灌浆法 化学加固法教学课件PPT.ppt

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1、灌浆法概念：灌浆法是指利用气压、液压或电化学原理，将具有流动性和胶结性能的浆液注入各种介质的裂隙、孔隙。形成结构致密、强度高、防渗性能和化学稳定性好的固结体，以改善灌浆对象的物理力学性质。,第六章 化学加固法,1.灌浆按材料：粒状浆材和化学浆材，无机浆材和有机浆材。2.按灌浆原理：渗透灌浆：以渗透形式为主；压密灌浆：以压密形式为主；劈裂灌浆：以劈裂形式为主；电动化学灌浆。3.按灌浆目的：防渗灌浆；加固灌浆。,一、灌浆的分类,1.建筑地基加固。通过改善地基土的力学性质，对地基进行加固或纠偏处理。2.钻孔灌注桩后压浆。通过对桩侧或桩底压浆，即可消除孔底沉渣及桩周泥皮对桩承载力的影响，可提高桩的承载

2、力。3.坝基工程防渗和加固。切断渗流及提高坝体整体性和抗滑稳定性。4.基坑支护和边坡治理。提高支护结构后土体的强度，减少基坑的渗水量，防止邻近建筑物沉降及维护边坡稳定。5.后拉锚杆灌浆。将拉杆与土体胶结，形成锚固体。6.地铁的灌浆加固。防止地面沉降过大，限制地下水的流动及制止土体位移。,二、应用范围及其作用,灌浆浆液由：主剂、溶剂和各种外加剂混合而成。,第二节 灌浆材料,(一)单液水泥浆 以水泥浆为主，添加一定量的外加剂，并采用单液工艺进行灌浆的浆液称为单液水泥浆。(二)水泥水玻璃浆 以水泥和水玻璃为主剂，可加入速凝剂或缓凝剂形成复合注浆材料。(三)粉煤灰水泥浆粉煤灰水泥浆液一般只灌孔隙较大的

3、地层。,一、水泥类浆材,1.浆液的性能指标 相对密度 粘度 凝结时间 析水率 结石强度,(一)单液水泥浆,相对密度：反映浆液中水泥的含量。通过浆液的相对密度可判断水灰比的大小。,粘度：度量流体粘滞性大小的指标。其值直接影响到浆液的扩散半径及压力、流量等参数的确定。浆液的粘度与水灰比之间为反函数关系，水灰比越大，流动性越好，粘度越小。,相对密度和粘度,凝结时间 水泥类浆液的凝结过程分为初凝和终凝两个阶段。析水率：浆液凝结后析出的水量与浆液体积之比为析水率。,浆液的析水将使结石率降低，在灌浆固结体中形成空隙，影响加固效果。,凝结时间和析水率,结石强度：指按规定配合比制成的浆液在试模中养护后所测得的

4、各龄期的抗压强度和抗折强度。影响结石强度的因素主要有：浆液水灰比、水泥品种、外加剂等。水灰比影响最大，水灰比越大，结石强度越低。灌浆目的不同对浆液结石性能的要求不同 防渗灌浆要求浆液结石密实，防渗和耐久性好；水灰比一般为0.5：12：1。加固灌浆要求结石的抗压和抗折强度高。水灰比一般较大，为稳定灌浆，一般加入少许膨润土。渗透性。主要和水灰比，配比及龄期有关。,结石强度和渗透性,浆液的性能调节 纯水泥浆的早期强度一般较低，凝结时间较长，析水性大，稳定性差，且随着水灰比的增大，表现得越突出。实际工程中，往往根据灌浆目的和地下水条件不同掺入不同的外加剂。,2.浆液的性能调节与配制,a.水泥用量、水用

5、量,b.水泥浆液的密度,(2)浆液的配制,以水泥和水玻璃为主剂，和加入速凝剂或缓凝剂形成复合注浆材料。1.浆液的性能 凝胶时间 受水泥品种、水灰比、水玻璃浓度、水泥与水玻璃体积比及温度的影响。抗压强度 水泥水玻璃浆液结石体的早期强度较高，14d后强度变化不显著。抗压强度随水灰比、水玻璃浓度的增大而降低；水玻璃与水泥浆体积比(S/C)对抗压强度的影响存在最佳值。,(二)水泥水玻璃浆,水玻璃的稀释 a.水玻璃的有关性能参数 模数 波美度,b.水玻璃的稀释,2.浆液配制,缓凝剂使用要注意配制顺序 一般先将缓凝剂溶入水后加水泥搅拌。,粉煤灰的化学成分由SiO2、Al2O3和Fe2O3组成。这些矿物成分

