岩土加固与治理课程灌浆法专题教学课件

岩土加固与治理第四章化学加固法4.1灌浆法岩土加固与治理化学加固法（ChemicalStabilization）

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（ChemicalStabilization）化学加固高压喷射法灌浆法深层搅拌法化高压喷射法灌浆法深层搅拌法主要内容二、灌浆材料四、灌浆设计

五、灌浆施工六、灌浆质量检查一、概述七、工程实例三、灌浆机理主二、灌浆材料四、灌浆设计五、灌浆施工六、灌浆质量检查一、4概述灌浆目的适用范围发展历史与研究方向分类定义工程应用概灌浆目的适用范围发展历史与研究方向分类定义工程应5灌浆法（Grouting），也称注浆法，它是将一定材料配制成浆液，用压送设备将其灌入地层或缝隙内使其扩散、胶凝或固化，以达到加固地层或防渗堵漏的日的。一、概述定义灌浆法（Grouting），也称注浆法，它是6一、概述定义一、概述定义71防渗2堵漏3加固4纠偏5补强6对置入地层中的孔管、锚杆、锚索等进行固定和保护一、概述目的1防渗2堵漏3加固4纠偏5补强8一、概述适用范围地层

软土砂土

粉土

粘性土

基岩

一、概述一、概述适用范围地软土砂土粉土粘性土基91坝基：

2房基：

3道路基础：

4地下建筑：

5其他：预填骨料灌浆、后拉锚杆灌浆等砂基、砂砾石坝基、喀斯特溶洞及断层等一般地基及震动基础，已有建筑物的修补公路、铁路和飞机场跑道等输水隧道、矿井巷道、地下铁道和厂房一、概述适用范围工

程1坝基：2房基：3道路基础：10据文献记载，灌浆法的最早采用是在1802年，由法国的charles·Berlghy（查理士·贝尼尔）所发明，最先用在Dieppe（第厄普）冲刷闸的修理上。当初，他用的是一种木制冲击筒装置，用人工锤的方法向地层挤压浆液。

1856—1858年间，英国的W.R.Kinippe(基尼普尔）在作了一系列试验后，第一次把水泥用于灌浆。

化学灌浆是在1920年由德国的Joosen（尤斯登）首先使用水玻璃和氯化钙作为灌浆材料开始出现的。此后，一些国家广泛开展研制工作，制出了年度较低的铬木素类、丙烯酰胺类等浆液材料。到60年代中期，化灌材料已达30多种。一、概述发展历史国外据文献记载，灌浆法的最早采用是在1802年11

灌浆法在我国的大量采用，是在1949年新中国成立后，经过多年来试验研究和实际应用，在水泥、粘土等传统材料的灌浆技术上有了很大的发展和提高。在化灌材料方面改进了铬木素类、水泥—水玻璃类、丙烯酰胺类浆液的配方，另外还研制出聚氨酯类、环氧树脂类等新的灌浆材料。现在，我国已能进行各种类型的灌浆设计与施工，在许多方面已达到世界先进水平。一、概述发展历史国内灌浆法在我国的大量采用，是在1949年新中国成12研究方向

可控灌浆技术电子监控技术

弹性材料软土灌浆技术一、概述发展历史研究方向可控灌浆技术电子监控131按灌浆的作用

固结灌浆帷幕灌浆回填灌浆接触灌浆2按灌注材料水泥灌浆水泥砂浆灌浆水泥粘土灌浆化学灌浆一、概述分类1按灌浆的作用固结灌浆帷幕灌浆回填灌浆接触灌浆143按灌浆压力

4按灌注机理

高压灌浆：3MPa以上中压灌浆：0.5—3MPa低压灌浆：0.5MPa以下渗入性灌浆劈裂灌浆压密灌浆电动化学灌浆一、概述分类3按灌浆压力4按灌注机理高压灌浆：3MPa以上中15北京信德园大厦地基注浆工程一、概述工程应用北京信德园大厦地基注浆工程一、概述工程应用16广花高速公路病害处理（注浆加固）一、概述工程应用广花高速公路病害处理（注浆加固）一、概述工程应用17深圳龙岗地区溶槽及土洞充填灌注工程一、概述工程应用深圳龙岗地区溶槽及土洞充填灌注工程一、概述工程应用18沈阳地铁一号线3标段注浆加固工程一、概述工程应用沈阳地铁一号线3标段注浆加固工程一、概述工程应用19宁波嘉和中心基坑止水注浆一、概述工程应用宁波嘉和中心基坑止水注浆一、概述工程应用20二、灌浆材料材料组成材料分类材料特点材料性质二、灌浆材料材料组成材料分类材料特点材料性质21主剂

