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注浆手册2【范本模板】

来源:尚车旅游网
4。8。2。5浆液的基本性质及测试方法

作为向地基注入的灌(注)浆材料和浆液具有的基本性质参数包括密度、PH值、粘度、凝结时间、结石率等,分别介绍如下。

1.密度

材料和浆液的密度指物体的质量与其体积的比值,即

m/V (4.8—13) 式中 ─物体的密度; m—物体的质量; V—物体的体积.

测定浆液密度时,最好在该浆液的所有成分混合后,在凝胶之前测定完毕.若凝胶时间太短,可对甲、乙液分别测定,然后按其西文中用量多少来计算密度。由于浆液西文的改变,有些浆液密度可能会有一个变化范围,这时需要测出最大和最小值。

水泥浆、粘土浆、水泥粘土浆等悬浊液的密度除按上述方法在室内测定外,也可用理式计算。纯水泥浆的密度q与水灰比W(重量比)之间的关系如下:

q密度ρ g/cm3 1.61.51.41.3ew(1W) (4。8-14)

wcW若c=3、w=1,则上式为:

q10.61.01.41.82 (4.8-15)

13W水灰比 W图4.8-15 纯水泥浆水灰比与

浆液密度之间的关系曲线

为现场使用方便,现将q和W之间的关系示于图4.8—15中.

2.pH值

为测定pH值所使用的试剂称为pH值指示剂。指示剂是在pH值超过一定值范围时发生变色。如将酚酞试剂喷射到注有碱性浆液的地方将显示红色,pH值则为8~10。

为测定pH值使用的试低称pH试纸,在纸上染有指示剂的颜色。通常将各种

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试纸配合使用。使用范围为pH=0~14,测定pH值的精度为0.2pH单位。

碱性水玻璃类浆液在碱性范围内凝胶,所以可用比色法以pH值测定它的碱度。该方法是利用碱性随氢离子浓度的变化,指示剂的颜色也有变化而进行的测定方法,可用指示剂溶液或pH值试纸等方法进行测试。

3.粘度

浆液粘度的大小直接影响浆液的扩散半径,同时也决定浆液的压力、流量等参数在确定,从而影响到灌浆效果.粘度小,则扩散半径大。但为了防止浆液扩散太远而造成浪费,有时还要增加浆液的粘度。因此,理想的浆液其粘度应是可调的.

粘度是度量流体粘滞性大小的物理量。浆液粘度是指浆液所有成分混合后的初始粘度。对理想浆液的粘度要求是:初期粘度低,一旦凝胶则粘度急剧增大。图4.8-16为某些浆液在凝胶过程中站度的变化。

为了获得准确的数据,一定要在浆液所有成分混合好后立即测定。测定浆液粘度可采用旋转式粘度计。悬浊浆粘度也常使用泥浆粘度计,即漏斗粘度计.关于各种粘度计的使用方法介绍从略.一般来说浆液的粘度

601020304050随着稀释剂的用量和温度的升高而降低。但当衡释剂的用量超过一定限度时,则这种影响明显减弱。水泥浆

100200粘度 10-3Pa·s

图8.4-16 浆液粘度随时间变化

的粘度通常用时间秒(s)表示,而一般液体的粘度用帕·秒(Pa·s)表示.几种常用灌浆材料的粘度及测定方法见表4。8-30。

表4.8-30 几种灌浆材料的粘度及测定方法

浆 液 名 称 悬浊型浆液 单液水泥类 水泥~水玻璃类 水玻璃类 丙烯酰胺类 溶液型浆液 铬木素类 脲醛树脂类 聚氨脂类 粘 度 15~140s 15~140s (3~4)×10Pa•s 1.2×10Pa•s (3~4) ×10Pa•s (5~6) ×10Pa•s (十几~几百) ×10Pa•s 2

—3-3-3—3-3测 定 方 法 常用ZNN型泥浆粘度计 使用旋转式粘度计,落球式粘度计 浆 液 名 称 糖醛树脂类 环氧树脂类 粘 度 <2×10Pa•s 〉6×10Pa•s -3—3测 定 方 法

4.凝胶时间

为了得到较理想的浆液扩散半径和较好的灌浆效果,凝胶时间应能准确的调节和控制。凝胶时间一般是指在一定的温度下,从参加反应的全部混合时起,到浆液失去流动性止所经过的时间。凝胶时间除与参加瓜的成分有关外,还受浆液的配比、浓度、催化剂、溶剂、水的pH值以及温度的影响.测定浆液的凝胶时间有:粘度计法、倒杯法。粘度计法适用于凝胶时间大于3min的溶剂型材料。倒杯法是现场使用的比较简便的一种方法。该方法适用于各种灌浆材料,凝胶时间从瞬时至几十分钟都能使用。

首先用量筒量取A液(主液)与B液(固化剂),分别置入烧杯中,然后把A液倒入装有B液的烧杯中,立即把A、B混合液再倒入A液的烧杯中,重复交替混合A、B液,直至浆液不再流动时或浆液呈现粘稠状为止,所经过的时间为凝胶时间。下面将几种浆液的凝胶时间裂表如表4.8—31,供参考。

表4。8-31 几种浆液凝胶时间

浆液名称

纯水泥浆 水泥加添剂 水泥水玻璃双液浆

凝胶时间

12~24h 6~15h 十几秒~十几分钟

浆液名称

水玻璃类 铬木素类 脲醛树脂类

凝胶时间

瞬间~几十分钟 十几秒~十几分钟 十几秒~十几分钟

浆液名称

丙烯酰胺类 聚氨脂类

凝胶时间

十几秒~十几分钟 十几秒~十几分钟

5.结石率

结石率()是浆液固结后结石体积(V1)与浆液体积(V2)之比的非分数。表达式如下:

V1100% (4。8—16) V2结石率愈高灌浆效果愈好。悬浊液的水灰比浆液的含水量是影响结石率的主要因素。

6.单轴抗压和抗折强度

测定灌(注)浆材料的单轴抗压和抗折强度的试验方法如下:

凡浆液结石体为脆性材料与均采用纯浆液(如水泥浆、脲醛树脂浆、环氧树

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脂浆等)一次成型.试样尺寸为4cm×4cm×46cm。

凡浆液结石体为塑性材料均采用浆液加标准砂的方法成型.先将标准砂装满试模,在捣固条件下慢慢加入浆液(丙烯酰胺、水玻璃、铬木素等)直至饱和,整平表面,固化后脱模,试样尺寸为4cm×4cm×16cm。

对于聚氨酯,由于其发泡膨胀,宜采用直径为40mm有机下班管密闭成型。先在下班管内装入标准砂,用水饱和,紧上盖,然后从下面注入浆液,固化后脱模。试样径高比0.5~1.

