地基处理灌浆法课件

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1、灌 浆 法Grouting地基处理地基处理Ground Improvement 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，使浆液与土颗粒胶结起来，以改

2、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。 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的土体，而且用于其它地基加固方法不能解

3、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。 化学加固法化学加固除了静压灌浆法外，还出现了混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合搅拌法，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，应搅拌法。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用范围也最为广泛，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，需要使用特殊的材入土体的细小孔隙中，需要使用特殊的材料和技术。料和技术。高压喷射注浆法是利用

4、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

5、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。 1 1 灌浆法灌浆法灌灌浆浆法法（Grouting）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

6、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、防水性能高和化学稳定性良好的结石体。防水性能高和化学稳定性良好的结石体。 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

7、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。n（4 4）后拉锚杆灌浆。在深基坑开挖工程中，）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。用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）混凝土结构裂缝处理、蓄水池及压力管道堵漏等。道堵漏等。2 2 加固机理加固机理1.浆液材料浆液材料灌灌浆浆浆

8、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，分分为为固固化化剂剂、催催化化剂剂、速速凝凝剂剂、缓缓凝凝剂剂和和悬悬浮浮剂剂等。等。 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

9、机系等。按主剂性质可分为：无机系和有机系等。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。常混合物制成的浆液。常用的粒状浆材是纯水泥用的粒状浆材是纯水泥浆、水泥粘土浆和水泥砂浆，以上浆液又称水浆、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，以改善浆液泥基浆液，并可掺入各种外加剂，以改善浆液的性质。的性质。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

10、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。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

11、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。 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

12、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.各种浆液材料适用范围各种浆液材料适用范围 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、性、凝结性、热学性、收缩性、结石强度、渗透性和耐久性。渗透性和耐久性。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高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；用于浆；用以提高防渗性

13、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填充衬砌结构与岩石或混凝土间空隙的回填灌浆；介于固结与防渗灌浆之间。用于改善坝体浆；介于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同，其所依据的理论和机理也各技术和工艺不同，其所依据的理论和机理也各不相同。不相同。n在地基处理中，灌浆工艺所依据的机理在地基处理中，灌浆工艺所依据的机理主要可归纳以下四种主要可归纳以下四种 n渗透灌浆、劈裂灌浆、挤密灌浆、电动渗透灌浆、劈裂灌浆、挤密灌浆、电动化学灌浆化学灌浆 渗透灌浆渗透灌浆n渗透灌浆（渗透灌浆（Perm

14、eation Grouting）是指）是指在压力作用下，使浆液充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。 渗透灌浆劈裂注浆劈裂注浆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

15、始对较高的灌浆压力下，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

16、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。 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）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，在注土中灌入极浓的浆液，使注浆点附近土体压密，在注浆管端部附近形成浆管端部附近形成“浆泡浆泡” 。电动化学灌浆电动化学灌浆n当地基土的渗透系数当地基土的渗透系数k cm/sk1.21.2的条件，加固的深度应大于的条件，加固的深度应大于 （即滑动面以下），（即滑动面以下），加固的宽度应大于加固的宽度应大于2 2 。图图7 7 坑壁稳定分析图坑壁稳定分析图

17、 （2）基坑边坡及基底注浆加固）基坑边坡及基底注浆加固 加固基坑底板加固基坑底板 据据BBBroms的计算，对基底软粘土进行的计算，对基底软粘土进行了了 3 m 厚的注浆加固，能使墙体的水平位移及地表厚的注浆加固，能使墙体的水平位移及地表沉降减少约沉降减少约 50，支撑轴力减少约，支撑轴力减少约 40，基底隆，基底隆起减少约起减少约 35。 他还作了加固他还作了加固 6 m 厚的比较，发现加固厚的比较，发现加固6m厚厚的各项指标仅比加固的各项指标仅比加固3m厚的减少了厚的减少了1020。因。因此，他认为：加固此，他认为：加固3m厚是经济合理的。厚是经济合理的。n 但根据上海工程实践情况，加固但

