第二节砂砾石地基灌浆

1、第二节 砂砾石地基灌浆砂砾石地基是比较松散的地层，其空隙率大，渗透性强、L壁易坍塌等。因而在灌浆施工中，为保证灌浆质量和施工的进行，还需要采取一些特殊的施工工艺措施。 一、砂砾石地基的可灌性 可灌性指砂砾石地基能接受灌浆材料灌入的一种特性。可灌性主要取决于地基的颗粒级配、灌浆材料的细度、浆液的稠度、灌浆压力和施工工艺等因素。砂砾石地基的可灌性一般常用以下几种指标衡量。 1）可灌比值M： M=式中D受灌砂砾石层的颗粒级配曲线上相应于含量为15%粒径，mm； 灌注材料的颗粒级配曲线上相应于含量为85%粒径，mm。 M值愈大，可灌性就愈好。一般认为，当M15时，可灌水泥浆；M=1015时，可灌水泥粘

2、土浆；M=5l0时，宜灌含水玻璃的高细度水泥粘土浆。 2）砂砾石层中粒径小于0.1mm的颗粒含量百分数愈高，则可灌性愈差。当含量5时，可进行水泥粘土浆的灌注。 3）用砂砾石层的有效粒径及渗透系数判断其可灌性，两者存在着下列关系： K= D（3-4）式中K砂砾石层的渗透系数，ms； D砂砾石层的有效粒径，即砂砾石颗粒级配曲线上相应于含量为10%的粒径，cm;系数。 一般认为：K（6.99.3）10m/s，可灌水泥浆；K=（3569）10m/s，可灌水泥粘土浆；K3510 ms，宜采用化学灌浆。 4）砂砾石层的不均匀系数C;C=（3-5）式中、砂砾石层颗粒级配曲线上相应于含量为60、10的粒径，m

3、m。 C反映了砂砾石层中颗粒大小不均匀的程度，颗粒级配曲线比较平缓的，C值较大，即砂砾石层的密度较大，透水性较小，则可灌性较差；反之，可灌性较好。 工程实践中，为了有效的灌浆，需对上述有关指标进行综合分析，再通过灌浆试验而定。 二、灌浆材料 砂砾石地基灌浆，多用于修筑防渗帷幕，很少用于加固地基，一般多采用水泥粘土浆。有时为了改善浆液的性能，可掺少量的膨润土和其它外加剂。 砂砾石地基经灌浆后，一般要求帷幕幕体内的渗透系数能够降低到1010cm/s以下；浆液结石28d的强度能够达到0.40.5MPa。 水泥粘土浆的稳定性和可灌性指标，均优于水泥浆。其缺点是析水能力低，排水固结时间长，浆液结石强度不

4、高，粘结力较低，抗渗和抗冲能力较差等。 要求粘土遇水以后，能迅速崩解分散，吸水膨胀，并具有一定的稳定性和粘结力。 浆液配比，视帷幕的设计要求而定，一般配比（重量比）为水泥：粘土=1：2l：4，浆液的稠度为水：干料=6：1：1：1。 有关灌浆材料的选用，浆液配比的确定以及浆液稠度的分级等问题，均需根据砂砾石层特性和灌浆要求，通过室内外的试验来确定。 三、钻灌方法 砂砾石层中的灌浆孔都是铅直向的钻孔，除打管灌浆法外，其造孔方式主要有冲击钻进和回转钻进两大类；就使用的冲洗液来分，则有清水冲洗钻进和泥浆固壁钻进两种。 砂砾石层防渗帷幕灌浆，可分为以下四种基本方法。 1. 打管灌浆 灌浆管由厚壁的无缝钢

5、管、花管和锥形体管头所组成，用吊锤夯击或振动沉管的方法，打入到砂砾石受灌地层设计深度，打孔和灌浆在工序上紧密结合，如图3-15所示。每段灌浆前，用压力水通过水管进行冲洗，把土砂等杂质冲出管外或压入地层中去，使射浆孔畅通，直至回水澄清。可采用自流式或压力灌浆，自下而上，分段拔管分段灌浆，直到结束。 此法设备简单，操作方便，一般适用于深度较浅，结构松散，空隙率大，无大孤石的砂砾石层，多用于l临时性工程或对防渗性能要求不高的帷幕。 2套管灌浆 施工程序是：边钻孔、边下护壁套管（或随打入护壁套管，随冲淘管内砂砾石），直到套管下到设计深度。然后将钻孔冲洗干净，下入灌浆管，再起拔套管至第一灌浆段顶部，安好

