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1、灌浆法,定 义： 灌浆法是用气压、液压或电化学原理，把某些能固化的浆液注入各种介质的裂缝或孔隙，以改善地基的物理力学性质。,目 的：防渗：降低渗透性，减少渗流量，提高抗渗能力，降低孔隙压力。堵漏：截断渗透水流。加固：提高岩土的力学强度和变形模量，恢复混凝土结构及圬工建筑物的整体性。纠正建筑物偏斜：使已发生不均匀沉降的建筑物恢复原位。,按照灌浆的作用来划分:固结灌浆;帷幕灌浆;接触灌浆。按照基础的构成来划分:砂砾石灌浆;岩石灌浆。按照灌浆材料来划分:水泥灌浆;水泥粘土灌浆;化学灌浆.按照使用的压力来划分:常压灌浆;高压灌浆。按照灌浆工艺所依据的理论来划分:渗入性灌浆;劈裂灌浆;压密灌浆；电动化学
2、灌浆。 还有其他不同的分类方法，如常见到的有充填灌浆、裂缝灌浆、应急灌浆、纠偏灌浆、界面灌浆等,灌浆分类：,渗入性灌浆。在灌浆压力作用下，浆液克服各种阻力而渗入孔隙和裂隙。劈裂灌浆。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。压密灌浆。通过钻孔向土层中压入浓浆。电动化学灌浆。在粘性土中插入金属电极并通以直流电，在土中引起电渗、电泳和离子交换等作用，促使在通电区域中的含水量显著降低，从而在土内形成渗浆“通道”。若在通电的同时向土中灌注硅酸盐浆液，就能在“通道”
3、上形成硅胶，并与土粒胶结成具有一定力学强度的加固体。,按照灌浆工艺所依据的理论的灌浆分类：,灌浆材料：,水泥浆 水泥浆是由水泥和水混合经搅拌而制成的浆液.为了改进浆液性能，有时需要在浆中加入少量的添加剂。粘土浆 粘土浆是粘土的微小颗粒在水中分散，并与水混合形成的半胶体悬浮液。选择灌浆用的粘土，一般要求： 塑性指数 17； 粘粒(粒径小于0.005mm)含量不小于4050； 粉粒(粒径0.0050.05mm)含量小于4550； 含砂量（0.050.25mm）不大于5。 粘土浆的结石强度和粘结力都比较低，抗渗压和冲蚀的能力很弱，故仅在低水头的防渗工程上才考虑采用纯粘土浆灌浆.,灌浆材料：,水泥粘土
4、浆 由水泥和粘土两种基本材料相混合所构成的浆液。水泥和粘土混合可以互相弥补缺点，构成性能较好的灌浆浆液。 水泥粘土浆液较单液水泥类浆液成本低，流动性、抗渗性好，结石率高，目前大坝的砂砾石基础的防渗灌浆帷幕，几乎都是采用水泥粘土浆灌注的 水泥-水玻璃浆液 以水泥和水玻璃溶液组成的一种灌浆材料。它克服了水泥浆液凝结时间过长的缺点，水泥-水玻璃浆液的胶凝时间可以缩短到几十分钟，甚至数秒钟。可灌性比纯水泥浆也有所提高，尤其适合在动水状态下粗砂层地基的防渗加固处理。,灌浆材料：,水泥砂浆 在对较大缺陷的部位灌浆时，可采用水泥砂浆灌浆，一般要求砂的粒径不大于1.0mm,砂的细度模数不大于2。 在水泥砂浆中
5、加入粘土，组成水泥粘土砂浆，水泥起固结强度作用，粘土起促进浆液的稳定作用，砂起填充空洞的作用。水泥粘土砂浆适用于静水头压力较大情况下的较大缺陷，大洞穴的充填灌浆。水玻璃类浆液 由水玻璃溶液和相应的胶凝剂组成。灌入地层后，经过化学反应生成硅酸凝胶，在土(砂)的孔隙中充填，达到固结和防渗堵漏的目的。,灌浆材料：,几种灌浆材料的主要特点,灌浆材料的选择原则：为提高地基的力学强度和抗变形能力为目的时，一般要选用以水泥为基本材料的高强度混合物。如纯水泥浆，水泥砂浆、水泥水玻璃浆，也可采用如环氧树脂的高强度化学浆材。以防渗堵漏为目的时，可选用粘土水泥浆、粘土水玻璃浆、水泥粉煤灰混合物、丙凝等。在裂隙岩层中