溶剂

附加剂

二、灌浆材料材料组成水泥系列化学系列混合系列主剂溶剂附加剂二、灌浆材料材料组成水泥系列化学系列混合22颗粒型浆材溶液型浆材混合型浆材水泥系浆材化学浆材

二、灌浆材料材料分类上述2者混合

主剂

溶剂

以水为主

附加剂

各类调节剂

颗粒型浆材溶液型浆材混合型浆材水泥系浆材化学浆材二、灌浆材23水泥系浆材水泥

常用普通硅酸盐水泥粘土提高水泥浆液的稳定性，防止沉淀和析水粉煤灰

节约水泥、降低成本和消化三废材料二、灌浆材料材料分类水泥系浆材水泥常用普通硅酸盐水泥粘土提高水泥浆液的稳定性24化学浆材常用的化学浆材水玻璃类浆材

丙烯酰胺浆材

环氧树脂浆材

丙烯酸盐浆材

木质素类浆材二、灌浆材料材料分类化学浆材常用的化学浆材水玻璃类浆材丙烯酰胺浆材环氧树脂25附加剂常用附加剂有加速水泥水化作用2减水剂

1速凝剂改善浆体的流动性和分散性3缓凝剂降低浆液的反应速率水玻璃、三乙醇胺

木质素磺酸钙

磷酸盐

二、灌浆材料材料分类附加剂常用附加剂有加速水泥水化作用2减水剂1速凝26颗粒型浆材1颗粒细

2稳定性好

3粘结性强

4结石的强度高，并具有良好的耐久性

二、灌浆材料材料特点颗粒型浆材1颗粒细2稳定性好3粘结性强4结石的27溶液型浆材1粘度低，流动性好，能顺利地灌入细微裂隙2聚合的时间能根据实际的需要准确地控制

3凝胶体具有一定的密实性、抗渗性和抗挤力

4抗溶蚀性强，耐久性好，不易老化

5浆液易于配置，操作简便

6无毒性或毒性甚微

二、灌浆材料材料特点溶液型浆材1粘度低，流动性好，能顺利地灌入细微裂隙2聚28二、灌浆材料材料性质可灌比流变性凝结性其他性质二、灌浆材料材料性质可灌比流变性凝结性其他性质29&D15、D10—地层粒料颗粒分析曲线上占15%、10%的对应直径

G85、G95—灌浆材料颗粒分析曲线上占85%、95%的对应直径

二、灌浆材料材料性质可灌比可灌比愈大，接受颗粒浆材的可灌性愈好。一般认为当M≥10时，可以灌注水泥粘土浆；当M≥15时，可以灌注水泥浆。化学浆液不存在可灌比&D15、D10—地层粒料颗粒分析曲线上占15%、10%的对30两个阶段可泵期

凝结

初凝

终凝

流动度仪测试

维卡仪测试

二、灌浆材料材料性质凝结性可泵期：从加入拌浆起到流动度为150mm时止所需的时间（锥桶刻度圆盘）初凝时间：由加水起至试针沉入水泥浆中距底板0.5~1mm时所需时间。终凝时间：加水起至试针沉入水泥浆中不超过1.0mm时所需时间。两个阶段可泵期凝结初凝终凝流动度仪测试维卡仪测试31

浆液的流变特性是指浆液在外力驱使作用下发生流动时所表现出来的特性。牛顿流体宾汉塑性流体

二、灌浆材料材料性质流变性浆液的流变特性是指浆液在外力驱使作用下发生流32二、灌浆材料材料性质其他性质5浆液结石体强度6浆液结石体渗透性7浆液结石体收缩性和耐久性1浆液的分散度（悬浮）2浆液的析水性（析出水）3浆液的热学性（比表面积）4浆液的收缩性（干燥）二、灌浆材料材料性质其他性质5浆液结石体强度6浆液结33三、灌浆机理渗入灌浆劈裂灌浆压密灌浆电动化学灌浆三、灌浆机理渗入灌浆劈裂灌浆压密灌浆电动化学灌浆34三、灌浆机理渗入灌浆球形扩散柱形扩散袖套管法三、灌浆机理渗入灌浆球形扩散柱形扩散袖套管法35注浆管底端注浆球形扩散