18、根据上海工程实践情况，加固 3 m 厚，厚，地表沉降量与开挖深度之比为地表沉降量与开挖深度之比为0.54，加固，加固 910 m 厚，沉降量与开挖深度之比仅为厚，沉降量与开挖深度之比仅为0.10.2。因此，软粘土在很软弱时，加固厚。因此，软粘土在很软弱时，加固厚度的增加，其效果是明显的。度的增加，其效果是明显的。（3）隧洞及地下工程注浆加固）隧洞及地下工程注浆加固n1）土质隧洞的注浆加固）土质隧洞的注浆加固 隧道开挖后，拱顶部的松动范围隧道开挖后，拱顶部的松动范围拱顶松动土压力拱顶松动土压力 注浆后，松动范围注浆后，松动范围内的内的 值增加，松动值增加，松动压力压力 减小。减小。图图8 8 土

19、质隧洞松动区注浆范围土质隧洞松动区注浆范围 （3 3）隧洞及地下工程注浆加固）隧洞及地下工程注浆加固2 2）环形隧洞注浆）环形隧洞注浆加固加固 均匀土质隧道超前注浆均匀土质隧道超前注浆 应力表达式为应力表达式为其中其中图图-9 隧道应力图隧道应力图 注浆宽度为注浆宽度为（3）隧洞及地下工程注浆加固）隧洞及地下工程注浆加固 裂隙岩体围岩的注浆厚度裂隙岩体围岩的注浆厚度n可根据围岩松动圈厚度确定。围岩松动圈可根据围岩松动圈厚度确定。围岩松动圈厚度可通过多点位移计或声波测试仪等测厚度可通过多点位移计或声波测试仪等测得。也可根据围岩的物理力学性质，按有得。也可根据围岩的物理力学性质，按有关公式进行围岩

20、松动圈厚度的计算，如修关公式进行围岩松动圈厚度的计算，如修正的芬纳公式等。正的芬纳公式等。n在松动圈内注浆，可形成外壳支护层，它具在松动圈内注浆，可形成外壳支护层，它具有较大的承载能力，支护层与岩体共同作用。有较大的承载能力，支护层与岩体共同作用。加固圈的半径可使加固岩石环的承载力满足加固圈的半径可使加固岩石环的承载力满足或大于作用于加固壳的压力，即：或大于作用于加固壳的压力，即：n水电部门统计，围岩固结注浆深度在水电部门统计，围岩固结注浆深度在 0.52.0 倍隧洞半径间变化，建议按倍隧洞半径间变化，建议按 1.3 倍隧洞半径计倍隧洞半径计算。前苏联在巷道注浆加固中，加固带的厚算。前苏联在巷

21、道注浆加固中，加固带的厚度取度取 35 m，我国煤炭部门巷道注浆加固厚，我国煤炭部门巷道注浆加固厚度约为度约为 23 m。日本青函隧道则采用了如下。日本青函隧道则采用了如下的经验数据：一般地质条件，压浆半径是隧的经验数据：一般地质条件，压浆半径是隧洞半径的洞半径的 24 倍，地质条件不好时，压浆半倍，地质条件不好时，压浆半径是隧洞半径的径是隧洞半径的 36 倍，地质条件特别坏时，倍，地质条件特别坏时，压浆半径是隧洞半径的压浆半径是隧洞半径的 8 倍。倍。（4）竖井加固）竖井加固n地面预注浆与圆形隧洞相同，注浆厚度为地面预注浆与圆形隧洞相同，注浆厚度为3.3.2 注浆量的计算注浆量的计算n 计算

22、注浆量时应考虑：注浆类型、岩土的计算注浆量时应考虑：注浆类型、岩土的孔隙率和裂隙率、浆液充填程度等因素。孔隙率和裂隙率、浆液充填程度等因素。n 渗透注浆的好坏取决于渗透半径内体积土渗透注浆的好坏取决于渗透半径内体积土的孔隙充填程度，充填率越高，注浆的效果越的孔隙充填程度，充填率越高，注浆的效果越好。好。n 劈裂注浆的注浆量与注浆范围内浆脉的多劈裂注浆的注浆量与注浆范围内浆脉的多少有关，浆脉越多，注浆量也越多，注浆效果少有关，浆脉越多，注浆量也越多，注浆效果也越好。但浆液不可能无限制地注，应该有个也越好。但浆液不可能无限制地注，应该有个最佳的注浆量。最佳的注浆量。n挤密注浆的浆量和浆泡的直径有关

