第八章 灌浆工程Word格式文档下载.docx

1、二、粘土灌浆就地取材，成本低。.适用：土坝体裂缝处理，砂砾石地基防渗处理。.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：（）砂砾石地基：塑性指数为10-20，粘粒（d0.005mm）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。（）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。.帷幕灌浆：很少采用纯粘土灌浆，水泥、粘土比为1:11:4。三、沥青灌浆.适用：半岩性粘土及胶结较差

2、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。.灌浆品种（）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。（）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.优点（）流动性好，可灌性高，小于0.1mm的缝也可灌入。（）可准确控制凝固时间。（）防渗能力强，一般胶结强度高，稳定性和耐久性好。.缺点成本高，工艺

3、复杂，有些材料有毒，污染环境。.灌浆材料（）环氧树脂：强度高，粘结力强，收缩率小，可常温固化。（）水玻璃、丙凝、甲凝等第二节岩基灌浆一、分类.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。.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。.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。.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

4、用混凝土盖重提高灌浆压力。.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。.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.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。.钻孔（）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。（）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%。（）钻孔要求）孔深、孔向符合设计要求。如帷幕孔：

5、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。）孔径上下均一，孔壁平整。（）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.分类（）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。（）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。.冲洗方法（）单孔冲洗：用于岩石较完整、裂隙较少的岩层。方法有三种。）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。）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

6、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。）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。（）群孔冲洗）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。）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.概念在一定压力（一般为同段灌压

7、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。.压水试验的作用）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。）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。.帷幕灌浆压水试验结束标准（符合下列条件之一即可）（）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%。（）当流量小于5L/

8、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%。（）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.灌浆设备（）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。（）输浆管：一般采用胶管，灌压很大时也可用钢管。（）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。.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。（）帷幕灌浆：一般第一序孔间距8-12m，然后内插加密二、三、

9、四序孔。（）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。.灌浆方法（）按照浆液是否返回地面重复使用分：）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

10、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。（）按照灌浆顺序分：）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。）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

11、。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。）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。.灌浆压力（）灌浆压力：指灌浆段中心处浆液承受的实际压力。（）灌浆压力的作用：一般压力越大，灌浆效果越好。）将浆液压入细小的裂缝，析出多余的水分。）增大浆液的扩散半径。）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。（）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。）压力计算

12、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）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。（）灌浆压力控制）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。

13、）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，如级为0.4p、0.7p、1.0p。岩层透水性强、吸浆量大。.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。（）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。（）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：

14、（）浆液稠度变换方法）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。.封孔（）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。（）封孔：多采用灌浆法封填。封孔应及时，否则，不易

15、封堵密实。.灌浆质量检查（）检查原始记录（）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：.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。.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

16、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）。.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。.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.设

17、备（三介质高压喷射）（）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。（）气系统：空压机、转子流量计、气阀、输气胶管等。（）浆系统：搅灌机和输浆胶管。（）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。（）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。（）造孔系统：一般用岩心钻机，泥浆护壁，成孔后吊入喷管。（）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。.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.单孔形成凝结体的条件与形状（）旋喷桩：有效长度约0.6-1.5m，桩径1.2-2.5m。