6、阻塞器，然后注浆。如此自下而上，逐段提升灌浆管和套管，逐段灌浆，直至结束，如图3-16所示。也可自上而下，分段钻孔灌浆，缺点是施工控制较为困难。 采用这种方法灌浆，由于有套管护壁，不会产生塌孔埋钻事故。但压力灌浆时，浆液容易沿着套管外壁向上流动，甚至产生表面冒浆，还会胶结套筒造成起拔困难，甚至拔不出。 3循环灌浆 循环灌浆，实质上是一种自上而下，钻一段、灌一段，无需待凝，钻孔与灌浆循环进行的一种施工方法。钻孔时用粘土浆或最稀一级水泥粘土浆固壁。钻灌段的长度，视孔壁稳定情况和砂砾石渗漏大小而定，一般为12m。逐段下降，直到设计深度。这种方法灌浆，没有阻塞器，而是采用孔口管顶端的 封闭器阻浆。 用

7、这种方法灌浆，在灌浆起始段以上，应安装孔口管，其目的是防止孔口坍塌和地表冒浆，提高灌浆质量，同时也兼起钻孔导向的作用，如图317所示。 孔口管的安装方法有两种： （1）埋管法在孔位处先挖一个深l1.5m，半径大干0.5m的坑。由底用干钻向下钻进至砂砾石层115m，把加工好的孔口管下入孔内，孔口管下端11.5m加工成花管，孔口管管径要与钻孔孔径相适应，上端应高出地面20cm左右。在浅坑底部设止浆环，防止灌浆时浆液沿管壁向上窜冒，浅坑用混凝土回填（或粘、壤土分层夯实），待凝固后，通过花管灌注纯水泥浆，以便固结孔口管的下部，并形成密实的防止冒浆的盖板。（2）打管法钻机钻孔，孔口管插入钻孔用吊锤打至预

8、定位置，然后再向下钻深3050cm，并清除孔内废渣，灌注水泥浆。4预埋花管灌浆 在钻孔内预先下入带有射浆孔的灌浆花管，管外与孔壁的环形空间注入填料，后在灌浆管内用双层阻塞器（阻塞器之间为灌浆管的出浆孔）进行分段灌浆。其施工程序是： （1）钻孔及护壁常使用回转钻机钻孔至设计深度，接着下套管护壁或用泥浆固壁。 （2）清孔钻孔结束后，立即清除孔底残留的石渣，将原固壁泥浆更换为新鲜泥浆。 （3）下花管和下填料若套管护壁时，先下花管后下填料（若泥浆固壁时，则先下填料后下花管）。花管直径为75110mm，沿管长每隔0.30.5cm环向钻一排（4个）孔径为10mm的射浆孔。射浆孔外面用弹性良好的橡胶圈箍紧，

9、橡胶圈厚度为1.52mm，宽度1015cm。花管底部要封闭严密、牢固。安设花管要垂直对中，不能偏在套管（或孔壁）的一侧。 用泵灌注花管与套管（或孔壁）之间环形空间的填料，边下填料，边起拔套管，连续浇注，直到全孔填满将套管拔出为止。填料配比为水泥：粘土=1：21：3； 水：干料=1：13：l；浆体密度135136tm；粘度25s；结石强度R=0.10.2MPa，R0506MPa。 （4）开环 孔壁填料待凝515d，达到一定强度后，可进行开环。在花管中下入双层阻塞器，灌浆管的出浆孔要对准花管上准备灌浆的射浆孔，如图3-18所示。然后用清水或稀浆逐渐升压至开环为止。压开花管上的橡皮圈，压裂填料，形成通路，称为开环，为浆液进入砂砾石层创造条件。 （5）灌浆 开环以后，继续用清水或稀浆灌注5l0min，再开始灌浆。花管的每一排射浆孔就是一个灌浆段，灌完一段，移动阻塞器使其出浆孔对准另一排射浆孔，进行另一灌浆段的开环和灌浆。 由于双层阻塞器的构造特点，可以在任一灌浆段进行开环灌浆，必要时还可重复灌浆，比较机动灵活。灌浆段长度一般为0.30.5m，不易发生串浆、冒浆现象，灌浆质量比较均匀，质量较有保证。国内外比较重要的砂砾石层灌浆多采用此法。其缺点是有时有不开环