试样脱模后放入20℃±5℃水中养护,测定1d、3d、7d、14d及28d抗折和抗压强度.每组取三块测定其平均值。测试仪器可采用抗折试验机和1~30t压力机测定.几种灌浆材料的抗压强度见表4。8—32。

表4。8-32 几种灌浆材料的抗压强度

浆液名称 水泥浆类 水泥~水玻璃类 脲醛树脂类 糖醛树脂类 水玻璃类 丙烯酰胺类 铬木素类 聚氨脂类(PM)型 结石体为弹性,用浆液加标准砂,在4cm×4 cm×4 cm试模中成型 在内径40mm有机玻璃管内放入标准砂并用水饱和,浆液从下面有孔板压入,固化后取出进行试验 结石体为脆性,使用纯浆液,在4cm×4 cm×16 cm或4cm×4 cm×4 cm模中成型 试块成型方法 抗压强度(Mpa) 5~25 5~20 2~8 1~6 〈3 0.4~0。6 0.4~2 6~10 成型试块均放在20±5℃水中养护,测定1、3、7、14、28d的抗压强度,每组三块,取平均值,仪器使用抗折试验机和1~30t压力机或万能材料试验机 测定仪器及方法

7.抗挤出强度

抗挤出强度试验装置是由几根外径和长度都相同而内径不同的厚壁玻璃管和耐压保护装置组成.首先将玻璃管内充满浆液,待凝结后测定凝胶体在管中的长度,然后将玻璃管装入耐高压保护装置中加压,每加压0。1MPa,稳定10min,直至管中固结体挤出为止。挤出的最小压力为该浆液在这种直径和长度条件下的抗挤出强度。

试验规定要分别对不同直径的结石体进行100、200、300mm三种长度的试验,以此归纳出结石体长度、直径和抗挤出强度的一般规律.

8.注入能力与渗透性(可注性)

浆液注入能力是指浆液注入裂隙或土体的难易程度。水泥类颗粒性浆材的注

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入能力主要由浆液的流动性、稳定性和颗粒粒径等因素决定。化学浆液则主要由浆液的流动性决定。浆液的渗透性(可注性)是指浆液在一定的裂隙或土体中的渗透性能。其不仅依赖于浆液的注入能力,而且与所处理岩土的裂隙或孔隙尺寸有关。渗透性好,浆液在一定压力下的扩散距离就大。参见表4.8—33及表4。8—34。

表4。8-33 各种浆液材料的渗透性

浆液名称 单液水泥类 水泥粘土类 水泥水玻璃类 水玻璃类 丙烯酰胺类 铬木素类 脲醛树脂类 聚氨脂类 糖醛树脂类 粒径(mm) 砾石 大 … … … … … … … … … 中 … … … … … … … … … 小 … … … … … … … … … 粗 … … … … … … … … … 砂石 中 … … … … … … 细 … … … … … … 粉砂 … … … … 粘性土 10 4 2 0.5 0。25 0.05 0.005 -1-2-3—4-6 渗透系数(cm/s) 10 10 10 10 10

表4。8—34 几种灌浆材料的渗透性

浆液名称 单液水泥类 水泥水玻璃类 水玻璃类 可注入砂层的最小粒径(mm) 1.1 1。0 0。1 浆液名称 丙烯酰胺类 铬木素类 脲醛树脂类 可注入砂层的最小粒径(mm) 0.01 0。03 0.06 浆液名称 聚氨脂类 糖醛树脂类 可注入砂层的最小粒径(mm) 0.03 0.01

对于浆液在砂层中的渗透性,一般采用砂层渗透试验装置测定各种浆液所能注入砂层的最小粒径.该仪器主要有10个直径为100mm高为300mm的有机玻璃管(管两端有花孔板),按号装在可移动的圆盘上,管内装满10种从粗到细不同粒径的砂子,然后使其饱和,管的上部接出有机玻璃管,以备接受注入过量的浆液和水。浆液从有机玻璃管的下端注入。一般在注入压力为0.3MPa的条件下,若在20min内能流过1000ml浆液,则认为浆液对这种砂是可注入的。试验压力也可逐步升级,检验不浆压力下浆液的渗透性。

固结体渗透系数是指浆液固化后结石体透水性的高低,几种常见灌浆材料的渗透系数见表4。8-35。

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表4.8—35 几种灌浆材料的渗透系数

浆液名称 单液水泥类 水泥水玻璃类 水玻璃类 丙烯酰胺类 渗透系数(cm/s) 10~10—2-1—3 -3测定方法 混凝土渗透仪或土工渗透仪 浆液名称 铬木素类 脲醛树脂类 聚氨脂类 糖醛树脂类 渗透系数(cm/s) 10~10—3-4—3—5 -4测定方法 混凝土渗透仪或土工渗透透仪 10~10 10—5—2 —610~10 10~10—4—6 -510~10 10~10

9.漫出液分析

由于浆液结石体长期存在于土体中并受到水的浸泡,有毒性的浆液或结石体离子会溶于地下水中,从而引起污染和公害,这关系到灌浆材料的取舍问题,因此应进行这方面的试验。

试验时将尺寸相同但配方不同的两个试样分别放入500ml清水中,浸泡3d、7d、28d后测定其有害离子含量。 4.8.2。6 浆液材料的评价

理想的灌浆材料应能满足工程力学性能要求,浆液应具有良好的可注性,凝

胶时间可任意调整,价格低廉,无毒、无污染,施工方便等。因此各种灌浆材料特性的基础上,按工程需要,选择一种合适的灌浆材料或几种浆材配合使用.

水泥浆具有结石体强度高和抗渗性强的特点,既可用于防渗又可用来加固地

基,而且原材料成本较低,无环境污染问题,因而被广泛采用。但水泥浆析水性大,稳定性差,注入能力有限,且凝胶时间长,在地下水流速较大的条件下,浆液易受冲刷和稀释,影响注入效果。

由于水泥的颗粒性,一般只能灌注岩土的大孔隙或裂隙(0.2~0.3mm).为提

高水泥浆的可注性,采用各种细水泥可提高浆液的注入能力。目前粒径最细的超细水泥掺入适当的分散剂后,可注入0。05~0.09mm的岩石裂隙,但超细水泥的高成本影响了其应用范围。为改善水泥浆液的析水性、稳定性、流动性和凝结特性,可掺入适当的助剂进行改性。某些方面的性能也可能过一定的工艺技术得以改善。

在冲积层或基岩裂隙堵漏灌浆时,往往采用水泥水玻璃浆液,该种浆液具有

水泥浆和化学浆液的特点,成本和来源都比纯化学浆液优越.水泥、水玻璃等为无机酸盐材料,来源丰富,价格低廉,是基本的灌浆材料.化学浆液具有一些独特性能,如浆液粘度低,可注性好,凝胶时间可准确控制等,但化学浆材价格比较昂

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贵,且往往有毒性和污染环境的问题,所以只在必要时才采用化学浆液灌浆。

灌浆材料的选择应根据工程的具体要求、地质条件、浆液性能、灌浆工艺及

成本等因素综合考虑,选择合适的浆材.各种灌浆材料的基本性能、应用范围、主要成分、用途和成本见表4.8-36及表4.8-37,供参考.

