌方滑坡，处理路基病害；,(4),提高地基土的承载力，减少地基沉降和不均匀沉降。,(5),进行托换技术，对古建筑的地基加固。,9.2,浆液材料,灌浆工程中所用的浆液是由主剂,(,原材料,),、溶剂,(,水或其他溶剂,),及各种外加剂混合而成。通常所提的灌浆材料是指浆液中所用的主剂。外加剂可根据在浆液中所起的作用，分为固化剂、催化剂、速凝剂、缓凝剂和悬浮剂等。,9.2.1,浆液性质评价,一、浆液性质评价指标,灌浆材料的主要性质评价指标包括：分散度、沉淀析水性、凝结性、热学性、收缩性、结石强度、渗透性和耐久性。,1.,材料的分散度,分散度是影响可灌性的主要因素，分散度越高，可灌性 就越好。,2.,沉淀析水；,3.,凝结性；,4.,热学性,5.,收缩性,主要受环境的影响,6.,结石强度,影响因素主要包括：浆液的起始水灰比、结石的孔隙率、水泥的品种及掺合料等，其中以浆液溶度最为重要。,7.,渗透性,8.,耐久性,二、浆液材料要求,1),浆液应是真溶液而不是悬浊液。,2),浆液凝胶时间可从几秒至几小时范围内随意调节，并能准确地控制，浆液一经发生凝胶就在瞬间完成。,3),浆液的稳定性好。,4),浆液无毒无臭。,5),浆液应对注浆设备、管路、混凝土结构物、橡胶制品等 无腐蚀性，并容易清洗。,6),浆液固化时无收缩现象，固化后与岩石、混凝土等有一定粘结性。,7),浆液结石体有一定抗压和抗拉强度，不龟裂，抗渗性能和防冲刷性能好。,8),结石体耐老化性能好，能长期耐酸、碱、盐、生物细菌等腐蚀，且不受温度和湿度的影响。,9),材料来源丰富、价格低廉。,10),浆液配制方便，操作容易。,9.2.2,浆液材料分类及特性,按浆液所处状态，可分为真溶液、悬浮液和乳化液；按主剂性质，可分为无机系和有机系等。,一、粒状浆液特性,水泥浆材是以水泥浆为主的浆液，一般采用普通硅酸盐水泥。水泥浆材属于悬浮液，主要问题是析水性大，稳定性差。,二、化学浆液特性,特点是：能够灌入裂隙较小的岩石、孔隙小的土层及有地下水活动的场合。按照功能分为防渗型、补强型和防渗补强型三类。,1.,防渗型化学浆液,防渗型化学浆液常用丙烯酰胺类浆液和聚氨酯类浆液。,2.,补强型,化学浆液,3.,其他化学浆液,有水玻璃和木质素类浆材,三、各种浆液渗透性和固结抗压强度对比,浆液的渗透性和固结体抗压强度时衡量浆液特性的重要指标。粒状浆材只能渗入孔隙在粗砂以上的地层，几乎难以渗入在粘土和粉土的孔隙中，化学浆液能够灌入裂隙较小的岩石和孔隙小的土层。粒状浆材固结体的抗压强度较高。,在地基处理中，灌浆工艺所依据的理论可归纳为以下四类：,一、渗透灌浆,二、劈裂灌浆,三、压密灌浆,四、电动化学灌浆,施工时将带孔的注浆管作为阳极，用滤水管作为阴极，通直流电形成渗浆通路，浆液凝结从而加固地基。,9.3,灌浆理论,一、设计内容,(1),灌浆标准,:,通过灌浆要求达到的效果和质量指标；,(2),施工范围,:,包括灌浆深度、长度和宽度；,(3),灌浆材料,:,包括浆材种类和浆液配方；,(4),浆液影响半径,:,在设计压力下所能达到的有效扩散距离；,(5),钻孔布置,:,根据浆液影响半径和灌浆体设计厚度，确定合理的孔距、排距、孔数和排数；,(6),灌浆压力,:,规定不同地区和不同深度的允许最大灌浆压力；,(7),灌浆效果评估,:,用各种方法和手段检测灌浆效果。