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1、灌 浆 法Grouting地基处理地基处理Ground Improvement 第1页，共106页。化学加固法在地基加固中，除了用挤密、置换、排水固在地基加固中，除了用挤密、置换、排水固结、加筋、锚固等物理方法来改善土的性质结、加筋、锚固等物理方法来改善土的性质和土中的应力状态外，也可以使用化学和物和土中的应力状态外，也可以使用化学和物理化学方法。理化学方法。化学加固法（化学加固法（Chemical Stabilization）即是指）即是指利用水泥浆液、粘土浆液或其它化学浆液通利用水泥浆液、粘土浆液或其它化学浆液通过灌注压入、机械搅拌或高压喷射，使浆液过灌注压入、机械搅拌或高压喷射，使浆液与
2、土颗粒胶结起来，以改善地基土的物理和与土颗粒胶结起来，以改善地基土的物理和力学性质的地基处理方法。力学性质的地基处理方法。第2页，共106页。化学加固法1802年，法国工程师年，法国工程师Charles Beriguy在在Dieppe采用了粘土和水硬石灰浆灌注方法修采用了粘土和水硬石灰浆灌注方法修复了一座受冲刷的水闸，标志着灌浆法的创立。复了一座受冲刷的水闸，标志着灌浆法的创立。此后，这种方法成为地基土加固中的一种广泛此后，这种方法成为地基土加固中的一种广泛使用的方法。但是，由于灌浆法的费用高，所使用的方法。但是，由于灌浆法的费用高，所以只限予加固小范围的土体，而且用于其它地以只限予加固小范围
3、的土体，而且用于其它地基加固方法不能解决的一些特殊工程问题，如基加固方法不能解决的一些特殊工程问题，如托换工程中可以使用灌浆法。托换工程中可以使用灌浆法。第3页，共106页。化学加固法化学加固除了静压灌浆法外，还出现了混合搅化学加固除了静压灌浆法外，还出现了混合搅拌法，包括高压喷射注浆法和水泥土搅拌法。拌法，包括高压喷射注浆法和水泥土搅拌法。虽然静压灌浆工艺发展较早，应用范围也最为虽然静压灌浆工艺发展较早，应用范围也最为广泛，但对渗透系数较小的细砂、粘土等，仅广泛，但对渗透系数较小的细砂、粘土等，仅靠静压力难以使浆液注入土体的细小孔隙中，靠静压力难以使浆液注入土体的细小孔隙中，需要使用特殊的材
4、料和技术。需要使用特殊的材料和技术。第4页，共106页。高压喷射注浆法是利用高压喷射水切削地基土，高压喷射注浆法是利用高压喷射水切削地基土，通过注浆管喷出浆液，就地将土和浆液进行搅通过注浆管喷出浆液，就地将土和浆液进行搅拌混合，形成水泥土的加固体。它适用于松散拌混合，形成水泥土的加固体。它适用于松散土层，不受可灌性的限制，但在颗粒太大，砾土层，不受可灌性的限制，但在颗粒太大，砾石含量过多以及含纤维质的土层中采用该方法石含量过多以及含纤维质的土层中采用该方法则效果较差。水泥土搅拌法是用特制的搅拌机则效果较差。水泥土搅拌法是用特制的搅拌机械，在地基深处不断旋转，同时将水泥或石灰械，在地基深处不断旋
5、转，同时将水泥或石灰等材料的浆体或粉体喷入，与软土就地强制搅等材料的浆体或粉体喷入，与软土就地强制搅拌混合，使软土硬结成具有整体性、水稳性和拌混合，使软土硬结成具有整体性、水稳性和足够强度的地基土，这种方法适用于处理软粘足够强度的地基土，这种方法适用于处理软粘土地基。土地基。本章内将分别介绍灌浆法、水泥土搅拌法和高本章内将分别介绍灌浆法、水泥土搅拌法和高压喷射注浆法。压喷射注浆法。第5页，共106页。第6页，共106页。第7页，共106页。第8页，共106页。第9页，共106页。第10页，共106页。第11页，共106页。第12页，共106页。1 1 灌浆法灌浆法灌灌浆浆法法（Grouting
