《地基處理》3省公開課一等獎全國示范課微課金獎?wù)n件

灌漿法1/19灌漿法實質(zhì)是用氣壓、液壓或電化學(xué)原理，把一些能固化漿液注入天然和人為裂縫或孔隙，以改進(jìn)各種介質(zhì)物理力學(xué)特征。

1.定義概述2/19

2.目標(biāo)一、防滲：降低滲透性、降低滲流量、提升抗?jié)B能力、降低孔隙壓力；二、堵漏：封填孔洞，堵截流水；三、加固：提升巖土力學(xué)性能，恢復(fù)砼結(jié)構(gòu)及圬工建筑物整體性；四、糾正建筑物傾斜：使發(fā)生不均勻沉降建筑物恢復(fù)原位或減小其傾斜度。是材料強度不能充分發(fā)揮結(jié)構(gòu),比如大致積混凝土,內(nèi)部混凝土強度遠(yuǎn)沒得到充分發(fā)揮,也就是說材料實際應(yīng)力很小,遠(yuǎn)沒到達(dá)材料設(shè)計強度.基本結(jié)構(gòu)是指除鋼筋砼、預(yù)應(yīng)力砼、鋼結(jié)構(gòu)以外，由純混凝土或磚石砌體材料建筑

3.處理對象一、壩基：砂基、砂礫石地基、喀斯特溶洞及斷層軟弱夾層等；二、樓基：普通地基及振動基礎(chǔ)等，包含對已經(jīng)有建筑物修補；三、道路基礎(chǔ)：公路、鐵道和飛機(jī)場路道等；四、地下建筑：輸水隧洞、礦井巷道、地下鐵道和地下廠房等；五、其它：預(yù)填骨料灌漿、后拉錨桿灌漿及灌注樁后灌漿等。3/19

