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1、灌灌浆浆法法的的实实质质是是用用气气压压、液液压压或或电电化化学学原原理理，把把某某些些能能固固化化的的浆浆液液注注入入天天然然的的和和人人为为的裂缝或孔隙，以改善各种介质的物理力学特性。的裂缝或孔隙，以改善各种介质的物理力学特性。 1.1.1.1.定义定义定义定义概述概述 2.2.2.2.目的目的目的目的一、防渗：降低渗透性、减少渗流量、提高抗渗能力、降低孔隙压力；一、防渗：降低渗透性、减少渗流量、提高抗渗能力、降低孔隙压力；二、堵漏：封填孔洞，堵截流水；二、堵漏：封填孔洞，堵截流水；三、加固：提高岩土的力学性能，恢复砼结构及三、加固：提高岩土的力学性能，恢复砼结构及圬工建筑物圬工建筑物的整
2、体性；的整体性；四、纠正建筑物的倾斜：使发生不均匀沉降的建筑物恢复原位或减小其倾斜度。四、纠正建筑物的倾斜：使发生不均匀沉降的建筑物恢复原位或减小其倾斜度。是材料强度不能充分发挥的结构是材料强度不能充分发挥的结构,比如大体积的混比如大体积的混凝土凝土,内部混凝土的强度远没得到充分发挥内部混凝土的强度远没得到充分发挥,也就也就是说材料的实际应力很小是说材料的实际应力很小,远没达到材料的设计强远没达到材料的设计强度度.基本结构是指除钢筋砼、预应力砼、钢结构以基本结构是指除钢筋砼、预应力砼、钢结构以外，外，由纯混凝土或砖石砌体材料建筑的由纯混凝土或砖石砌体材料建筑的 3.3.3.3.处理对象处理对象
3、处理对象处理对象一、坝基：砂基、砂砾石地基、喀斯特溶洞及断层软弱夹层等；一、坝基：砂基、砂砾石地基、喀斯特溶洞及断层软弱夹层等；二、楼基：一般地基及振动基础等，包括对已有建筑物的修补；二、楼基：一般地基及振动基础等，包括对已有建筑物的修补；三、道路基础：公路、铁道和飞机场路道等；三、道路基础：公路、铁道和飞机场路道等；四、地下建筑：输水隧洞、矿井巷道、地下铁道和地下厂房等；四、地下建筑：输水隧洞、矿井巷道、地下铁道和地下厂房等；五、其他：预填骨料灌浆、后拉锚杆灌浆及灌注桩后灌浆等。五、其他：预填骨料灌浆、后拉锚杆灌浆及灌注桩后灌浆等。 4.4.4.4.近期发展近期发展近期发展近期发展一一、应应
4、用用领领域域越越来来越越广广，除除坝坝基基防防渗渗加加固固外外，在在其其他他土土木木工工程程如如道道桥桥、矿矿井井、文文物物、市市政政、地地铁铁和和地地下下厂厂房房中中，灌灌浆浆也也占占有有相相当当重重要要的地位；的地位；二、浆材品种越来越多，浆材性能和应用问题的研究越来越深入；二、浆材品种越来越多，浆材性能和应用问题的研究越来越深入；三三、劈劈裂裂灌灌浆浆技技术术已已取取得得明明显显发发展展，尤尤其其在在软软土土地地基基中中，该该技技术术越越来越多的用作提高地基承载力和消除建筑物沉降的手段；来越多的用作提高地基承载力和消除建筑物沉降的手段；四四、我我国国和和一一些些比比较较发发达达的的国国家
5、家，电电子子计计算算机机监监测测系系统统已已较较普普遍遍地地在在灌灌浆浆施施工工中中用用来来收收集集和和处处理理诸诸如如灌灌浆浆压压力力、浆浆液液稠稠度度和和耗耗浆浆量量等等重要参数，以提高工效和灌浆技术水平。重要参数，以提高工效和灌浆技术水平。灌浆材料灌浆材料灌灌浆浆工工程程中中所所用用的的浆浆液液是是由由主主剂剂、溶溶剂剂及及各各种种附附加加混混合合剂剂混混合合而而成成，通通常常所所说的灌浆材料，是指浆液中所用的主剂。说的灌浆材料，是指浆液中所用的主剂。灌灌浆浆材材料料颗粒型浆材颗粒型浆材化学型（溶化学型（溶液）浆材液）浆材混合型浆材混合型浆材以水泥为主剂，故多称为水泥系浆材以水泥为主剂，