23、。挤密范挤密注浆的浆量和浆泡的直径有关。挤密范围越大，要求的浆泡直径也越大。在不产生围越大，要求的浆泡直径也越大。在不产生劈裂的条件下，浆泡直径是很有限的，浆量劈裂的条件下，浆泡直径是很有限的，浆量也有限。也有限。n裂隙岩体注浆的注浆量与吸水率有关。裂隙岩体注浆的注浆量与吸水率有关。n下面分别讨论渗透注浆、劈裂注浆、裂隙岩体下面分别讨论渗透注浆、劈裂注浆、裂隙岩体的注浆量计算方法。的注浆量计算方法。（1）渗透注浆的注浆量计算）渗透注浆的注浆量计算n常用的渗透注浆的常用的渗透注浆的浆量计算公式浆量计算公式为为n常见的渗透注浆地层有砂层和砂砾层，常见的渗透注浆地层有砂层和砂砾层，各地层的灌注充填率

24、见表各地层的灌注充填率见表5。土质类型土质类型N 值孔隙率孔隙率 n（% %） （% %） （% %）松散砂松散砂质土土0 0101050505050808025254040中等密中等密实砂砂质土土1010303040405050707020203030密密实砂砂质土土3030以上以上30305050656515152020湿陷性黄土湿陷性黄土303060605050808015154848表表5 5 不同土层的灌注充填率不同土层的灌注充填率（2）劈裂注浆的注浆量计算）劈裂注浆的注浆量计算n 对于脉状劈裂注浆，只考虑孔隙率为主体的对于脉状劈裂注浆，只考虑孔隙率为主体的注浆率是不能确定注浆量的。

25、下面从三个方面来求注浆率是不能确定注浆量的。下面从三个方面来求注浆量。注浆量。 1）从土的含水率来求注浆量）从土的含水率来求注浆量 对于软塑性土，注浆时浆脉可以使土体发生压对于软塑性土，注浆时浆脉可以使土体发生压缩脱水，使天然含水量降低到塑限以下，土体变为缩脱水，使天然含水量降低到塑限以下，土体变为硬塑状，加之脉状浆体成网状分布于土体，使土体硬塑状，加之脉状浆体成网状分布于土体，使土体稳定性增加，这种注浆通常称为软土固结注浆。注稳定性增加，这种注浆通常称为软土固结注浆。注浆量表示为浆量表示为2 2）从土被压缩的难易程度来求注浆量）从土被压缩的难易程度来求注浆量浆脉的插入可认为土颗粒间孔隙缩小，

26、浆脉的插入可认为土颗粒间孔隙缩小，孔隙缩小的体积即为浆脉的总体积，这孔隙缩小的体积即为浆脉的总体积，这样可按照土的压缩指数来求注浆量样可按照土的压缩指数来求注浆量 3）经验法）经验法 仍按渗透注浆公式仍按渗透注浆公式 ， ，对于粘性土，对于粘性土 值见表值见表6。表表6 6 粘性土粘性土值值N 值孔隙率孔隙率 n（% %） （% %） （% %）粘粘性性土土松松散散0 04 4606075753030404018183030中中等等4 48 8505060602020303010101818 工程实践经验，注浆量约为土体体积的工程实践经验，注浆量约为土体体积的 10或更大些。比较合理的办法是在

27、现场通或更大些。比较合理的办法是在现场通过观测到的注浆压力的变化来决定注浆量。过观测到的注浆压力的变化来决定注浆量。（3）裂隙岩体注浆量计算）裂隙岩体注浆量计算 1）注水泥浆液的起始水灰比）注水泥浆液的起始水灰比 霍尔斯比霍尔斯比(1982)建议根据裂隙的建议根据裂隙的平均宽度平均宽度选择初始水灰比为：裂缝平均宽度选择初始水灰比为：裂缝平均宽度 1.0，水灰比，水灰比 1:1。还可根据相同压力条件。还可根据相同压力条件下的钻孔压水试验资料，按照表下的钻孔压水试验资料，按照表7选择浆液的起选择浆液的起始浓度。始浓度。单位位钻孔吸水孔吸水量量 （L/min.m）浆液的起始液的起始浓度度水泥水泥浆（

28、水：灰）（水：灰）水玻璃：水泥水玻璃：水泥浆（体（体积比）比）1.51.53:13:1- -3.03.02;12;15.05.02 21.5:11.5:17.07.01.51.51.25:11.25:18.08.01.2:11.2:10.6:10.6:19.09.01:11:10.85:10.85:111.011.00.85:10.85:11:11:113.013.00.75:10.75:115150.6:10.6:1表表7 7 注浆浆液的起始浓度注浆浆液的起始浓度（3）裂隙岩体注浆量计算）裂隙岩体注浆量计算 2）注灰量的估计）注灰量的估计 水泥浆的注浆量与水灰比有很大的关系，水泥浆的注浆量与

