第八章化学加固1灌浆法
灌浆施工——精选推荐
第八章灌浆工程灌浆是将具有流动性和胶凝性的浆液，按一定的配比要求，以适当的压力灌入地基孔隙、裂缝或建筑物自身的接缝、裂隙中作充填、胶结的防渗或加固处理。
第一节灌浆种类及灌浆材料水利工程中的灌浆按其目的的不同，可分为混凝土坝岩石地基及隧洞围岩的固结灌浆，岩基及砂砾石地基的防渗帷幕灌浆，混凝土坝与岩基的接触灌浆，混凝土建筑物的接缝及补强灌浆，土坝心墙防渗的劈裂灌浆，透水地基防渗的高压喷射灌浆等。
按其所用浆液材料的不同，可分为水泥灌浆、粘土灌浆、化学灌浆和沥青灌浆等。
一、水泥灌浆水泥是一种主要的灌浆材料。
效果比较可靠，成本比较低廉，材料来源广泛，操作技术简便，在水利水电工程中被普遍采用。
在缝隙宽度比较大（大于0.15～0.2mm）、单位吸水率比较高［大于0.01L/(min.m.m)］、地下水流速度比较小(小于80～200m/d)、侵蚀性不严重的情况下，水泥灌浆的效果较好。
一般多选用普通硅酸盐水泥或硅酸盐大坝水泥，在有侵蚀性地下水的情况下，可用抗酸水泥等特种水泥。
矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥不宜用于灌浆。
回填灌浆水泥强度等级不宜低于32.5；帷幕灌浆和固结灌浆水泥强度等级不宜低于42.5；接缝灌浆水泥强度等级不宜低于52.5。
水泥的细度对于灌浆效果影响很大，水泥颗粒愈细，浆液才能顺利进入细微的裂隙，提高灌浆的效果，扩大灌浆的范围。
一般规定：灌浆用的水泥细度，要求通过标准筛孔（4900孔/cm²）的筛余量不大于5%。
应特别注意水泥的保管，不准使用过期、结块或细度不符合要求的水泥。
根据灌浆需要，可掺铝粉及速凝剂、减水剂等外加剂，改善浆液的扩散性和流动性。
二、粘土灌浆粘土灌浆的浆液是粘土和水拌制而成的泥浆。
可就地取材，成本较低。
它适用于土坝坝体裂缝处理及砂砾石地基防渗灌浆。
灌浆用的粘土，要求遇水后吸水膨胀，能迅速崩解分散，并有一定的稳定性、可塑性和粘结力。
在砂砾石地基中灌浆，一般多选用塑性指数为10～20、粘粒d＜0.005mm＝含量为40%～50%、粉粒（d=0.005～0.05mm）含量为45%～50%、砂粒（d=0.05～2mm）含量不超过5%的土料；在土坝坝体灌浆中，一般采用与土坝相同的土料，或选取粘粒含量20%～40%、粉粒含量30%～70%、砂粒含量5%～10%、塑性指数10～20的重壤土或粉质粘土。
化学加固
3.施工控制标准
灌浆一般采用定量灌浆，而不是以不吃浆为止。 灌浆后的质量指标，只能在施工结束后通过现场检测来确定
施工阶段的控制标准
正常情况下注入理论耗浆量 按耗浆量降低率进行控制 Q=Vn+m 第二次序孔的耗浆量比第一次序孔大为减少
浆液扩散半径的确定
1.理论公式估算
不同的扩散机理，公式不同
球形扩散理论 ——用于浆液在砂层中的渗透公式
第五章
化学加固
概 概
述 述
定义：化学加固法指利用水泥浆液、粘土浆液或其他化
学浆液，通过灌注压入、高压喷射或机械搅拌，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
灌浆法 水泥土搅拌法 高压喷射注浆法
第一节 灌浆法
概述：灌浆法是指利用液压、气压、电化学原理，通过注 浆管把浆液均匀地注入地层中，浆液以填充、渗透和挤密 等方式，赶走土颗粒间和岩土裂隙中的水分和空气后占据 其位置，经过胶凝（或固化）后，浆液将原来松散的土粒 或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水 性能好、化学稳定性好的“结石体” 用途： 建筑工程
2、劈裂灌浆----是指在较高的灌浆压力下，浆液克服地层 的初始应力和抗拉强度，引起岩石或土层结构的破坏和扰 动，使地层中原有的裂隙或孔隙张开，形成新的裂隙或孔 隙，从而使浆液的可灌性和扩散距离增大，加固范围大大 扩大。 特点：压力较大，浆液较稀。 劈裂灌浆初次出现的劈裂面 是在阻力最小的小主应力面， 随着注浆压力的提高，又会 在中间主应力面产生新的劈 裂面，如此继续在钻孔附近 形成网状浆脉。 适合大体积土体的加固
灌浆压力的确定 灌浆压力――指不会使地表面产生变化和邻近建筑物 受到影响的前提下可能采用的最大压力。
化学加固法之：灌浆法.
