岩土注浆加固设计
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2H K tan B B 1 e h0 2 K tan
图12-8 土质隧洞松动区注浆范围
拱顶松动土压力
2H K tan C B(1 C / B) B 1 e p 0 h0 B 2 K tan
（3）隧洞及地下Leabharlann Baidu程注浆加固
1）土质隧洞的注浆加固 隧道开挖后，拱顶部的松动范围
h D 1 sin 45 0 2 2 0
B0 D cos 45 2
B B0 2h tan 45 0 2
图12-5 基坑边坡注浆范围
K
考虑到安全性，注浆范围应深入到滑动面以下。注浆范围如图所示。
（2）基坑边坡及基底注浆加固
2）挡土墙背后的注浆加固
对于挡土墙为 H 型钢的横向板桩，
其注浆范围参数如下：
t t cos 45 0 2
图12-6 挡土墙后的注浆范围
其中
a
r0 ri
r0 r
注浆宽度为
c t r0 ri ri 1 2p c 0
图12-9 隧道应力图
（3）隧洞及地下工程注浆加固
②裂隙岩体围岩的注浆厚度
可根据围岩松动圈厚度确定。围岩松动圈厚度可通过多点位移计或
声波测试仪等测得。也可根据围岩的物理力学性质，按有关公式进 行围岩松动圈厚度的计算，如修正的芬纳公式等。
地基土的 C 值变化较大，而
和 变化不太大。
注浆加固地基，注浆范围超出基底宽度 (1/2)b 左右为好。
在持力层较浅时，持力层以上软弱 层全部加固。持力层较深时，可用威 斯塔卡特公式，根据等应力线或塑性 区决定加固范围（图12-3），也可用
有限元法模拟计算加固范围。
1-加载产生的等应力线 2-加固后地基承载力等应力线
（2）基坑边坡及基底注浆加固
②加固基坑底板
据B．B．Broms的计算，对基底软粘土进行了 3 m 厚的注浆加固，
能使墙体的水平位移及地表沉降减少约 50％，支撑轴力减少约 40％， 基底隆起减少约 35％。
他还作了加固 6 m 厚的比较，发现加固6m厚的各项指标仅比加固
3m厚的减少了10％～20％。因此，他认为：加固3m厚是经济合理的。 但根据上海工程实践情况，加固 3 m 厚，地表沉降量与开挖深度之 比为0.54％，加固 9～10 m 厚，沉降量与开挖深度之比仅为0.1～0.2％。 因此，软粘土在很软弱时，加固厚度的增加，其效果是明显的。
注浆后，松动范围内的 C 值 增加，松动压力 p 0 减小。
（3）隧洞及地下工程注浆加固
2）环形隧洞注浆加固 ①均匀土质隧道超前注浆 应力表达式为
a2 2 2 1 r p0 2 pi 2 a 1 a 1 a2 2 2 1 p0 2 pi 2 a 1 a 1
(1 ) （%）
n (1 )（%）
50～80 50～70 50～65 50～80
25～40 20～30 15～20 15～48
（2）劈裂注浆的注浆量计算
对于脉状劈裂注浆，只考虑孔隙率为主体的注浆率是不能确定注浆量的。 下面从三个方面来求注浆量。
1）从土的含水率来求注浆量
对于软塑性土，注浆时浆脉可以使土体发生压缩脱水，使天然含水量 降低到塑限以下，土体变为硬塑状，加之脉状浆体成网状分布于土体， 使土体稳定性增加，这种注浆通常称为软土固结注浆。注浆量表示为 dg Q V V (W WP ) 1 e0 2）从土被压缩的难易程度来求注浆量 浆脉的插入可认为土颗粒间孔隙缩小，孔隙缩小的体积即为浆脉的总
（4）竖井加固
地面预注浆与圆形隧洞相同，注浆厚度为
[ ] E R [ ] 2 P 1
P ( hi i H ) K H
12.3.2 注浆量的计算
