化学加固法

2、灌浆法的目的
❖ 增加地基土的不透水性，防止流沙、钢板桩渗水、 坝基漏水和隧道开挖时涌水，以及改善地下工程 的开挖条件。
❖ 防止桥墩和边坡护岸的冲刷。 ❖ 整治塌方滑坡，处理路基病害。 ❖ 提高地基土的承载力，减少地基土的沉降和不均
匀沉降。 ❖ 进行托换技术，对古建筑的地基加固或已有建筑
物附近修建新的结构较为常用 注：因为造价较高，不适合大面积（体积）使用
灌浆中常用的附加剂有速凝剂、缓凝剂。 当在较大孔隙或裂隙中灌浆时，常在水泥浆中加砂， 成为成本更低的水泥砂浆，以此提高浆液固体含量，使其 不致扩散过远。
常用浆材
水泥浆材是工程中应用最广泛的浆液，这种悬浮液的 主要问题是析水性大、稳定性差，且水灰比越大越突出。 纯水泥浆的凝结时间较长，在地下水流速较大的条件下灌 浆易受冲刷和稀释等。因而常加入各种附加剂(外加剂)。
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
❖一、概述 ❖二、加固机理 ❖三、设计计算 ❖四、施工方法 ❖五、灌浆质量与效果检验
下厂房等； ❖ 其它：预填骨料灌浆、后拉锚杆灌浆及灌注桩后
灌浆等。
（3）在岩土工程的应用
二、加固机理
1、灌浆工程中所用的浆液是由主剂(原材料)、溶剂 和外加剂混合而成，通常所说的灌浆材料是指浆 液中的主剂。
2、灌浆材料可分为粒状浆材(悬液)和化学浆材(真 溶液)两个系统。粒状浆材有纯水泥浆、水泥砂浆、 粉煤灰水泥浆、硅粉水泥浆、粘土水泥浆等。化 学浆材有硅酸盐浆材、丙烯酞胺类及无毒丙凝、 改性环氧树脂浆材、聚氨脂浆材、木质素类等。
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。
灌浆效果的 检验方法
灌浆量 静力触探（CPT） 抽水试验 现场静载荷试验 钻孔弹性波速试验（测定动弹性模量和剪切模量） 标准贯入试验（SPT） 室内土的物理力学指标试验 γ射线密度计法
第二节 深层搅拌法
❖一、概述 ❖二、加固机理 ❖三、设计计算 ❖四、施工流程 ❖五、质量检验
2、适用范围
《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79-2012)中规定:
灌浆材料的性质
灌浆材料 的性质
分散度（越高，可灌性越好）
沉淀析水性（对灌浆质量有不利影响) 凝结性[两个阶段（1）浆液流动性减少到不可
泵送（2）凝结后的浆液随时间而逐渐硬化]
热学性（有时存在水化热并需要控制）
收缩性（干燥养护时会发生，应采取防御措施） 结石强度(影响因素较多，受浆液浓度影响最大） 渗透性（较小） 耐久性(在长期水压力作用下或地下水有侵
5、孔隙较大的砂砾石层或裂隙岩层：采用渗入性注浆法;砂 层中灌注粒状浆材：宜采用水力劈裂法;黏性土层：采用 水力劈裂法或电动硅化法;娇正建筑物不均匀沉降：采用 挤密灌浆法。
2.灌浆设计内容
❖ 灌浆标准(防渗、强度和变形、施工耗浆量标准等) ❖ 施工范围(灌浆深度、长度、宽度) ❖ 灌浆材料选择 ❖ 浆液影响(扩散)半径(浆液在设计压力下所能达到的有效扩散距
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
一、概述
1、定义 灌浆法（Grouting）亦称注浆法，是指利用液
压、气压或电化学原理，通过注浆管把浆液均匀 地注入地中，浆液以填充、渗透和挤密等方式， 赶走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据 其位置，经人工控制一定时间后，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、防水性能高和化学稳定性良好的 “结石体”。