6、故多称为水泥系浆材由两种或多种化学材料配制由两种或多种化学材料配制由颗粒型浆材与化学浆材按不同比例混合而成由颗粒型浆材与化学浆材按不同比例混合而成普通水泥浆易沉淀析水稳定性差、硬化时伴有体积收缩、普通水泥浆易沉淀析水稳定性差、硬化时伴有体积收缩、对细裂隙而言颗粒较粗、大规模灌浆工程则水泥耗量大，对细裂隙而言颗粒较粗、大规模灌浆工程则水泥耗量大，故在水泥浆中掺入粘土、砂和粉煤灰等、提高水泥颗粒故在水泥浆中掺入粘土、砂和粉煤灰等、提高水泥颗粒细度、掺入各种附加剂以改善水泥浆液性能。细度、掺入各种附加剂以改善水泥浆液性能。最大特点是浆液属于最大特点是浆液属于真溶液真溶液，初始粘度小，可用于灌注，初始
7、粘度小，可用于灌注细小的裂缝或孔隙。缺点是造价高和污染环境，故其推细小的裂缝或孔隙。缺点是造价高和污染环境，故其推广应用受到限制，尤其是在日本，在广应用受到限制，尤其是在日本，在1974年发生污染环年发生污染环境的福岗事件后，只允许使用水玻璃系浆材。境的福岗事件后，只允许使用水玻璃系浆材。包括聚合物水玻璃浆材、聚合物水泥浆材和水泥水玻璃包括聚合物水玻璃浆材、聚合物水泥浆材和水泥水玻璃浆材等，可用于降低浆材成本，或用来满足单一材料无浆材等，可用于降低浆材成本，或用来满足单一材料无法实现的性能，尤其是法实现的性能，尤其是水泥水玻璃浆材水泥水玻璃浆材，具有成本低、，具有成本低、速凝的特点，已被广泛应
8、用。速凝的特点，已被广泛应用。一、水泥系浆材一、水泥系浆材1、基本材料：基本材料：纯水泥浆、粘土水泥浆、粉煤灰水泥浆纯水泥浆、粘土水泥浆、粉煤灰水泥浆（1）水泥：水泥：普通硅酸盐水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、抗硫酸盐水泥普通硅酸盐水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、抗硫酸盐水泥（2）粘粘土土：具具有有吸吸收收水水分分（蒙蒙脱脱石石）和和形形成成胶胶凝凝结结构构的的能能力力，常常用用于于提提高高水水泥泥浆的稳定性、防止沉淀和析水。浆的稳定性、防止沉淀和析水。（3）粉粉煤煤灰灰：用用于于节节约约水水泥泥、降降低低成成本本和和消消化化三三废废材材料料（废废水水、废废气气、废废渣渣），具有较高的经济效益和社会意
9、义。具有较高的经济效益和社会意义。（4）水水：把把固固态态水水泥泥变变成成悬悬浮浮液液，以以供供灌灌浆浆，并并对对水水泥泥颗颗粒粒水水解解和和水水化化，使使化化合合物物形形成成晶晶体体并并相相互互结结合合成成网网状状结结构构，从从而而把把水水泥泥浆浆逐逐渐渐形形成成具具有有一一定定力力学学强强度度的结石。的结石。二、浆材的主要性质二、浆材的主要性质1、材料的分散度：材料的分散度：一般分散度越高、可灌性就越好，并影响浆液的物理力学性能；一般分散度越高、可灌性就越好，并影响浆液的物理力学性能；2、沉沉淀淀析析水水性性：沉沉淀淀析析水水性性是是影影响响灌灌浆浆质质量量的的有有害害因因素素。在在灌灌浆
10、浆过过程程中中，颗颗粒粒的的沉沉淀淀分分层层会会引引起起机机具具管管路路和和地地层层孔孔隙隙的的堵堵塞塞，可可能能造造成成灌灌浆浆过过程程过过早早结结束束。灌灌浆浆结结束束后后，颗颗粒粒沉沉淀淀分分层层将将使使浆浆液液的的密密度度在在垂垂直直方方向向上上发发生生变变化化，使使灌灌浆浆体体的的均均匀匀性性降降低低；浆浆液液的的析析水水将将使使结结石石率率降低，在灌浆体中形成空隙。浆液水灰比是影响析水性的主要因素。降低，在灌浆体中形成空隙。浆液水灰比是影响析水性的主要因素。3、凝凝结结性性：分分为为两两阶阶段段，一一是是初初期期阶阶段段，浆浆液液的的流流动动性性减减少少到到不不可可泵泵送送的的程程