地基处理
2. 灌浆分类
（1）按照灌浆的作用来划分：固结灌浆、帷幕灌浆、接触灌浆。 （2）按照基础的构成来划分：砂砾石灌浆、岩石灌浆。 （3）按照灌浆材料来划分：水泥灌浆、水泥粘土灌浆、化学灌浆。 （4）按照使用的压力来划分：常压灌浆、高压灌浆。 （5）按照灌浆工艺所依据的理论来划分：渗入性灌浆、劈裂灌浆、
地基处理
4. 施工要点
灌浆法施工包括钻杆灌浆法、花管灌浆法、袖阀管法等，其中袖阀 管法是土木工程界广泛采用的灌浆方法，该方法分为四个步骤：
（1）钻孔。通常用优质泥浆（例如膨润土浆）进行护壁，很少用 套管护壁（见图a）。
（2）插入袖阀管。为使套壳料的厚度均匀，应设法使袖阀管位于 钻孔的中心（见图b）。
压密灌浆、电动化学灌浆。 （6）还有其他不同的分类方法，如常见到的有充填灌浆、裂缝灌浆
、应急灌浆、纠偏灌浆、界面灌浆等。
表面常压灌浆
土 内 固 结 灌 浆
高压劈裂灌浆
地基处理
3. 设计内容
（1）灌浆标准：通过灌浆要求达到效果和质量指标； （2）施工范围：包括灌浆深度、长度和宽度； （3）灌浆材料：包括浆材种类和浆液配方； （4）浆液影响半径：浆液在设计压力下所能达到的有效扩散距离； （5）钻孔布置：根据浆液影响半径和灌浆体设计厚度，确定合理的 孔距、排距、孔数和排数； （6）灌浆压力：规定不同地区和不同深度的允许最大灌浆压力； （7）灌浆效果评估：用各种方法和手段检测灌浆效果。
第八章 灌浆工程
第八章灌浆施工概述1.通过地层或建筑物的钻孔（或预埋管）将具有流动性和胶凝性的浆液，按一定配比要求压入地层或建筑物缝隙中，使密实胶结硬化成整体达到防渗加固目的。
2.分类（1）按作用：帷幕、固结、回填、接触、接缝、裂缝灌浆。
（2）按材料：水泥、粘土、沥青、化学灌浆。
第一节灌浆材料一、水泥灌浆1.优点：胶凝性好，凝结强度高，水工方便，成本较低，广泛采用。
2.作用：增加基岩、混凝土建筑物的强度、整体性、抗渗性3.适用条件（符合下列条件时灌浆效果较好）（1）缝宽大于0.15-0.2mm。
（2）单位吸水率大于0.01L/min.m.m。
单位吸水率：在每米水柱压力下，每米试验孔段长度，每分钟内压入的水量。
即单位压力、单位孔长和单位时间内岩层的吸水量。
用o=亠表示。
Q压入水量，S试验压力，L试验孔段长度。
L-S(3)地下水流速低于80-200m/d。
(4)侵蚀性不严重，否则加入一定外加剂。
4.影响灌浆效果的因素(1)水泥细度：要求通过标准筛孔(4900孑L/cm2)的筛余量不大于5%，一般水泥颗粒粒径小于裂缝宽度的1/3~1/5，灌浆效果较好。
(2)禁用过期、结块、细度不合要求的水泥。
二、粘土灌浆1.优点：就地取材，成本低。
2.适用：土坝体裂缝处理，砂砾石地基防渗处理。
3.对粘土的要求：遇水迅速崩解，吸水膨胀，有一定的稳定性和粘结力。
砂砾石地基和土坝对土料要求如下：(1)砂砾石地基：塑性指数为10-20,粘粒(d<0.005mm)含量为40-50%，粉粒(d=0.005-0.05mm)含量为45-50%，砂粒(d=0.05-2mm)含量不超5%的土料。
(2)土坝：一般采用与土坝体相同的土料，或采用粘粒含量20-40%、粉粒含量30-70%、砂粒含量5-10%、塑性指数10-20重壤土或粉质壤土。
4.帷幕灌浆：很少采用纯粘土灌浆，水泥、粘土比为1:1~1:4。
三、沥青灌浆1.适用：半岩性粘土及胶结较差的砂岩，或岩性不坚、有集中渗漏裂隙、渗流速度很大、其他灌浆方法难于解决的情况。
化学加固法之灌浆法介绍课件
选用环保型灌浆 材料，减少有害
物质排放
采用封闭式施工， 减少粉尘和噪音
污染
加强施工管理， 避免灌浆材料浪
费和污染
定期检查施工环 境，确保环保措
施有效执行
灌浆施工的废弃物处理
灌浆施工过程中会产生大量的废弃
01
物，如废浆液、废渣等。 废浆液的处理方法包括沉淀、过滤、
02
中和、絮凝等，以降低其污染程度。 废渣的处理方法包括填埋、焚烧、
化学加固法之灌浆法介 绍课件
演讲人
目录
01 灌浆法的基本概念 02 灌浆法的施工工艺 03 灌浆法的质量控制 04 灌浆法的安全与环保
灌浆法的基本概念
灌浆法的定义
灌浆法是一种化学加固方法，通过将浆液注入到 地下岩土层中，以提高岩土的强度和稳定性。
灌浆法主要用于处理地基不均匀沉降、地下空洞、 裂缝等问题。
安全可靠
质量检验：按照相 关标准进行质量检 验，确保灌浆工程 质量满足设计要求
灌浆效果的质量检验
灌浆压力：确保灌浆压力在规定范围内，
01
防止灌浆不均匀 灌浆量：准确控制灌浆量，避免过多或 02 过少影响加固效果 灌浆时间：根据灌浆材料特性，控制灌
03
浆时间，确保灌浆充分 灌浆效果：通过钻孔取样、无损检测等 04 方式，检验灌浆效果是否符合设计要求
03
回收利用等，以减少对环境的影响。 灌浆施工过程中应采取有效的防护
