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注浆法(grouting method) 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和高分子浆材。
学科:坑探工程
释文: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。
硅化法、碱液法、高分子化学注浆法和水泥注浆法。
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
分单液硅化法、双液硅化法、加气硅化法和电动双液硅化法。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。
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。
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。
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。
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。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。钻杆: 指由 3~10m 长的连接段组成的钢管, 用钻机转动, 并在其末端带有或不带切取岩心的钻头。
冲洗: 指在钻进时, 用泵增压水, 通过钻杆冲洗钻孔, 或钻孔后用水冲洗。胶聚时间: 指用胶质液体或树脂, 在胶凝前保持液态的时间。注浆廊道: 指在基础面、 坝基下面, 或坝墩中为进行钻孔和注浆之用, 开挖或修建的混凝土廊道。灌注: 指用泵增压以迫使浆液或液体进入地基的裂隙或空隙。
吕荣单位: 指由钻孔孔段内的压水实验测定的渗透性。砂浆: 指水泥、 砂和外加剂, 用水拌和成塑性稠度的拌和物。注浆塞: 指固定在注浆末端, 以防浆液在钻孔中冒出的专用设备又称阻塞设备。冲击回转钻: 指钻杆末端无取岩心钻头的钻机,利用液压或气压压锤, 间歇性的冲击窃取岩石。测压管: 指装有套管的钻孔, 其下部有透水性段,管低封闭。 用细的竖管引导地面, 或由压力引传感器记录地下水位。回转钻: 指钻杆末端装有旋转式取岩心或无取岩心钻头的钻机。浆液: 指由细的固体颗粒分散在液体中所组成的二相体。触变性: 指浆液等电荷颗粒, 促进弱的相互粘结的一种性质, 其结果是静止时成为逆性胶凝, 振动时变成液体。外加剂: 指加入浆液拌和物中的少量物质, 用以改善其性质。吸附作用: 指水分子或离子粘附在土粒的表面的功能。环路注浆: 指用回路把多余的浆液送回注浆站的搅拌机灌注孔段。劈裂: 指用高的注浆压力把地基中的裂隙张开。
粘土混凝土: 指用粘土代替混凝土中的部分砾石、 砂和水泥。凝聚作用: 指形成带有不同电荷的颗粒的团粒悬浮在表面的功能。岩芯筒: 指钻杆最下端带有取岩芯钻头的短管,用它来取获岩芯。截水墙: 指在液体压力保护下, 深入土壤的连续墙, 按需要用混凝土、 钢筋混凝土、 塑性混凝土或水泥土等填筑。普通水泥浆液: 指普通硅酸盐水泥浆液或硅酸盐大坝水泥浆液。细水泥浆液: 指干磨水泥浆液、 湿磨水泥浆液和超细水泥浆液。硅粉水泥浆液: 指硅粉掺量 8. 6%、 UNF—5 掺量2%、 水灰比 0. 5 的水泥浆液。高水速凝浆液: 指由硫铝酸盐水泥熟料、 柠檬酸与水组成的甲料, 和由石膏、 生石灰、 膨润土、 碳酸钠与水组成的乙料共同在高水条件下混合并迅速凝固的浆液, 凝固后凝固体中体积含水量超过 80%。又称高水注浆浆液。纳米水泥浆液: 指粒径 1~10nm 的水泥浆液。稳定浆液: 指掺有少量稳定剂, 析水率不大于5%的水泥浆液。或者塑性屈服强度等于或大于 10pa 的浆液。膏状浆液: 指塑性屈服强度大于 20pa 的混合浆液。但塑性屈服强度达到 35pa 时的膏状浆液难于泵送。真溶液浆液: 主要指由化学高分子聚合物配制的有机浆液。悬浊液浆液: 指固相颗粒(线性大小在 0. 1m)悬浮于液相中的一种多相分散系统的浆液。又称悬浮液浆液。乳化液浆液: 指由两种互不相溶的液体所组成的分散系统、 液滴尺度为 1~50mm 的浆液。又称乳状液浆液。裂隙: 指岩石受地质作用影响而出现的裂隙。 由地壳运动引起的裂隙称构造裂隙; 由风化作用引起的裂隙称为风化裂隙; 在岩浆岩凝及沉积固化的过程中产生的裂隙称原生裂隙。