29、水灰比有很大的关系，故常将注浆量折算成注灰量或单位注灰量故常将注浆量折算成注灰量或单位注灰量（每米段长的耗灰量），这样注浆量就与水（每米段长的耗灰量），这样注浆量就与水灰比无关。灰比无关。 迪尔提出单位耗浆量的分级，并指出任迪尔提出单位耗浆量的分级，并指出任何小于何小于 10 kg/m 的耗浆量完全是浪费时间的耗浆量完全是浪费时间和金钱。和金钱。单位耗位耗浆量量 （kg/m）分分 级400非常高非常高400200高高200100中等高中等高10050中等中等5025中等低中等低2512.5低低12.5非常低非常低表表8 8 单位耗浆量的分级单位耗浆量的分级3.3.3 注浆压力注浆压力n注浆压力

30、控制的好坏是注浆成败的关键。注浆压力控制的好坏是注浆成败的关键。n在不考虑边界条件下，提高注浆压力，渗透在不考虑边界条件下，提高注浆压力，渗透注浆可以把土层颗粒孔隙中空气和水等全部注浆可以把土层颗粒孔隙中空气和水等全部排走。排走。n劈裂注浆脉压提高后，土颗粒更加密实和固劈裂注浆脉压提高后，土颗粒更加密实和固结。但是压力超过边界条件允许的范围，就结。但是压力超过边界条件允许的范围，就会引起地面、基础、结构物的变形和破坏。会引起地面、基础、结构物的变形和破坏。n压力应控制在边界条件允许的最大注浆压力压力应控制在边界条件允许的最大注浆压力内。内。n下面讨论最大容许注浆压力的确定。下面讨论最大容许注浆

31、压力的确定。（1）渗透注浆）渗透注浆 1）根据注浆试验曲线确定）根据注浆试验曲线确定 注浆试验过程中，逐步提高注浆压力，注浆试验过程中，逐步提高注浆压力，可求得注浆压力与注浆量关系曲线。当压力可求得注浆压力与注浆量关系曲线。当压力 图图12-10 注浆压力和注浆注浆压力和注浆量的关系量的关系 升至某一数值（升至某一数值（ ），）， 注浆量突然增大时，表注浆量突然增大时，表明地层已产生劈裂，明地层已产生劈裂， 因因而把这一压力值定义为而把这一压力值定义为最大容许注浆压力。最大容许注浆压力。（2）劈裂注浆）劈裂注浆最大容许注浆压力最大容许注浆压力式中式中: h 为注浆处以上土柱高度，为注浆处以上土

32、柱高度，m； 为注浆地基的天然重度，为注浆地基的天然重度，kN/m3； 为土的抗拉强度，为土的抗拉强度，kPa。 一般软土地基中注浆压力在一般软土地基中注浆压力在 0.30.5 MPa之间。之间。在隧道内突泥或塌方处劈裂注浆，封闭情况下终压在隧道内突泥或塌方处劈裂注浆，封闭情况下终压可以提高。可以提高。（3 3）裂隙岩体注浆）裂隙岩体注浆1 1）考虑注浆段深度、地质条件的经验曲线）考虑注浆段深度、地质条件的经验曲线图图12-1112-11是最大允许注浆压力的经验曲线，曲线未是最大允许注浆压力的经验曲线，曲线未考虑允许压力上限，高压力将导致地层的水力劈考虑允许压力上限，高压力将导致地层的水力劈裂

33、，在帷幕注浆中是不希望发生的。裂，在帷幕注浆中是不希望发生的。 图图12-1112-11中：中：坚固岩石；坚固岩石；欧洲的经验法欧洲的经验法则，则，0.1 MPa/m0.1 MPa/m；中等坚固岩石；中等坚固岩石；软弱岩石；软弱岩石；美国的经验法则，美国的经验法则，0.022 MPa/m0.022 MPa/m；很不稳定很不稳定的岩石的岩石 2）考虑地质条件、注浆方法以）考虑地质条件、注浆方法以及浆液浓度的经验公式及浆液浓度的经验公式图图11 11 覆盖层厚度与覆盖层厚度与允许注浆允许注浆压力的经验曲线压力的经验曲线（Houbby,1991Houbby,1991）3.3.4 注浆孔距注浆孔距n浆