,9.4,设计计算,二、方案选择,一般遵循以下原则：,(1),灌浆目的为提高地基强度和变形模量，一般可选用水泥浆、水泥砂浆和水泥水玻璃浆等，或采用高强度化学浆材，以及以有机物为固化剂的硅酸盐浆材等。,(2),灌浆目的为防渗堵漏时，可采用黏土水泥浆、黏土水玻璃浆、水泥粉煤灰混合物、,ACMS,、以及无机试剂为固化剂的硅酸盐浆液等。,(3),在裂隙岩层中灌浆一般采用纯水泥浆或在水泥浆,(,水泥砂浆,),中掺人少量膨润土，在砂砾石层中或溶洞中可采用黏土水泥浆，在黄土中采用单液硅化法或碱液法。,(4),对孔隙较大的砂砾石层或裂隙岩层中采用渗入性注浆法，在砂层灌注粒状浆材宜采用水力劈裂法；在黏性土层中采用水力劈裂法或电动硅化法；矫正建筑物的不均匀沉降则采用挤密灌浆法。,三、灌浆标准,所谓灌浆标准，是指设计者要求地基灌浆后应达到的质量指标。设计标准涉及的内容较多，而且工程性质和地基条件千差万别，对灌浆的目的和要求很不相同，因而很难规定一个比较具体和统一的准则，而只能根据具体情况作出具体的规定，下面仅提出几点与确定灌浆标准有关的原则和方法。,（,1,）防渗标准,（,2,）强度和变形标准,（,3,）施工控制标准,质量指标只能在施工结束后通过现场检测来确定。,四、浆材及配方设计原则,五、浆液扩散半径的确定,浆液扩散半径,r,是一个重要的参数，它对灌浆工程量及造价具有重要的影响。,r,值可按理论公式进行估算；当地质条件较复杂或计算参数不易选准时，就应通过现场灌浆试验来确定。在没有试验资料时，可按土的渗透系数参照表,98,确定。,六、孔位布置,注浆孔的布置是根据浆液的注浆有效范围，且应相互重叠，使被加固土体在平面和深度范围内连成一个整体的原则决定的。,1.,单排孔布置,2.,多排孔布置,当单孔不能满足设计厚度的要求时，就要采用两排以上的多排孔。,据以上分析，可得最优排距,R,m,和最大灌浆有效厚度,B,m,的计算式：,(1),两排孔：,(2),三排孔：,R,m,与前面相同。,(3),五排孔：,R,m,与前面相同,综上所诉,最优厚度则为,:,奇数排：,偶数排：,七、灌浆压力的确定,灌浆压力是指不会使地表面产生变化和邻近建筑物受到影响前提下可能采用的最大压力。,灌浆压力值与地层土的密度、强度和初始应力、钻孔深度、位置及灌浆次序等因素有关，而这些因素又难于准确地预知，因而宜通过现场灌浆试验来确定。,八、其他,（,1,）灌浆量,灌注所需的浆液总用量,Q,可参照下式计算：,Q,KVn1000,式中,Q,浆液总用量,(L),；,V,注浆对象的土量,(m,3,),；,n,土的孔隙率,(,),；,K,经验系数。,软土、黏性土、细砂,K=0.3,0.5,中砂、粗砂,K=0.5,0.7,砾砂,K=0.7,1.0,湿陷性黄土,K=0.5,0.8,一般情况下，黏性土地基中的浆液注入率为,15,20,。,（,2,）注浆顺序,注浆顺序必须采用适合于地基条件、现场环境及注浆目的的方法进行，应按跳孔间隔注浆方式进行，以防止窜浆，提高注浆孔内浆液的强度与时俱增的约束性。对有地下动水流的特殊情况，应考虑浆液在动水流下的迁移效应，从水头高的一端开始注浆。