计算注浆量时应考虑：注浆类型、岩土的孔隙率和裂隙率、浆液充填程 度等因素。
渗透注浆的好坏取决于渗透半径内体积土的孔隙充填程度，充填率
工程调查中的试验内容分为室内土工试验和现场试验。
12.1 注浆工程调查
表12-1 注浆调查的试验内容
室内土工试验
1．土颗粒分析 2．空隙率 3．透水系数 4．土的含水量 5．土的密度与土颗粒比重 6．有机质含量 7．土的力学性质试验
现场试验
1．地基强度方面：动力、静力触探，旁压试验 2．水力学性质方面：抽水或压水试验 3．水流、水质方面：地下水流向、流速，水的 pH值和离子含量 4．节理裂隙统计：节理的组数、产状、密度、宽 度、粗糙度等 5．岩体力学性质：裂隙的水力劈裂，断裂指数
图12-3 等应力线和注浆范围
（2）基坑边坡及基底注浆加固
1）基坑边坡注浆加固 基坑边坡的主动土压力为（图12-4）
p a ( z q) tan 2 45 0 2C tan 45 0 2 2
被动土压力为
p p ( z q) tan 2 450 2C tan 450 2 2
（2）基坑边坡及基底注浆加固
3）基坑底板的加固计算 ①在滑动面附近化学注浆 基坑壁后荷重为 滑动力矩为 抗滑力矩为 安全系数为
W B H
B HB 2 Ms W 2 2
M r B 2C
K M r 2C Ms H
图12-7 坑壁稳定分析图
为了不产生基底隆起，采用注浆方法提高 C ，满足 K >1.2的条件，加 固的深度应大于 B（即滑动面以下），加固的宽度应大于2 B 。
在松动圈内注浆，可形成外壳支护层，它具有较大的承载能力，支
护层与岩体共同作用。加固圈的半径可使加固岩石环的承载力满足 或大于作用于加固壳的压力，即： r12 G RG G 2q G
水电部门统计，围岩固结注浆深度在 0.5～2.0 倍隧洞半径间变化，建议按 1.3 倍隧 洞半径计算。前苏联在巷道注浆加固中，加固带的厚度取 3～5 m，我国煤炭部门 巷道注浆加固厚度约为 2～3 m。日本青函隧道则采用了如下的经验数据：一般地 质条件，压浆半径是隧洞半径的 2～4 倍，地质条件不好时，压浆半径是隧洞半径 的 3～6 倍，地质条件特别坏时，压浆半径是隧洞半径的 8 倍。
注浆增加土体的
c
值，可增大 p p ，
减小 p a 。
图12-4 具有粘聚力的土压力强度分布
（2）基坑边坡及基底注浆加固
1）基坑边坡注浆加固
设注浆前的土压力：
pa
pa
pp p p
注浆后的土压力：
注浆后使坑壁稳定性增加量：
( p a p a ) ( p p p p ) ( p a p p )
1 1 h 2 tan 45 0 sin 45 0 h 2 tan 45 0 cos 45 0 tan i 2 2 2 2 2 2 t Ci
12.1 注浆工程调查
砂砾沉积层注浆，一般采用渗透注浆，因而要获得每一层的渗透系数、
孔隙率、孔隙的大小、地下水位及流速、流向和水的化学性质。土的颗
粒大小是选择浆液类型和可注性的衡量指标。地层的孔隙率(n)决定着浆 液的消耗量。渗透系数的大小影响浆液的注入速率。
粘性土注浆加固，多采用劈裂注浆。土体的力学特性较为重要。 裂隙岩体注浆，要了解注浆部位是属于断层、破碎带，还是软弱层，查 明其产状及分布范围。要了解结构面的渗透几何参数。
体积，这样可按照土的压缩指数来求注浆量
Q V
Cc p p f lg 0 1 e1 p0
（2）劈裂注浆的注浆量计算
3）经验法 仍按渗透注浆公式 Q V ， n (1 ) ，对于粘性土 值见表12-6。 表12-6 粘性土λ值
N值 粘性 土 松散 中等 0～4 4～8 孔隙率 n（%） 60～75 50～60