34、液的扩散半径与浆液的流变特性、胶凝时浆液的扩散半径与浆液的流变特性、胶凝时间、注浆压力、注浆时间等因素有关。在注间、注浆压力、注浆时间等因素有关。在注浆范围和注浆半径确定后，就可以确定孔间浆范围和注浆半径确定后，就可以确定孔间距。确定孔间距时，既要考虑最大限度地发距。确定孔间距时，既要考虑最大限度地发挥每个注浆孔的作用，减小工程造价，又要挥每个注浆孔的作用，减小工程造价，又要考虑孔与孔之间的相互搭接，达到均匀受浆。考虑孔与孔之间的相互搭接，达到均匀受浆。n对于加固注浆，一般采用等距布孔，梅花型布对于加固注浆，一般采用等距布孔，梅花型布置。孔间距一般为置。孔间距一般为 0.8 (0.8 (扩散半

35、径扩散半径) )，排间距，排间距为孔距的为孔距的 0.87 0.87 倍。在砂性土层渗透注浆孔距倍。在砂性土层渗透注浆孔距取取 0.80.81.2 m1.2 m；在粘性土层，劈裂注浆孔间距；在粘性土层，劈裂注浆孔间距取取 1.01.02.0 m2.0 m。n裂隙岩体的帷幕化学注浆，大都是在已做水泥裂隙岩体的帷幕化学注浆，大都是在已做水泥注浆的基础，以化学注浆弥补水泥注浆的不足。注浆的基础，以化学注浆弥补水泥注浆的不足。4 灌浆质量检验n灌浆质量检验一般指检验灌浆施工是否灌浆质量检验一般指检验灌浆施工是否合乎设计要求和施工规范，如灌浆材料的品合乎设计要求和施工规范，如灌浆材料的品种规格、浆液配比

36、和性能、钻孔位置和角度、种规格、浆液配比和性能、钻孔位置和角度、灌浆压力等，都要求符合规范的要求，否则灌浆压力等，都要求符合规范的要求，否则应根据具体情况采取适当的补救措施。应根据具体情况采取适当的补救措施。n灌浆效果是指灌浆后可将地基土的物理灌浆效果是指灌浆后可将地基土的物理力学性质提高的程度。灌浆质量高并不等于力学性质提高的程度。灌浆质量高并不等于灌浆效果好。因此，在设计和施工中，除了灌浆效果好。因此，在设计和施工中，除了明确某些质量指标外，还应规定所要达到的明确某些质量指标外，还应规定所要达到的灌浆效果及检查方法。灌浆效果及检查方法。质量检验n灌浆效果的检验，通常在注浆结束后灌浆效果的检

37、验，通常在注浆结束后2828天方可天方可进行，检验方法如下：进行，检验方法如下：n（一）统计计算灌浆量。可利用灌浆过（一）统计计算灌浆量。可利用灌浆过程中的浆液流量和灌浆压力自动曲线进行分析，程中的浆液流量和灌浆压力自动曲线进行分析，从而判断灌浆效果。从而判断灌浆效果。nn（二）在灌浆体内薄弱部位，如地质条件（二）在灌浆体内薄弱部位，如地质条件不好，灌浆质量有问题，灌浆孔之间的搭接不好，灌浆质量有问题，灌浆孔之间的搭接部位等处，钻孔作压水、注水或抽水试验，部位等处，钻孔作压水、注水或抽水试验，测定地层灌浆前后的渗透性变化，不合格者测定地层灌浆前后的渗透性变化，不合格者需要补充灌浆。检查孔数约为

38、灌浆孔总数的需要补充灌浆。检查孔数约为灌浆孔总数的2 25 5。对防渗灌浆而言。这是基本的和直。对防渗灌浆而言。这是基本的和直接的检查手段。对加固灌浆而言，这是反映接的检查手段。对加固灌浆而言，这是反映被灌地层的充填密实程度及力学性质改善的被灌地层的充填密实程度及力学性质改善的重要参考指标。重要参考指标。n（三）在被灌体内钻孔或开挖，取原状试（三）在被灌体内钻孔或开挖，取原状试样做室内土工试验，以此对灌浆效果作出确样做室内土工试验，以此对灌浆效果作出确切的评价。切的评价。n（四）在被灌体内钻孔进行声波速度、动（四）在被灌体内钻孔进行声波速度、动弹性摸量、旁压试验，也可以进行现场剪切弹性摸量、旁

