《地基處理》3省公開(kāi)課一等獎(jiǎng)全國(guó)示范課微課金獎(jiǎng)?wù)n件

灌漿法1/19灌漿法實(shí)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(qiáng)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(qiáng)度遠(yuǎn)沒(méi)得到充分發(fā)揮,也就是說(shuō)材料實(shí)際應(yīng)力很小,遠(yuǎn)沒(méi)到達(dá)材料設(shè)計(jì)強(qiáng)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(duì)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(dòng)基礎(chǔ)等，包含對(duì)已經(jīng)有建筑物修補(bǔ)；三、道路基礎(chǔ)：公路、鐵道和飛機(jī)場(chǎng)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(lái)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(lái)越多，漿材性能和應(yīng)用問(wèn)題研究越來(lái)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(lái)越多用作提升地基承載力和消除建筑物沉降伎倆；四、我國(guó)和一些比較發(fā)達(dá)國(guó)家，電子計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已較普遍地在灌漿施工中用來(lái)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(shuō)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(chēng)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(shí)伴有體積收縮、對(duì)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(diǎn)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(diǎn)是造價(jià)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(lái)滿(mǎn)足單一材料無(wú)法實(shí)現(xiàn)性能，尤其是水泥水玻璃漿材，含有成本低、速凝特點(diǎn)，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(huì)意義。（4）水：把固態(tài)水泥變成懸浮液，以供灌漿，并對(duì)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(qiáng)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(guò)程中，顆粒沉淀分層會(huì)引發(fā)機(jī)具管路和地層孔隙堵塞，可能造成灌漿過(guò)程過(guò)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(dòng)性降低到不可泵送程度；二是凝結(jié)后漿液隨時(shí)間而變硬，水泥漿初凝時(shí)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(huì)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(qiáng)度和滲透性：影響結(jié)石強(qiáng)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(gè)改性漿材（1）超細(xì)水泥：慣用水泥因?yàn)轭w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(wú)毒丙凝：丙凝AM-9即使可灌性好，但對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)有毒害，對(duì)空氣和地下水有污染，1980年美國(guó)研制出了AC-400漿材，1982年中國(guó)水科院研制出了AC-MS漿材，這類(lèi)漿材毒性?xún)H為AM-91%，但其特征與功效與AM-9類(lèi)似；（3）酸性水玻璃：國(guó)內(nèi)外從20世紀(jì)70年代后期開(kāi)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(méi)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(shù)脂：環(huán)氧樹(shù)脂漿液粘度大、可灌性小、憎水性強(qiáng)（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(shù)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(shù)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(qiáng)、高強(qiáng)、高結(jié)石率等特點(diǎn)。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(lèi)：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(guò)程中地層結(jié)構(gòu)不受擾動(dòng)和破壞，所用灌漿壓力相對(duì)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(qiáng)度，引發(fā)巖石或土體結(jié)構(gòu)破壞和擾動(dòng)，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(duì)較大。經(jīng)過(guò)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(diǎn)周?chē)纬蔁襞轄羁臻g，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(chēng)為土內(nèi)壓密。壓密灌漿CompactionGrouting電動(dòng)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(shí)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(qiáng)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(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)計(jì)算1、灌漿標(biāo)準(zhǔn)：經(jīng)過(guò)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(zhǎng)度和寬度；3、灌漿材料：包含漿材種類(lèi)和漿液配方；4、漿液影響半徑：漿液在設(shè)計(jì)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(jì)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(píng)定：用各種方法和伎倆檢測(cè)灌漿效果11/19二、方案選擇這是設(shè)計(jì)者首先面正確問(wèn)題，但其詳細(xì)內(nèi)容并無(wú)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(lèi)及土性、地下水位、地震級(jí)別等）3、工程性質(zhì)（永久工程or暫時(shí)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(qiáng)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(shí)，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(wú)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(rùn)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(duì)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(guó)內(nèi)外工程實(shí)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(zhuān)門(mén)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(jià)也越高，所以防滲標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)是絕正確，每個(gè)灌漿工程都應(yīng)依據(jù)自己特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)技述經(jīng)濟(jì)比較確定一個(gè)相對(duì)合理指標(biāo)。

強(qiáng)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)17/19四、漿材及配方設(shè)計(jì)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(jì)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(bǔ)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(yàn)方法是在灌漿體內(nèi)鉆孔，并經(jīng)過(guò)鉆孔進(jìn)行不一樣測(cè)試工作：1、灌漿結(jié)束后，