11、度度；二二是是凝凝结结后的后的浆液随时间而变硬，水泥浆的初凝时间为浆液随时间而变硬，水泥浆的初凝时间为2-4h，粘土水泥浆和粉煤灰水泥浆则更慢。，粘土水泥浆和粉煤灰水泥浆则更慢。4、收收缩缩性性：潮潮湿湿养养护护的的浆浆液液，不不仅仅不不会会收收缩缩还还可可能能略略有有膨膨胀胀，而而干干燥燥养养护护的的浆浆液液就就可可能能发发生收缩，进而产生微细裂缝，影响灌浆效果。生收缩，进而产生微细裂缝，影响灌浆效果。5、浆浆液液的的粘粘度度：粘粘度度是是度度量量流流体体粘粘滞滞性性大大小小的的物物理理量量，一一般般浆浆液液水水灰灰比比越越大大，粘粘度度就就越越小小，材料的细度越高，粘度就越大。材料的细度越
12、高，粘度就越大。6、强强度度和和渗渗透透性性：影影响响结结石石强强度度的的因因素素包包括括：浆浆液液的的起起始始水水灰灰比比、结结石石孔孔隙隙率率、水水泥泥品品种种及及掺掺合合料料等等产产，其其中中以以浆浆液液浓浓度度最最为为重重要要；不不管管是是纯纯水水泥泥浆浆还还是是粘粘土土水水泥泥浆浆和和粉粉煤煤灰灰水水泥泥浆，结石的渗透性都很小。浆，结石的渗透性都很小。三、几种改性浆材三、几种改性浆材（1）超超细细水水泥泥：常常用用的的水水泥泥由由于于颗颗粒粒较较粗粗，一一般般只只能能灌灌注注砾砾石石或或直直径径大大于于0.2-0.3mm的的孔孔隙隙。为为提提高高水水泥泥可可灌灌性性，日日本本率率先先
13、用用干干磨磨法法制制成成d50为为4um的的MC超超细细水水泥泥，可可灌灌入入K=10-3cm/s的的中中细细砂砂层层，后后由由北北京京水水科科院院研研制制出出水水平平相相当当的的SK超超细水泥，近期由浙大等单位研制出细水泥，近期由浙大等单位研制出d50为为3-4um的的CX超细水泥；超细水泥；（2）无无毒毒丙丙凝凝：丙丙凝凝AM-9虽虽然然可可灌灌性性好好，但但对对神神经经系系统统有有毒毒害害，对对空空气气和和地地下下水水有有污污染染，1980年年美美国国研研制制出出了了AC-400的的浆浆材材，1982年年中中国国水水科科院院研研制制出出了了AC-MS浆材，这类浆材毒性仅为浆材，这类浆材毒
14、性仅为AM-9的的1%，但其特性与功能与，但其特性与功能与AM-9类似类似 ；（3）酸酸性性水水玻玻璃璃：国国内内外外从从20世世纪纪70年年代代后后期期开开展展了了酸酸性性水水玻玻璃璃的的研研究究，这这种种水水玻玻璃璃能能在在中中性性区区域域内内胶胶凝凝，凝凝胶胶体体没没有有碱碱溶溶出出，在在潮潮湿湿地地层层中中可可看看成成是是永永久久性性浆材；浆材；（4）改改性性环环氧氧树树脂脂：环环氧氧树树脂脂浆浆液液的的粘粘度度大大、可可灌灌性性小小、憎憎水水性性强强（吸吸水水能能力力小小）与与潮潮湿湿裂裂隙隙粘粘结结能能力力差差，故故在在其其中中掺掺入入糠糠醛醛、丙丙酮酮和和水水溶溶性性甘甘油油环环
15、氧氧树树脂脂等等方法，可形成具有低粘度、高亲水性并能在低温下固化的改性环氧树脂；方法，可形成具有低粘度、高亲水性并能在低温下固化的改性环氧树脂；（5）水水玻玻璃璃水水泥泥浆浆：由由水水玻玻璃璃溶溶液液与与水水泥泥浆浆混混合合而而成成，具具有有早早强强、高高强强、高高结结石率等特点。石率等特点。在地基处理中，灌浆工艺所依据的理论主要可归纳为以下四类：在地基处理中，灌浆工艺所依据的理论主要可归纳为以下四类：灌浆理论灌浆理论有代表性的渗透灌浆理论：有代表性的渗透灌浆理论：球形扩散理论、柱形扩散球形扩散理论、柱形扩散理论、袖套管法理论理论、袖套管法理论渗透灌浆渗透灌浆Permeation Grouti