39、压试验，也可以进行现场剪切和变形摸量试验，并将试验结果与液浆前作和变形摸量试验，并将试验结果与液浆前作对比，以评价加固效果。对比，以评价加固效果。n（五）对加固体进行开挖，进行原型观测。（五）对加固体进行开挖，进行原型观测。5 工程实例土坝白蚁漏洞抢护及灌浆止漏n土栖白蚁危害、穿坝的现象长期以来困扰着土栖白蚁危害、穿坝的现象长期以来困扰着水利工程的安全，威胁着人民生命财产的安水利工程的安全，威胁着人民生命财产的安全，是防汛抢险的心腹大患。以往采用埋药全，是防汛抢险的心腹大患。以往采用埋药诱杀、挖巢、诱杀、挖巢、“复合土工膜复合土工膜”防治等办法根防治等办法根治白蚁隐患效果都不十分明显。湖北省随

40、州治白蚁隐患效果都不十分明显。湖北省随州市毛儿冲水库大坝采用劈裂式帷幕灌浆法堵市毛儿冲水库大坝采用劈裂式帷幕灌浆法堵洞、杀死白蚁的实践证明该项技术是一种有洞、杀死白蚁的实践证明该项技术是一种有效措施，较好地解决了堤坝白蚁治理难题。效措施，较好地解决了堤坝白蚁治理难题。 n雨后，该库管理员发现迎水坡桩号雨后，该库管理员发现迎水坡桩号、高程处塌陷。当时库、高程处塌陷。当时库水位较低，在修复中发现坑内有较多白蚁活水位较低，在修复中发现坑内有较多白蚁活动，翻起浮土，用竹棍锥探动，翻起浮土，用竹棍锥探“复合土工膜复合土工膜”底部，泥土已被白蚁掏空，出现跌窝现象。底部，泥土已被白蚁掏空，出现跌窝现象。当时

41、在该处采用农药拌和毒土筑层夯实。当时在该处采用农药拌和毒土筑层夯实。n同年月日时库水位上升至同年月日时库水位上升至时，桩号、高时，桩号、高程处发生浑水管涌。在程处发生浑水管涌。在紧急关头，岩子河乡迅速调集余紧急关头，岩子河乡迅速调集余人投入抢险，通过降低水位，抢筑坝堤，人投入抢险，通过降低水位，抢筑坝堤，控制了险情。但是，管涌洞仍发展到直控制了险情。但是，管涌洞仍发展到直径。径。 n针对上述情况，拟对险情处理实行帷幕灌浆。针对上述情况，拟对险情处理实行帷幕灌浆。帷幕灌浆是不开挖处理土坝渗浸和内部隐患的帷幕灌浆是不开挖处理土坝渗浸和内部隐患的一种措施，利用压力浆液，通过管道注入洞孔一种措施，利用

42、压力浆液，通过管道注入洞孔及缝隙中，浆液在压力作用下析水后密实，以及缝隙中，浆液在压力作用下析水后密实，以达到恢复坝体整体性和防渗的目的。达到恢复坝体整体性和防渗的目的。 药药 物物n灌浆杀蚁药物选择农用虫百杀，该产品是一灌浆杀蚁药物选择农用虫百杀，该产品是一种大环内酯抗生素类，性状为淡黄色或棕褐种大环内酯抗生素类，性状为淡黄色或棕褐色液体，易溶于水，可配制成任意倍数的均色液体，易溶于水，可配制成任意倍数的均匀乳液。匀乳液。 工程措施工程措施孔位布置孔位布置n坝体采用劈裂灌浆技术，沿坝轴线设两道劈裂坝体采用劈裂灌浆技术，沿坝轴线设两道劈裂灌浆帷幕，孔位呈梅花形错位布置，孔距灌浆帷幕，孔位呈梅花