表4.8-36 各种灌浆材料基本性能、成分及适用范围

浆液 名称 粘度 (10Pa·s) 15~140 -3可注最小粒径(mm) 1 渗透 系数 (cm/s) 10~10 -3-1抗压 凝胶时间 强度 (MPa) 6~15h 10~25 扩散 注入方式 半径 (cm) 单液 20~30 地面、工作面,岩石裂隙灌浆 地面、工作面,岩石裂隙灌浆,及壁后灌浆,封堵涌水,地基加固等 地基加固、冲积层灌浆 冲积层灌浆、壁内或壁后灌浆 冲积层灌浆、壁内或壁后灌浆 水泥及其它附加剂 适用范围 主要成分 备注 水泥浆 水泥水玻璃浆 15~140 1 102—-3数秒~几十分钟 ~10 5~20 双液 20~30 水泥及水玻璃 水玻 璃类 铬木 素类 3~4 0.1 10 —2瞬间~几十分钟 十几秒~几十分钟 <3 双液 30~40 30~40 水玻璃及助剂 纸浆废液、重铬酸纳、过硫酸铵等 丙烯酰酸铵N—N′亚甲基双丙烯酰胺 有些助剂成本高 重铬酸钠对地下水有污染 3~4 0。03 10~10 —5-30。4~2 单液或双液 丙 烯 酰胺类 1。2 0。01 10~106-5-十几秒~几十分钟 0.4~0。6 双液 50~60

表4。8—37 岩石裂隙中灌浆材料及浆液浓度选择

裂隙含水岩层中灌浆孔涌水量(m) 项目 〈 6 浆液类型 水灰比 单液 水泥浆 1:1~ 0.8:1 6~12 单液 水泥浆 0.8:1~ 0.6:1 12~30 水泥水 玻璃浆 1:1~ 0。8:1 30~60 水泥水 玻璃浆 0。6:1~ 0.8:1 > 60 水泥水 玻璃浆 0。6:1 〈 3 单液 水泥浆 1:1~0.8:1 3~4。8 单液 水泥浆 1:1~0。8:1 4.8~6 水泥水 玻璃浆 1:1~0.8:1 3岩层中冲洗液漏失量(m) 3氯化钙3%~5%或水水泥外加剂用量 水玻璃浓度Be′ 水泥浆与水玻璃体积比 凝胶时间(min) 玻璃3%~5%或三乙纯胺0。05%及食盐0。5% 氯化钙3%~5%或水玻璃3%~5%或三乙纯胺0。05%及食盐0.5% 35~40 1:1~ 0。8:1 2~3 35 1:0。8~ 1:0。6 1~2 30~35 1:0.6~ 1:0.3 〈 1 35~40 1:0.5 300~400 600 300~400 2~3 7

4.8.3 灌(注)浆原理与方法

4.8.3。1 灌(注)浆材料的地层渗透理论

灌浆材料在外力作用下渗入到岩土的裂隙或孔隙中,一般情况,压力越大,注入的浆液量越多,扩散的距离也就越远。但灌浆材料的渗透性与岩土的孔隙率及孔隙大小、灌浆材料本身的可注性、灌浆的施工方法、地层的非均质、地下水的流动、灌浆材料的时间特性等有关。所以很难使注奖学金的渗透严格地理论化。

1.悬浮液型灌浆材料(粒状浆材)

水泥浆液、水泥水玻璃双液浆、粘土类浆液等粒状浆材都是悬沙子液型灌浆材料。所不同的是:双液浆的凝胶时间可以有效地控制,而粘土增加了水泥浆的稳定性。水泥浆液在岩石裂隙中的注入理论目前主要有固结、沉积和最优水灰比三种。

固结论认为:当浆液充满裂隙后继续施加压力进行灌浆,浆液中的水分能够排出,其机理类似于土力学中的固结理论。按照这一理论,浆液的浓度和最大灌浆压力是影响灌浆效果的主要因素。

沉积论认为:当浆液在压力下注入裂隙后,随着渗透距离的增加,浆液所受阻力和流动断面面积增大,浆液压力减少,从而导致浆液流速减小。当浆液流速小到临界流速后,悬浮在浆液中的水泥颗粒在某点沉淀,并逐步向灌浆孔方向沉积堵塞裂隙,其机理类似于泥沙水力学的沉淀理论。按照这一理论,浆液的浓度和最大灌浆压力都是次要因素。

最优水灰比论认为:浆液为增加流动性所包含的多余水不能充分排出,将影响灌浆质量,必须采用合适的水灰比作为最优水灰比。

2.溶液型灌浆材料

几十年来,各国学者对溶液型灌浆材料进行了研究,提出了一些渗入性灌浆理论。

球状扩散理论认为:灌浆材料在土体中流动是层流,并服从达西定律;地基是均质的半无限体;在地下水位以下灌浆时,地下水无动水压力;不考虑灌浆材料的密度与水的密度的差别;在灌浆期间,灌浆材料的粘度不变。

lR2nr2R3t3112 (4。8—17) Kh3r2r8

式中:t为灌浆所需时间,s;K为土的渗透系数,cm/s;h为灌浆压力水头(注入压),cm;β为浆液粘度与水的粘度之比值;R为浆液的扩散半径,cm;r为灌浆孔半径,cm;n为土的孔隙率。

若浆液的粘度与水的粘度相接近时,式中括号中的第二项可忽略不计,则变为:

tR3Khrn3r3 (4。8—18)

柱状扩散理论认为:浆液的渗透时间与渗透距离之间的关系:

tQ2.3lnRr (4.8-19) 2nKp0pw式中:p0为灌浆压力;pw为水压力;其余符号同前。

在灌浆施工中,上述公式求出的数值与实际情况可能不符,主要是参数数值选取有很大关系。灌浆技术人员要理解这些公式的内在含义,在设计和现场灌浆施工中利用上述公式作出合理的判断。 4。8.3.2 灌浆方法

灌浆方法的选择应根据地基的结构、水文地质条件及浆液的化学成分,才能获得预期的效果.灌浆压力的选择应根据地基的透水性、浆液凝胶时间、灌浆量及渗透范围来确定。当浆液注入时间较长时,浆液在流动过程中产生凝胶,堵塞裂隙或孔隙,从而使灌浆压力上升,因此,正确选择凝胶时间及灌浆方法,才可收到良好的灌浆效果。灌浆量的多少是以能充满加固范围内孔隙为标准来确定的,一般按加固范围及土体的孔隙率来计算.

