第八章 灌浆工程Word格式文档下载.docx

第八章 灌浆工程Word格式文档下载.docx

《第八章 灌浆工程Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第八章 灌浆工程Word格式文档下载.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

二、粘土灌浆

就地取材，成本低。

２.适用：

土坝体裂缝处理，砂砾石地基防渗处理。

３.对粘土的要求：

遇水迅速崩解，吸水膨胀，有一定的稳定性和粘结力。

砂砾石地基和土坝对土料要求如下：

（１）砂砾石地基：

塑性指数为10-20，粘粒（d<

0.005mm）含量为40-50%，粉粒（d=0.005-0.05mm）含量为45-50%，砂粒（d=0.05-2mm）含量不超5%的土料。

（２）土坝：

一般采用与土坝体相同的土料，或采用粘粒含量20-40%、粉粒含量30-70%、砂粒含量5-10%、塑性指数10-20重壤土或粉质壤土。

４.帷幕灌浆：

很少采用纯粘土灌浆，水泥、粘土比为1:

1~1:

4。

三、沥青灌浆

１.适用：

半岩性粘土及胶结较差的砂岩，或岩性不坚、有集中渗漏裂隙、渗流速度很大、其他灌浆方法难于解决的情况。

２.灌浆品种

（１）热沥青灌浆：

凝固与冷却速度快，适于岩层破碎及裂缝为0.2-0.3mm的岩层。

沥青与缝壁黏结不牢，设备复杂，施工不易。

（２）冷沥青灌浆：

将沥青溶于二硫化滩、三氯乙烯等有机溶剂中，但价格较高，很少采用。

现多以水为稀释剂，用专门的“分散器”将沥青捣成细粒（1-6um）分散在含有乳化剂的水溶液中，成为乳胶型的稳定的乳化沥青。

适于砂质土壤或裂缝较细的工程。

四、化学灌浆

１.优点

（１）流动性好，可灌性高，小于0.1mm的缝也可灌入。

（２）可准确控制凝固时间。

（３）防渗能力强，一般胶结强度高，稳定性和耐久性好。

２.缺点

成本高，工艺复杂，有些材料有毒，污染环境。

３.灌浆材料

（１）环氧树脂：

强度高，粘结力强，收缩率小，可常温固化。

（２）水玻璃、丙凝、甲凝等

第二节　岩基灌浆

一、分类

１.固结灌浆：

将坝基裂隙岩石胶结起来，提高其整体性、均匀性和承载能力。

平面范围大，孔深一般5-10m。

２.帷幕灌浆：

充填和胶结裂隙，构成一道不透水的帷幕，以减少坝基渗漏和坝体的扬压力。

坝基偏上游1-3排深孔灌浆。

３.接触灌浆：

在坝体和岩基的结合面上进行灌浆，以加强结合，提高坝体的抗滑稳定性，防止岩面集中渗漏，增加岩基表面的固结强度。

二、灌浆时间安排

原则：

减少与混凝土浇筑之间的干扰，保证灌浆质量。

１.帷幕灌浆一般安排在基础灌浆廊道内进行，既不影响混凝土的浇筑，又可利用混凝土盖重提高灌浆压力。

２.固结灌浆可在混凝土浇筑前进行也可在混凝土浇筑之后（先浇几层混凝土）进行，各有优缺点。

３.接触灌浆一般在坝体下部混凝土冷却到稳定温度以后进行，防冷缩拉裂接触面。

三、灌浆施工

分为钻孔、冲洗、压水试验、灌浆四个工序。

（一）钻孔

１.放样

一般先放出建筑物的边线或中轴线，再据此定出灌浆孔位，孔位偏差不超10cm。

帷幕灌浆还应测出各孔高程。

２.钻孔

（１）钻孔机械：

目前多为液压回转式钻机，靠回转、挤压破碎研磨岩体，钻取岩心。

有合金砖头、金刚石钻头。

（２）钻孔分类：

直孔和斜孔。

钻孔应尽量穿过岩层节理和裂隙，一般尽量打直孔，可提高工效30-50%。

（３）钻孔要求

１）孔深、孔向符合设计要求。

如帷幕孔：

孔深20m，最大偏差0.25m；

孔深40m，最大偏差0.8m；

孔深60m，最大偏差1.5m。

２）孔径上下均一，孔壁平整。

（４）钻孔顺序：

逐步加密。

其优点是后序灌浆孔可作为前序孔的检查孔。

（二）冲洗

１.分类

（１）钻孔冲洗：

钻孔后须将残留在孔底、孔壁的岩粉和铁屑冲出孔外。

（２）裂隙冲洗：

将岩层裂隙和孔洞中的充填物冲出孔外或灌浆区域以外。

２.冲洗方法

（１）单孔冲洗：

用于岩石较完整、裂隙较少的岩层。

方法有三种。

１）高压水冲洗：

用不大于同孔段灌浆压力的80%的压力进行冲洗，当回水清洁，流量稳定（20min）即可停止。

总冲洗时间不宜少于30min。

２）高压脉冲冲洗：

先用该孔段灌浆压力的80%作为冲洗压力，约5min左右，将孔口压力在几秒钟内突然降到零，形成反向脉冲流，将裂隙内杂物带出，如此反复，直至回水清洁，持续10-20min。

３）扬水冲洗：

在地下水丰富的钻孔中，将铁管下入孔底，通入压缩空气（一般为5个大气压），水气混合携带杂物一起喷出孔外。

特别适用于穿过断层破碎带的钻孔。

（２）群孔冲洗

１）方法：

以一孔或数孔为进水孔，向其中压水或压气，或水中掺气，以另一孔或多孔为排污水孔，直至出水清洁为止。

为提高冲洗质量，可改变进出水口方向。

２）适用：

用于岩层破碎、断层裂隙相互串通的地质条件。

注：

为提高冲洗效果，可在冲洗液中加入适量的碳酸钠、氢氧化钠、碳酸氢钠等，以促进泥质充填物的溶解。

（三）压水试验

１.概念

在一定压力（一般为同段灌压的70-80%）之下，通过钻孔将水压入到孔壁四周的缝隙中，根据压入的水量和压水的时间（一般每隔5min或10min，记录一次压入流量），计算出代表岩层渗透性的技术参数。