,对加固渗透系数相同的土层，首先应完成最上层封顶注浆然后再按由下而上的原则进行注浆，以防浆液上冒。,注浆时应采用先外围，后内部的注浆顺序；若注浆范围以外有边界约束条件,(,能阻挡浆液流动的障碍物,),时，也可采用自内侧开始顺次往外侧的注浆方法。,9.5,施工方法,9.5.1,灌浆施工方法的分类：,灌浆施工方法的分类主要有两种：,(,一,),按注浆管设置方法的分类；,(,二,),按灌浆材料混合方法或灌注方法的分类，如表,99,所示。,一、按注浆管设置方法的分类,1.,用钻孔方法,:,主要用于基岩或砾岩或已经压实过的地基。,2.,用打入方法,:,当灌浆深度较浅时，可用此法。,3.,用喷注方法,:,在比较均质的砂层或注浆管打进困难的地方而采用的方法。,二、按灌注方法分类,1.,一种溶液一个系统方式,2.,两种溶液一个系统方式,3.,两种溶液两个系统方式,三、按注浆方法分类,1.,钻杆注浆法,2.,单过滤管注浆法,3.,双层管双栓塞注浆法,4.,双层管钻杆注浆法,特点：,1,）注浆时使用凝胶时间非常短的浆液；,2,）土中的凝胶体容易压密实，可得到强度较高的凝胶体；,3,）由于是双液法，若不能完全混合时，可能出现不凝胶的现象。,双层管钻杆注浆法的注浆设备及其施工原理与钻杆法基本相同。,9.5.2,灌浆,(1),注浆孔的钻孔孔径一般为,70,110mm,，垂直偏差应小于,1,。倾角偏差不得大于,20,。,(2),当钻孔钻至设计深度后，必须通过钻杆注入封闭泥浆，直到孔口溢出泥浆方可提杆，当提杆至中间深度时，应再次注入封闭泥浆，最后完全提出钻杆。,(3),注浆压力一般与加固深度的覆盖压力、建筑物的荷载、浆液黏度、灌注速度和灌浆量等因素有关。,(4),若进行第二次注浆，化学浆液的黏度应较小，宜采用两端用水加压的膨胀密封型注浆芯管。,(5),灌浆完后就要拔管，若不及时拔管，浆液会把管子凝住而将增加拔管困难。拔管时宜使用拔管机。,(6),灌浆的流量一般为,7,10L,min,。对充填型灌浆，流量可适当加大，但也不宜大于,20L,min,。,(7),在满足强度要求的前提下，可用磨细粉煤灰或粗灰部分地替代水泥，掺人量应通过试验确定，一般掺人量约为水泥重量的,20,50,。,(8),为了改善浆液性能，可加入外加剂。,(9),冒浆处理。,9.6,质量检验,灌浆效果与灌浆质量的概念不完全相同。灌浆质量一般是指灌浆施工是否严格按设计和施工规范进行，例如灌浆材料的品种规格、浆液的性能、钻孔角度、灌浆压力等，都要求符合规范的要求，不然则应根据具体情况采取适当的补充措施；灌浆效果则指灌浆后能将地基土的物理力学性质提高的程度。,灌浆质量高不等于灌浆效果好。,灌浆效果的检验，通常在注浆结束后,28d,才可进行。检验方法如下：,(1),统计计算灌浆量。,(2),利用静力触探测试加固前后土体力学指标的变化，用以了解加固效果。,(3),在现场进行抽水试验，测定加固土体的渗透系数。,(4),采用现场静载荷试验，测定加固土体的承载力和变形模量。,(5),采用钻孔弹性波试验测定加固土体的动弹性模量和剪切模量。,(6),采用标准贯入试验或轻便触探等动力触探方法测定加固土体的力学性能。,(7),进行室内试验。,(8),采用,射线密度计法。,(9),使用电阻率法。,THE END,