(1 （%） )
30～40 20～30
n (1 )（%）
18～30 10～18
工程实践经验，注浆量约为土体体积的 10％或更大些。比较合 理的办法是在现场通过观测到的注浆压力的变化来决定注浆量。
（3）裂隙岩体注浆量计算
越高，注浆的效果越好。
劈裂注浆的注浆量与注浆范围内浆脉的多少有关，浆脉越多，注浆
量也越多，注浆效果也越好。但浆液不可能无限制地注，应该有个 最佳的注浆量。
压密注浆的浆量和浆泡的直径有关。压密范围越大，要求的浆泡直
径也越大。在不产生劈裂的条件下，浆泡直径是很有限的，浆量也 有限。
裂隙岩体注浆的注浆量与吸水率有关。
下面分别讨论渗透注浆、劈裂注浆、裂隙岩体的注浆量计算方法。
（1）渗透注浆的注浆量计算
常用的渗透注浆的浆量计算公式为
Q r 2 hna(1 )
常见的渗透注浆地层有砂层和砂砾层，各地层的灌注充填率见表12-5。
表12-5 不同土层的灌注充填率 土质类型 松散砂质土 中等密实砂质土 密实砂质土 湿陷性黄土 N值 0～10 10～30 30以上 孔隙率 n（%） 50 40 30 30～60
12 岩土注浆加固设计
12 岩土注浆加固设计
12.1
12.2
注浆工程调查
注浆加固试验
12.3
注浆加固参数设计
12.3.1 注浆加固范围的确定
12.3.2 注浆量的计算
12.3.3 注浆压力 12.3.4 注浆孔距
12.1 注浆工程调查
在进行注浆设计之前，要进行工程地质和岩土工程性质的调查。调查的 范围是地层需要处理的范围。 工程调查的目的是解决以下三个问题： (1) 能否采用注浆方法处理； (2) 注浆处理时采用何种浆液材料，注浆压力和注浆量的确定； (3) 注浆处理后，地层强度增加或渗透性减小的程度。 工程调查的内容包括以下几点： (1)注浆区的地质构造及浆液可能流失的通道和空穴； (2)地质分层及需要注浆处理地层的土质或岩性特征； (3)需要处理地层的强度或渗透程度； (4)构筑物的损害程度和注浆会对周围构筑物的影响； (5)注浆过程中，废浆排放对环境的影响和注浆后地下水位的变化对邻 近居民饮水及灌溉的影响。
12.2 注浆加固试验
（1）注浆试验的目的及内容
1．注浆管的入土方式 振动入土法 射水入土法 旋转入土法 注浆材料的性质试验 注浆模拟试验
注 浆 试 验 研 究 目 的 及 内 容
2．注浆材料的选择 3．注浆工艺
降低渗透性 4．注浆效果 强度提高值
现场抗渗试验 取样抗渗试验
标准贯入试验 静力触探 荷载试验 取样强度试验 弹性波探测
0 为基础荷载面上的地基土的重度，水下采用有效重度 ；
N 0 为承载力系数（粘聚力项）；
C 为地基土的粘聚力；
N r 为承载力系数（内摩擦项）；
Ng
为承载力系数（埋深项）；
d 为基础埋深。如果进行短期强度计算时，可将式右边系数1/3变成2/3。
（1）地基加固计算
注浆加固地基，主要改变地基土的 C 、 、 值，注浆后
12.3.1 注浆加固范围的确定
（1）地基加固计算 地基承载力的大小可用下式计算（图12-2）：
1 q (aCN 0 1bN r 0 dN g ) 3
式中:
q 为长期承载力标准值，kPa；
、
为形状系数；
1 为地基土的重度，水下采用有效重度 1 ； 图12-2 地基注浆加固范围
5．对周围环境的影响
周围地层的变形 周围建筑物的变形 地下水质变化
12.2 注浆加固试验
（2）注浆孔的布臵
注浆试验时，试验孔的布
臵分为单孔注浆试验和群 孔注浆试验。
单孔试验是来检查设备能
力是否满足试验要求，调 查注浆的难易程度、注浆 量和注浆压力等参数。