04
措施，以减少废弃物的产生和污染。
谢谢
灌浆施工的质量控制
灌浆材料选择：选 择合适的灌浆材料， 确保其性能满足工
程要求
灌浆过程监测：对 灌浆过程进行实时 监测，确保灌浆质
量符合设计要求
灌浆工艺控制：严 格控制灌浆压力、 速度、时间等参数，
化学加固法
单元4
• •
基础工程施工
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课题2 箱形基础施工简介 箱形基础是由底板、顶板、纵横墙板组成，如图4-20所示。箱形基础空间刚 度大，整体性好，对地基的不均匀沉降有显著的调整和减小作用。箱形基础 的地下空间可作为地下室使用。另外箱形基础可减小地基的附加应力，减小 地基的沉降，适用于上部荷载大的建筑。目前我国很多高层建筑都采用这种 基础。 2.1 基础施工前准备 （1）现场、资料准备 箱形基础的埋深比一般浅基础深，箱形基础的施工技术比一般浅基础复杂。 因此开工前应熟悉施工图，了解施工现场的水文地质资料，做好施工组织设 计。 （2）机具准备 一般指水平和竖直运输工具、搅拌设备、其他小型工具等，当施工场地需要 降水、打桩等工序时，还需准备专用的施工设备。 （3）材料准备 按工程进度要求分批、分段准备施工所用砖、瓦、灰、砂、石、钢筋、木材、 模板等材料，并做好材料质量验收，保证工程连续施工。
6.3.1搅拌法的特点和适用范围
• （1）搅拌法的特点 • 1）由于将固化剂和软土共同搅拌混合，最大限度地利用 了原位土； • 2）施工过程中无振动、无噪声、无污染；搅拌法施工对 土体不产生侧向土压力，因此施工中对周围建筑物的影响 很小； • 3）土体加固后重度变化很小，对软弱下卧层的附加沉降 影响不大； • 4）可有效地提高地基承载力；工期短、造价低廉、效益 显著。 • （2）适用范围及适用工程 • 搅拌法适用于处理淤泥、淤泥质土、粉土、粉质黏土、含 水量较高且承载力标准值小于120kPa的黏性土地基，对 超软土的效果更为显著。 • 搅拌法适用于大面积原材料堆场、港口码头岸壁、高速公 路软土地基、工业与民用建筑地基加固等工程。
课题6 化学加固法
• 6.1概述 • 凡将化学溶液或胶结剂通过压力灌注或搅拌混合 等方式灌入土中，使土粒胶结以提高地基强度、 减小沉降量的方法统称为化学加固法。这类施工 方法可用于地基施工前或施工期间的地基处理， 也可在建筑物投入使用后作为补强措施。浆液 （常用的有水泥浆液、硅酸浆液、丙烯酸氨浆液、 纸浆浆液）注入地基的方法根据地基土的性质以 及浆液性质的不同，有高压喷射注浆液、搅拌法、 灌浆法等。
化学灌浆施工方法
化学灌浆施工方法化学灌浆施工方法是一种应用于建筑工程中的重要技术，主要用于加固和加强土地、混凝土结构以及岩石等材料的强度和稳定性。
该方法通过在需要加固的区域注入特殊的化学灌浆材料，以填充空隙、弥散压力并增加材料强度，提高工程结构的稳定性和抗压能力。
本文将介绍化学灌浆施工方法的基本原理、施工步骤以及适用范围。
一、基本原理化学灌浆施工方法基于以下几个基本原理：1. 渗透作用：化学灌浆材料能够通过渗透作用侵入土地、混凝土结构或岩石等材料的微孔隙中，填补空隙并提高材料的密度。
2. 胶凝作用：化学灌浆材料在固化过程中发生胶凝作用，形成一种固体胶体，可以提高材料的强度和稳定性。
3. 弥散作用：化学灌浆材料可以通过弥散作用将压力均匀分散，并提高材料的抗压能力。
二、施工步骤化学灌浆施工一般包括以下几个基本步骤：1. 深度测量：根据工程需要，首先对需要加固的区域进行深度测量，确定灌浆的深度和范围。
2. 准备工作：为了确保施工顺利进行，需要进行准备工作，如清理施工区域、搭建支撑结构等。
3. 注浆孔钻探：根据设计要求，使用适当的孔钻设备在施工区域进行孔钻探。
4. 施工注浆：将准备好的化学灌浆材料注入到孔洞中，控制注浆的速度和流量，并确保材料均匀分布。
5. 固化处理：注浆完成后，需要等待一定时间使化学灌浆材料进行固化，通常需要根据材料的特性和环境温度进行固化处理。
6. 检测验收：在施工完成后，需要进行检测验收，包括对加固区域的强度、密度以及灌浆效果等进行评估。
三、适用范围化学灌浆施工方法适用于多种场景和工程项目，包括但不限于以下几个方面：1. 地基加固：在土地结构较弱或需要增加承载能力的情况下，可使用化学灌浆施工方法进行地基加固，提高土地的稳定性和承载能力。
2. 混凝土结构修复：对于老化、开裂或受损的混凝土结构，可以通过化学灌浆施工方法进行修复，增加结构的强度和稳定性。
3. 岩石支护：在岩石结构或岩体工程中，常常使用化学灌浆施工方法来加固和支护岩石，提高施工的安全性和稳定性。
灌浆法
方案选择：
主要是灌浆方法和灌浆材料的选择，考虑因素：
1. 灌浆目的：是为了加固地基还是为了防渗?加固的 目的是提高地基承载能力、抗滑稳定性还是降低地 基变形量?