6、，灌浆一般采用纯水泥浆；在砂砾层中或喀斯特溶洞中多采用粘土水泥浆；在砂层中只能采用如硅酸盐浆液的化学灌浆。对孔隙较大的砂砾石层和裂隙岩层，可采用渗入性注浆法，在砂层中，灌注粒状浆材时宜选用水力劈裂法。,(注：水力劈裂法，即是在高压下能使一些微小的孔隙或岩石的裂隙张开，使软弱材料的密度强度及不透水性得到改善),灌浆设计：,地基灌浆设计一般遵循以下几个程序：地质调查:探明地基的工程地质特性和水文地质条件方案选择:根据工程性质、灌浆目的及地质条件,初步选定灌浆方案；灌浆试验:除进行室内灌浆试验外,对较重要的工程,还应选择有代表性的地段进行现场灌浆试验,以便为确定灌浆技术参数及灌浆施工方法提供依据；设
7、计和计算:用图表及数值方法,确定各项灌浆参数和技术措施；补充和修改设计:在施工期间和竣工后的运用过程中,根据观测所得的异常情况,对原设计进行必要的调整.,方案选择：,主要是灌浆方法和灌浆材料的选择，考虑因素：灌浆目的：是为了加固地基还是为了防渗?加固的目的是提高地基承载能力、抗滑稳定性还是降低地基变形量?地质条件：包括地层构造、土的类型和性质、地下水位、水的化学成分、灌浆施工期间的地下水流速及地震级别等。工程性质：是永久性工程还是临时工程?是重要建筑物还是一般建筑物?是否振动基础以及地基将要承受多大的附加荷载等。,工程上常采用多种方案组合，例如：开挖隧洞过程中因流砂而造成大规模塌方，先用低压或
8、中压灌注含有机固化剂的硅酸盐浆液，然后再用高压劈裂法灌注水泥浆。在砂砾石地层中含有可灌性较差的中细砂夹层时，先用粘土水泥浆封闭卵砾石中的较大孔隙，再用硅酸盐浆液灌注砂中的较小孔隙。岩基中的断层破碎带和软弱夹泥层，先用高压劈裂法灌注纯水泥浆，然后用中压灌注高强度环氧树脂浆液，用以封闭水泥颗粒不能进入的微小裂隙。在裂隙岩层中建造较高标准的防渗帷幕，先灌注纯水泥浆，后灌化学浆液。,方案选择：,设计内容主要包括下述几方面：灌浆标准：通过灌浆要达到的效果和质量指标；施工范围：包括灌浆深度、长度和宽度；灌浆材料：包括浆材种类和浆液配方；浆液影响半径：指浆液在设计压力下所能达到的有效扩散距离；钻孔布置：根据
9、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；灌浆压力：规定不同地区和不同深度的允许最大灌浆压力；灌浆效果评估：用各种方法和手段检测灌浆效果。,灌浆设计：,灌浆标准,防渗标准：渗透系数k，单位吸水率，吕容值(Lu),浆液影响半径,灌浆结束后，对浆液影响半径进行评价：钻孔压水或注水，观察浆液体的渗透性；钻孔取样检查。,灌浆设计：,灌浆压力,一般倾向于采用较高的灌浆压力，理由：减少钻孔数。使一些微细孔隙张开，有助于提高可灌性。当孔隙中被某种软弱材料充填时，高灌浆压力能在充填物中造成劈裂灌注，使软弱材料的密度、强度和不透水性等得到改善。有助于挤出浆液中的多余水分，使浆液结石的强度提
10、高。,一般以不使地层结构破坏或仅发生局部的和少量的破坏，作为确定地基允许灌浆压力的基本原则。,灌浆设计：,允许灌浆压力：,进行灌浆试验时，一般是用逐步提高压力的办法，求得注浆压力与注浆量关系曲线。Pf为允许灌浆压力。,经验公式： 砂砾石地基：, 系数，在13范围内选择 地表面以上覆盖层的重度 地基覆盖层的厚度 与灌浆期次有关的系数 与灌浆方式有关的系数 与地层性质有关的系数 地面至灌浆段的深度。,岩石地基：,加固灌浆孔的布设常用方格形、梅花形和六角形。方格形的主要优点是便于补加灌浆孔，在复杂的地区宜采用这种方法，而梅花形和六角形布孔的主要缺点是不便于补加灌浆孔，预计灌浆后不需补加孔的地基多采用