我国一般用单位吸水率代表岩层的渗透性。

压水试验应自上而下进行，分段长度一般为5m，但不宜超过10m，这样获得的质料更具有代表性。

２.压水试验的作用

１）灌浆前进行压水试验，可了解岩层的渗透性能，为岩基灌浆提供依据。

２）灌浆后通过压水试验，可以检查灌浆的质量和效果，判断是否需要后序灌浆。

３.帷幕灌浆压水试验结束标准（符合下列条件之一即可）

（１）当流量大于5L/min时，连续4次读数的最大值与最小值之差小于最终流量的10%。

（２）当流量小于5L/min时，连续4次读数的最大值与最小值之差小于最终流量值的20%。

（３）连续4次读数流量均小于0.5L/min。

压水试验以最终压入流量读数作为计算流量。

（四）灌浆

１.灌浆设备

（１）灌浆机：

多为活塞式灌浆泵。

分为立式和卧式两种。

立式一般为单缸，卧式有单缸和双缸两类。

双缸出浆均衡，效率高，质量好。

目前多采用隔膜泵，可减少活塞和缸壁磨损。

（２）输浆管：

一般采用胶管，灌压很大时也可用钢管。

（３）灌浆塞（灌浆阻塞器）：

堵塞灌浆段与上部的联系，避免浆液沿孔壁冒出。

多为胶球式，串装在一起，可扩张。

２.钻灌次序

固结灌浆与帷幕灌浆其钻孔灌浆都遵循分序加密的原则。

（１）帷幕灌浆：

一般第一序孔间距8-12m，然后内插加密二、三、四序孔。

（２）固结灌浆：

一般至少布置两序孔，第一序孔为正方形布点，后序孔均按梅花形内插。

最后一序孔间距为3-6m。

３.灌浆方法

（１）按照浆液是否返回地面重复使用分：

１）纯压式：

采用单根灌浆管，浆液不返回循环。

一般采用浓浆灌注。

a.优点：

设备简单，操作方便。

b.缺点：

浆液流速小，易沉淀并堵塞裂隙和管道影响灌浆质量。

c.适用：

吸浆量大，裂隙大，孔深不超10-2m。

化学材料灌浆都采用纯压法（浆液稀，没有中途沉淀问题）。

2）循环式：

浆液压入钻孔后，一部分进入岩层裂隙，另一部分由回浆管返回拌浆筒中搅拌后再用。

一般内管进浆，内外管之间的空隙回浆。

浆液始终保持流动状态，，不沉淀，灌浆效果好；

还可根据进浆与回浆浆液的比重差值，判断岩层吸浆情况。

b.适用：

水泥、粘土材料灌浆，应用广泛。

（２）按照灌浆顺序分：

１）全孔一次灌浆法：

灌浆孔一次钻到全深，灌浆塞置于孔口，全孔一次灌浆。

适用：

岩层裂隙少，透水性不大，钻孔深不超10m。

２）自上而下分段灌浆法：

自上而下，钻一段（3-5m），灌一段，待前一段凝固后（36h以后），再钻灌下一段。

可逐段加大灌浆压力，提高灌浆质量；

地面不会冒浆，岩层不会被抬动；

分段进行压水试验，利于判断各段灌浆质量。

须多次移动钻孔、灌浆设备，工效低，工期长。

岩层破碎，竖向节理裂隙发育，灌浆质量要求高。

3）自下而上分段灌浆法：

一次将灌浆孔钻至全深，然后自下而上孔塞逐段灌浆。