2. 地质条件：包括地层构造、土的类型和性质、地下 水位、水的化学成分、灌浆施工期间的地下水流速 及地震级别等。 3. 工程性质：是永久性工程还是临时工程?是重要建 筑物还是一般建筑物?是否振动基础以及地基将要 承受多大的附加荷载等。
灌浆材料：
灌浆材料：
1. 水泥浆 水泥浆是由水泥和水混合经搅拌而制成的浆液.为了
改进浆液性能，有时需要在浆中加入少量的添加剂。
2. 粘土浆 粘土浆是粘土的微小颗粒在水中分散，并与水混合形 成的半胶体悬浮液。选择灌浆用的粘土，一般要求：
塑性指数> 17；
粘粒(粒径小于0.005mm)含量不小于40％～50％； 粉粒(粒径0.005～0.05mm)含量小于45％～50％； 含砂量（0.05～0.25mm）不大于5％。 粘土浆的结石强度和粘结力都比较低，抗渗压和冲蚀的能力 很弱，故仅在低水头的防渗工程上才考虑采用纯粘土浆灌浆.
灌浆孔的布设
加固灌浆孔的布设常用方 格形、梅花形和六角形。方
格形的主要优点是便于补加
灌浆孔，在复杂的地区宜采
用这种方法，而梅花形和六
角形布孔的主要缺点是不便 于补加灌浆孔，预计灌浆后
不需补加孔的地基多采用这
种形式。
灌浆孔布置
灌浆施工技术要点
1) 采用“围、挤、压”的原则，就是先将灌浆 区圈围住，再在中间插孔灌浆挤密，最后逐 序压实，这样易于保证灌浆质量。最好采用
帷幕灌浆
3. 帷幕的深度和厚度
一般情况下，帷幕深度宜穿过砂砾石层达到基岩，这样可 以起到全部封闭渗流通道的作用。帷幕的厚度(T)主要是根 据幕体内的允许坡降值来确定的。但可按下式作初步估算 T=H/J 式中 H为最大作用水头；J为帷幕的容许比降，对一般粘土浆 可采用J≤3～4。 对于砂砾石厚度较浅，一般设臵1～2排灌浆孔即可，对基 础承受的水头超过25～30m时，设臵2～3排灌浆孔。 灌浆孔距主要决定于地层的渗透性、灌浆压力、灌浆材料等 有关因素，一般要通过试验确定。通常孔距为2～4m。如果 在灌浆施工过程中，发现浆液扩散范围不足，则可采用缩 小孔距，加密钻孔的办法来补救。
化学灌浆法精品PPT课件
通过注浆管把浆液均匀地注入地层中，浆液以填 充、渗透和挤密等方式，赶走土粒间或者岩石裂 隙中的水分和空气后占据其位置，经人工控制一 定的时间后，浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结 成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性 能好和化学稳定性良好的“结石体”。
灌浆法在岩土工程治理中的应用
灌浆法按加固原理可分为:
1.渗透灌浆; 2.挤密灌浆; 3.割裂灌浆; 4.电动化学灌浆
浆液材料
• 灌浆工程中所用的浆液是由主剂（原材 料）、溶剂（水或者其他溶剂）及各种外 加剂混合而成。通常所提的灌浆材料是指 浆液中的主剂。外加剂课根据在浆液中所 起的作用，分为固化剂、催化剂、速凝剂、 缓凝剂和悬浮剂等。
•
无机浆材 硅酸盐
化学浆材
有机浆材
环氧树脂类 甲基丙烯酸酯类 聚氨酯类
丙烯酰胺类 木质素类 其他
化学浆液的特性
• 与粒状浆液相比，化学浆液的特点是能够灌入裂 隙较小的岩石、空隙小的土层及有地下水活动的 场合。
• 按功能分类： 防渗型化学浆液 补强型化学浆液 其它化学浆液
各种浆液的渗透性
• 化学灌浆材料种类较多，主要的有水玻璃类。丙 烯酰胺类、丙烯酸盐类，聚氨酯类，环氧树脂类， 甲基丙烯酸甲酸类。常用的有聚氨酯类、环氧类、 丙烯酸盐类、水玻璃类。由于价格低廉，在一些 临时性工程中也有应用的。
写在最后
成功的基础在于好的学习习惯
The foundation of success lies in good habits
11
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End 演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
化学加固法
（三）灌浆标准
1．防渗标准： 是指渗透性的大小．防渗标准越高，表明灌浆后
地基的渗透性越低．灌浆质量也就越好，这不仅体现在地基渗水量的基上发生管涌破坏的可能性就越小。
2、强度和变形标准：桩、坝、振动、挡土墙
3、施工控制标准：灌浆后的质量指标只能在施工结束后通过现场检测来确定。
2、水泥土的力学性质 无侧限抗压强度 （300-4000kpa）：
水泥掺入比、龄期、水泥标号、 含水量、有机质含量、外掺剂、 养护方法及温度（初期和后期）
抗拉强度 抗剪强度 变形模量 水泥土抗冻性能（-15℃）
六、设计计算
讨论
谢谢！
三、适用范围
国外：新吹填的超软土、泥炭土和淤泥质士等饱和软土。 加固场所从陆地软土到海底软士，加固深度达60m。
国内：采用水泥土搅拌法加固的土质有淤泥、淤泥质土、地 基承载力不大于120kPa的粘性土和粉性土等地基．当用于处 理泥炭土或地下水具有侵蚀性的土时，应通过试验确定其适 用性。加固局限于陆上，加固深度可达18m。
三、设计与计算
（一）设计程序和内容
地基灌浆设计一般应遵循以下程序； （1）地质调查：查明地基的工程地质特性和水文地质 条件； （2）方案选择；根据工程性质、灌浆目的及地质条件， 初步选定灌浆方案， （3）灌浆试验；除进行室内灌浆试验外，对较重要的 工程，还应选择有代表性的地段进行现场灌浆试验，以便 为确定灌浆技术及灌浆施工方法提供依据； （4）设计和计算：确定各项灌浆参数和技术措施； （5）补充和修改设计；在施工朋间和竣工后的运用过 程中，根据观测所得的异常情况，对原设计进行必要的调 整。
化学注浆
压密注浆是一种静压 注浆技术，采用振动 钻机携带特制注浆头 钻孔，直接利用钻杆 作为注浆管分段注浆。 与普通注浆技术相比， 不需要打导孔、下花管、 止浆等环节，大大提 高了施工效率，振动 造孔为无水钻进，减 少了对土体的扰动。 压密注浆采用特殊 材料，既有效地控 制浆液凝胶时间 ，确保浆液的固结 强度，又节省了水 泥、水玻璃等注浆材料。
