地基注浆加固法讲义PPT课件
106页1、灌 浆 法 Grouting地基处理Ground Improvement 化学加固法化学加固法在地基加固中,除了用挤密、置换、排水固结、加筋、锚固等物理方法来改善土的性质和土中的应力状态外,也可以使用化学和物理化学方法。化学加固法(Chemical Stabilization)即是指利用水泥浆液、粘土浆液或其它化学浆液通过灌注压入、机械搅拌或高压喷射,使浆液与土颗粒胶结起来,以改善地基土的物理和力学性质的地基处理方法。 化学加固法化学加固法1802年,法国工程师Charles Beriguy在Dieppe采用了粘土和水硬石灰浆灌注方法修复了一座受冲刷的水闸,标志着灌浆法的创立。此后,这种方法成为地基土加固中的一种广泛使用的方法。但是,由于灌浆法的费用高,所以只限予加固小范围的土体,而且用于其它地基加固方法不能解决的一些特殊工程问题,如托换工程中可以使用灌浆法。 化学加固法化学加固法化学加固除了静压灌浆法外,还出现了混合搅拌法,包括高压喷射注浆法和水泥土搅拌法。虽然静压灌浆工艺发展较早,应用范围也最为广泛,但对渗透系数较小的细砂、粘土等,仅靠静压力难以使浆液注入土体的细小孔隙中,需要使用
2、特殊的材料和技术。高压喷射注浆法是利用高压喷射水切削地基土,通过注浆管喷出浆液,就地将土和浆液进行搅拌混合,形成水泥土的加固体。它适用于松散土层,不受可灌性的限制,但在颗粒太大,砾石含量过多以及含纤维质的土层中采用该方法则效果较差。水泥土搅拌法是用特制的搅拌机械,在地基深处不断旋转,同时将水泥或石灰等材料的浆体或粉体喷入,与软土就地强制搅拌混合,使软土硬结成具有整体性、水稳性和足够强度的地基土,这种方法适用于处理软粘土地基。本章内将分别介绍灌浆法、水泥土搅拌法和高压喷射注浆法。 1 灌浆法灌浆法(Grouting)是指利用液压、气压或电化学原理,通过注浆管把浆液均匀地注入地层中,浆液通过填充、渗透和挤密等方式,赶走土体颗粒间或岩石裂隙中的水、气后占据其位置,硬化后形成一个结构新、强度大、防水性能高和化学稳定性良好的结石体。 灌浆法的应用范围n(1)地铁的灌浆加固。用来减少施工时地面的变形,限制地下水的流动和控制施工现场土体的位移和变形等。n(2)坝基砂砾石灌浆。可作为坝基的有效防渗措施。n(3)对钻孔灌注桩的两侧和底部进行灌浆。以提高桩与土之间的表面摩阻力和桩端土体的力学强度。n(4)
3、后拉锚杆灌浆。在深基坑开挖工程中,用灌浆法进行锚固段施工。n(5)竖井灌浆。用以处理流砂和不稳定地层。n(6)隧洞塌方灌浆加固。 n(7)建筑物的纠偏加固。 n(8)加固桥索支座。 n(9)混凝土结构裂缝处理、蓄水池及压力管道堵漏等。2 加固机理1.浆液材料灌浆浆液是由主剂(原材料)、溶剂(水或其它溶剂)以及各种外加剂混合而形成的浆液。但通常所提的浆液材料,是指浆液中所用的主剂。外加剂可根据其在浆液中所起的作用,分为固化剂、催化剂、速凝剂、缓凝剂和悬浮剂等。 n1.浆液材料分类n按浆液所处状态可分为:真溶液、悬浮液、乳化液;n按工艺性质可分为:单浆液和双浆液;n按主剂性质可分为:无机系和有机系等。一、粒状浆材n粒状浆材是指由水泥、粘土、沥青以及它们的混合物制成的浆液。常用的粒状浆材是纯水泥浆、水泥粘土浆和水泥砂浆,以上浆液又称水泥基浆液,并可掺入各种外加剂,以改善浆液的性质。n 水泥基浆液是以水泥浆为主的浆液。采用水泥灌浆可使土体形成高强度的固结体,应用最广的是普通硅酸盐水泥,在地下水无侵蚀性条件下经常使用。这种浆液是一种悬浊液,取材容易,配方简单、价格便宜、不污染环境。我国苏州虎丘塔
4、就是采用水泥浆液对塔基进行托换加固的。n灌注较大空隙和裂隙时,常常在水泥浆液中掺砂(水泥砂浆),以节约水泥,并更好地充填空隙。当浆液中加入一定数量的粘土(作外加剂)后,由于粘土本身是高分散性的,所以可提高浆液的稳定性,防止浆液沉淀和析水。 二、化学浆材 n化学浆液是一种真溶液,其优点是可以进入水泥浆液不能灌注的小孔隙,粘度和凝固时间可以在很大范围内调整,可用于堵漏、加固等领域。化学浆液已经在国内外得到了广泛应用,解决了不少工程难题,在理论和实践上都有很大的进步。n化学浆液的品种很多,包括环氧树酯类、聚氨酯类、丙烯酰胺类、甲基丙烯酸脂类、硅酸盐类等.各种浆液材料适用范围 n2)将夜性质n灌浆材料的主要性质有:分散度、沉淀析水性、凝结性、热学性、收缩性、结石强度、渗透性和耐久性。灌浆理论n 从灌浆工程的目的来看,可以分为用于提高受灌岩体或土体的强度和变形模量的固结灌浆;用以提高防渗性能的防渗帷幕灌浆;用于填充衬砌结构与岩石或混凝土间空隙的回填灌浆;介于固结与防渗灌浆之间。用于改善坝体与坝基接触面条件的铺盖灌浆。所采用的灌浆技术和工艺不同,其所依据的理论和机理也各不相同。n在地基处理中,灌浆
5、工艺所依据的机理主要可归纳以下四种 n渗透灌浆、劈裂灌浆、挤密灌浆、电动化学灌浆 渗透灌浆n渗透灌浆(Permeation Grouting)是指在压力作用下,使浆液充填于土孔隙和岩石裂隙中,排挤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,所用灌浆压力相对较小。大量的灌浆实践是属于这一类型的。这种灌浆只适用于中砂以上的砂性土和有裂隙的岩石。 渗透灌浆劈裂注浆n劈裂注浆(Fracturing Grouting)是指在相对较高的灌浆压力下,浆液克服了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,引起地层的水力劈裂现象,使地层中原有的裂隙或孔隙张开,形成新的裂隙和孔隙,使原来不可灌的地层能顺利进浆,并增加浆液的扩散距离,在灌浆压力消失后,地层的回弹又进而压缩浆体,使充填更为密实,并使结石处于一定的预压应力状态。这是一种特殊的灌浆机理和技术,能有效地用于处理一些特殊问题。 挤密灌浆n挤密灌浆(Compaction Grouting)是指通过钻孔向土中灌入极浓的浆液,使注浆点附近土体压密,在注浆管端部附近形成“浆泡” 。电动化学灌浆n当地基土的渗透系数k1.2的条件,加固
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