1.充填灌浆

对巷道、隧道背面、高速公路及建筑物下的大空洞和大空隙的充填灌浆,其目的是加固整个地基以改善建筑物理学特定性。所使用的灌浆材料主要是水泥浆、水泥水玻璃浆等悬浮液。考虑到地层的渗透性、经济性,也可使用粉煤灰水泥浆、粘土水泥浆或粘土浆。

在巷道、隧道背面的充填灌浆往往是以减少涌水量或堵水为目的。所用灌浆材料一般为水泥浆或水泥水玻璃浆液,其灌浆压力选用低压,因浆液不能进入岩土的微细裂隙,所以堵水防渗效果有限。

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2.裂隙灌浆

岩体中存在着互相连通的裂隙而形成涌水的通路,为了封堵裂隙中的水,可在裂隙中灌浆。多用于水电工程、隧洞、竖井等的开掘。

灌浆材料是根据岩体裂隙的渗透性来选择的.但用钻孔的压水试验所得到的渗透性很难判断裂隙的宽度和个数。一般来说,渗透性大,可使用水泥浆、水泥粘土浆等;渗透性小的可使用化学浆液.

3.渗透灌浆

土颗粒构成了土的骨架,骨架间有孔隙,孔隙是连通的.浆液渗透到土颗粒间孔隙内,凝结后起到加固与止水作用。虽然土体孔隙多,当孔隙小,粒状浆材难于渗透其中,土颗粒间孔隙是随着土颗粒的形状、大小及颗粒级配而变化的,因此灌浆材料渗透到孔隙里的性状也有所不同。

1) 大孔隙(孔隙直径D〉10mm)

对大孔隙进行渗透灌浆与充填灌浆类似。灌浆材料可以用水泥浆、水泥粉煤灰浆、水泥粘土浆、水泥水玻璃浆等,其结石体强度较高.

2) 较大孔隙(2mm〈D〈10mm)

可采用水泥浆等悬浮液。为减少微粒堵塞效应,灌浆前可用压缩空气或高压水清洗孔隙。为取得较好的灌浆效果,须用较大的灌浆压力。但由于地基的非均质性,且不能随较大的灌浆压力,因而加固效果往往不甚理想。若以止水为目的,不需要较大的强度时,采用粘土浆液往往会取得良好的灌浆效果.若采用化学浆液,则易受地下水稀释的影响,且成本较高。灌浆时应选择好浆液的凝胶时间及合适的灌浆方法。

3) 中等孔隙(渗透系数K=5×10—2~5×10—3cm/s的中砂)

中等程度渗透性的地基适于化学灌浆.浆液主要是根据地基的渗透性及凝胶体的稳定性来选择,应选择被水稀释后仍能保持凝胶性能的浆液。

4.脉状灌浆

对于土颗粒小,渗透性也小的地基,尤其是粉细砂及粘土层,注入的浆液几乎都是呈脉搏状渗透。这些脉状硬化物使地基的力学性质及透水性得以改善。浆液在脉状渗透的过程中,由于浆液压力的作用使周围的地基土得以挤密,但挤密效果随脉状的分布有很大的差别.与地下水流方向相平行的脉状浆液是不能起到

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良好的止水效果的。不过,在靠近类似钢板桩等挡土构筑物边上灌浆时,脉状浆液出现在钢板桩与地基土之间,堵塞了钢板桩结合部,可以起到截水防渗的目的.

深度较浅(<7~8m)的水平浆脉,由于注入压力的作用,将使地基隆起,有时危及邻近建筑物的安全。因此在灌浆过程中应随时观测地表的变形,以防止地基发生有害的变形。所使用的浆液应能准确地调整凝胶时间,使浆液不至流失过多。某些工程也利用其有利的变形,对建筑物顶升和纠偏。

5.成层土地基的灌浆

由于不同年代所沉积的土,其粒度、性质等不同,在垂直方向出现成层性,垂直于层面与平等于层面两个方向土体的渗透系数、力学性质也不相同.成层土上下渗透性不同时,多在层面产生接触冲刷等渗透破坏,流动的水会使细颗粒的土体流失而形成水的通路。在成层地基中进行灌浆,浆液首先是沿着层面进行渗透。所以成层土地基应采用层面脉状灌浆的方法来提高层面处土体的强度.

由于粘性土含量少的砂土层的涌水和崩塌造成基坑开挖困难,所以必须向砂层中灌浆以增加砂土层的强度,提高其稳定性.

由成层土组成的地基,不同土层的物理力学性质不相同,其渗透性和孔隙的大小也不相同.若选定以最小裂隙或孔隙为对象进行单一浆液的灌浆,在很多情况下是不经济的。根据裂隙大小不同应注入两种以上的浆液,这称为复合灌浆。即使是在同一土层,由于沉积时外界条件不同,其密实程度和渗透性也不相同.一般来说,同一土层随着深度的增加,其密实度逐渐增大,所以也应采用复合灌浆技术。

6.应急灌浆

在地下构筑物的施工中,有时会出现涌水、流砂及崩塌等,给施工带来困难。处理这些事故往往采用灌浆方法,称为应急灌浆。

1) 在应急灌浆前,首先要做好事前处理

处理的适当与否直接影响着经济性和灌浆效果。处理前应尽可能封堵临空面,减小和分散涌水量,并防止浆液向临空面的流失。若涌水量很大就不能直接用化学灌浆止水.

2) 尽可能调查和探险测崩塌的影响范围及涌水通路

一般情况下,突发事故得不到充分的资料,所以应边观察施工状况,边修改

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施工方法。

3) 应急灌浆必须同时考虑止水和加固

对于从钢板桩和地下连续墙的裂隙漏水,因漏水点周围是刚性的,向其背后充填或堵塞漏水孔完全能止水。但从土体面等处直接漏出的水,或在挡土构筑物的背面有空洞或崩塌的土时,很难达到全部止水,必须同时考虑止水和加固。

4) 应急灌浆分两次以上进行效果较好

地基之所以崩塌是因为该处土质复杂、薄弱,因此一次灌浆很难获得令人满意的结果。首先用混凝土等填充较大的空洞,然后用水泥浆等悬浮液充填较小的空洞和裂隙.

5) 要事先确定灌浆材料

首先估计地基的流失量,定出复原措施,求出浆液需要量。浆液需要量往往是砂土流失量的数倍。

7.挤密灌浆

挤密灌浆是用严格控制的方法将很稠的浆液注入钻孔,由于浆液流动度十分低,将难以渗透或“劈裂”进入地层的孔隙中去,故随着灌浆量的增加,在压力作用下,地层将被挤密,同时形成远大于钻孔孔径的“浆泡\"。

对已建成的建筑物软基,进行挤密灌浆加固是提高地基承载力的一种良好手段。它具有工效高,造价较低,适应性强,加固范围易于控制,施工材料、工艺和设备较为简单,加固效果较为显著等特点.

4.8。4 灌(注)浆设计 4.8。4.1 设计前期调查

为了进行正确的设计,必须对建筑物的地基和结构进行相应的调查,除收集已有的工程地质资料,掌握工程的重要性、建筑物的级别、所处理工程的标准、所在位置及范围外,还应进行现场踏勘,了解环境条件、原材料等其它有关因素,必要时应进行相应的勘察、地质勘探、物探,查明主要地质问题取得所需资料。

勘察、地质勘探工作量要视工程规模、具体条件和设计需要确定。对于大型工程,地基情况往往很复杂,需要的查勘工作量就较大,要布置详尽的勘察、勘探网.