化学加固法1
(1)．环氢树酯类
环氧树酯类浆材是工程中较早采用的高强度化学材料。经
过采用活性稀释剂和优选各种外加剂改良其性能后，浆液
的粘度虽然大大降低了，但其仍能保持高强特性，使之能 灌注和加固混凝土结构的细微裂隙、基岩的细裂隙和断层
破碎带等低渗透性地层，并解决了水下和低温固化问题。
改性环氧树酯材料为无毒或低毒。有些改性的环氧树酯浆 材增加了与粘土颗粒表面的亲和力，具有一定的吸渗能力， 可使薄层粘性土和泥化夹层固化。
的相互作用力，提高材料的韧性。
② 稀释剂。常用的为丙酮和二甲苯等，其中丙酮的稀释效果最 好，用以降低预聚体或浆液的粘度，提高浆液的可灌性。 ③ 表面活性剂。一般采用吐温和硅油等，用以提高泡沫的稳定 性和改善泡沫的结构。
④ 催化剂。常用三乙醇胺和三乙胺等，用以加速浆液与水的反
应速度，并控制发泡时间。
(3)．丙烯酰胺类
这类浆材国外叫AM－9，国内习惯称之为丙凝，由主剂丙烯 酰胺、引发剂过硫酸氮（简称AP）、促进剂β－二甲氨基丙 腈（简称DAP）和缓凝剂铁氰化钾（简称KFe）等组成。 丙凝浆液属于真溶液，其粘度与水相似，浆液的凝结时间可 以在瞬间至几个小时内精确地调整，且凝结过程中几乎不会 受到水和空气的干扰，凝结后几分钟即可达到极限强度。浆 液凝固后的耐久性和稳定性良好，且凝胶本身基本上不透水 （渗透系数约为1×10-9cm/s），可用于永久性灌浆工程， 在国内外较早得到广泛应用。但由于凝胶体抗压强度低，干 缩较大，而且曾因发生AM－9中毒事件，国外曾经一度禁止 使用。
1.渗透灌浆
渗透灌浆是指在压力作用下，使浆液充填于土的孔
隙和岩石裂隙中，将孔隙中存在的自由水和气体排
挤出去，而基本上不改变原状土的结构和体积，所
土的化学加固
高分子材料加固法
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高分子材料的种类
13
聚氨酯是采用多异氰酸酯和聚醚树脂等作为主要材 料，再加入增塑剂、稀释剂、表面活性剂、催化剂等配 成浆液。灌入地层后，遇水而成凝胶体，起加固地基和 防渗堵漏作用。
加固机理:
聚氨醋灌浆材料被高压注射到混 凝土内部,遇水发生化学反应,开始出 现膨胀,借助缓慢膨胀力及持续外加 压力,使灌浆材料渗透至微细缝隙,在 短时间内膨胀固化,从而达到完全止 水和加固的目的。
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路土 工工 程合 的成 应材 用料
在 道
1、临时道路
24
利用土工织物的隔离、排水、 反滤,补强等多种功能,改变土基 的物理力学性质,以改善其通车 性能。多用针刺或热粘型无纺 土工织物
1、集料一土工织物一土基; 2、刚性板一土工织物一土基; 3、纵柔横刚的土工网一土工织物一土基。
16
固土 工 合 成 材 料 加
它是以人工合成的聚合物（如塑料、化纤、 合成橡胶等）为原料，制成各种类型的产品， 置于土体内部、表面或各种土体之间，发挥加 强或保护土体的作用。
土工合成材料的分类
17
18
特土 性工
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ织 物 一 般
滤层作用
19
土工织物过滤功能与 传统的砂、石等粒料滤 层一样,既可使水流通过 又可防止土颗粒的流失, 以免造成管涌现象“在 水利、铁路、公路、建 筑等各项工程中,特别是 水利工程中用作堤坝基 础或边坡反滤层已极为 普遍。在砂石料紧缺的 地区,用土工织物做反滤 层,更显示出它的优越性。
反滤机理示意图
层”。
1—排水体；2—土工织物；3—“天然”反滤层；4—原土体
排水作用
21
土工织物是一种透水材料,具有良好的法向和平面透水性,能排 除地表面水和地下水，土工织物本身形成排水通道,土体的水分 汇集在织物内,可沿着织物平面缓慢地排出土体。
化学加固法
（7）根据上部结构需要，可灵活采用柱状 壁状、格栅状和 块状等加固形式。
4 应用的工程领域
❖ 建筑物或构筑物地基 ❖ 防止码头岸壁滑动 深基坑开挖坍塌、坑底隆起 ❖ 作为地下防渗墙或防水帷幕;对桩侧或板桩背后的软土软
土加固以增加侧向承载能力 ❖ 抗液化处理 ❖ 工程减震 ❖ 防止地基中的污染物扩散 ❖ 对污染土地基进行处理等
5硅酸盐浆材
硅酸盐属于溶剂型化学浆材，它具有可灌性好，价格 低廉，货源充足，无毒和凝结时间可控制等优点，故使用 十分广泛。
由硅酸盐加缓凝剂，常采用单液硅化注浆法施工。而 当硅酸盐中加入速凝剂时，常采用双液双管硅化法施工。
常用浆材
6 水泥水玻璃浆材
水泥水玻璃浆材的可灌性介于水泥和水玻璃之间;浆液 结石抗压强度可达10~20MPa具有材料来源丰富 价格低、 无污染、胶结时间可控制等优点 它常用防渗和加固工程。
纯水泥浆由水和水泥按一定比例混合;常用的水灰比 在0 5:1~5:1之间 水泥浆水灰比越高，流动性越好，可灌 性就越好，但析水率越大，稳定性就越差，结石强度就越 低。在加固工程中，常用的水灰重量比为06:1~2:1;对于 防渗水泥浆，当水灰比为06时，为接近稳定性浆液，可不 加入膨润土，但当水灰比大于06时，应加入水泥量1% ~2% 的膨润土。
化学加固法
结构工程
一 概述
化学加固法Chemical Stabilization：利用水泥 浆液 黏土浆液或其他化学浆液;通过灌注压入、 高压喷射或机械搅拌，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
灌浆法
水泥土搅拌法
高压喷射注浆法
第一节 灌浆法
灌浆法概述与加固机理资料整理
鮮同
单管 或双管
<3.0 地基加固
醬注 注浆敕果受操作技术影响 较大
模数2, 3〜3. 4 浓度4甘&’ 會帽!1 a. 0】~0.19 kg/L
1
几十秒~ 几 十分
双管
1
<3P0
政変水歇璃模数、浓度'钢 酸 堵水加或固地基柄含铝量和诅度可调节幾 胶时间.