4.近期發(fā)展一、應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，除壩基防滲加固外，在其它土木工程如道橋、礦井、文物、市政、地鐵和地下廠房中，灌漿也占有相當(dāng)主要地位；二、漿材品種越來越多，漿材性能和應(yīng)用問題研究越來越深入；三、劈裂灌漿技術(shù)已取得顯著發(fā)展，尤其在軟土地基中，該技術(shù)越來越多用作提升地基承載力和消除建筑物沉降伎倆；四、我國和一些比較發(fā)達(dá)國家，電子計算機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)已較普遍地在灌漿施工中用來搜集和處理諸如灌漿壓力、漿液稠度和耗漿量等主要參數(shù)，以提升工效和灌漿技術(shù)水平。4/19灌漿材料灌漿工程中所用漿液是由主劑、溶劑及各種附加混合劑混合而成，通常所說灌漿材料，是指漿液中所用主劑。灌漿材料顆粒型漿材化學(xué)型（溶液）漿材混合型漿材以水泥為主劑，故多稱為水泥系漿材由兩種或各種化學(xué)材料配制由顆粒型漿材與化學(xué)漿材按不一樣百分比混合而成普通水泥漿易沉淀析水穩(wěn)定性差、硬化時伴有體積收縮、對細(xì)裂隙而言顆粒較粗、大規(guī)模灌漿工程則水泥耗量大，故在水泥漿中摻入粘土、砂和粉煤灰等、提升水泥顆粒細(xì)度、摻入各種附加劑以改進(jìn)水泥漿液性能。最大特點是漿液屬于真溶液，初始粘度小，可用于灌注細(xì)小裂縫或孔隙。缺點是造價高和污染環(huán)境，故其推廣應(yīng)用受到限制，尤其是在日本，在1974年發(fā)生污染環(huán)境福崗事件后，只允許使用水玻璃系漿材。包含聚合物水玻璃漿材、聚合物水泥漿材和水泥水玻璃漿材等，可用于降低漿材成本，或用來滿足單一材料無法實現(xiàn)性能，尤其是水泥水玻璃漿材，含有成本低、速凝特點，已被廣泛應(yīng)用。5/19一、水泥系漿材1、基本材料：純水泥漿、粘土水泥漿、粉煤灰水泥漿（1）水泥：普通硅酸鹽水泥、礦渣水泥、火山灰水泥、抗硫酸鹽水泥（2）粘土：含有吸收水分（蒙脫石）和形成膠凝結(jié)構(gòu)能力，慣用于提升水泥漿穩(wěn)定性、預(yù)防沉淀和析水。（3）粉煤灰：用于節(jié)約水泥、降低成本和消化三廢材料（廢水、廢氣、廢渣），含有較高經(jīng)濟(jì)效益和社會意義。（4）水：把固態(tài)水泥變成懸浮液，以供灌漿，并對水泥顆粒水解和水化，使化合物形成晶體并相互結(jié)合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而把水泥漿逐步形成含有一定力學(xué)強度結(jié)石。6/19二、漿材主要性質(zhì)1、材料分散度：普通分散度越高、可灌性就越好，并影響漿液物理力學(xué)性能；2、沉淀析水性：沉淀析水性是影響灌漿質(zhì)量有害原因。在灌漿過程中，顆粒沉淀分層會引發(fā)機(jī)具管路和地層孔隙堵塞，可能造成灌漿過程過早結(jié)束。灌漿結(jié)束后，顆粒沉淀分層將使?jié){液密度在垂直方向上發(fā)生改變，使灌漿體均勻性降低；漿液析水將使結(jié)石率降低，在灌漿體中形成空隙。漿液水灰比是影響析水性主要原因。3、凝結(jié)性：分為兩階段，一是早期階段，漿液流動性降低到不可泵送程度；二是凝結(jié)后漿液隨時間而變硬，水泥漿初凝時間為2-4h，粘土水泥漿和粉煤灰水泥漿則更慢。4、收縮性：潮濕養(yǎng)護(hù)漿液，不但不會收縮還可能略有膨脹，而干燥養(yǎng)護(hù)漿液就可能發(fā)生收縮，進(jìn)而產(chǎn)生微細(xì)裂縫，影響灌漿效果。5、漿液粘度：粘度是度量流體粘滯性大小物理量，普通漿液水灰比越大，粘度就越小，材料細(xì)度越高，粘度就越大。6、強度和滲透性：影響結(jié)石強度原因包含：漿液起始水灰比、結(jié)石孔隙率、水泥品種及摻合料等產(chǎn)，其中以漿液濃度最為主要；不論是純水泥漿還是粘土水泥漿和粉煤灰水泥漿，結(jié)石滲透性都很小。7/19三、幾個改性漿材（1）超細(xì)水泥：慣用水泥因為顆粒較粗，普通只能灌注礫石或直徑大于0.2-0.3mm孔隙。為提升水泥可灌性，日本率先用干磨法制成d50為4umMC超細(xì)水泥，可灌入K=10-3cm/s中細(xì)砂層，后由北京水科院研制出水平相當(dāng)SK超細(xì)水泥，近期由浙大等單位研制出d50為3-4umCX超細(xì)水泥；（2）無毒丙凝：丙凝AM-9即使可灌性好，但對神經(jīng)系統(tǒng)有毒害，對空氣和地下水有污染，1980年美國研制出了AC-400漿材，1982年中國水科院研制出了AC-MS漿材，這類漿材毒性僅為AM-91%，但其特征與功效與AM-9類似；（3）酸性水玻璃：國內(nèi)外從20世紀(jì)70年代后期開展了酸性水玻璃研究，這種水玻璃能在中性區(qū)域內(nèi)膠凝，凝膠體沒有堿溶出，在潮濕地層中可看成是永久性漿材；（4）改性環(huán)氧樹脂：環(huán)氧樹脂漿液粘度大、可灌性小、憎水性強（吸水能力?。┡c潮濕裂隙粘結(jié)能力差，故在其中摻入糠醛、丙酮和水溶性甘油環(huán)氧樹脂等方法，可形成含有低粘度、高親水性并能在低溫下固化改性環(huán)氧樹脂；（5）水玻璃水泥漿：由水玻璃溶液與水泥漿混合而成，含有早強、高強、高結(jié)石率等特點。