《地基处理》第九章.ppt

灌浆法,灌浆法的实质是用气压、液压或电化学原理，把某些能固化的浆液注入天然的和人为的裂缝或孔隙，以改善各种介质的物理力学特性。,1.定义,概述,2.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；二、堵漏：封填孔洞，堵截流水；三、加固：提高岩土的力学性能，恢复砼结构及圬工建筑物的整体性；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。,是材料强度不能充分发挥的结构,比如大体积的混凝土,内部混凝土的强度远没得到充分发挥,也就是说材料的实际应力很小,远没达到材料的设计强度.基本结构是指除钢筋砼、预应力砼、钢结构以外，由纯混凝土或砖石砌体材料建筑的,3.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；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；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。,4.近期发展,一、应用领域越来越广，除坝基防渗加固外，在其他土木工程如道桥、矿井、文物、市政、地铁和地下厂房中，灌浆也占有相当重要的地位；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；三、劈裂灌浆技术已取得明显发展，尤其在软土地基中，该技术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；四、我国和一些比较发达的国家，电子计算机监测系统已较普遍地在灌浆施工中用来收集和处理诸如灌浆压力、浆液稠度和耗浆量等重要参数，以提高工效和灌浆技术水平。,灌浆材料,灌浆工程中所用的浆液是由主剂、溶剂及各种附加混合剂混合而成，通常所说的灌浆材料，是指浆液中所用的主剂。,灌浆材料,颗粒型浆材,化学型（溶液）浆材,混合型浆材,以水泥为主剂，故多称为水泥系浆材,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,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，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。,最大特点是浆液属于真溶液，初始粘度小，可用于灌注细小的裂缝或孔隙。缺点是造价高和污染环境，故其推广应用受到限制，尤其是在日本，在1974年发生污染环境的福岗事件后，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，尤其是水泥水玻璃浆材，具有成本低、速凝的特点，已被广泛应用。,一、水泥系浆材,1、基本材料：纯水泥浆、粘土水泥浆、粉煤灰水泥浆,（1）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）粘土：具有吸收水分（蒙脱石）和形成胶凝结构的能力，常用于提高水泥浆的稳定性、防止沉淀和析水。,（3）粉煤灰：用于节约水泥、降低成本和消化三废材料（废水、废气、废渣），具有较高的经济效益和社会意义。,（4）水：把固态水泥变成悬浮液，以供灌浆，并对水泥颗粒水解和水化，使化合物形成晶体并相互结合成网状结构，从而把水泥浆逐渐形成具有一定力学强度的结石。,二、浆材的主要性质,1、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；,2、沉淀析水性：沉淀析水性是影响灌浆质量的有害因素。在灌浆过程中，颗粒的沉淀分层会引起机具管路和地层孔隙的堵塞，可能造成灌浆过程过早结束。灌浆结束后，颗粒沉淀分层将使浆液的密度在垂直方向上发生变化，使灌浆体的均匀性降低；浆液的析水将使结石率降低，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。,3、凝结性：分为两阶段，一是初期阶段，浆液的流动性减少到不可泵送的程度；二是凝结后的浆液随时间而变硬，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。,4、收缩性：潮湿养护的浆液，不仅不会收缩还可能略有膨胀，而干燥养护的浆液就可能发生收缩，进而产生微细裂缝，影响灌浆效果。,5、浆液的粘度：粘度是度量流体粘滞性大小的物理量，一般浆液水灰比越大，粘度就越小，材料的细度越高，粘度就越大。,6、强度和渗透性：影响结石强度的因素包括：浆液的起始水灰比、结石孔隙率、水泥品种及掺合料等产，其中以浆液浓度最为重要；不管是纯水泥浆还是粘土水泥浆和粉煤灰水泥浆，结石的渗透性都很小。,三、几种改性浆材,（1）超细水泥：常用的水泥由于颗粒较粗，一般只能灌注砾石或直径大于0.2-0.3mm的孔隙。为提高水泥可灌性，日本率先用干磨法制成d50为4um的MC超细水泥，可灌入K=10-3cm/s的中细砂层，后由北京水科院研制出水平相当的SK超细水泥，近期由浙大等单位研制出d50为3-4um的CX超细水泥；（2）无毒丙凝：丙凝AM-9虽然可灌性好，但对神经系统有毒害，对空气和地下水有污染，1980年美国研制出了AC-400的浆材，1982年中国水科院研制出了AC-MS浆材，这类浆材毒性仅为AM-9的1%，但其特性与功能与AM-9类似；（3）酸性水玻璃：国内外从20世纪70年代后期开展了酸性水玻璃的研究，这种水玻璃能在中性区域内胶凝，凝胶体没有碱溶出，在潮湿地层中可看成是永久性浆材；（4）改性环氧树脂：环氧树脂浆液的粘度大、可灌性小、憎水性强（吸水能力小）与潮湿裂隙粘结能力差，故在其中掺入糠醛、丙酮和水溶性甘油环氧树脂等方法，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；（5）水玻璃水泥浆：由水玻璃溶液与水泥浆混合而成，具有早强、高强、高结石率等特点。,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：,灌浆理论,有代表性的渗透灌浆理论：球形扩散理论、柱形扩散理论、袖套管法理论,表面压密：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。,表面压密,土内压密,一、设计内容,设计计算,1、灌浆标准：通过灌浆要求达到效果和质量指标；2、施工范围：包括灌浆深度、长度和宽度；3、灌浆材料：包括浆材种类和浆液配方；4、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；5、钻孔布置：根据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；6、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：用各种方法和手段检测灌浆效果,二、方案选择,这是设计者首先面对的问题，但其具体内容并无严格规定，一般只把灌浆方法和灌浆材料的选择放在首要位置，其选择与下列因素有关：1、灌浆目的（加固or防渗？提高承载力or减小变形？）2、地质条件（地层构造、土类及土性、地下水位、地震级别等）3、工程性质（永久工程or临时工程？重要建筑or一般建筑？）,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。,（2）灌浆目的如为防渗堵漏时，可采用粘土水泥浆、粘土水玻璃浆、水泥粉煤灰混合物、丙凝、AC-MS、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，在黄土中采用单液硅化法或碱液法。,（4）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。,在国内外工程实践中，常采用联合灌浆工艺，包括不同的浆材及不同灌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。,防渗标准越高，表明灌浆后地基的渗透性越低，灌浆质量就越好，地下水流速也越低，地基发生管涌破坏可能性就越小，但造价也越高，因此防渗标准不应是绝对的，每个灌浆工程都应根据自己的特点，通过技述经济比较确定一个相对合理的指标。,强度和变形标准,三、灌浆标准,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,灌浆质量一般指灌浆施工是否严格按设计和施工规范进行，如不符，则应根据具体情况采用适当补充措施；灌浆效果是指灌浆后能把地层的物理力学性质改善到什么程度。地基灌浆最重要的效果检验方法是在灌浆体内钻孔，并通过钻孔进行不同的测试工作：1、灌浆结束后，通过灌浆体内钻孔，用压水、注水或抽水等方法测定地基的流量及渗透系