歸敌钠含甜愤影响 抗压强世
模液 2. 4-3, 4 渣隹 30-45'Bc'
A缺点：①析水性大（所以加纤维素、硫酸 铝）； ②稳定性差；③凝结时间长。
（2）粉煤灰水泥浆材 普通水泥中掺入粉煤灰作为灌浆材料，可 节约水泥、降低成本和消化三废材料。水泥+粉 煤灰+水+外加剂（水泥+粉煤灰配比可达100 %， 但结石强度降低。），在粉煤灰中含有70 %〜 80%的SiO2和AI2O3 （带活性），与水泥水 化析 出的Ca（OH） 2发生二次反应生成低钙水化 物， 低钙水化物是稳定的，可增大耐久性，提 高强 度。
散程度，分散度越高，可灌性越好。稳定性指制好的浆液静止
时维持原有的分散度和流动性的性能，维持此状态的时间越
长，稳定性越好。
(2)沉淀析水性：水泥浆停止搅拌后水泥颗粒在重力作用 下沉淀并有水离析出来的现象。水泥浆液水灰比愈大，沉淀析 水愈严重。沉淀析水对浆液的储运和灌注不利，同时，沉淀析 水有利于提高灌注填充率和胶结程度。
2、 劈裂灌浆：①砂（砾）石地层;②粘性土地层 3、压密灌浆: 4、电动化学灌浆:
1、浆液组成 浆液=主剂+溶剂+外加剂
2、浆液材料分类
通常可按浆液的状态、工艺和主剂性质分类，工程上习惯
按下图分类：
化学灌浆加固法
化学灌浆加固法化学灌浆加固是将有流动性和胶凝性的化学浆液，按一定浓度，通过特设的灌浆孔，压送到岩土中去。
浆液进入岩土裂隙或孔隙中，经扩散、充填其空隙后，硬化、胶结成整体，以起到加固、防渗、改善地基物理力学性质等作用。
1 灌浆机具设备系统由于化学浆液大多为真溶液，一般采用纯压方式灌浆，灌浆设备系统（方法）分为两类。
⑴单液灌浆系统：系将浆液的各种组成分置于同一搅拌槽内拌和，然后用一台灌浆泵压注入孔内。
如灌浆量和压力不大，可用手压泵代替机动泵。
本设备系统浆液组成配比准确，混合均匀，施工工艺比较简便，适于浆液凝固时间较长（30min以上）时使用。
⑵双液灌浆系统：系把主剂和催化剂分别装于两个搅拌槽内，用两台泵分别压送至混合器内，混合均匀后再进入灌浆孔内。
混合器可设在孔外，或设在灌浆孔上部。
本设备系统在灌浆过程中，可根据要求调配两液用量比例，适用性强；但需两套泵压设备，构造复杂一些，适于浆液胶凝时间较短时使用。
⑶灌浆压送浆液的动力有空气压缩机和灌浆泵两种。
前者适用于渗透性较小，浅孔、单液灌浆；后者用于压浆量较大，深孔、双液灌浆。
2 材料要求⑴化学浆液的品种很多，有聚氨酯类、丙烯酰胺类、铬木质素类、环氧树脂类和甲基丙烯酸脂类等，在地基处理中，以前三种较为常用。
⑵聚氨酯是采用多异氰酸酯和聚醚树脂等作为主要材料，再加入增塑剂、稀释剂、表面活性剂、催化剂等配成浆液。
灌入地层后，遇水而成凝胶体，起加固地基和防渗堵漏作用。
⑶聚氨酯浆液特点是：①浆液粘度低，可灌性好，结石有较高强度，可与水泥灌浆相结合，建立可靠防渗帷幕。
②浆液遇水反应后浆液粘度迅速增大，不会被稀释和冲走，可用于动水条件下防水堵漏，封堵各种形式的地下、地面及管道漏水，封堵牢固，止水见效快。
③耐久性好，安全可靠，不污染环境；④操作简便，经济效益好。
⑷聚氨酯浆材分水溶性和非水溶性两类，前者强度较低，但有良好的防渗性；后者强度较高，防渗好，工程上使用较广。
其中又以二步法的制浆最佳，它又称预聚法，是把主剂先合成为聚氨酯的预聚体，然后再把预聚体和外加剂按需要配成浆液。
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＊第五章 化学加固＊
＊第五章 化学加固＊
2.灌浆标准 1)防渗灌浆的标准 指渗透性的大小。防渗标准越高，表明灌浆后 地基的渗透性越低，灌浆质量也就越好。在砂 或砂砾石层中，比较重要的工程，多要求把地 基渗透系数降至10－4～10－5cm/s以下；对临时 性工程或允许出现较大渗漏量而又不致发生渗 透破坏的地层，也可采用10-3cm/s。
＊第五章 化学加固＊
3.浆液的扩散半径
浆液的扩散半径，是指能符合设计要 求的浆液扩散半径。浆液的扩散半径一般 随渗透系数的增大而增大，通常砂土在 0.3～1.0m之间。 代表性的渗透灌浆理论： 球形扩散理论 柱形扩散理论 袖套管法理论
＊第五章 化学加固＊
（1）球形扩散理论
固法。