6、）是是指指利利用用液液压压、气气压压或或电电化化学学原原理理，通通过过注注浆浆管管把把浆浆液液均均匀匀地地注注入入地地层层中中，浆浆液液通通过过填填充充、渗渗透透和和挤挤密密等等方方式式，赶赶走走土土体体颗颗粒粒间间或或岩岩石石裂裂隙隙中中的的水水、气气后后占占据据其其位位置置，硬硬化化后后形形成成一一个个结结构构新新、强强度度大大、防防水水性性能能高高和和化化学学稳稳定定性性良良好的结石体。好的结石体。第13页，共106页。灌浆法的应用范围灌浆法的应用范围n（1 1）地铁的灌浆加固。用来减少施工时地面的）地铁的灌浆加固。用来减少施工时地面的变形，限制地下水的流动和控制施工现场土体变形，限制地
7、下水的流动和控制施工现场土体的位移和变形等。的位移和变形等。n（2 2）坝基砂砾石灌浆。可作为坝基的有效防渗）坝基砂砾石灌浆。可作为坝基的有效防渗措施。措施。n（3 3）对钻孔灌注桩的两侧和底部进行灌浆。以）对钻孔灌注桩的两侧和底部进行灌浆。以提高桩与土之间的表面摩阻力和桩端土体的力提高桩与土之间的表面摩阻力和桩端土体的力学强度。学强度。第14页，共106页。n（4 4）后拉锚杆灌浆。在深基坑开挖工程中，用）后拉锚杆灌浆。在深基坑开挖工程中，用灌浆法进行锚固段施工。灌浆法进行锚固段施工。n（5 5）竖井灌浆。用以处理流砂和不稳定地层。）竖井灌浆。用以处理流砂和不稳定地层。n（6 6）隧洞塌方灌
8、浆加固。）隧洞塌方灌浆加固。n（7 7）建筑物的纠偏加固。）建筑物的纠偏加固。n（8 8）加固桥索支座。）加固桥索支座。n（9 9）混凝土结构裂缝处理、蓄水池及压力管道）混凝土结构裂缝处理、蓄水池及压力管道堵漏等。堵漏等。第15页，共106页。2 2 加固机理加固机理1.浆液材料浆液材料灌灌浆浆浆浆液液是是由由主主剂剂（原原材材料料）、溶溶剂剂（水水或或其其它它溶溶剂剂）以以及及各各种种外外加加剂剂混混合合而而形形成成的的浆浆液液。但但通通常常所所提提的的浆浆液液材材料料，是是指指浆浆液液中中所所用用的的主主剂剂。外外加加剂剂可可根根据据其其在在浆浆液液中中所所起起的的作作用用，分分为为固固化
9、化剂剂、催催化化剂剂、速速凝凝剂剂、缓凝剂和悬浮剂等。缓凝剂和悬浮剂等。第16页，共106页。n1.浆液材料分类浆液材料分类n按浆液所处状态可分为：真溶液、悬浮按浆液所处状态可分为：真溶液、悬浮液、乳化液；液、乳化液；n按工艺性质可分为：单浆液和双浆液；按工艺性质可分为：单浆液和双浆液；n按主剂性质可分为：无机系和有机系等。按主剂性质可分为：无机系和有机系等。第17页，共106页。第18页，共106页。一、粒状浆材一、粒状浆材n粒状浆材是指由水泥、粘土、沥青以及它们的混粒状浆材是指由水泥、粘土、沥青以及它们的混合物制成的浆液。常合物制成的浆液。常用的粒状浆材是纯水泥浆、用的粒状浆材是纯水泥浆、
10、水泥粘土浆和水泥砂浆，以上浆液又称水泥基水泥粘土浆和水泥砂浆，以上浆液又称水泥基浆液，并可掺入各种外加剂，以改善浆液的性浆液，并可掺入各种外加剂，以改善浆液的性质。质。第19页，共106页。n 水泥基浆液是以水泥浆为主的浆液。采水泥基浆液是以水泥浆为主的浆液。采用水泥灌浆可使土体形成高强度的固结体，用水泥灌浆可使土体形成高强度的固结体，应用最广的是普通硅酸盐水泥，在地下水无应用最广的是普通硅酸盐水泥，在地下水无侵蚀性条件下经常使用。这种浆液是一种悬侵蚀性条件下经常使用。这种浆液是一种悬浊液，取材容易，配方简单、价格便宜、不浊液，取材容易，配方简单、价格便宜、不污染环境。我国苏州虎丘塔就是采用水
11、泥浆污染环境。我国苏州虎丘塔就是采用水泥浆液对塔基进行托换加固的。液对塔基进行托换加固的。第20页，共106页。n灌注较大空隙和裂隙时，常常在水泥浆液中灌注较大空隙和裂隙时，常常在水泥浆液中掺砂（水泥砂浆），以节约水泥，并更好地掺砂（水泥砂浆），以节约水泥，并更好地充填空隙。当浆液中加入一定数量的粘土充填空隙。当浆液中加入一定数量的粘土（作外加剂）后，由于粘土本身是高分散性（作外加剂）后，由于粘土本身是高分散性的，所以可提高浆液的稳定性，防止浆液沉的，所以可提高浆液的稳定性，防止浆液沉淀和析水。淀和析水。第21页，共106页。二、化学浆材 n化学浆液是一种真溶液，其优点是可以进入水化学浆液是一