水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、 粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱 和松散砂土等地基。
水泥土搅拌法用于处理泥炭土、有机质土、塑性指数 大于25的粘土、地下水具有腐蚀性时以及无工程经验的地 区，必须通过现场试验确定其适用性。
一、概述
1.定义
深层搅拌法(Soil Cement Mixing, Cement Deep Mixing or in Situ Soil Mixing Method等)是利利用水泥(或石灰)等材料作为固化 剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂(浆液或 粉体)强制搅拌，由固化剂和软土间产生一系列的物理化学反应，使 软土硬结成具有整体性、水稳定性和足够强度的加固体，从而提高地 基土的强度，降低压缩性或减小渗透性的地基处理方法。
9.聚胺脂浆材
粘度低，可灌性好，适用于动水条件下防渗堵漏。
双液注浆法 主剂和胶凝剂必须在不同的灌浆管或不同的时间分别灌
注的注浆方法。 单液注浆法
主剂和胶凝剂能在注浆前预先混合起来注入同一钻孔中 的注浆方法，或称一步法。
3、灌浆机理及运用
根据灌浆工艺不同，灌浆机理可归纳为4类:渗入性灌 浆、劈裂灌浆、压(挤)密灌浆和电化学灌浆。
使被加固岩土体在空间上连成整体)
❖ 灌浆压力(是指不会使地面产生变化和邻近建筑物受到影
响前提下可能采用的最大压力。与地基土的密度、强度、 初始应力、钻孔深度、灌浆次序等有关，宜通过灌浆试验 确定)
❖ 灌浆效果检测
四、施工方法
四、施工方法
五、灌浆质量的效果检验
灌浆效果检验通常在灌浆结束后28天进行。
2、防渗堵漏：可采用黏土水泥浆、黏土水玻璃浆、水泥粉 煤灰混合物、丙凝及无毒丙凝、铬木素以及以无机物为固 化剂的硅酸盐浆材等。
3、裂隙岩层：一般采用纯水泥浆(水泥砂浆)中掺入少量膨 润土；砂砾石层或溶洞：可采用黏土水泥浆；砂层：一般 只采用化学浆液。
4、黄土：采用单液硅化法(硅酸钠掺氯化钠)或碱液法(氢氧 化钠或氢氧化钠加氯化钙)
三、设计计算
(一)设计程序及设计内容 1.设计程序 ❖ 地质调查 ❖ 方案选择(选择原则参见下页) ❖ 灌浆试验 ❖ 设计和计算 ❖ 现场施工 ❖ 补充和修改设计
灌浆方案选择原则
1、提高地基强度、降低压缩性：一般选水泥浆、水泥砂浆 和水泥水玻璃等水泥系浆材或采用环氧树脂、聚氨醋以及 以有机物为固化剂的硅酸盐浆材等高强度化学浆材。
蚀性时需考虑）
常用浆材
1.水泥浆材
水泥浆材凝固后的结石强度高，造价低，无毒性、不 污染环境，既可用于岩土加固，也适用于地下防渗，所以 水泥浆材是国内外灌浆工程中运用最广的，用量最大的浆 材。
灌浆工程中常用的水泥为普通硅酸盐水泥，当地下水 有腐蚀性时，可用矿渣水Βιβλιοθήκη Baidu、火山灰水泥和抗硫酸盐水泥 等。
常用浆材
灌浆机理
渗入性灌浆 劈裂灌浆 压(挤)密灌浆
电化学灌浆
1.渗透灌浆
渗透灌浆是指在灌浆压力作用下，浆液在不扰动和破 坏地层结构的条件下渗入岩土裂隙的灌浆。
由于灌浆压力相对较低，浆液的渗入与水在土中的渗 透相似。1938年Maag首次发表了牛顿流体的球形扩散公式， 假定砂土为均质各向同性体，浆液为牛顿流体，在土中的 渗透服从达西定律;采用填压法灌浆，浆液从灌浆管底端 注入地层，浆液在土层中呈球形扩散。只适用于中砂以上 的砂性土和有裂隙的岩石。
离。并非最远距离，而是符合设计要求的扩散距离;要选择多数情况下达 到的数值，而不是取平均值;可以根据理论公式法进行估算，见下式;地 质条件复杂或计算参数不易确定时，应通过现场灌浆试验确定，无试验
资料时可按照渗透系数参照有关参考书确定)
2.灌浆设计内容
❖ 钻孔布置(根据浆液的注浆有效范围确定，且应相互重叠，
