讲稿注浆法

注浆法注浆法(groutingmethod)是将某些能固化的浆液注入岩土地基的裂缝或孔隙中，以改善其物理力学性质的方法。注浆的目的是防渗、堵漏、加固和纠正建筑物偏斜。注浆机理有：填充注浆、渗透注浆、压密注浆和劈裂注浆。注浆材料有粒状浆材和化学浆材，粒状浆材主要是水泥浆，化学浆材包括硅酸盐（水玻璃）和高分子浆材。目录1基本信息2常用的注浆方法3注浆法工艺流程4硅化法5碱液法6发展趋势1基本信息注浆法是将胶结材料配制成浆液并注入松散含砂或含水地层、含裂隙的岩层、溶洞、破碎带使其固化的施工方法。浆液凝结硬化后，起到胶结、堵塞作用，使地层稳固并隔断水源，以保证顺利施工。2常用的注浆方法硅化法、碱液法、高分子化学注浆法和水泥注浆法。3注浆法工艺流程工艺流程：钻孔机就位→钻孔→注泥浆→下套管→继续钻孔→排渣→清孔→吊放钢筋笼→射水清底→插入混凝土导管→浇筑混凝土→拔出导管→插桩顶钢筋4硅化法分单液硅化法、双液硅化法、加气硅化法和电动双液硅化法。1）单液硅化法适用于加固渗透系数为0．1～2．0m/d的湿陷性黄土和渗透系数为0．3～5．0m/d的粉细砂土。(1)加固湿陷性黄土时，使用掺入2．5%氯化钠、浓度为10%～15%的硅酸钠溶液。溶液压入土层中后，钠离子与土中水溶性盐类内的钙离子产生离子交换反应，在土粒间及其表面形成硅酸凝胶，增加土粒间的胶结力，使土体硬化，极限抗压强度可达0．2～0．8MPa。(2)加固粉细砂时，使用在浓度较低的硅酸钠溶液(密度1．18～1．20)内加入一定数量的磷酸(密度1．02)，溶液在土中经过化学反应，使土体硬化，其极限抗压强度可达0．4～0．6MPa。2）双液硅化法适用于加固渗透系数为2．0～8．0m/d的砂质土或用于防渗止水。使用密度为1．35～1．44的硅酸钠溶液和密度为1．26～1．28的氯化钙溶液。两种溶液与土接触后，产生凝胶化学反应，生成硅胶和氢氧化钙。加固土的极限抗压强度可达1．5～6．0MPa。3）加气硅化法预先往土中压入二氧化碳或氨气，使土活化，然后灌注硅酸钠溶液，再压入二氧化碳，使硅酸钠胶凝。加固砂土时，抗压强度可达1000～3000kPa。对不含碳酸盐的砂土，由于先用二氧化碳活化，强度可提高20%～25%；对含碳酸盐的砂土，通过二氧化碳活化，强度可提高30%～35%。加固饱和度高的湿陷性黄土时，加气硅化法的加固半径可比单液硅化法大50%左右。4）电动双液硅化法适用于加固渗透系数小于0．1m/d的软粘性土地基。用带孔眼的注浆管作阳极，用打入土层中的钢筋或滤水管作阴极，将硅酸钠和氯化钙溶液通过注浆管压入土层中并通以直流电流，在电渗作用下，孔隙水由阳极向阴极扩散，溶液随水的运动由阳极流向阴极，使注浆效果得到提高。此法加固费用较高，必须经试验确认有效后才能采用。5碱液法将氢氧化钠溶液(碱液)加热到80～100℃，通过带孔眼的注浆管在其自重作用下灌入土层中，当土中钙、镁离子含量较高时(如黄土)，使土粒表面活化，自行胶结，从而使土体强度和水稳性得到提高，称为单液法；当土中钙、镁离子含量较少时(如一般粘性土)、灌入氢氧化钠溶液后，再灌入氯化钙溶液，称为双液法。碱液法具有施工设备简单、加固费用较低，可消除黄土的湿陷性等优点。高分子化学注浆法适用于加固砂土地基、坝基帷幕灌浆、地下工程止水堵漏、加固坝基泥化夹层和断层破碎带。高分子化学浆材品种较多，有环氧树脂类、丙烯酰胺类(丙凝)、聚氨脂类(氰凝)、木质素类等。在地基化学灌浆中常用的高分子化学浆材是丙烯酰胺类和聚氨脂类。丙烯酰胺类浆材由主剂丙烯酰胺和各种外加剂组成。浆液粘度接近于水，可灌性好，浆液凝固后，凝胶不透水，耐久性和稳定性好。这类浆液被广泛用于岩石细裂缝、中细砂层的防渗灌浆和动水堵漏工程。这类浆材有一定毒性，污染空气和地下水。聚氨脂类浆材以多异氰酸脂和聚醚树脂等为主剂，再掺入各种外加剂配制而成。浆液灌入地层后，遇水反应生成聚氨脂泡沫体，能起加固地基和防渗堵漏作用。聚氨脂浆材分为水溶性和非水溶性两类。