12、种真溶液，其优点是可以进入水泥浆液不能灌注的小孔隙，粘度和凝固时间可泥浆液不能灌注的小孔隙，粘度和凝固时间可以在很大范围内调整，可用于堵漏、加固等领以在很大范围内调整，可用于堵漏、加固等领域。化学浆液已经在国内外得到了广泛应用，域。化学浆液已经在国内外得到了广泛应用，解决了不少工程难题，在理论和实践上都有很解决了不少工程难题，在理论和实践上都有很大的进步。大的进步。n化学浆液的品种很多，包括环氧树酯类、聚氨化学浆液的品种很多，包括环氧树酯类、聚氨酯类、丙烯酰胺类、甲基丙烯酸脂类、硅酸盐酯类、丙烯酰胺类、甲基丙烯酸脂类、硅酸盐类等类等.第22页，共106页。各种浆液材料适用范围各种浆液材料适用范
13、围 第23页，共106页。n2 2）将夜性质）将夜性质n灌浆材料的主要性质有：分散度、沉淀析水性、灌浆材料的主要性质有：分散度、沉淀析水性、凝结性、热学性、收缩性、结石强度、渗透性凝结性、热学性、收缩性、结石强度、渗透性和耐久性。和耐久性。第24页，共106页。灌浆理论灌浆理论n 从灌浆工程的目的来看，可以分为用于提高从灌浆工程的目的来看，可以分为用于提高受灌岩体或土体的强度和变形模量的固结灌浆；受灌岩体或土体的强度和变形模量的固结灌浆；用以提高防渗性能的防渗帷幕灌浆；用于填充衬用以提高防渗性能的防渗帷幕灌浆；用于填充衬砌结构与岩石或混凝土间空隙的回填灌浆；介于砌结构与岩石或混凝土间空隙的回填
14、灌浆；介于固结与防渗灌浆之间。用于改善坝体与坝基接触固结与防渗灌浆之间。用于改善坝体与坝基接触面条件的铺盖灌浆。所采用的灌浆技术和工艺不面条件的铺盖灌浆。所采用的灌浆技术和工艺不同，其所依据的理论和机理也各不相同。同，其所依据的理论和机理也各不相同。第25页，共106页。n在地基处理中，灌浆工艺所依据的机理主在地基处理中，灌浆工艺所依据的机理主要可归纳以下四种要可归纳以下四种 n渗透灌浆、劈裂灌浆、挤密灌浆、电动化学渗透灌浆、劈裂灌浆、挤密灌浆、电动化学灌浆灌浆 第26页，共106页。渗透灌浆渗透灌浆n渗透灌浆（渗透灌浆（Permeation Grouting）是指）是指在压力作用下，使浆液充
15、填于土孔隙和岩石在压力作用下，使浆液充填于土孔隙和岩石裂隙中，排挤出孔隙中存在的自由水和气体，裂隙中，排挤出孔隙中存在的自由水和气体，而基本上不改变原状土的结构，所用灌浆压而基本上不改变原状土的结构，所用灌浆压力相对较小。大量的灌浆实践是属于这一类力相对较小。大量的灌浆实践是属于这一类型的。这种灌浆只适用于中砂以上的型的。这种灌浆只适用于中砂以上的砂性土砂性土和和有裂隙的岩石有裂隙的岩石。第27页，共106页。渗透灌浆第28页，共106页。劈裂注浆劈裂注浆n劈裂注浆（劈裂注浆（Fracturing Grouting）是指在相）是指在相对较高的灌浆压力下，浆液克服了地层的初始对较高的灌浆压力下，
16、浆液克服了地层的初始应力和抗拉强度，引起岩石和土体结构的破坏应力和抗拉强度，引起岩石和土体结构的破坏和扰动，引起地层的和扰动，引起地层的水力劈裂水力劈裂现象，使地层中现象，使地层中原有的裂隙或孔隙张开，形成新的裂隙和孔隙，原有的裂隙或孔隙张开，形成新的裂隙和孔隙，使原来不可灌的地层能顺利进浆，并增加浆液使原来不可灌的地层能顺利进浆，并增加浆液的扩散距离，在灌浆压力消失后，地层的回弹的扩散距离，在灌浆压力消失后，地层的回弹又进而压缩浆体，使充填更为密实，并使结石又进而压缩浆体，使充填更为密实，并使结石处于一定的预压应力状态。这是一种特殊的灌处于一定的预压应力状态。这是一种特殊的灌浆机理和技术，能有效地用于处理一些特殊问浆机理和技术，能有效地用于处理一些特殊问题。题。第29页，共106页。挤密灌浆挤密灌浆n挤密灌浆（挤密灌浆（Compaction Grouting）是指通过钻孔向土中）是指通过钻孔向土中灌入极浓的浆液，使注浆点附近土体压密，在注浆管灌入极浓的浆液，使注浆点附近土体压密，在注浆管端部附近形成端部附近形成“浆泡浆泡”。第30页，共106页。电动化学灌浆电动化学灌浆n当地基土的渗