钻孔工作量小，可连续灌浆，工效高。

灌浆质量难以保证。

如上部地层易松动，易冒浆，不能提高灌浆压力。

岩层倾角不大，裂隙少，岩层较完整地区。

４）综合法：

通常岩层上部裂隙多，而下部较完整。

所以深孔灌浆时，上部采用自上而下，下部采用自下而上的灌浆方法，称为综合灌浆法。

４.灌浆压力

（１）灌浆压力：

指灌浆段中心处浆液承受的实际压力。

（２）灌浆压力的作用：

一般压力越大，灌浆效果越好。

１）将浆液压入细小的裂缝，析出多余的水分。

２）增大浆液的扩散半径。

３）提高灌浆结石的密实度，利于提高防渗和固结质量。

灌浆压力过大，可扩大裂隙，抬动上部岩层或坝体；

浆液流出应灌范围，造成浪费。

（３）灌浆允许压力：

一般以不松动地层为原则。

与孔深、岩层情况和有无压重等有关。

１）压力计算

p：

灌浆段中心处允许的最高灌浆压力

p0：

孔口处岩层的允许灌浆压力

m：

灌浆段以上岩层每增加1m增加的压力

T：

灌浆段以上岩层的厚度

K：

系数，压重层松散时取小值，反之，取大值

h：

灌浆孔以上压重厚度

２）经验值：

帷幕灌浆，在表层段不应小于1-1.5倍帷幕最大工作水头，在底部，不宜小于2-3倍帷幕工作水头。

对固结灌浆，一般多为浅孔，坝体浇筑前灌浆，灌浆压力采用02-0.5Mpa，在坝体浇筑后灌浆，灌浆压力采用0.3-0.7Mpa。

（４）灌浆压力控制

１）一次升压法：

在灌浆开始后，尽快一次升到规定压力，当累计吸浆量达到一定限度后，改变浆液浓度，直至达到灌浆结束标准为止。

透水性不大，裂隙不太发育的较坚硬、完整的岩层。

２）分段升压法：

在灌浆过程中，将压力分为几个阶段，逐级升到规定的压力值。

在某一级压力下，单位吸浆量超过下限值（30-40L/min），升压一级；

超过上限（80-100L/min），降压一级。

压力变化一般为2-3级，如３级为0.4p、0.7p、1.0p。

岩层透水性强、吸浆量大。

５.浆液浓度控制

灌浆过程中，必须根据吸浆量的变化情况及时调整浆液的浓度。

浆液变换应按照由稀到浓的原则，这样灌浆的整体质量最好。

（１）浆液浓度：

以水和干料的重量比表示（水灰比），分为九级，为8、5、3、2、1.5、1.0、0.8、0.6、0.5。

（２）浆液比重与水灰比的关系

变浆时，增加水泥或水，一般可查表。

浆液比重与水灰比的关系如下：

（３）浆液稠度变换方法

１）限量法：

某一级水灰比浆液的灌入量超过规定值，而灌浆压力及吸浆量均无改变或改变不明显，应变浓一级水灰比。

当灌浆压力保持不变，吸浆率均匀减少时，或吸浆率不变，压力均匀深高时，不得改变水灰比。

６.封孔

（１）灌浆结束标准：

自上而下分段灌浆时，在设计规定的压力下，吸浆率小于0.08L/min.m.m，持续60min即可结束；

采用全孔一次灌浆或自下而上分段灌浆时，吸浆率小于6L/min.m.m，持续30min即可结束。

