7.1(灌浆法).ppt
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1、地基处理地基处理湖南科技大学湖南科技大学第七章第七章 浆液固化法浆液固化法 7.1 7.1 灌浆法灌浆法 7.2 7.2 水泥土搅拌法水泥土搅拌法7.3 7.3 高压喷射注浆法高压喷射注浆法主要内容地基处理地基处理湖南科技大学湖南科技大学 浆浆液液固固化化法法:指指利利用用水水泥泥浆浆液液、粘粘土土浆浆液液或或其其它它化化学学浆浆液液,通通过过灌灌注注压压入入、高高压压喷喷射射或或机机械械搅搅拌拌,使使浆浆液液与与土土颗颗粒粒胶胶结结起起来来,以改善地基土的物理和力学性质的地基处理方法。以改善地基土的物理和力学性质的地基处理方法。目目前前浆浆液液固固化化法法中中常常用用的的方方法法除除原原来来
2、已已有有的的灌灌浆浆法法外外,后后面面出出现现了了高高压压喷喷射射注注浆浆法法和和水水泥泥土土搅搅拌拌法法。前前者者利利用用高高压压射射水水切切削削地地基基土土,通通过过注注浆浆管管喷喷出出浆浆液液,就就地地将将土土和和浆浆液液进进行行搅搅拌拌混混合合,后后者者通通过过特特制制的的搅搅拌拌机机械械,在在地地基基深深部部将将粘粘士士颗颗粒粒和和水水泥泥强强制制拌拌和和,使使粘粘士士硬硬结结成成具具有有整整体体性性、水水稳稳性性和和足足够够强强度度的的地地基基土。土。7.1.1 7.1.1 概概 述述7.1 7.1 灌浆法灌浆法地基处理地基处理湖南科技大学湖南科技大学 灌灌浆浆法法:是是指指利利用
3、用液液压压、气气压压或或电电化化学学原原理理,通通过过注注浆浆管管把把浆浆液液均均匀匀地地注注入入地地层层中中,浆浆液液以以填填充充、渗渗透透和和挤挤密密等等方方式式,赶赶走走土土颗颗粒粒间间或或岩岩石石裂裂隙隙中中的的水水分分和和空空气气后后占占据据其其位位置置,经经人人工工控控制制一一定定时时间间后后,浆浆液液将将原原来来松松散散的的土土粒粒或或裂裂隙隙胶胶结结成成一一个个整整体体,形形成成一一个个结结构构新新、强强度度大大、防防水水性性能能好好和和化化学学稳稳定定性性良良好好的的“结结石石体体”。灌灌浆浆法法的的应应用用始始于于18021802年年,法法国国工工程程师师Charles C
4、harles BeriguyBeriguy在在DieppeDieppe采采用用了了灌灌注注粘粘土土和和水水硬硬石石灰灰浆浆的的方方法法修修复复了了一一座座受受冲冲刷刷的的水闸。此后,灌浆法成为地基加固中的一种常用方法。水闸。此后,灌浆法成为地基加固中的一种常用方法。地基处理地基处理湖南科技大学湖南科技大学加固目的加固目的有以下几个方面:有以下几个方面:防防渗渗:降降低低渗渗透透性性,减减少少渗渗流流量量,提提高高抗抗渗渗能能力力,降降低低孔孔隙隙压压力力。常常用用于于防防止止流流砂砂、钢钢板板桩桩渗渗水水、坝坝基基漏漏水、隧道开挖时涌水以及改善地下工程的开挖条件;水、隧道开挖时涌水以及改善地下
5、工程的开挖条件;堵堵漏漏:封封填填孔孔洞洞,堵堵截截流流水水,增增加加边边坡坡、堤堤岸岸的的稳定性。常用于整治塌方、滑坡、堤岸以及蓄水结构等;稳定性。常用于整治塌方、滑坡、堤岸以及蓄水结构等;加加固固:提提高高岩岩土土的的力力学学强强度度和和变变形形模模量量,固固化化地地基和恢复工程结构的整体性。基和恢复工程结构的整体性。纠正建筑物偏斜。纠正建筑物偏斜。地基处理地基处理湖南科技大学湖南科技大学应用主要有以下几个方面应用主要有以下几个方面:坝基的加固及防渗;坝基的加固及防渗;建筑物地基的加固;建筑物地基的加固;土坡稳定性加固;土坡稳定性加固;挡土墙后土体的加固;挡土墙后土体的加固;已有结构的加固