8/19在地基處理中，灌漿工藝所依據(jù)理論主要可歸納為以下四類：灌漿理論有代表性滲透灌漿理論：球形擴(kuò)散理論、柱形擴(kuò)散理論、袖套管法理論滲透灌漿PermeationGrouting在灌漿壓力作用下，漿液克服各種阻力滲透孔隙和裂隙，壓力越大，吸漿量及漿液擴(kuò)散距離就越大。這種理論假定在灌漿過程中地層結(jié)構(gòu)不受擾動和破壞，所用灌漿壓力相對較小。適合用于中砂以上砂土和有裂隙巖石劈裂灌漿FracturingGrouting在灌漿壓力作用下，漿液克服地層初始應(yīng)力和抗拉強度，引發(fā)巖石或土體結(jié)構(gòu)破壞和擾動，使地層中原有孔隙或裂隙擴(kuò)張或形成新裂縫或孔隙，從而使低透水性地層可灌性和漿液擴(kuò)散距離增大，所用灌漿壓力相對較大。經(jīng)過鉆孔向土層中壓入濃漿，伴隨土體壓密和漿液擠入，將在壓漿點周圍形成燈泡狀空間，并因漿液擠壓作用而產(chǎn)生輻射狀上抬力，從而引發(fā)地層局部隆起，許多工程種用這一原理糾正了地面建筑物不均勻沉降，被稱為土內(nèi)壓密。壓密灌漿CompactionGrouting電動化學(xué)灌漿ElectrochemicalInjection當(dāng)在粘土中插入金屬電極并通以直流電后，就在土中引發(fā)電滲、電泳和離子交換作用，促使在通電區(qū)域中含水量降低，從而在土內(nèi)形成滲漿通道，若在通電時向土中灌注硅酸鹽漿液，就能在通道上形成硅膠，并與土顆粒膠結(jié)成含有一定力學(xué)強度加固體。表面壓密：在建筑物底板下土層表面壓漿，使土體自上而下固結(jié)沉降。9/19表面壓密土內(nèi)壓密10/19一、設(shè)計內(nèi)容設(shè)計計算1、灌漿標(biāo)準(zhǔn)：經(jīng)過灌漿要求到達(dá)效果和質(zhì)量指標(biāo)；2、施工范圍：包含灌漿深度、長度和寬度；3、灌漿材料：包含漿材種類和漿液配方；4、漿液影響半徑：漿液在設(shè)計壓力下所能到達(dá)有效擴(kuò)散距離；5、鉆孔布置：依據(jù)漿液影響半徑和灌漿體設(shè)計厚度，確定合理孔距、排距、孔數(shù)和排數(shù)；6、灌漿壓力：要求不一樣地域和不一樣深度允許最大灌漿壓力；7、灌漿效果評定：用各種方法和伎倆檢測灌漿效果11/19二、方案選擇這是設(shè)計者首先面正確問題，但其詳細(xì)內(nèi)容并無嚴(yán)格要求，普通只把灌漿方法和灌漿材料選擇放在首要位置，其選擇與以下原因相關(guān)：1、灌漿目標(biāo)（加固or防滲？提升承載力or減小變形？）2、地質(zhì)條件（地層結(jié)構(gòu)、土類及土性、地下水位、地震級別等）3、工程性質(zhì)（永久工程or暫時工程？主要建筑or普通建筑？）12/19灌漿方案選擇普通遵照下述標(biāo)準(zhǔn)：（1）灌漿目標(biāo)如為提升地基強度和變形模量，普通可選取以水泥為基本材料水泥漿、水泥砂漿和水泥-水玻璃漿等。（2）灌漿目標(biāo)如為防滲堵漏時，可采取粘土水泥漿、粘土水玻璃漿、水泥粉煤灰混合物、丙凝、AC-MS、鉻木素以及無機(jī)試劑為固化劑硅酸鹽漿液等。13/19（3）在裂隙巖層中灌漿普通采取純水泥漿或在水泥砂漿中摻入少許膨潤土；在砂礫石層中或在溶洞中采取粘土水泥漿；在砂層中普通只采取化學(xué)漿液，在黃土中采取單液硅化法或堿液法。（4）對孔隙較大砂礫石層或裂隙巖層中采取滲透性注漿法，在砂層灌注粒狀漿材宜采取水力劈裂法。14/19在國內(nèi)外工程實踐中，常采取聯(lián)合灌漿工藝，包含不一樣漿材及不一樣灌漿方法聯(lián)合以適應(yīng)一些特殊地質(zhì)條件和專門灌漿目標(biāo)需要。15/19

防滲標(biāo)準(zhǔn)越高，表明灌漿后地基滲透性越低，灌漿質(zhì)量就越好，地下水流速也越低，地基發(fā)生管涌破壞可能性就越小，但造價也越高，所以防滲標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)是絕正確，每個灌漿工程都應(yīng)依據(jù)自己特點，經(jīng)過技述經(jīng)濟(jì)比較確定一個相對合理指標(biāo)。

強度和變形標(biāo)準(zhǔn)三、灌漿標(biāo)準(zhǔn)施工控制標(biāo)準(zhǔn)16/19四、漿材及配方設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)17/19四、漿材及配方設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)18/19灌漿質(zhì)量普通指灌漿施工是否嚴(yán)格按設(shè)計和施工規(guī)范進(jìn)行，如不符，則應(yīng)依據(jù)詳細(xì)情況采取適當(dāng)補充辦法；灌漿效果是指灌漿后能把地層物理力學(xué)性質(zhì)改進(jìn)到什么程度。地基灌漿最主要效果檢驗方法是在灌漿體內(nèi)鉆孔，并經(jīng)過鉆孔進(jìn)行不一樣測試工作：1、灌漿結(jié)束后，