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勘察手段和方法一般包括:地表测绘、触探、槽探、钻探、洞探、物探及相应的试验。涉及区域性构造时,尚有遥感遥测等手段。

对岩石地基,查勘内容一般包括:岩层、岩性、地质年代、风化程度、风化深度及覆盖层状况,岩石容重、强度、变形模量、弹性波速、软化系数等参数;建筑物地区宏观地质构造,断层、破碎带、软弱夹层等的产状、延伸情况、宽度、充填情况及有关情况,节理、裂隙组的发育规律、产状、间距及充填情况,地应力状态;地下水的分布和活动规律、承压水及岩溶的调查,渗透特性、容许水力坡降的测定,水质分析;附近地下构筑物的位置、状况。

对软土或砂砾石等地基土,查勘内容一般包括:地基土的组成情况、种类、性质、构造、分层及厚度;地基土的粒径分布、空隙率、承载力试验结果、力学性能、物理化学性能;地基土的渗透系数、水解特性、容许水力坡降,地下水的分布和活动规律、承压水状况,水质分析;附近地下构筑物的位置、状况.

对混凝土裂缝,查勘内容一般包括:混凝土的力学性能、防渗指标、应力和变形状况,裂缝产生原因及性质;混凝土裂缝的位置、延伸情况、开度、充填情况;混凝土中水的分布和活动规律、水质分析;附近地下构筑物的位置、状况。

重要工程一般还应取得地形、水文、气象等资料:包括地形图、平面图、剖面图、水准点及平面控制点;地面及地下水位、地表径流及地下水渗流特征;气温、降雨、降雪特征。岩土勘察资料:岩土的类型、年代、成因、产状、物理力学指标及变异性、分布等;地质构造、裂隙、断层破碎带、岩溶、土洞、滑坡、崩塌等;地下水类型及腐蚀性;地震烈度、动力学参数及要求。建筑物资料:工程安全等级、规模、开挖深度、基础形式、结构类型、刚度、荷载及分布、加荷速率、对地基的变形要求。其它资料:与邻近工程设施、拟建工程的关系;施工排污、排水条件,对噪音、粉尘等环境污染;当地勘察、设计、施工的经验,有关的法规、标准、规程规范、定额等资料;工程计划进度、有关单位的配合与分工状况;当地材料性能和价格、当地的施工能力与劳务价格. 4。8。4.2 设计原则

灌浆方案应遵循下述原则:

功能性原则:针对工程目的和要求,灌浆方案的可用性、可靠性等功能要求。 适应性原则:指灌浆工程适应工程性质、条件、外部环境及其变化的程序。

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可实施性原则:指灌浆方案中的工程规模、有关参数和技术指标,在目前的技术水平条件下是可行的.

经济性原则:灌浆方案通过技术经济比较,投入产出分析,在满足功能性要求的前提下,工程费用较低,建设单位能够承受。在确定采用后尚应采用先进技术,优化灌浆方案,合理使用材料。

环境原则:避免污染环境或最大限度减少污染,包括避免或减少材料的毒性、粉尘、有害气体及析出物、固化物,降低施工过程中的噪音。

安全性原则:指灌浆方案能保障结构和相邻建筑物安全,保证施工人员的安全.

功能性原则和适应性原则要求分析工程的重要性、灌浆目的、地质条件、结构的性质与类型、荷载及变形特性、时效性、进度等,以使灌浆方案能因地制宜,满足上述各方面的要求和条件,充分发挥其功能。 4。8。4.3 灌(注)浆方案选择

根据工程性质、灌浆的目的、所处理对象的条件及其它要求可进行方案选择。灌浆方案是否成立,取决于方案能否以最小的投资、最短的工期,达到工程在设计使用期限内安全可靠运行,并满足所有的预定功能要求。

初步设计可按灌浆目的和标准、工程地质和水文地质条件,从浆材和工艺两方面进行选择。重要工程应进行灌注试验加以验证、调整。初步的方案选择可遵循下述思路。

1.在裂隙岩体中一般采用水泥浆,在砂砾石等较大孔隙地层多使用粘土水

泥浆,在中细砂等较小孔隙地层渗透灌浆时多使用化学浆。

2.大孔隙地层和裂隙岩体中多采用渗透性灌浆,辅以脉状灌浆方式;中细砂

层中多采用渗透灌浆或与脉状灌浆结合方式;土层中根据所选择的灌浆材料可采用渗透灌浆、脉状灌浆或电动化学灌浆方式。

3.较小孔隙地层可采用脉状灌浆、挤密灌浆方式,使用水泥、或粘土水泥浆进行防渗或加固处理。

表4。8—38 按灌浆目的对浆材工艺的选择表

灌浆目的 浆材类型 14

工艺技术 浆液类型 按灌浆的不同目的,对浆材和工艺的选择见表4.8—38.

灌浆目的 岩基防渗 岩基加固 地基土防渗 浆材类型 悬浮浆液、低强度化学浆 悬浮浆液、高强度化学浆 悬浮浆液、低强度化学浆 工艺技术 渗透及脉状灌浆 渗透及脉状灌浆 渗透灌浆及脉状灌浆、电动化学灌浆、高喷灌浆 渗透灌浆、脉状灌浆、电动化学灌浆、挤密灌浆、高喷灌浆 渗透灌浆 渗透灌浆、挤密灌浆 渗透灌浆 渗透及脉状灌浆 渗透及脉状灌浆、挤密灌浆、高喷灌浆 浆液类型 水泥浆、聚氨脂浆、丙凝浆、AC-MS浆 水泥浆、环氧浆、甲凝浆、聚脂浆 水泥浆、粘土浆、聚氨脂浆、丙凝浆、AC-MS浆、酸性水玻璃 水泥浆、环氧浆、甲凝浆、聚脂浆、改性水玻璃浆、碱液、铬木素浆 环氧浆、聚脂浆 水泥浆、水泥砂浆 水泥水玻璃浆、水玻璃浆、聚氨脂浆、沥青浆 水泥浆、水泥水玻璃浆 水泥浆、水泥水玻璃浆、水玻璃浆 地基土加固 混凝土加固 混凝土接缝灌浆、回填灌浆 堵水灌浆 预灌浆 临时工程灌浆 悬浮浆液、高强度化学浆 高强度化学浆 悬浮浆液 速凝浆液 悬浮浆液、化学浆液 悬浮浆液、化学浆液

4。8。4。4 灌(注)浆前期试验

由于各工程的地层、环境等所处理对象的条件不同,设计的工程目的要求亦

不尽相同,而同类工程的灌浆经验往往仅能作为参考,不宜直接搬用,因此为了了解地层灌浆特性,取得必要的灌浆经济技术数据,确定或修正灌浆方案,使设计、施工更符合实际情况,布置更为合理,重要工程、地质条件复杂地区或有特殊要求的工程,应先期进行一下规模和深度的现场灌浆试验,并以试验成果作果作为灌浆设计和施工的主要依据。

1.试验目的

论证采用灌浆方法在技术上的可行性,效果上的可靠性和经济上的合理性;推荐合理的施工程序和良好的施工工艺、合宜的灌浆材料和配合比;提供有关的技术数据,如孔距、排距、灌浆体厚和深度、施工定额;选定灌浆压力;提出灌浆机械设备意见;形成编制灌浆设计和施工技术要求等文件的条件.