16、ng在灌浆压力作用下，浆液克服各种阻力渗入孔隙和裂隙，压力越大，吸浆在灌浆压力作用下，浆液克服各种阻力渗入孔隙和裂隙，压力越大，吸浆量及浆液扩散距离就越大。这种理论假定在灌浆过程中地层结构不受扰动量及浆液扩散距离就越大。这种理论假定在灌浆过程中地层结构不受扰动和破坏，所用的灌浆压力相对较小。适用于中砂以上的砂土和有裂隙岩石和破坏，所用的灌浆压力相对较小。适用于中砂以上的砂土和有裂隙岩石劈裂灌浆劈裂灌浆Fracturing Grouting在灌浆压力作用下，浆液克服地层的初始应力和抗拉强度，引起岩石或土在灌浆压力作用下，浆液克服地层的初始应力和抗拉强度，引起岩石或土体结构的破坏和扰动，使地层中原
17、有的孔隙或裂隙扩张或形成新的裂缝或体结构的破坏和扰动，使地层中原有的孔隙或裂隙扩张或形成新的裂缝或孔隙，从而使低透水性地层的可灌性和浆液扩散距离增大，所用的灌浆压孔隙，从而使低透水性地层的可灌性和浆液扩散距离增大，所用的灌浆压力相对较大。力相对较大。通过钻孔向土层中压入浓浆，随着土体的压密和浆液挤入，将在压浆点周通过钻孔向土层中压入浓浆，随着土体的压密和浆液挤入，将在压浆点周围形成灯泡状空间，并因浆液的挤压作用而产生辐射状上抬力，从而引起围形成灯泡状空间，并因浆液的挤压作用而产生辐射状上抬力，从而引起地层局部隆起，许多工程种用这一原理纠正了地面建筑物不均匀沉降，被地层局部隆起，许多工程种用这一
18、原理纠正了地面建筑物不均匀沉降，被称为称为土内压密土内压密。压密灌浆压密灌浆Compaction Grouting电动化学灌浆电动化学灌浆Electrochemical Injection当在粘土中插入金属电极并通以直流电后，就在土中引起电渗、电泳和离当在粘土中插入金属电极并通以直流电后，就在土中引起电渗、电泳和离子交换作用，促使在通电区域中含水量降低，从而在土内形成渗浆通道，子交换作用，促使在通电区域中含水量降低，从而在土内形成渗浆通道，若在通电时向土中灌注硅酸盐浆液，就能在通道上形成硅胶，并与土颗粒若在通电时向土中灌注硅酸盐浆液，就能在通道上形成硅胶，并与土颗粒胶结成具有一定力学强度的加固
19、体。胶结成具有一定力学强度的加固体。表面压密：表面压密：在建筑物底板下土层表面在建筑物底板下土层表面压浆，使土体自上而下的固结沉降。压浆，使土体自上而下的固结沉降。表面压密表面压密土土内内压压密密一、设计内容一、设计内容设计计算设计计算1、灌浆标准：、灌浆标准：通过灌浆要求达到效果和质量指标；通过灌浆要求达到效果和质量指标；2、施工范围：、施工范围：包括灌浆深度、长度和宽度；包括灌浆深度、长度和宽度；3、灌浆材料：、灌浆材料：包括浆材种类和浆液配方；包括浆材种类和浆液配方；4、浆液影响半径：、浆液影响半径：浆液在设计压力下所能达到的有效扩散距离；浆液在设计压力下所能达到的有效扩散距离；5、钻钻
20、孔孔布布置置：根根据据浆浆液液影影响响半半径径和和灌灌浆浆体体设设计计厚厚度度，确确定定合合理理的的孔距、排距、孔数和排数；孔距、排距、孔数和排数；6、灌浆压力：、灌浆压力：规定不同地区和不同深度的允许最大灌浆压力；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：、灌浆效果评估：用各种方法和手段检测灌浆效果用各种方法和手段检测灌浆效果二、方案选择二、方案选择这这是是设设计计者者首首先先面面对对的的问问题题，但但其其具具体体内内容容并并无无严严格格规规定定，一一般般只只把把灌灌浆浆方方法法和和灌灌浆浆材材料料的的选选择择放放在在首首要要位位置置，其其选选择择与下列因素有关：与下列因素
21、有关：1、灌浆目的、灌浆目的（加固（加固or防渗？提高承载力防渗？提高承载力or减小变形？）减小变形？）2、地地质质条条件件（地地层层构构造造、土土类类及及土土性性、地地下下水水位位、地地震震级级别等）别等）3、工工程程性性质质（永永久久工工程程or临临时时工工程程？重重要要建建筑筑or一一般般建建筑筑？）？）灌浆方案的选择一般遵循下述原则：灌浆方案的选择一般遵循下述原则： （1）灌浆目的如为提高地基强度和变形模量，一般）灌浆目的如为提高地基强度和变形模量，一般可选用以水泥为基本材料的水泥浆、水泥砂浆和水泥可选用以水泥为基本材料的水泥浆、水泥砂浆和水泥-水玻璃浆等。水玻璃浆等。 （2）灌浆目的