6、;已有结构的加固;道路地基基础加固;道路地基基础加固;地下结构的止水及加固;地下结构的止水及加固;井巷工程中的加固及止水;井巷工程中的加固及止水;动力基础的抗振加固;动力基础的抗振加固;其他:预填骨料灌浆、后拉锚杆灌浆及钻孔灌其他:预填骨料灌浆、后拉锚杆灌浆及钻孔灌注桩后灌浆。注桩后灌浆。地基处理地基处理湖南科技大学湖南科技大学 景洪水电站景洪水电站 动态总投资为动态总投资为90.75亿元亿元 地基处理地基处理湖南科技大学湖南科技大学溪溪洛洛渡渡水水电电站站是是金金沙沙江江水水电电基基地地下下游游四四个个巨巨型型水水电电站站中中最最大大的的一一个个,拦拦河河坝坝为为混混凝凝土土双双曲曲拱拱坝坝
7、,最最大大坝坝高高278278米米,是是中中国国第第二二、世世界界第第三三大大水水电电站,整个工程静态投资站,整个工程静态投资503.4503.4亿亿元人民币。元人民币。2003年开始筹建,年开始筹建,2005年底主体工程开工,年底主体工程开工,2015年竣工投产年竣工投产地基处理地基处理湖南科技大学湖南科技大学三三峡峡水水电电站站(1994-20091994-2009)大大坝坝高高程程185185米米,总总投投资资954.6954.6亿亿元元人民币。人民币。地基处理地基处理湖南科技大学湖南科技大学溪洛渡水电站溪洛渡水电站地基处理地基处理湖南科技大学湖南科技大学溪洛渡水电站溪洛渡水电站地基处理
8、地基处理湖南科技大学湖南科技大学地基处理地基处理湖南科技大学湖南科技大学地基处理地基处理湖南科技大学湖南科技大学挡土墙后土体的加固地基处理地基处理湖南科技大学湖南科技大学大坝帷幕灌浆地基处理地基处理湖南科技大学湖南科技大学溢洪闸帷幕灌浆地基处理地基处理湖南科技大学湖南科技大学建筑物地基的加固地基处理地基处理湖南科技大学湖南科技大学土坡稳定性加固地基处理地基处理湖南科技大学湖南科技大学隧道加固地基处理地基处理湖南科技大学湖南科技大学道路地基基础加固地基处理地基处理湖南科技大学湖南科技大学地基处理地基处理湖南科技大学湖南科技大学7.1.2 7.1.2 加固机理加固机理(1)(1)渗渗透透灌灌浆浆:
9、是是指指在在压压力力作作用用下下使使浆浆液液填填充充土土的的孔孔隙隙和和岩岩石石的的裂裂隙隙,排排挤挤出出孔孔隙隙中中存存在在的的自自由由水水和和气气体体,而而基基本本上上不不改改变变原原状状土土的的结结构构和和体体积积,所所用用灌灌浆浆压压力力相相对对较较小小。这这类类灌灌浆浆一一般般只只适适用用于于中中砂砂以以上上的的砂砂性性土土和和有有裂裂隙隙的的岩岩石石。代代表表性性的的渗渗透透灌灌浆浆理理论论有有:球形扩散理论、球形扩散理论、柱形扩散理论和柱形扩散理论和袖套管法理论。袖套管法理论。球形扩散理论球形扩散理论 a.a.被灌砂土为均质的、各向同性的;被灌砂土为均质的、各向同性的;b.b.浆