2.试验程序和内容

制定灌浆试验方案和实施大纲,编制灌浆试验任务书和实施细则;进行灌浆材料、浆液及结石的物理、力学和化学性能试验;按拟定的灌浆工艺进行钻孔、冲洗、压水试验和灌浆的实施;按灌浆效果鉴定的标准和方法进行灌浆质量检查;对试验资料进行整理,对成果进行分析并编写试验报告;必要时聘请灌浆专家咨询和评审.

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1)试验地段的选择

选择应考虑其地质情况具有代表性的地段,一般宜选择在地质条件中等偏劣的地段.重要工程,可根据试验目的、技术方案、地质条件的差异状况选择若干个地段进行试验.加固灌浆试验可选择在拟加固的范围内,水电工程帷幕灌浆一般可选择在帷幕线的上游,当质量有把握时也可选择在帷幕线上.

2)试验孔的布置形式和数量

试验孔的布置形式和数量主要根据试验目的和地质条件拟定。初设阶段需进行灌浆试验时,可布置1~3个孔进行简易试验。技术设计阶段需进行灌浆试验时,往往需布置7~9个孔或更多的孔按3~4个次序分序进行试验.按地层渗透性的大小,可拟定一序试验孔的孔距.一般防渗灌浆多采用线性布置,呈单排到多排,且各排孔多采用单数孔,按分序加密原则实施。加固灌浆则多采用方格形或梅花形布置。典型布置参见图4.8—17

图 4。8. —17 典型灌浆试验孔的布置形式

(a)单排孔布置;(b)三角形布置(c)梅花形布置(d)方格形布置

○──Ⅰ序孔 ◐──Ⅱ序孔 ●──Ⅲ序孔 ──检查孔

试验施工应按分序加密原则进行.自上而下灌浆时,后序排或后序孔应在前序排同序孔或前序孔灌浆完成15m以上时才可开始钻孔.灌浆试验施工包括:钻孔、冲洗、压水试验、灌浆。

3)灌浆试验实施

(1) 钻孔可试用各种钻孔机具及方法钻进,以通过试验选择获得高效经济的钻孔机具及方法。

(2) 根据地质条件和要求进行钻孔冲洗试验,对于不进行钻孔冲洗的工程

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也应进行必要的论证。

(3) 压水试验一般使用单点法或三级压力五个阶段的五点法。水利水电工程压水试验压力选用表4。8-39中的规定值.

表4。8 —39 压水试验压力值选用表

灌浆工程 类别 钻孔 类型 坝高 (m) - 先导孔 基岩帷幕灌浆 质 量检查孔 基岩固结灌浆和水工隧洞围岩固结灌浆 灌浆孔和质量检查孔 灌浆压单点法 力(MPa) 压水试验压力 ≥1 1MPa 五点法压水试验压力 备注 - - <70 70~100 >100 <1 <0。3 - - - 1~3 0.3MPa 灌浆压力 H或1.5H0 1MPa 1MPa或1.5H 1MPa 灌浆压力的80% 0.3,0.6,1。0,0。6,0。H0、H为坝前水头(m),均以正常蓄水位为3(MPa) 准,分别从河床基岩0。1,0。2,0.3,面和帷幕所在部位基0.2,0.1(MPa) 岩面起算 1m水头≈0。01MPa - 1.5H大于2MPa时采用2MPa 单点法压水试验压力 灌浆压力大于3MPa的0.3,0.6,1.0,0.6,0.3时,压力试验压力由倍 设计按地质条件和工程需要确定 - - ≤1

其它地层压水试验压力可采用灌浆压力的80%,或采用本工程地质勘探所用的压水试验压力值.

压入流量稳定标准为:在稳定的压力下,每3~5min测读一次压入流量。连续四次读数中最大值与最小值之差小于最终值的10%,或最大值与最小值之差小于1L/min时,本阶段试验即可结束,取最终值作为计算值。

单点法压水试验成果以透水率q表示,计算公式见4.8—20.

qQ (4.8—20) PL五点法压水试验成果计算:以压水试验三级压力中的最大压力值(P)及其相应的压入流量(Q)代入公式4。8-20,即可求出透水率值。

五点法压水试验成果表示可根据五个阶段的压水试验资料绘制P—Q曲线,而后参照表4.8-40确定P—Q曲线类型.

表4。8-40 三级压力五个阶段压水试验的P-Q曲线类型及曲线特点表

类型名称 A(层流)型 B(紊流)型 C(扩张)型 D(冲蚀)型 E(充填)型 17

类型名称 A(层流)型 B(紊流)型 C(扩张)型 D(冲蚀)型 E(充填)型 PPPPPP—Q 曲线 QQQQQ 升压曲线凸向Q轴,降压曲线与升压曲线不重合,呈逆时针环状 曲线特点 升压曲线为通过原点的直线,降压曲线与升压曲线基本重合 升压曲线凸向Q轴,降压曲线与升压曲线基本重合 升压曲线凸向P轴,降压曲线与升压曲线基本重合 升压曲线凸向P轴,降压曲线与升压曲线不重合,呈顺时针环状

(4) 裂隙岩体灌浆分段方式主要有:自下而上分段法,自上而下分段灌浆法,自上而下孔口封闭分段灌浆法,段长一般在5m左右。水电工程多用浆液孔段内循环灌浆工艺。

地基土体灌浆工艺主要有:打入花管灌浆法,套管护壁灌浆法,循环钻灌浆法,套壳花管灌浆法。

灌浆压力是灌浆能量的来源,是控制灌浆质量的重要因素.使用较高压力的优点在于:使浆液能更好地压入地层孔隙,并利于水泥浆液中水分尽快、尽多地析出,结石充满饱满、密实;可获得较大的扩散范围,可使孔距增大,孔数减少,使施工经济,工期缩短。

但过高的灌浆压力会使建筑物和地层产生不利的变形,使浆液过度脉状扩散,造成浪费。灌浆试验在必要时应进行地表抬动变形和水平位移监测。常采用的监测方法有精密水准仪观测、千分表或多点位移计观测、测斜仪观测等。

浆液室内试验可有选择地进行细度和颗分试验;配比试验;流动性或流变参数、凝结时间;沉降稳定性;结石的容重、强度、弹性模量和渗透性。

现场灌浆试验的浆液使用,遵循由稀向浓的变换原则,直至达到灌浆结束标准。

灌浆试验施工完成待凝(一般为7~14d)后,可进行灌浆效果检查。常用的检查方法有:钻孔取芯、压水试验、钻孔波速及弹模测试,开挖探洞或钻大口径孔进行观察,进行各种力学性能试验。

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(5) 灌浆试验报告内容可包括:

试验的工程环境、目的、任务、地质条件;试验的实施状况和质量效果检查情况;试验成果的分析和评述。 4.8.4。5 灌(注)浆材料及配方设计

灌浆工程选择合适的浆材和浆液配比对工程的质量、经济性和施工有重要的影响.