水溶性聚氨脂能与水混溶，并与水反应生成含水胶凝体；非水溶性聚氨脂只能与有机溶剂混溶。聚氨脂浆材粘度低，可灌性好，结石强度高，安全可靠，不污染环境，操作简便，经济效益高。化学注浆法一般用泵通过注浆管将浆液注入土中。注浆压力、加固半径等注浆参数，可根据地质情况、工程要求，通过现场试验确定。灌浆孔在平面上一般按等边三角形或矩形布置。湿陷性黄土加固半径一般为0．5～0．7m，加固深度一般为3～8m。硅化法的优点是浆液的渗入性较强，能很快使地基变形终止；无毒，不污染环境，价格低廉，故被广泛采用。水泥注浆法适用于砂砾层和岩石裂隙灌浆。一般使用普通硅酸盐水泥，水灰比采用1比1，可掺入2%～5%水玻璃作速凝剂。注浆使用普通挤压式灰浆泵，注浆压力最大不超过1MPa。对渗透系数小于10-4cm/s的粉细砂和粘性土，可采用劈裂注浆。劈裂注浆所用水泥浆的稠度较大，水灰比为0．45～0．60。注浆采用花管法和单向阀管法。注浆的最大压力一般大于4MPa。6发展趋势自1824年波特兰水泥问世以后，水泥注浆便在工程中作为主要注浆方法。但是，普通水泥由于颗粒较粗，一般只能灌注砂砾石或直径大于0．2～0．3mm孔隙。因此，提高水泥颗粒细度就成为提高水泥浆可灌性的主要途径。有些国家已研制出一种超细水泥，可以灌注渗透系数为10-3～10-4cm/s的细砂和岩石的微细裂隙，是一种很有发展前途的粒状灌浆材料。丙凝是一种水溶性高分子化学浆材，其粘度与水接近，被广泛应用于岩石细裂缝、中细砂层的防渗灌浆和动水堵漏。但是，这类浆材有毒性，污染空气和地下水，因此多已停止生产和使用。1980年美国研制出AC400浆材，1982年中国研制出AC—MS浆材，这类浆材的毒性很小(只为丙凝毒性的1%)，是一种理想的防渗浆材。日本研制出非碱性硅酸盐浆材，对地下水不产生碱性污染，粘度较低，凝胶强度较高，耐久性较好，不改变地下水的pH值。●渗透注浆法渗透注浆指浆液以渗透渗入方式，渗入土体孔隙的注浆方法。在渗透注浆中浆材必须与土体孔隙大小相适应。一般认为，对渗透系数小于10-5cm/s数量级的地基上，即使选用真溶液也难以达到渗透形式。渗透注浆是指在压力作用下，浆液填充土的孔隙和岩石的裂隙，排挤出孔隙和裂隙中的水和气体，而基本上不改变土和岩石的结构和体积，所用压力相对较小。渗透灌浆一般只使用于中砂以上的砂性土和有裂隙的岩石，这种渗透注浆是建筑上最常适用的一种注浆类型。具有代表性的渗透灌浆理论有球形扩散理论和柱形扩散理论。●劈裂注浆法与喷射注浆法劈裂注浆是目前应用较广的一种软弱土层加固方法，它既可应用于渗透性较好的砂层，又可应用于渗透性差的粘性土层。劈裂注浆采用高压注浆工艺，将水泥或化学浆液等注入土层，以改善土层性质，在注浆过程中，注浆管出口的浆液对四周地层施加了附加压应力，使土体发生剪切裂缝，而浆液则沿着裂缝从土体强度低的地方向强度高的地方劈裂，劈入土体中的浆体便形成了加固土体的网络或骨架。由于浆液在劈入土层过程中并不是与土颗粒均匀混合，而是呈两相各自存在，所以从土的微观结构分析，土除受到部分的压密作用外，其他物理力学性能的变化并不明显，故其加固效果应从宏观上来分析，即应考虑土体的骨架效应。实践表明，对于软—流塑粘土地层，由于地层透水性差，有时渗透注浆或压密注浆都难以达到理想效果，而劈裂注浆可利用其液压在地层中产生劈裂孔隙，改善地层的可注性，从而达到注浆加固的要求。（本回答由科学教育分类达人尚秀秀认证）●电动硅化注浆法电动化学注浆施工范围为：地基土的渗透系数k0.0001cm/s，只靠一般静压力难以使浆液注入土中的空隙的地层。施工范围地基土的渗透系数k0.0001cm/s电动硅化注浆法，是采用电化学加固法，是在压力双液硅化法的基础上设置电极通入直电，进过电渗作用扩大溶液的分布半径。施工时，把有孔灌浆浆液管作为阳极，铁棒作为阴极（也可用滤水管进行抽水），将水玻璃和氯化钙溶液先后由阳极压入土中，通电后，孔隙水由阳极流向阴极，而化学溶液也随之渗流分布于土的孔隙中，经化学反应后生成硅胶。进过电渗作用还可以使硅胶部分脱水，加速加固过程，并增加其强度。