10、液为牛顿体;浆液为牛顿体;c.c.浆液从灌浆管底端注入地基土内;浆液从灌浆管底端注入地基土内;d.d.浆液在地层中呈球状扩散。浆液在地层中呈球状扩散。地基处理地基处理湖南科技大学湖南科技大学dhhh0地下水位灌浆管图图7-1 7-1 注降管底端注浆球型扩散图注降管底端注浆球型扩散图地基处理地基处理湖南科技大学湖南科技大学dhhh0地下水位灌浆管图图7-1 7-1 注降管底端注浆球型扩散图注降管底端注浆球型扩散图地基处理地基处理湖南科技大学湖南科技大学 柱形扩散理论柱形扩散理论 袖套管法理论袖套管法理论图7-2 浆液柱桩扩散图xdhhh0地下水位灌浆管rqAAAA地基处理地基处理湖南科技大学湖南
11、科技大学(2)(2)劈劈裂裂灌灌浆浆:是是指指在在灌灌浆浆压压力力作作用用下下,向向钻钻孔孔泵泵送送不不同同类类型型的的流流体体,以以克克服服地地层层的的初初始始应应力力和和抗抗拉拉强强度度,引引起起岩岩石石和和土土体体结结构构的的破破坏坏和和扰扰动动,使使其其垂垂直直小小主主应应力力的的平平面面上上发发生生劈劈裂裂,使使地地层层中中原原有有的的裂裂隙隙和和孔孔隙隙张张开开,浆浆液液的的可可灌灌性性和和扩扩散散距距离离增增大大,而而所用的所用的灌浆压力相对较高灌浆压力相对较高。砂和砂砾石地层砂和砂砾石地层地基处理地基处理湖南科技大学湖南科技大学 粘性土地层粘性土地层 在在粘粘性性土土地地层层中
12、中,水水力力劈劈裂裂将将引引起起土土体体固固结结及及挤挤出出等等现现象象。在固结作用条件,注入浆液的体积在固结作用条件,注入浆液的体积V V及单位土体所需的浆液量及单位土体所需的浆液量Q Q::在存在多种劈裂现象的条件下,土层被固结的程度在存在多种劈裂现象的条件下,土层被固结的程度C C:地基处理地基处理湖南科技大学湖南科技大学(3)(3)压压密密灌灌浆浆:指指通通过过在在土土中中灌灌入入极极浓浓的的浆浆液液,在在注注浆浆点点使使土土体体挤挤密密,在在注注浆浆管管端端部部附附近近形形成成“浆浆泡泡”。当当浆浆泡泡的的直直径径较较小小时时,灌灌浆浆压压力力基基本本上上沿沿钻钻孔孔的的径径向向扩扩
13、展展。随随着着浆浆泡泡尺尺寸寸的的逐逐渐渐增增大大,便便产产生较大的上抬力而使地面抬动。生较大的上抬力而使地面抬动。水泥浆封闭浆泡图7-4 压密灌浆原理示意图地基处理地基处理湖南科技大学湖南科技大学(4)(4)电电动动化化学学灌灌浆浆:指指在在施施工工时时将将带带孔孔的的灌灌浆浆管管作作为为阳阳极极,用用滤滤水水管管作作为为阴阴极极,将将溶溶液液由由阳阳极极压压入入土土中中,并并通通以以直直流流电电,在在电电渗渗作作用用下下,孔孔隙隙水水由由阳阳极极流流向向阴阴极极,促促使使通通电电区区域域中中土土的的含含水水量量降降低低,并并形形成成渗渗浆浆通通路路,化化学学浆浆液液也也随随之之流流入入土土
14、的的孔孔隙隙中,并在土中硬结。中,并在土中硬结。AB水力坡降线地基处理地基处理湖南科技大学湖南科技大学7.1.3 7.1.3 灌浆材料及选用原则灌浆材料及选用原则 (1)(1)灌灌浆浆材材料料:灌灌浆浆材材料料由由主主剂剂(原原材材料料)、溶溶剂剂(水水或或其其它它溶溶剂剂)及及外外加加剂剂混混合合而而成成。通通常常所所说说的的灌灌浆浆材材料料是是指指浆浆液液中中的的主主剂剂。外外加加剂剂可可根根据据在在浆浆液液中中所所起起的的作作用用,分分为为固固化化剂剂、催催化化剂剂、速凝剂、缓凝剂和悬浮剂速凝剂、缓凝剂和悬浮剂等。等。灌灌浆浆材材料料常常分分为为粒粒状状浆浆材材和和化化学学浆浆材材两两个