1.综合技术经济指标

从浆材综合技术经济指标比较,以打分的方法进行评价,各种浆材的取分值参

见表4。8-41。表中未计入所处理工程的具体条件,也未考虑施工的难易程度、拟采用的工艺措施,在实际工程中应结合具体情况进行方案的选择。

表4.8—41 浆材综合技术经济指标评分表

序号 项目 最高分值 水泥 水玻璃 铬木素 AM—9 AC-MS 酚醛塑料 有机胶 沥青乳剂 粘土 聚氨脂 环氧 1 造价 3 2.8 2。4 1.8 0.6 0。6 1.5 1。2 1。5 3 0。3 0.1 2 注入能力 1 0。2 0.6 0。7 0.8 0。8 0.6 0.4 0。7 0。4 0。7 0.8 3 防渗效果 2 1.8 1。8 1.8 1。8 1。8 1.6 1 0。5 1.8 1。8 1.8 4 加固效果 2 1.8 1 1 0.5 0。5 1 0。5 0。3 0。3 1 2 5 耐入性 1 0。9 0。8 0。7 0。9 0.9 0.9 0。3 1 0.9 0。9 1 6 施工期非毒性 0。5 0。5 0。5 0 0。2 0。3 0.2 0。5 0.5 0.5 0。3 0。2 7 使用期非毒性 1.5 1.5 1.1 0。9 1。1 1。1 1。1 1 1.5 1.5 1。2 1。2 8 非石油产品 2 2 1.6 1。6 0。4 0.4 0。8 2 0 2 0.3 0。8 9 总分 13 11.5 9。8 8。5 6.3 6.4 7.7 6。9 6。0 10。4 6.5 7。9

2.灌浆工艺的影响

对于渗透灌浆,地层的可灌性或渗透性对选择合适的浆材十分重要,表4。8

—42给出了各种浆材的适用范围,供参考。

表4.8—42 各种浆材的适用范围

渗透系数 (cm/s) 水泥浆 膨润土水泥浆 分散膨润土 10-1 ─ ─ 102 ─ ─ —103 ─ —10-4 ─ ─ 105 —106 —10-7 19

渗透系数 (cm/s) 铬木素凝胶 硅胶 丙凝 苯酚 浓浆 稀浆 10-1 102 —103 —10-4 ─ ─ 105 ─ ─ ─ —106 ─ ─ ─ —10-7 ─ ─

灌浆工程常采用的水泥浆液等粒状浆材,其渗透注入能力受水泥颗粒大小、流动性和沉降稳定性控制,尤以颗粒尺寸最为重要。考虑到群粒堵塞效应、地层孔隙率状况和工程的经验,国内外广泛采用公式(3.2-1)进行砂砾石地层和砂层的可注性判断。满足该公式条件时,可使地层的渗透系数降低至10—4~10—5cm/s量级水平。

水泥浆液的流动性取决于水灰比,一般水灰比大于5后流动性变化不大。水电工程帷幕灌浆采用5:1,3:1,2:1,1:1,0.8:1,0。6:1,0。5:1等七个比级,开注水灰比可采用5:1。近来,国内外灌浆工程采用的开注水灰比越来越小,如采用2:1开灌,比级越来越少。如采用2:1,1:1,0.6:1三个比级。也有工程只采用一种水灰比的所谓稳定性浆液进行灌注。

水灰比越大,浆液的沉降析水率越高,分选沉淀性越强,对灌浆过程将产生一些不利的影响。如:分选沉降堵塞灌浆通道,过高的析出水影响灌浆效果。工程中,除采用循环灌浆、较高压力等措施外,常在浆液中掺入膨润土或高塑性粘土进行改性。

渗透性灌浆工程采用化学浆液时,其流动性除要考虑浆液的粘度外,尚需考虑浆液的浸润性,需要了解其表面张力或接触角等指标。

灌浆工艺对选择浆材的影响参见表4.8-43

3.经济性的影响

表4.8-43 按灌浆工艺选择浆液类型表

灌浆工艺 渗透灌浆 脉状灌浆 挤密灌浆 电动化学灌浆 浆 液 类 型 低粘度溶液浆液、悬浮浆液 水泥浆、粘土浆、粉煤灰等悬浮浆液 低流动度的悬浮浆液、水泥砂浆 水玻璃浆液 为降低工程造价,一般应尽可能利用当地材料,如粘土、粉煤灰.灌浆工程多使

用水泥也是由于其来源广、在凝固性材料中造价较低。但从具体工程考虑,有时利用某些化学材料的特性可获得较低的工程造价.如某些堵漏工程,利用化学材料的凝固特性,可使用较少的材料、较低的工作量,获得较低的工程造价。

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4.环境污染的影响

灌浆材料中,不少材料有程度不同的污染环境问题,甚至有的材料具有一定

的毒性.

在选择浆材和浆液配比时,应严格控制其危害,尽量减少或避免对环境的污

染。尤其当施工场地位于饮水源、河流、湖泊、鱼池、村镇附近时,更应严格控制。

4。8。4.6 浆液扩散半径与灌(注)浆孔的布置

灌浆扩散半径是一定工艺条件下,浆液在地层中扩散程度的数学统计的描述值,是确定排数、孔距和排距布置等的重要参数。

渗入性灌浆按灌浆扩散理论推导的扩散半径公式众多,在砂砾石层中灌浆常用的有:按球形扩散理论推导的Mang公式,参见式(4.8-21);按柱形扩散理论推导的式(4。8-22)。

R33Khrt/(n) (4.8-21) R22Khrt/[nln(R/r)] (4.8-22)

工程中亦有时采用下列公式进行估算: 在砾石地层中有

R1.[Kthr/(n)]1/3 (4.8 -23) R[2Kt(hr)1/2/(n)]1/2 (4。8—24) 式中:为有效充填系数。

由于地层的不均匀性,浆液扩散往往是不规则的,灌浆扩散半径难以准确计

算.一般灌浆扩散半径与地层渗透系数、孔隙尺寸、灌浆压力、浆液的灌入能力等因素有关。

工程初步设计阶段,可通过经验或工程类比确定灌浆扩散半径,作出初步的

钻孔布置,经灌浆试验或施工前期灌浆效果验证、评估后确定。 4.8。4。7 灌(注)浆压力确定

地层容许灌浆压力一般与地层的物理力学指标有关,与灌浆孔段位置、埋深、

灌浆材料、工艺等也有一定的关系。重要工程地层容许灌浆压力的确定多由灌浆试验得出,一般情况下可参照类似工程的经验和有关公式初步拟出,再在工程实

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施中的前期逐步调整确定。

砂砾石地基灌浆容许压力公式:

pC(0.75HKh) (4.8—25) pHCKh (4.8—26)

式中:p为容许灌浆压力,105Pa;C为与孔序有关的系数,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔分别为1、1.25、1.5;H为地基覆盖层厚度,m;K为与灌浆方式有关的系数,自上而下灌浆时取0.8,自下而上灌浆时取0.6;为与地层性质有关的系数,结构疏松、渗透性强取低值;h为灌浆段至地表的深度,m;为系数,在1~3间选取;为上覆地层的重度,10N/m3。

岩石地基灌浆容许压力公式:

pp0m1m2D (4。8—27)

式中:p0为容许灌浆压力初值,105Pa;m1为灌浆方法系数,105Pa/m;m2为灌浆次序系数,105Pa/m,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔分别选择1、1~1。25、1~1。5;D为灌浆段埋深,m。p0及m1可由表4.8-44查出.