超前注浆: 指在地下洞室开挖中对可能遇到的不良地质地段, 预先关注水泥或化学浆液, 以减少涌谁、 固结围岩的施工措施。 又称超前灌浆。充填注浆: 主要指用注浆来填充混凝土衬与围岩之间或钢板衬砌与混凝土衬砌见的空隙, 以改善传力条件与减少渗漏的工程措施。 又称回填灌浆。静压注浆: 指利用液压、 气压和电化学原理, 通过注浆管把浆液顺利地注入被注载体中并以填充、 渗透和挤密等方式, 赶走岩石裂隙中或土颗粒间的水分与空气后占据其空间, 经人工或自动控制一定时间后, 浆液与原本非连续的裂隙或松散的土粒胶结成一个整体, 形成一个新结构、 抗水和化学稳定性好的结实体。 又称静压灌浆。固结注浆: 指为提高天然岩基或地下洞室、 围岩的整体性和固结度所采取的注浆加固措施。 又称固结灌浆。帷幕注浆: 指为坝基防渗而在上游坝踵岩基内进行的深层注浆。 又称帷幕注浆。接触注浆: 指两种不同介质或同意介质两个界面, 以提高其接触面上的物理学性能的填充注浆。 又称接触灌浆。渗透注浆: 指通过注浆压力, 使浆液克服阻力渗入到孔隙(土体) 或裂隙(岩体、 混凝土或钢筋混凝土体), 就地凝固而达到加固或减少渗漏的注浆。 又称渗透灌浆。压密注浆: 指采用严密施工控制的方法, 将很稠的浆液(其坍落度小于 25mm), 通过钻孔向被注载体并在注浆处形成主要是球形的浆泡(结石体) 及其周围被置移和压密载体的注浆。又称压密灌浆。
劈裂注浆: 指通过注浆孔内施加压力与具体备可注性的注浆载体中, 当液压超过注浆与压密注浆的极限力(两者合称为劈裂压力) 时使被注载体发生水力劈裂并产生新的裂缝, 或者使原有裂缝沿最小阻力抗线方向继续扩展、 张开, 然后让浆液扩散于其间并加固的一种注浆。 又称劈裂灌浆。粘土固化注浆: 指借助于压力(液压或气压) 或电化学的原理将高固化的粘土固化浆液, 通过一定的管路注入浆载体(岩土介质或混凝土钢筋混凝土等) 中的裂隙、 孔隙与空洞, 并将其中的水分与空气赶走, 将破碎的岩体或松散的土体胶结起来, 以达到改善岩土介质的连续性、 完整性和物理力学性的一种降低岩土渗透性、 减少岩土变形及提高其承载力的施工技术。 又称粘土固化灌浆。接缝注浆: 指为分块浇筑的混凝土连成整体, 对相邻块间的缝面进行注浆的工程措施。 又称粘土固化灌浆。可灌注性: 指灌注时地基或建筑物接受浆液的有效注浆能力。注浆封孔: 指灌注结束停歇一定时间后, 用填充物填实孔口的流程。注浆实验: 指在进行灌注处理前为了了解地基可灌性及选定注浆参数与工艺而在现场进行的实验。 又称灌浆实验。硅酸盐水泥: 指在硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料加入适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。普通硅酸盐水泥: 指在硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料, 掺少量混合材料与适量石膏磨细制成的水硬性胶结材料。 又称普通水泥。
矿渣硅酸盐水泥: 指由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣材料, 加适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。 又称矿渣材料。火山灰质硅酸盐水泥: 指由硅酸盐水泥熟料、 火山灰质混合材料加是来那个石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。 又称火山灰水泥。膨胀水泥: 指由硅酸盐水泥熟料与膨胀剂和石膏按一定比例磨细制成的在水化过程中, 体积略有增大的水硬性胶凝材料。粘土:主要指粘粒粒径小于 0. 005mm、 塑性指数不小于 14 的含量在 25%、 含砂率不大于 5%、 有机质不大于 3%的土壤。粉煤灰: 主要指不粗于同时使用的水泥粒度, 且烧失量小于 8%, SO3 含量小于 3%的一种掺合料, 或专指上述规定指标的火电厂粉煤炉中排出的粉灰。终凝: 指水泥浆的塑性完全丧失, 自身形状开始固定不变的状态。水灰比: 指单位体积浆液或混凝土内的用水量与水泥用量的重量比值。稠度: 指水泥浆或水泥砂浆的流动性、 柔软性或湿度的指标。坍落度: 指按规范方法以安装入标准圆锥筒内的的混凝土拌和物, 在提起筒后所坍落的厘米数来表示的混凝土拌和物和物流动性大小的指标。掺合料: 指为改善混凝土性能、 减少水泥用量及降低水化热而掺入混凝土中的活性或惰性材料。外加剂: 主要指速凝剂、 减水剂、 稳定剂等添加物。速凝剂: 主要指为加速水泥浆液凝结, 并提高早期强度而加入的一些可溶性的外加剂诸如水玻璃、 氯化钙、 三乙醇胺等。减水剂: 指阴离子的表面活性剂诸如萘素、 木质素磺酸盐类等, 它(们) 加入水泥浆中能对水泥颗粒起扩散作用使其充分水化, 以减少水泥浆的需水量的一种外加剂。电渗: 电动现象的一种。 指很多凝胶、 离子交换膜、 多孔吸附剂和玻璃毛细管等, 在充满液体介质时, 于外加电场的影响下, 由于凝胶、 吸附剂和毛细管位置已固定, 介质和胶粒的相对运动就表现为液体(介质) 的移动。 在电化学上称此移动为电渗。电泳: 电动现象的另一种。 指在分散体系中带电的分子会颗粒在外加电场的影响下, 向电极移动的现象。(电)离子交换: 在这里主要指土壤胶体所吸附的离子和土壤溶液中的例子相互交换的作用, 主要是阳离子相互交换。离子交换与电渗、 电泳是构成电(动) 化学注浆法的三个主要作用机理。浆液饱和度: 指注浆载体中的原有裂隙或空隙被浆液填满的程度。
文章来自:福建新建工防水
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