群孔试验主要是检验各种 试验效果。
图12-1 各种注浆孔的布置方式
图12-8 土质隧洞松动区注浆范围
拱顶松动土压力
2H K tan C B(1 C / B) B 1 e p 0 h0 B 2 K tan
（3）隧洞及地下Leabharlann Baidu程注浆加固
1）土质隧洞的注浆加固 隧道开挖后，拱顶部的松动范围
h D 1 sin 45 0 2 2 0
B0 D cos 45 2
B B0 2h tan 45 0 2
图12-5 基坑边坡注浆范围
K
考虑到安全性，注浆范围应深入到滑动面以下。注浆范围如图所示。
（2）基坑边坡及基底注浆加固
2）挡土墙背后的注浆加固
对于挡土墙为 H 型钢的横向板桩，
其注浆范围参数如下：
t t cos 45 0 2
图12-6 挡土墙后的注浆范围
其中
a
r0 ri
r0 r
注浆宽度为
c t r0 ri ri 1 2p c 0
图12-9 隧道应力图
（3）隧洞及地下工程注浆加固
②裂隙岩体围岩的注浆厚度
可根据围岩松动圈厚度确定。围岩松动圈厚度可通过多点位移计或
声波测试仪等测得。也可根据围岩的物理力学性质，按有关公式进 行围岩松动圈厚度的计算，如修正的芬纳公式等。
地基土的 C 值变化较大，而
和 变化不太大。
注浆加固地基，注浆范围超出基底宽度 (1/2)b 左右为好。
在持力层较浅时，持力层以上软弱 层全部加固。持力层较深时，可用威 斯塔卡特公式，根据等应力线或塑性 区决定加固范围（图12-3），也可用
有限元法模拟计算加固范围。
1-加载产生的等应力线 2-加固后地基承载力等应力线
（2）基坑边坡及基底注浆加固
②加固基坑底板
据B．B．Broms的计算，对基底软粘土进行了 3 m 厚的注浆加固，
能使墙体的水平位移及地表沉降减少约 50％，支撑轴力减少约 40％， 基底隆起减少约 35％。
他还作了加固 6 m 厚的比较，发现加固6m厚的各项指标仅比加固
3m厚的减少了10％～20％。因此，他认为：加固3m厚是经济合理的。 但根据上海工程实践情况，加固 3 m 厚，地表沉降量与开挖深度之 比为0.54％，加固 9～10 m 厚，沉降量与开挖深度之比仅为0.1～0.2％。 因此，软粘土在很软弱时，加固厚度的增加，其效果是明显的。
注浆后，松动范围内的 C 值 增加，松动压力 p 0 减小。
（3）隧洞及地下工程注浆加固
2）环形隧洞注浆加固 ①均匀土质隧道超前注浆 应力表达式为
a2 2 2 1 r p0 2 pi 2 a 1 a 1 a2 2 2 1 p0 2 pi 2 a 1 a 1
(1 ) （%）
n (1 )（%）
50～80 50～70 50～65 50～80
25～40 20～30 15～20 15～48
（2）劈裂注浆的注浆量计算
对于脉状劈裂注浆，只考虑孔隙率为主体的注浆率是不能确定注浆量的。 下面从三个方面来求注浆量。
1）从土的含水率来求注浆量
对于软塑性土，注浆时浆脉可以使土体发生压缩脱水，使天然含水量 降低到塑限以下，土体变为硬塑状，加之脉状浆体成网状分布于土体， 使土体稳定性增加，这种注浆通常称为软土固结注浆。注浆量表示为 dg Q V V (W WP ) 1 e0 2）从土被压缩的难易程度来求注浆量 浆脉的插入可认为土颗粒间孔隙缩小，孔隙缩小的体积即为浆脉的总
（4）竖井加固
地面预注浆与圆形隧洞相同，注浆厚度为
[ ] E R [ ] 2 P 1
P ( hi i H ) K H
12.3.2 注浆量的计算
计算注浆量时应考虑：注浆类型、岩土的孔隙率和裂隙率、浆液充填程 度等因素。