表4。8—44 p0及m1选用表

岩 性 裂隙细小且少、结构密实的岩石 弱风化裂隙岩石、无大裂隙但有层理的沉积岩 严重风化裂隙岩石、有近水平层理的沉积岩 p0 (105Pa) 1。5~3。0 0.5~1。5 0.25~0.5 m1(105Pa/m) 自上而下 2。0 1.0 0。5 自下而上 1。0~1.2 0.5~0.6 0.2~0。3

4.8。4。8 灌(注)浆结束标准

灌浆标准指工程要求地层或结构经灌浆处理后应达到的质量标准。质量标准直接关系到建筑物的功能、安全性以及工程量、工程进度、造价等。

由于工程性质、灌浆的目的的要求、所处理对象的条件各不相同,又受到检测手段的局限,故设计的灌浆标准常常采用防渗标准、强度及变形标准及施工控制标准进行控制。并且常常需要在施工前进行灌浆试验,在验证灌浆设计、施工参数的同时,确定灌浆质量标准的具体指标。

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1.防渗标准

防渗标准是指对地层或结构经灌浆处理后应达到的渗透性要求,是工程为了减少地基的渗透流量、避免渗透破坏、降低扬压力提出的对地层的渗透性要求。

岩石地基的防渗标准采用钻孔压水试验成果表示。压水试验成果又以透水率q表示,单位为吕容(Lu)。定义为:压水压力为P为1MPa时,每米试段长度L(m)每分钟注入水量Q(L/min)为1L时,称为1Lu。若压水压力不等1MPa时,可按下列线性关系推出。

qQ (4。8-28) PL压水流量稳定标准为:在稳定的压力下,每3~5min测读一次压入流量,连续四次读数中最大值与最小值之差小于最终值的10%,或最大值与最小值之差小于1L/min时,本阶段试验即可结束,取最终值作为计算值。

国内外岩石地基工程防渗标准一般1~5Lu,特殊情况高标准可达0。5Lu,低标准为10Lu。

地基土的防渗标准多采用渗透系数(K,单位cm/s)表述,防渗标准一般要求渗透系数降低到10-4cm/s量级以下。由于灌浆工程多采用钻孔压水试验成果表示,渗透系数与透水率之间的关系大致可按下式估计:

Kq1.5105 (4.8—29) 岩基帷幕工程中,帷幕的防渗标准尚包括幕体的容许水力坡降,一般取值在10~25,当幕薄或幕体渗透系数大时取小值。根据幕体的容许水力坡降,可确定适当的幕厚。

防渗帷幕的容许水力坡降尚有一定的争议,这与岩体的各向异性有关,灌浆参数的变化,使浆液的扩散范围也会发生很大的变化,目前还难以计算岩基灌浆防渗体的厚度.不同的灌浆方案,尤其是不同的灌浆压力和材料,使形成的浆液结石质量区别较大,其容许水力坡降随之变化。此类因素的影响尚需进一步深入研究。

2.强度及变形标准

强度及变形标准是指对地层或结构经灌浆加固处理后应达到的强度和变形要求,是工程为提高地层或结构的承载能力、物理力学性能,改善变形性能,对抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、粘结强度及变形模量、压缩系数、蠕变特性等

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方面指标的要求。设计时应根据工程性质、灌浆的目的要求、所处理对象的条件,确定所需要的强度、变形标准及适宜的检测手段和指标。

岩石地基(及构筑物)的灌浆加固处理,强度及变形标准可采用岩体波速测试、

钻孔或探洞变形模量测试值、岩芯或试件强度值表述,限于检测设备和技术条件,常采用钻孔压水试验成果值表示,并用经验判断和工程类比评价。

地基土的灌浆加固处理,强度及变形标准可采用地层钻孔或静载试验压缩模

量测试值、承载力试验值、试件抗剪强度值等表述。有时限于条件,常采用钻孔注水或抽水试验成果值或渗透系数表示.

接缝灌浆及裂缝灌浆加固处理,强度及变形标准常采用抗压强度、抗拉强度、

粘结强度及变形模量、蠕变特性等指标。

锚固工程灌浆加固处理,强度及变形常采用锚固剂材料及界面的抗剪强度指

标或抗拔力指标。

桩基工程辅助进行的灌浆加固处理能显著提高桩端抗压强度,强度及变形标

准常采用承载力指标。

为保持所要求的强度及变形标准,在考虑该标准的同时也应考虑一定的耐久

性要求,避免诸如物理、化学溶滤破坏、过低的耐久性等情况发生。

3.施工控制标准

1)灌浆量控制标准

灌浆量控制标准常用于各种地基土渗透灌浆。由地基土的孔隙率n,设计的灌浆体积V(m3)控制指标可按下述公式计算:

QVnm (4。8-30)

对于防渗帷幕灌浆工程,要求各钻孔灌浆体有一定的搭接以形成连续的幕体。工程中常采用分序逐渐加密原则进行灌浆,若孔距布置适当,后序孔耗灰量应较前序孔适当递减。后序孔的单位耗灰量和前序孔的单位耗灰量之比称为孔序单位耗灰量递减率。若孔序单位耗灰量递减率大于1,表明与前序孔浆体尚未搭接,需要增加下一孔序或调整布孔孔距。若孔序单位耗灰量递减率在0.25~0。75之间,表明与前序孔灌浆体搭接良好,布孔孔距较为合理。

2)灌浆压力控制标准

根据工程需要,参考灌浆试验或经验,可设计出一定的灌浆压力作为控制标

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准。灌浆实施时,采用给出的压力,达到一定灌浆结束条件进行控制。如在《水工建筑水泥灌浆施工技术规范》SL62—94中为:在规定的压力下,当注入率不大于0。4L/min时,继续灌注60(30)min;或不大于1L/min,继续灌注90(60)min,灌浆可以结束。

3)灌浆强度值(GIN)控制标准

G·隆巴迪提出一定的灌浆压力和注入量的乘积,即所谓的能量消耗(GIN

值),作为灌浆控制的标准。该控制方法近来在国内几座重点水利水电工程中进行了试验。

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