注浆工程师考试

注浆加固法 注浆法也常称为灌浆法，是利用液压、气压或电化学原理，通过注浆管将各种能固化的浆液注入到地基土中，浆液以填充、渗透和挤密的方式，将土颗粒或岩石裂隙中的水分和空气排除后占据其位置，经过一定时间后，浆液将原来松散的土粒胶结成一个整体，以改善地基土的物理力学性质，或用于既有建筑物下提高地基承载力、减小地基土变形，或用于减小土渗透性，防止地基土出现流沙、管涌，或者用于降低土压缩性，提高压缩模量，如对基坑被动区土体进行注浆加固以提高被动土压力、减小围护桩位移等，以及可用于建筑物的纠偏或顶升。常用的灌浆材料有水泥系浆材、化学浆材和混合型浆材。水泥系浆材有水泥浆、黏土水泥浆和粉煤灰水泥浆，化学类的有环氧树脂类、木质素等，混合型浆材有聚合物水玻璃浆材、聚合物水泥浆材、水泥水玻璃浆材等。 1 适用范围 注浆加固法适用于砂土、粉土、黏性土和人工填土等地基加固。一般用于防渗堵漏、提高地基土的强度和变形模量以及控制地层沉降等。 2 加固机理 根据注浆机理，可分为渗透注浆、劈裂注浆和压密注浆等三类。其加固机理如下。 1）渗透注浆 浆液在很小的压力下，克服地下水压、土粒孔隙间的沿程阻力和本身流动的阻力，渗入土体的天然孔隙，并与土粒骨架产生固化反应，在土层结构基本不受扰动和破坏的情况下达到加固的目的。 渗透注浆适用于渗透系数是k>10－4cm/s的砂性土。 2）劈裂注浆 当土的渗透系数k<10－4cm/s，就得采用劈裂注浆，在劈裂注浆中，注浆管出口的浆液对周围地层施加了附加压应力，使土体发生剪切裂缝，而浆液则沿裂缝面劈裂。当周围土体是非匀质体时，浆液首先劈入强度最低的部分土体。当浆液的劈裂压力增大到一定程度时，再劈入强度较高的另一部分土体，这样劈入土体中的浆液便形成了加固土体的网络或骨架。 从实际加固地基开挖情况看，浆液的劈裂途径有竖向的、斜向的和水平向的。竖向劈裂是由土体受到扰动而产生的竖向裂缝；斜向的和水平向的劈裂是浆液沿软弱的或夹砂的土层劈裂而形成的。 3）压密注浆 压密注浆是指通过钻孔在土中灌入极浓的浆液，在注浆点使土体压密，在注浆管端部附近形成“浆泡”，当浆泡的直径较小时，灌浆压力基本上沿钻孔的径向扩展。随着浆泡尺寸的逐渐增大，便产生较大的上抬力而使地面抬动。浆泡的形状一般为球形或圆柱形。浆泡的最后尺寸取决于土的密度、湿度、力学条件、地表约束条件、灌浆压力和注浆速率等因素。 离浆泡界面0．3～2．0m内的土体都能受到明显的加密。评价浆液稠度的指标通常是浆液的坍落度。如采用水泥砂浆浆液，则坍落度一般为25～75mm，注浆压力为1～7 MPa。当坍落度较小时，注浆压力可取上限值。 渗透、劈裂和压密一般都会在注浆过程中同时出现，只是以何种形式为主的差别，单一的流动方式是难以产生的。 由于上述加固机理，使注浆法可用于以下几种情况： （1）提高地基土的承载力、减少地基变形和不均匀变形；（2）进行托换技术，对古建筑的地基加固更为常用；（3）用以纠倾和回升建筑；（4）用以减少地铁施工时的地面沉降，限制地下水的流动和控制施工现场土体的位移等。 【例题8】根据注浆机理，注浆法加固地基可分为（）三种。 A、压密注浆； B、劈裂注浆； C、渗透注浆； D、压力注浆； 答案：A、B、C 【例题9】在注浆法加固地基的施工中，评价浆液稠度的指标通常是浆液的（）。 A、浓度； B、粘度； C、渗透系数； D、坍落度； 答案：D 3 注浆设计 注浆设计前宜进行室内浆液配比试验和现场注浆试验，以确定设计参数和检验施工方法及设备。也可参考当地类似工程的经验确定如下设计参数。 （1）浆液。对软弱土处理，可选用以水泥为主剂的浆液，也可选用水泥和水玻璃的双液型混合浆液。单液注浆适合于凝固时间长，双液注浆适合于凝固时间短。因此，在有地下水流动的情况下，不应采用单液水泥浆液。 注浆时也可掺用粉煤灰代替部分水泥，因为粉煤灰颗粒的细度比水泥还细，及其占优势的球形颗粒，使比仅含有水泥和砂的浆液更容易泵送，用粉煤灰代替部分水泥或砂，可保持浆体的悬浮状态，以免发生离析和减少沉积来改善可泵性和可灌性；粉煤灰还具有火山灰活性，当加入到水泥中可增加胶结性，这种反应产生的黏结力比水泥砂浆间的黏结更为坚固； 粉煤灰含有一定量的水溶性硫酸盐，增强了水泥浆的抗硫酸盐性；此外粉煤灰掺入水泥的浆液比一般水泥浆液用的水少，而通常浆液的强度与水灰比有关，它随水的减少而增加；当然，使用粉煤灰可达到变废为宝，具有社会效益，并节约工程成本。 （1） 注浆孔间距。可取1．0～2．0m，并应能使被加固土体在平面和深度范围内连成个整体 （3）浆液的初凝时间应根据地基土质条件和注浆目的确定。在砂土地基中，浆液的初凝时间宜为5～20 min；在黏性土地基中，宜为1～2h。 （4）注浆量和注浆有效范围。应通过现场注浆试验确定，在黏性土地基中，浆液注入率宜为15％～20％。注浆点上的覆盖土厚度应大于2m。 （5）注浆压力。注浆压力是指浆液在注浆孔口的压力。对劈裂注浆，在砂土中，宜选用 0．2～0．5 MPa；在黏性土中，宜选用0．2～0．3 MPa。对压密注浆，当采用水泥砂浆浆液时，坍落度宜为25～75mm，注浆压力为1～7 MPa。当坍落度较小时，注浆压力可取上限值。当采用水泥～水玻璃双液快凝浆液时，注浆压力应小于1 MPa。 每段注浆的终止条件为吸浆量小于1～2L/min。当某段注浆量超过设计值的1～1．5倍时，应停止注浆，间歇数小时后再注，以防浆液扩到加固段以外。 （6）注浆顺序。为防止邻孔串浆，注浆顺序应按跳孔间隔注浆方式进行，并宜采用先外围后内部的注浆施工方法，以防浆液流失。当地下水流速较大时，应考虑浆液在水流中的迁移效应，应从水头高的一端开始注浆。 在浆液进行劈裂的过程中，产生超孔隙水压力，孔隙水压力的消散使土体固结和劈裂浆体的凝结，从而提高土的强度和刚度。但土层的固结要引起土体的沉降和位移。因此，土体加固的效应与土体扰动的效应是同时发展的过程，其结果是导致加固土体的效应和某种程度土体的变形，这就是单液注浆的初期会产生地基附加沉降的原因。而多孔间隔注浆和缩短浆液凝固时间等措施，能尽量减少既有建筑基础因注浆而产生的附加沉降。