22、）灌浆目的 如为防渗堵漏时，可采用粘土水泥如为防渗堵漏时，可采用粘土水泥浆、粘土水玻璃浆、水泥粉煤灰混合物、丙凝、浆、粘土水玻璃浆、水泥粉煤灰混合物、丙凝、AC-MS、铬木素以及无机试剂为固化剂的硅酸盐浆液等。、铬木素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砂）在裂隙岩层中灌浆一般采用纯水泥浆或在水泥砂浆中掺入少量膨润土；在砂砾石层中或在溶洞中采用粘土浆中掺入少量膨润土；在砂砾石层中或在溶洞中采用粘土水泥浆；在砂层中一般只采用化学浆液，在黄土中采用单水泥浆；在砂层中一般只采用化学浆液，在黄土中采用单液硅化法或碱液法。液硅化法或碱液法。 （4）对孔隙较
23、大的砂砾石层或裂隙岩层中采用渗入）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。性注浆法，在砂层灌注粒状浆材宜采用水力劈裂法。 在在国国内内外外工工程程实实践践中中，常常采采用用联联合合灌灌浆浆工工艺艺，包包括括不不同同的的浆浆材材及及不不同同灌灌浆浆方法的联合以适应某些特殊地质条件和专门灌浆目的需要。方法的联合以适应某些特殊地质条件和专门灌浆目的需要。 防防渗渗标标准准越越高高，表表明明灌灌浆浆后后地地基基的的渗渗透透性性越越低低，灌灌浆浆质质量量就就越越好好，地地下下水水流流速速也也越越低低，地地基基发发生生管管涌涌破破坏坏可可能能性性就就越越小小，
24、但但造造价价也也越越高高，因因此此防防渗渗标标准准不不应应是是绝绝对对的的，每每个个灌灌浆浆工工程程都都应应根根据据自自己己的的特特点点，通通过过技述经济比较确定一个相对合理的指标。技述经济比较确定一个相对合理的指标。 强度和变形标准强度和变形标准三、灌浆标准三、灌浆标准 施工控制标准施工控制标准四、浆材及配方设计原则四、浆材及配方设计原则四、浆材及配方设计原则四、浆材及配方设计原则 灌灌浆浆质质量量一一般般指指灌灌浆浆施施工工是是否否严严格格按按设设计计和和施施工工规规范范进进行行，如如不不符符，则则应应根根据据具具体体情情况况采采用用适适当当补补充充措措施施；灌灌浆浆效效果果是是指指灌灌浆
25、浆后后能能把把地地层层的的物物理理力力学学性性质质改善到什么程度。改善到什么程度。 地地基基灌灌浆浆最最重重要要的的效效果果检检验验方方法法是是在在灌灌浆浆体体内内钻钻孔孔，并并通通过过钻钻孔孔进进行行不不同同的的测试工作：测试工作：1、灌灌浆浆结结束束后后，通通过过灌灌浆浆体体内内钻钻孔孔，用用压压水水、注注水水或或抽抽水水等等方方法法测测定定地地基基的的流流量及渗透系数，不合格者需进行补浆；量及渗透系数，不合格者需进行补浆；2、通通过过钻钻孔孔，从从灌灌浆浆体体内内取取出出原原状状样样品品，送送实实验验室室进进行行必必要要的的试试验验研研究究（样样品品密密度度、结结石石性性质质、浆浆液液的的充充填填率率及及剩剩余余孔孔隙隙率率、qu及及f、渗渗透透性性及及长长期期渗渗流流稳稳定定性、变形模量和蠕变性）；性、变形模量和蠕变性）；3、建筑物投入运行后，通过钻孔网观测灌浆体上下游的水位和渗流量；、建筑物投入运行后，通过钻孔网观测灌浆体上下游的水位和渗流量；4、分析地层的耗浆量情况；、分析地层的耗浆量情况；5、用现场测得的弹性纵波速度和动弹性模量来确定加固灌浆的效果。、用现场测得的弹性纵波速度和动弹性模量来确定加固灌浆的效果。灌浆效果检验灌浆效果检验