11、这种形式。,灌浆孔的布设,灌浆孔布置,采用“围、挤、压”的原则，就是先将灌浆区圈围住，再在中间插孔灌浆挤密，最后逐序压实，这样易于保证灌浆质量。最好采用分序灌浆的办法。 在可能的情况下，以采用较大的压力为好。灌浆开始时，以稀浆开始，采用逐步加稠的方法。,灌浆施工技术要点,帷幕灌浆,灌浆技术除作为加固地基外，也适合透水地基的防渗处理，构筑防渗帷幕。,帷幕的设置:,堤防基础的灌浆帷幕应与堤防防渗体相连，因此帷幕宜设在堤防临水侧铺盖下或临水坡脚下,均厚式帷幕 帷幕各排孔的深度均相同。在砂砾石层厚度不大，灌浆帷幕不甚深的情况下，一般多采用这种形式。阶梯式帷幕 在深厚的砂砾石层中，因为渗流坡降随砂砾石层
12、的加深（即随帷幕的加深）而逐渐减小，故设置深帷幕时，多采用上宽下窄呈阶梯状的帷幕。幕宽的部位，灌浆孔的排数多；幕窄的部位，灌浆孔的排数少。,帷幕的形式:,帷幕灌浆,帷幕的深度和厚度 一般情况下，帷幕深度宜穿过砂砾石层达到基岩，这样可以起到全部封闭渗流通道的作用。帷幕的厚度(T)主要是根据幕体内的允许坡降值来确定的。但可按下式作初步估算T=H/J 式中 H为最大作用水头；J为帷幕的容许比降，对一般粘土浆可采用J34。 对于砂砾石厚度较浅，一般设置12排灌浆孔即可，对基础承受的水头超过2530m时，设置23排灌浆孔。 灌浆孔距主要决定于地层的渗透性、灌浆压力、灌浆材料等有关因素，一般要通过试验确定
13、。通常孔距为24m。如果在灌浆施工过程中，发现浆液扩散范围不足，则可采用缩小孔距，加密钻孔的办法来补救。,帷幕灌浆,钻孔灌浆方法主要有打花管灌浆法、套管护壁法、循环钻灌法和袖阀管法。,帷幕灌浆,帷幕灌浆方法,（1）打花管灌浆法 首先在地层中打入一下部带尖头的花管，然后冲洗进入管中的砂土，最后自下而上分段拨管灌浆。此法比较简单，但遇卵石及块石时打管很困难，故只适用于较浅的砂土层。,打花管灌浆法,(2) 套管护壁法 边钻孔边打入护壁套管,直至预定的灌浆深度；接着下入灌浆管；然后拔套管灌注第一灌浆段；再用同法灌注第二段及其余各段,直至孔顶。,帷幕灌浆,帷幕灌浆方法,套管护壁灌浆法,（3）循环钻灌法
14、这种方法仅在地表埋设护壁管，而无需在孔中打入套管，自上而下钻完一段灌注一段，直至预定深度为止，钻孔时需用泥浆固壁或较稀的浆液固壁。如砂砾层表面有粘性土复盖，护壁管可埋设在土层中，如无粘土层则埋设在砂砾石层中。,帷幕灌浆,帷幕灌浆方法,循环钻灌法,（4）袖阀管法,帷幕灌浆,帷幕灌浆方法,钻孔；插入袖阀管；浇注套壳料；灌浆。,裂隙岩石地基灌浆方法：,自上而下孔口封闭分段灌浆；自下而上拴塞分段灌浆；自上而下拴塞分段灌浆。,灌浆效果检查：,灌浆效果则指灌浆后能把地层的物理力学性质改善到什么程度.,灌浆施工结束后,通过灌浆体内钻孔,用压水、注水或抽水等办法测定地基的流量及渗透系数。根据各孔段的单位灌入量
15、或以单位吸水量值表示幕体的渗透性。通过钻孔，从灌浆体内取出原状样品，送实验室进行必要的试验(样品的密度、结石的性质、浆液充填率及剩余孔隙率、无侧限抗压强度及抗剪强度、渗透性及长期渗流稳定性、变形模量和蠕变性).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。,土坝坝体劈裂灌浆,劈裂灌浆是利用堤身的最小主应力面和堤轴线方向一致的规律，以土体水力劈裂原理，沿堤轴线布孔，在灌浆压力下，以适宜的浆液为能量载体，有控制地劈裂堤身，在堤身形成密实、竖直、连续、一定厚度的浆液防渗固结体，同时与浆脉连通的所有裂缝、洞穴等隐患均可被浆液充填密实。适应于处理堤身浸润线出溢点过高、有散浸现象、裂缝(不包括滑坡裂缝)、各种洞穴。,泥浆对坝体的劈裂与充填作用；湿陷作用；浆坝互压作用；泥浆和坝体的固结与压密。,劈裂灌浆机理,灌浆期间出现的纵、横向裂缝,石榴潭水库裂缝实例,劈裂灌浆的主要作用,劈裂灌浆主要工艺,劈裂灌浆和充填灌浆的对比,劈裂灌浆和充填灌浆的对比,劈裂灌浆工程照片,