渗透注浆的好坏取决于渗透半径内体积土的孔隙充填程度，充填率
工程调查中的试验内容分为室内土工试验和现场试验。
12.1 注浆工程调查
表12-1 注浆调查的试验内容
室内土工试验
1．土颗粒分析 2．空隙率 3．透水系数 4．土的含水量 5．土的密度与土颗粒比重 6．有机质含量 7．土的力学性质试验
现场试验
1．地基强度方面：动力、静力触探，旁压试验 2．水力学性质方面：抽水或压水试验 3．水流、水质方面：地下水流向、流速，水的 pH值和离子含量 4．节理裂隙统计：节理的组数、产状、密度、宽 度、粗糙度等 5．岩体力学性质：裂隙的水力劈裂，断裂指数
图12-3 等应力线和注浆范围
（2）基坑边坡及基底注浆加固
1）基坑边坡注浆加固 基坑边坡的主动土压力为（图12-4）
p a ( z q) tan 2 45 0 2C tan 45 0 2 2
被动土压力为
p p ( z q) tan 2 450 2C tan 450 2 2
（2）基坑边坡及基底注浆加固
3）基坑底板的加固计算 ①在滑动面附近化学注浆 基坑壁后荷重为 滑动力矩为 抗滑力矩为 安全系数为
W B H
B HB 2 Ms W 2 2
M r B 2C
K M r 2C Ms H
图12-7 坑壁稳定分析图
为了不产生基底隆起，采用注浆方法提高 C ，满足 K >1.2的条件，加 固的深度应大于 B（即滑动面以下），加固的宽度应大于2 B 。
在松动圈内注浆，可形成外壳支护层，它具有较大的承载能力，支
护层与岩体共同作用。加固圈的半径可使加固岩石环的承载力满足 或大于作用于加固壳的压力，即： r12 G RG G 2q G
水电部门统计，围岩固结注浆深度在 0.5～2.0 倍隧洞半径间变化，建议按 1.3 倍隧 洞半径计算。前苏联在巷道注浆加固中，加固带的厚度取 3～5 m，我国煤炭部门 巷道注浆加固厚度约为 2～3 m。日本青函隧道则采用了如下的经验数据：一般地 质条件，压浆半径是隧洞半径的 2～4 倍，地质条件不好时，压浆半径是隧洞半径 的 3～6 倍，地质条件特别坏时，压浆半径是隧洞半径的 8 倍。
注浆增加土体的
c
值，可增大 p p ，
减小 p a 。
图12-4 具有粘聚力的土压力强度分布
（2）基坑边坡及基底注浆加固
1）基坑边坡注浆加固
设注浆前的土压力：
pa
pa
pp p p
注浆后的土压力：
注浆后使坑壁稳定性增加量：
( p a p a ) ( p p p p ) ( p a p p )
1 1 h 2 tan 45 0 sin 45 0 h 2 tan 45 0 cos 45 0 tan i 2 2 2 2 2 2 t Ci
12.1 注浆工程调查
砂砾沉积层注浆，一般采用渗透注浆，因而要获得每一层的渗透系数、
孔隙率、孔隙的大小、地下水位及流速、流向和水的化学性质。土的颗
粒大小是选择浆液类型和可注性的衡量指标。地层的孔隙率(n)决定着浆 液的消耗量。渗透系数的大小影响浆液的注入速率。
粘性土注浆加固，多采用劈裂注浆。土体的力学特性较为重要。 裂隙岩体注浆，要了解注浆部位是属于断层、破碎带，还是软弱层，查 明其产状及分布范围。要了解结构面的渗透几何参数。
体积，这样可按照土的压缩指数来求注浆量
Q V
Cc p p f lg 0 1 e1 p0
（2）劈裂注浆的注浆量计算
3）经验法 仍按渗透注浆公式 Q V ， n (1 ) ，对于粘性土 值见表12-6。 表12-6 粘性土λ值
N值 粘性 土 松散 中等 0～4 4～8 孔隙率 n（%） 60～75 50～60
(1 （%） )
30～40 20～30