6、本身不具有或具有很低的凝胶特性，但在常温下能与水泥水析出的部分Ca(OH)2发生反应生成水泥水化产物基本相同的低钙水化物，从而使浆液结石的抗溶蚀能力和防渗帷幕的耐久性得到提高，并可降低水泥用量和降低成本。粉煤灰水泥浆液一般只灌孔隙较大的地层。,(三)粉煤灰水泥浆,1.浆液性能 粘土加量不变时，随浆液水灰比增大，粘度减小，凝胶时间延长；浆液水灰比相同时，粘土加量越多，粘土越大，凝胶时间越长，结石率越高，浆液稳定性越好；浆液的性能可用外加剂进行调整。2.浆液配制 水泥、粘土及水的用量计算,二、水泥粘土类浆材,按灌浆原理分为：渗透灌浆、压密灌浆、劈裂灌浆和电动化学灌浆。一、渗透灌浆 渗透灌浆是指在压

7、力作用下使浆液充填土的孔隙和岩石的裂隙，排挤初出孔隙中存在的自由水和气体，而基本上不改变原状土的结构和体积，所用灌浆压力相对较小。适用于中砂以上的砂性土和有裂隙的岩石。主要有：球形扩散理论、柱形扩散理论和袖套管法理论。,第三节 灌浆理论,(一)球形扩散理论,劈裂灌浆是指在压力作用下，浆液克服地层的初始应力和抗拉强度，引起岩石和土体结构的破坏和扰动，使其沿垂直于小主应力的平面上发生劈裂，使地层中原有的裂隙或孔隙张开，形成新的裂隙或孔隙，浆液的可灌性和扩散距离增大，而所用的灌浆压力相对较高。,二、劈裂灌浆,(一)砂和砂砾石地层 有效应力的库仑莫尔破坏标准,电动化学灌浆是指在施工时将带孔的注浆管作为

8、阳极，用滤水管作为阴极，将溶液由阳极压入土中，并通以直流电，在电渗作用下，孔隙水由阳极流向阴极，促使通电区域中土的含水量降低，并形成渗浆通路，化学浆液也随之流入土的孔隙中，并在土中硬结。,四、电动化学灌浆,一、设计程序和内容二、灌浆方案选择三、灌浆标准四、浆液的扩散半径,第四节 灌浆设计与计算,(一)单排孔的布置,当孔距为扩散半径的 倍时，灌浆帷幕的连续性和密实性才能得到保证。固结灌浆的孔距一般取0.81.5m。,五、孔位布置,奇数排,偶数排,(二)多排孔布置,最优排距,灌浆压力是指不会使地面产生变化和邻近建筑物受到影响的条件下可能采用的最大压力。1.渗入性灌浆 渗入性灌浆以不破坏地层的天然结

9、构为控制原则，存在一个灌浆容许压力。在此压力下，地层不会发生变形和抬动。灌浆压力的控制可分为“一次升压法”和“分级升压法”。“分级升压法”，就是以吸浆量为主要控制条件，将压力分为23级，逐级升高到规定的压力。,六、灌浆压力,地面有压重时：,地面有附加压重时：,砂砾层灌浆时，取以下两式之一：,灌浆压力的计算,压密灌浆的灌浆压力应控制在最大容许压力下并根据浆液的稠度控制在17MPa范围内，坍落度较小时，取高压；对于水泥水玻璃双液快凝浆液，注浆压力应小于1MPa。3.劈裂灌浆 劈裂灌浆很难依靠控制压力来控制劈裂，将给定数量的浆液强行挤入土体，并计压力变化。七、灌浆量,2.压密灌浆,一、灌浆施工方法分类(一)按注浆管设置方式分类 1.钻孔法；2.打、压入法；3.喷注法。(二)按浆液混合方式分类 1.一种溶液一个系统方式；2.两种溶液一个系统方式；3.两种溶液两个系统方式。(三)按注浆方法分类 1.钻杆注浆法；2.单管注浆法；3.双层管双栓塞注浆法；4.双层管钻杆注浆法。,第五节 灌浆施工,1.逐渐加密法则：是指按计划好的灌浆孔网格布置分序逐渐加密灌浆的法则。,单排孔,二、注浆次序,固结灌浆常布置为梅花形和方格形,2.分段灌浆法,三、灌浆施工设备四、施工工艺(一)单管注浆(二)Manchette套阀管法(三)灌浆参数的控制1.灌浆压力的控制2.浆液浓度的控制3.终灌标准,