化学加固法是用各种机具将浆液灌入地 基土中，并于地基土发生化学变化，胶 结成新的坚硬的物质，从而提高地基强 度，消除液化，减少沉降量。
＊第五章 化学加固＊
概述
化学加固法指利用水泥浆液、粘土浆液或其它 化学浆液，通过气压、液压或电化学原理，采 用灌注压入、高压喷射或深层搅拌，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。 适用范围：因成本较高，通常只限于用在加固 土体范围较小且用其他地基加固方法不能解决 的一些特殊工程问题中。 主要包括灌浆法、高压喷射注浆法和水泥土搅 拌法
4.电动化学灌浆 电动化学灌浆是指在施工时将带孔的注浆管作为 阳极，用滤水管作为阴极，将溶液由阳极压入土中， 并通以直流电(两电极间电压梯度一殷采用0.3～ 1V/cm)，在电渗作用下，孔隙水由阳极流向阴极，促 使通电区域中土的含水量降低，并形成渗浆通路，而 化学浆液也随之流入土的孔隙中，使之在土中硬结。 如地基土的渗透系数k＜10-4cm／s，由于孔隙很 小，只靠静压力难于使浆液注入土的孔隙中，此时需 用电渗的作用使浆液进入土中。因而电动化学灌浆法 就是在电渗排水和灌浆法的基础上发展起来的一种加 固方法。但由于电渗排水作用，可能引起邻近原有建 筑物基础的附加沉降，这一情况应予慎重注意。
＊第五章 化学加固＊
灌浆理论
2.挤密灌浆 挤密灌浆是指用较高的压 力灌入浓度较大的水泥浆或水 泥砂浆，使粘性土体变形后在 注浆管端部附近形成“浆泡”， 由浆泡挤压土体，并向上传递 反压力，从而使地层上抬，硬 化的浆液混合物是一个坚固的 压缩性很小的球体。挤密灌浆 可用于非饱和的粘性土。它可 用来调整不均匀沉降、进行托 换技术、以及在大开挖或隧道 开挖时对邻近土进行加固。
假设： A.被灌砂土为均质的和各向同性的 B.浆液为牛顿体 C.浆液从注浆管底端注入地基土内 D.浆液在地层中呈球状扩散 根据达西定律推导得到
r13 n t 3kh1 r0
灌浆时间
或
r1 3
3kh1 r0 t n
扩散半径
＊第五章 化学加固＊
（2）柱形扩散理论
r1 nr ln r0 t 2kh1
＊第五章 化学加固＊
加固目的
宁波丽园尚都基坑被动区注浆加固
深基坑开挖施工中的注浆
1．防渗：增加地基土的不透水性。防止流砂、钢板桩渗 水、坝基漏水、隧道开挖时涌水，以及改善地下工程的 开挖条件。 2．防止桥墩和边坡护岸的冲刷。 3．整治坍方滑坡，处理路基病害。 4. 提高地基土承载力，减少地基的沉降和不均匀沉降。 5．进行托换技术。亦即解决对原有建筑物的地基处理， 或解决处理原有建筑物基础下需要修建地下工程以及邻 隧道周围注浆（分层劈裂注浆）加固止水 近需要建造新工程而影响到原存建筑物的安全问题，尤 其是古建筑的地基加固更为常用。
原材料变为结石体的过程
原材料 浆液 溶剂 结石体
＊第五章 化学加固＊
灌浆浆液材料
1.浆液材料分类
按浆液所处状态可分为真溶液、悬浊液和乳化液； 按工艺性质可分为单浆液和双浆液； 按主剂性质可分为无机系和有机系。
每一系中根据不同主剂分为不同类浆液，每一类中又根据助 剂不同再分为不同种浆液，而每种浆液中又以主剂和助剂命 名，如表所示；
按浆液颗粒大小可分为粒状浆液（悬浊液）和化学 浆液（真溶液）。
＊第五章 化学加固＊
灌浆浆液材料
真溶液易灌， 凝固时间和强度可控， 污染，造价高
＊第五章 化学加固＊
2.浆液性质
材料的分散度－－可灌性； 沉淀析水性－－灌浆质量的不利因素； 凝结性－－初凝(2~4)h，终凝； 热学性－－水化热； 收缩性－－环境相关，有效措施防止； 结石强度－－以浆液浓度为重。 渗透性－－较小； 耐久性
＊第五章 化学加固＊
当单排孔厚度满足不了要求时，可作多排孔布 置。多排孔的设计原则是要充分发挥灌浆孔的潜 力，以获得最大的灌浆体厚度，不允许出现两排 孔间的搭接不紧密的“窗口”，也不要求搭接过 多出现浪费。排距R＝(r+b/2)时，两排孔正好紧 密搭接，是一种最优的设计。其有效厚度Bm，可 用下式计算 奇数排
＊第五章 化学加固＊
1.灌浆方案的选择