15、个系系统统,其其后后再再按按材材料料的的主主要要特特点点细细分分为为不不稳稳定定粒粒状状浆浆材材、稳稳定定粒粒状状浆浆材材、无无机机化化学学浆材浆材和和有机化学浆材有机化学浆材等四类等四类地基处理地基处理湖南科技大学湖南科技大学粒状浆材(悬液)化学浆材(真溶液)灌浆材料不稳定粒状浆材稳定粒状浆材水泥浆水泥砂浆等粘土浆水泥粘土浆无机浆材有机浆材硅酸盐环氧树脂类甲基丙烯酸脂类聚氨脂类丙烯酰胺类比木质素类其它地基处理地基处理湖南科技大学湖南科技大学 粒粒状状浆浆材材:主主要要包包括括纯纯水水泥泥浆浆、粘粘土土水水泥泥浆浆及及水水泥泥砂砂浆浆三三种种,这这些些浆浆材材容容易易取取得得、成成本本低低廉廉
16、。为为了了改改善善粒粒状状浆浆材材的的性性质质,以以适适应应各各种种自自然然条条件件和和不不同同灌灌浆浆目目的的的的需需要要,还还常常在在浆浆液中掺入各种外加剂。液中掺入各种外加剂。粒状浆材的粒状浆材的主要性质主要性质包括:包括:1 1分散度、分散度、2 2沉淀析水性、沉淀析水性、3 3凝结性、凝结性、4 4热学性、热学性、5 5收缩性、收缩性、6 6结石强度、结石强度、7 7渗透性、渗透性、8 8耐久性耐久性。地基处理地基处理湖南科技大学湖南科技大学 化化学学浆浆材材:。最最大大特特点点:浆浆液液属属于于真真溶溶液液,初初始始粘粘度度大大都都较较小小,故故可可用用来来灌灌注注细细小小的的裂裂
17、隙隙或或孔孔隙隙,解解决决水水泥泥浆浆材材难难于于解解决决的的复复杂杂地地质质问问题题。化化学学浆浆材材的的主主要要缺缺点点:造造价价较较高高和和存存在在污污染染环环境境问问题题,使这类浆材的推广应用受到较大的局限。,使这类浆材的推广应用受到较大的局限。地基处理地基处理湖南科技大学湖南科技大学 混混合合型型浆浆材材:包包括括聚聚合合物物水水玻玻璃璃浆浆材材、聚聚合合物物水水泥泥浆浆材材和和水水泥泥水水玻玻璃璃浆浆材材等等几几类类。此此类类浆浆材材包包括括了了上上述述各各类类浆浆材材的的性性质质,或或用用来来降降低低浆浆材材成成本本,或或用用来来满满足足单单一一材材料料不不能能实实现现的的性性能
18、能,尤尤其其是是水水玻玻璃璃水水泥泥浆浆材材,由由于于具具有有成成本本低低和和速速凝凝的的特特点点,现现以以被广泛用来加固软土层和解决地基中的特殊问题。被广泛用来加固软土层和解决地基中的特殊问题。地基处理地基处理湖南科技大学湖南科技大学7.1.4 7.1.4 灌浆设计灌浆设计 (1)(1)设计程序和设计内容设计程序和设计内容 设计程序设计程序 a.a.地质调查地质调查。查明场地工程地质特性和水文地质条件。查明场地工程地质特性和水文地质条件。b.b.方方案案选选择择。根根据据工工程程性性质质、灌灌浆浆目目的的及及地地质质条条件件,初初步步选选定定灌浆方案。灌浆方案。c.c.灌灌浆浆试试验验。除除
19、进进行行室室内内灌灌浆浆试试验验外外,对对较较重重要要的的工工程程,还还应应选选择择有有代代表表性性的的地地段段进进行行现现场场灌灌浆浆试试验验,以以便便为为确确定定灌灌浆浆技技术术参参数及灌浆施工方法提供依据。数及灌浆施工方法提供依据。d.d.设计和计算设计和计算。确定各项灌浆参数和技术措施。确定各项灌浆参数和技术措施。e.e.补补充充和和修修改改设设计计。在在施施工工期期间间和和竣竣工工后后的的运运营营过过程程中中,根根据据观测所得的异常情况,对原设计进行必要的调整。观测所得的异常情况,对原设计进行必要的调整。地基处理地基处理湖南科技大学湖南科技大学 设计内容设计内容 a.a.灌浆标准灌浆
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