在灌浆过程中发生回浆失水变浓时，结束时吸浆率可根据具体情况放宽到0.2-0.4L/min.m.m，但持续时间不得小于2h。

（２）封孔：

多采用灌浆法封填。

封孔应及时，否则，不易封堵密实。

７.灌浆质量检查

（１）检查原始记录

（２）钻设检查孔：

钻取岩心，观察胶结情况，所有检查孔必须作压水试验。

帷幕孔按灌浆孔的10%布置，固结孔按灌浆孔的5%布置。

第三节　地基高压喷射灌浆

七十年代中期由日本传入我国，它以高压射流冲切破坏地层结构，利用水泥浆或粘土浆与被灌地层土、石掺混，形成具有近于水泥砂浆或混合砂浆强度的凝结体，达到加固地基或形成用以防渗的地下连续板、墙的目的。

近年，在水利工程中得到了广泛应用。

按射流介质不同，高压喷射灌浆可分为以下几类：

１.单介质喷射（单管喷射）：

直接将浆液通过水平喷嘴喷射灌入地层。

２.双介质喷射（双管喷射）：

在一根较大的钢管中并列安装浆、气两管，至管底后经水平喷嘴将浆液与压缩空气同轴喷射（压缩空气在外，形成气幕保护浆流，减少土壤对浆液的摩阻，可使浆液喷射的更远，掺搅作用更为强烈）。

３.三介质喷射（三管喷射）：

水、气、浆三管并列，至管底后，水、气沿水平向同轴喷射，冲切掺搅地层，同时将浆液从管底向下低压压出（目前趋向于高压喷射），浆液受水气射流的卷吸作用，沿喷射方向被挟带灌入冲切范围。

优点：

由于气包的是水，粘度低，比双介质喷射的气包浆受到的摩阻力小，所以冲切距离更大。

目前广泛采用。

４.多介质（气粉）喷射：

在双管或三管喷射中，利用压缩空气的挟带作用，将灌浆材料（如水泥干粉或水泥浆）灌入地层，可以浆、气、粉喷射，也可以水、气、粉或水、气、粉、浆喷射。

二、设备与工艺

１.设备（三介质高压喷射）

（１）水系统：

高压水泵、压力表、高压截止阀、高压胶管等。

输出压力可达50Mpa。

（２）气系统：

空压机、转子流量计、气阀、输气胶管等。

（３）浆系统：

搅灌机和输浆胶管。

（４）喷射管路系统：

高压水龙头、喷射管、喷头三部分。

喷嘴有水平式和下倾式（喷射方向下倾100-200）,岩层界面凹凸不平及风化破碎情况下，宜用下倾式，可使岩层结合紧密，防止集中渗漏。

（５）喷管提升及转角系统：

孔口设转盘，控制喷管转角进行旋转、定向或摆动喷射。

提升系统由卷扬机、三脚架和导向滑轮组成，在旋、定、摆喷射的同时，按要求速度缓慢提升喷管。

（６）造孔系统：

一般用岩心钻机，泥浆护壁，成孔后吊入喷管。

（７）浆液回收系统：

冒出的浆液经沉砂过滤后，由回浆泵送返搅灌机，重复使用。

２.施工工艺

定孔→钻孔→下喷射装置→制浆→喷射→旋转、定向、摆动、提升→成柱成板城墙→冲洗、静压灌浆

三、防渗体的形成、性能与连接形式

１.单孔形成凝结体的条件与形状

（１）旋喷桩：

有效长度约0.6-1.5m，桩径1.2-2.5m。