1)灌浆目的如为提高地基强度和变形模量，一般可选用 以水泥为基本材料的浆材，或采用高强度化学浆材。 2）灌浆目的如为防渗堵漏时，可采用粘土水泥浆、粘土 水玻璃浆、水泥粉煤灰混合物、丙凝、AC-MS、铬木素以 及无机试剂为固化剂的硅酸盐浆液。 3）在裂隙岩层中灌浆一般采用纯水泥浆或在水泥浆中掺 入少量膨润土，在砂砾石层中或溶洞中可采用粘土水泥 浆，在砂层中一般只采用化学浆液，在黄土中采用单液 硅化法或碱液法。 4）对空隙较大的砂砾石层或裂隙岩层中采用渗入性注浆 法，在砂层灌注粒状浆材宜采用水力劈裂法；在粘性土 层中采用水力劈裂法或电动硅化法；校正建筑物的不均 匀沉降则采用挤密灌浆法
＊第五章 化学加固＊
5.灌浆孔的布置
灌浆孔的布置包括布置形式和孔排距。工程中应选 择最优的布置方式，以便在相同效果的前提下，使 钻孔和灌浆总费用最低。 假定浆液扩散半径r已知，浆液呈圆柱状扩散，则两 圆必须相交才能形成一定厚度b，而b又取决于孔距D， 则
2 D b 2 r2 4
＊第五章 化学加固＊
＊第五章 化学加固＊
工程实例 施工方法 设计计算
加固机理★★★
＊第五章 化学加固＊
5.1.4 灌浆的设计计算 设计内容
灌浆标准：通过灌浆要求达到的效果和质量标准 施工范围：灌浆深度、长度和宽度 灌浆材料：浆材种类和浆液配方 浆液影响半径：浆液在设计压力下所能达到的有效 扩散距离 钻孔位置：根据浆液影响半径和灌浆体设计厚度， 确定合理的孔距、排距、孔数和排数 灌浆压力：规定不同地区和不同深度的允许最大灌 浆压力 灌浆效果评估：用各种方法和手段检测灌浆效果
＊第五章 化学加固＊
3)施工控制标准
理论浆量
Q Vn m
V
—设计灌浆体积
n —土的孔隙率
按耗浆量降低率进行控制 由于灌浆是按逐渐加密原则进行的，孔段耗浆 量应随加密次序的增加而逐渐减少，若起始孔距 布置正确，则第二次序孔的耗浆量将比第一次序 孔大为减少，这是灌浆取得成功的标志。
m —无效注浆量
＊第五章 化学加固＊
2)强度和变形标准
A.摩擦桩主要应沿桩的周边灌浆，支承桩则在桩 底灌浆，为满足强度和变形要求。 B.为减少坝基础的不均匀变形，只在坝下游基础 受压部位进行固结灌浆，满足变形要求。 C.对振动基础进行灌浆只是为了改变地基的自然 频率消除共振，无需强度高的浆材。 D.为减小挡土墙的土压力，应在墙背至滑动面附 近的土体中灌浆，以提高地基土的重度和滑动面 的抗剪强度
＊第五章 化学加固＊
灌浆理论
3.劈裂灌浆 劈裂灌浆与挤密灌浆相似，但 需采用更高的压力，超过地层的 初始应力和抗拉强度，引起岩石 和土体的结构破坏，使地层中原 有的裂隙或孔隙张开，形成新的 裂隙或孔隙，促使浆液的可灌性 和扩散距离增大，而所用灌浆压 力相对较高。
＊第五章 化学加固＊
灌浆理论
地基处理
Ground improvement
＊第五章 化学加固＊
＊第五章 化学加固＊
主要内容
本章主要内容：掌握化学加固的几种方法的 加固原理和设计方法，基本了解各种方法的 施工注意事项等。 重点和难点：灌浆法、水泥土搅拌法和高压 喷射注浆法的加固机理和设计方法。
＊第五章 化学加固＊
化学加固法原理 前面介绍的各种地基加固处理方法，都 是运用各类机具将土体加密，但并未改 变原地基土的化学成分，都属于物理加
为达到同样的厚度b，可以同时加大或减小 r和D值，加大D值可减小钻孔数量，节省钻 孔费用，但同时加大r值，则将使灌浆时间 加长，废浆较多，增大灌浆费用。刘嘉材认 为，当孔距为扩散半径的 2 倍时，灌浆帷 幕的连续性和密实性才能得到可靠保证。固 结灌浆的孔距最小在0.5m，最大为2.5m，一 般取0.8～1.5m。
＊第五章 化学加固＊
工程实例 施工方法★ 设计计算
加固机理★★★
＊第五章 化学加固＊
加 固 机 理
浆体 材料 灌浆 理论
分类,性质,浆液材料的选择
渗透灌浆
劈裂灌浆 挤密灌浆 电动化学灌浆
＊第五章 化学加固＊
灌浆浆液材料
灌浆浆液材料
浆液包括主剂(原材料，可能是一种或几种)、溶剂 （水或其他溶剂）和助剂(可能没有，也可能有几 种)。助剂可根据它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。 一种灌浆(亦称注浆)材料主要是指浆液中的主剂。
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（3）袖套管法理论
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＊第五章 化学加固＊