常用的水泥水玻璃浆材其配比大体是:水灰比 0.8:1~1:1，水泥浆与水玻璃的体积比为1:0.6~1:0.8。
7.丙烯酞胺类及无毒丙凝
丙烯酞胺又称丙凝，国外常称AM-9，相比丙凝来说， 无毒丙凝对空气和地下水的污染要小得多，如美国的AC400和我国的AC-MS。
常用浆材
8.改性环氧树脂浆材
具有粘度低，亲水性好，毒性较低，可在低温与水下 灌浆等特点，适用于混凝土裂缝、软弱岩基特殊部位的灌 浆加固处理。
（1）由于将固化剂和原地基土就地搅拌混合，因而最大限 度地利用了地基土。
（2）搅拌时地基土较少产生侧向位移，对周围建筑物影响 小。
（3）根据设计要求，可合理选择固化剂和配方，设计灵活。 （4）施工时无振动，无噪音，无污染，可在市区及建筑群
中施工 （5）土体加固后重度基本不变，对软弱下卧层不产生附加
沉降。 （6）与钢筋混凝土桩相比，节省了大量钢材，降低了造价。 （7）根据上部结构需要，可灵活采用柱状、壁状、格栅状
3、适用范围
（1）适用地基土层 砂、砂砾是和粉细砂； 软粘土、杂填土和淤泥； 湿陷性黄土。
3、适用范围
(2)适用工程领域 ❖ 坝基：砂基、砂砾石地基、喀斯特溶洞及断层软
弱夹层等； ❖ 房基：一般地震及震动基础等，包括对已有建筑
物的修补； ❖ 道路基础：公路、铁路和飞机场跑道等； ❖ 地下建筑：输水隧洞、矿井巷道、地下地铁和地
4.电化学灌浆
在粘性土中插入金属电极并通以直流电后，就在土中 引起电渗、电泳和离子交换等作用，促使在通电区域中的 含水量显著降低，从而在土内形成渗浆“通道”。若在通 电的同时向土中灌注硅酸盐浆液，就能在“通道”上形成 硅胶，并与土粒胶结成具有一定力学强度的加固体。该法 适用于饱和粘土、粉质粘土、净砂等。
硅粉中大量的活性二氧化硅与水泥水化后放出的氢氧 化钙反应生成强度更高的凝胶，从而使浆液结石强度大大 提高。
常用浆材
4.粘土水泥浆
以蒙脱石为主的膨润土，是一种水化能力极强，膨胀 性大，分散性很高的活性粘土。
根据工程目的不同，粘土可作为附加剂以改善水泥浆 材的稳定性，也可作为主要材料使用，形成粘土水泥浆或 水泥粘土浆材，它主要用于防渗堵漏。
按施工方法又分为水泥浆搅拌法(湿法，Wet Method)，又称水泥 土搅拌法(Deep Mixing Method)和粉体喷射搅拌法(干法，Dry or Dry Jet Mixing-DJM Method)。
加固体可做成圆形的桩体(柱状)、片状、块状、格栅状或条带状 (壁状，形成地下连续墙)等。
3.水泥土加固软弱土层的优点
2.劈裂灌浆
在灌浆压力作用下，浆液克服地层的初始压力和抗拉 强度，引起岩石或土层结构的破坏和扰动，使地层中原有 的裂隙和孔隙扩张，或形成新的裂隙和孔隙，从而使低透 水性地层的可灌性和浆液扩散距离增大，这种灌浆法所用 的灌浆压力相对较高。该法适用于粉土、软粘土、岩石地 基等。
3.挤密灌浆
通过钻孔向土层中压入浓浆，随着土体的压密和浆液 的挤入，将在压浆点周围形成灯泡形空间，并因浆液的挤 压作用而产生辐射状上抬力，从而引起地层局部隆起，许 多工程正是利用这一原理纠正了地面建筑的不均匀沉降。 该法适用于较松散的砂土、不饱和粘性土、纠偏等。
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0.6:1~2:1;对 于防渗水泥浆，当水灰比为0.6时，为接近稳定性浆液， 可不加入膨润土，但当水灰比大于0.6时，应加入水泥量 1% ~2%的膨润土。
常用浆材
2.粉煤灰水泥浆材
在普通硅酸盐水泥浆材中加入粉煤灰，可提高浆液结 石的抗腐蚀能力和防渗帷幕的耐久性，并且还可以节约水 泥用量，降低成本，消化三废。
粉煤灰的掺入量根据目的不同而不同。
3.硅粉水泥浆材
硅粉是钢厂和铁合金厂生产硅钢和硅铁时产生的一种 烟尘，其主要成分为二氧化硅(85%-98% )，硅粉颗粒极细， d50仅为0.1一1.Oum。