n (1 )（%）
18～30 10～18
工程实践经验，注浆量约为土体体积的 10％或更大些。比较合 理的办法是在现场通过观测到的注浆压力的变化来决定注浆量。
（3）裂隙岩体注浆量计算
越高，注浆的效果越好。
劈裂注浆的注浆量与注浆范围内浆脉的多少有关，浆脉越多，注浆
量也越多，注浆效果也越好。但浆液不可能无限制地注，应该有个 最佳的注浆量。
压密注浆的浆量和浆泡的直径有关。压密范围越大，要求的浆泡直
径也越大。在不产生劈裂的条件下，浆泡直径是很有限的，浆量也 有限。
裂隙岩体注浆的注浆量与吸水率有关。
下面分别讨论渗透注浆、劈裂注浆、裂隙岩体的注浆量计算方法。
（1）渗透注浆的注浆量计算
常用的渗透注浆的浆量计算公式为
Q r 2 hna(1 )
常见的渗透注浆地层有砂层和砂砾层，各地层的灌注充填率见表12-5。
表12-5 不同土层的灌注充填率 土质类型 松散砂质土 中等密实砂质土 密实砂质土 湿陷性黄土 N值 0～10 10～30 30以上 孔隙率 n（%） 50 40 30 30～60
12 岩土注浆加固设计
12 岩土注浆加固设计
12.1
12.2
注浆工程调查
注浆加固试验
12.3
注浆加固参数设计
12.3.1 注浆加固范围的确定
12.3.2 注浆量的计算
12.3.3 注浆压力 12.3.4 注浆孔距
12.1 注浆工程调查
在进行注浆设计之前，要进行工程地质和岩土工程性质的调查。调查的 范围是地层需要处理的范围。 工程调查的目的是解决以下三个问题： (1) 能否采用注浆方法处理； (2) 注浆处理时采用何种浆液材料，注浆压力和注浆量的确定； (3) 注浆处理后，地层强度增加或渗透性减小的程度。 工程调查的内容包括以下几点： (1)注浆区的地质构造及浆液可能流失的通道和空穴； (2)地质分层及需要注浆处理地层的土质或岩性特征； (3)需要处理地层的强度或渗透程度； (4)构筑物的损害程度和注浆会对周围构筑物的影响； (5)注浆过程中，废浆排放对环境的影响和注浆后地下水位的变化对邻 近居民饮水及灌溉的影响。
12.2 注浆加固试验
（1）注浆试验的目的及内容
1．注浆管的入土方式 振动入土法 射水入土法 旋转入土法 注浆材料的性质试验 注浆模拟试验
注 浆 试 验 研 究 目 的 及 内 容
2．注浆材料的选择 3．注浆工艺
降低渗透性 4．注浆效果 强度提高值
现场抗渗试验 取样抗渗试验
标准贯入试验 静力触探 荷载试验 取样强度试验 弹性波探测
0 为基础荷载面上的地基土的重度，水下采用有效重度 ；
N 0 为承载力系数（粘聚力项）；
C 为地基土的粘聚力；
N r 为承载力系数（内摩擦项）；
Ng
为承载力系数（埋深项）；
d 为基础埋深。如果进行短期强度计算时，可将式右边系数1/3变成2/3。
（1）地基加固计算
注浆加固地基，主要改变地基土的 C 、 、 值，注浆后
12.3.1 注浆加固范围的确定
（1）地基加固计算 地基承载力的大小可用下式计算（图12-2）：
1 q (aCN 0 1bN r 0 dN g ) 3
式中:
q 为长期承载力标准值，kPa；
、
为形状系数；
1 为地基土的重度，水下采用有效重度 1 ； 图12-2 地基注浆加固范围
5．对周围环境的影响
周围地层的变形 周围建筑物的变形 地下水质变化
12.2 注浆加固试验
（2）注浆孔的布臵
注浆试验时，试验孔的布
臵分为单孔注浆试验和群 孔注浆试验。
单孔试验是来检查设备能
力是否满足试验要求，调 查注浆的难易程度、注浆 量和注浆压力等参数。
群孔试验主要是检验各种 试验效果。
图12-1 各种注浆孔的布置方式