43、形错位布置，孔距，孔深、基础，孔深、基础，终孔高程。终孔高程。 浆液配比n选择水泥、黏土混合液，控制帷幕体渗透系选择水泥、黏土混合液，控制帷幕体渗透系数在以下。拌数在以下。拌液土料选取粉质黏土或粉质壤土，黏粒含量液土料选取粉质黏土或粉质壤土，黏粒含量为，粉粒含量为为，粉粒含量为，遇水后可迅速崩解分散，吸水膨胀，遇水后可迅速崩解分散，吸水膨胀，具有一定的稳定性和黏结力。浆液稠度：土具有一定的稳定性和黏结力。浆液稠度：土与水泥重量比为水和干料重与水泥重量比为水和干料重量比为量比为之间，浆液比为之间，浆液比为，拌制好的泥浆其容重为，拌制好的泥浆其容重为。浆液用铁纱网布过滤干净。浆液用铁纱网布过滤干净

44、以免渣物进入压浆机内发生故障影响出浆效以免渣物进入压浆机内发生故障影响出浆效果。果。 灌浆压力与灌浆稠度的控制n灌浆压力与浆液稠度的操作控制是保证工程灌浆压力与浆液稠度的操作控制是保证工程施工质量的关键环节。采用施工质量的关键环节。采用型水泥砂浆泵出浆管直径，由灌浆塔经型水泥砂浆泵出浆管直径，由灌浆塔经高压输送管注入灌浆点。高压输送管注入灌浆点。n一是中小型水库大坝碾压不密实，其容重较一是中小型水库大坝碾压不密实，其容重较小，浆液压力不宜过高，正常灌浆压力需均匀，小，浆液压力不宜过高，正常灌浆压力需均匀，首先不要过猛，应保持在每秒，随首先不要过猛，应保持在每秒，随后逐渐加大，最大灌浆压力不宜超

45、过每秒后逐渐加大，最大灌浆压力不宜超过每秒。nn二是对桩号坝基孔洞采取自下二是对桩号坝基孔洞采取自下而上分段灌法，先栓塞定喷基础，次灌坝体，而上分段灌法，先栓塞定喷基础，次灌坝体，先用稀泥浆冲刷孔洞、缝壁后，不加压灌注，先用稀泥浆冲刷孔洞、缝壁后，不加压灌注，然后逐步加大浓度，加压至稠度然后逐步加大浓度，加压至稠度全压全压力灌注为止。力灌注为止。nn三是对桩号透水途径较长的空洞三是对桩号透水途径较长的空洞先用先用浆液低压灌注，按单位吸浆量浆液低压灌注，按单位吸浆量控制操作，根据吃浆进控制操作，根据吃浆进展，逐步变换浆液稠度展，逐步变换浆液稠度全压力灌注为全压力灌注为止。止。nn四是对桩号透水性

46、强的孔段，吃浆四是对桩号透水性强的孔段，吃浆量大，低压浓灌，适时调整浆液稠度。待原管量大，低压浓灌，适时调整浆液稠度。待原管涌洞及山坡漏水洞均有泥浆溢出，河岸溢浆最涌洞及山坡漏水洞均有泥浆溢出，河岸溢浆最远点离坝外处，用棉絮填塞冒浆孔或用远点离坝外处，用棉絮填塞冒浆孔或用黏土料回填夯实后，再进行外堵慢灌。浆液由黏土料回填夯实后，再进行外堵慢灌。浆液由低往高处依次慢灌，使坝体大小缝隙既能灌饱，低往高处依次慢灌，使坝体大小缝隙既能灌饱，又不浪费。又不浪费。n五是对桩号串浆洞，即一孔五是对桩号串浆洞，即一孔灌浆、异孔冒浆的现象，可将串浆孔堵塞后继灌浆、异孔冒浆的现象，可将串浆孔堵塞后继续灌浆，若灌浆孔与串浆孔之间劈开裂缝，可续灌浆，若灌浆孔与串浆孔之间劈开裂缝，可夯实裂缝后多次少量重复灌浆。夯实裂缝后多次少量重复灌浆。 效果分析n灌浆后的漏水洞挖开检验，发现洞内泥浆凝固灌浆后的漏水洞挖开检验，发现洞内泥浆凝固体饱满固结，而且随洞形土样粗大凝固体与洞体饱满固结，而且随洞形土样粗大凝固体与洞壁土层胶凝形成整体，不张开，无空隙，无渗壁土层胶凝形成整体，不张开，无空隙，无渗浸。据近几年观察，该水库经受高水位运行检浸。据近几年观察，该水库经受高水位运行检验再未发现渗漏现象，有效地解决了大坝安全验再未发现渗漏现象，有效地解决了大坝安全问题。问题。