被灌砂土是均质和各向同性的2浆液为牛顿体浆液从注浆管底端注入地基土内4浆液在地层中呈球形扩散三、灌浆机理渗入灌浆球形扩散注浆管底端注浆球形扩散被灌砂土是均质和各向2浆液为牛36浆液柱状扩散

三、灌浆机理渗入灌浆柱形扩散浆液柱状扩散三、灌浆机理渗入灌浆柱形扩散37袖阀管结构及其注浆示意图

三、灌浆机理渗入灌浆袖套管注浆袖阀管结构及其注浆示意图三、灌浆机理渗入灌浆袖套管注浆38三、灌浆机理劈裂灌浆岩基砂、砂砾石粘性土三、灌浆机理劈裂灌浆岩基砂、砂砾石粘性土39发生垂直劈裂的条件

K—侧压力系数ST—岩石的抗拉强度μ—泊松比k—渗透系数n—孔隙率N—综合地表示k和n的参数发生水平劈裂的条件

h—灌浆段深度三、灌浆机理劈裂灌浆岩基发生垂直劈裂的条件K—侧压力系数ST—岩石的抗拉强度μ—40灌浆压力Pe达到下式时，就会发生破坏：

K—主应力比

三、灌浆机理劈裂灌浆砂、砂砾石灌浆压力Pe达到下式时，就会发生破坏：K—主应力比三、灌41

在粘性土地层中，水力劈裂竖引起土体固结，产生挤出等现象。在只有固结作用的条件下，注入浆液的体积V和单位土体所需的浆液量Q可由下式计算：mv—土的压缩系数

三、灌浆机理劈裂灌浆粘性土在粘性土地层中，水力劈裂竖引起土体固结，产生42

通过钻孔向土中灌入极浓的浆液，使注浆点附近土体压密，在注浆管端部附近形成“浆泡”。压密灌浆原理示意图三、灌浆机理压密灌浆通过钻孔向土中灌入极浓的浆液，使注浆点附近土43

当地基土的渗透系数k<10-4cm/s，只靠一般的静压力难以使浆液注入土的孔隙中，这时就需要采用电渗作用使浆液进入土中。

假定在土中打入两个半径为A的灌浆管，孔距为D，在两灌浆管之间通以直流电，则浆液扩散至R处所需的时间可用式确定:V—作用电压ke—电渗系数三、灌浆机理电动化学灌浆当地基土的渗透系数k<10-4cm/s，只靠44主要内容设计的一般程序及原则设计计算四、灌浆设计主设计的一般程序及原则设计计算四、灌浆设计45地基灌浆设计一般遵循以下程序工程调查

方案选择

灌浆试验

设计和计算

补充和修改设计

四、灌浆设计一般程序一般原则

地基灌浆设计一般遵循以下程序工程调查方案选择灌浆试验设461工程类别及主要特点

2灌浆的目的和基本要求3施工现场的地形和地质条件4地下水质及水力特性

5周围环境及原地下构筑物情况

6浆材的产地与价格

四、灌浆设计一般程序工程调查

1工程类别及主要特点2灌浆的目的和基本要求347

以提高地基强度和变形模量为目的，一般选用水泥系浆材，如果是以防渗堵漏为目的，可采用粘土水泥浆、粘土水玻璃浆、水泥粉煤灰混合物、丙凝和铬木素等浆材；选用浆材还应考虑其对人体的危害或对环境的污染问题四、灌浆设计一般原则以提高地基强度和变形模量为目的，一般选用如果是以防渗堵48在裂隙岩层中灌浆，一般采用纯水泥浆、水泥浆或水泥砂浆中加少量膨润土；在砂砾石地层中或溶洞中采用粘土水泥浆；在砂层中一般只采用化学灌浆，在黄土采用碱液法或单液硅化法；渗入灌浆一般在砂砾石地层或岩石裂隙中采用；水力劈裂灌浆用于砂层；粘性土层中采用水力劈裂法或电动硅化法；纠正建筑物不均匀沉降则采用压密灌浆法。四、灌浆设计一般原则在裂隙岩层中灌浆，一般采用纯水泥浆、水泥浆渗入灌浆一般在砂49四、灌浆设计设计内容浆材及配方设计浆液影响半径注浆孔布置灌浆压力灌浆标准灌浆效果检查四、灌浆设计设浆材及配方设计浆液影响半径注浆孔布置灌浆压力灌50所谓灌浆标准，是指设计者要求灌浆后应达到的质量指标。1防渗标准砂或砂砾石层中

比较重要工程

k降低至10-4—10-5cm/s以下

临时性工程k<10-3cm/s

岩基

单位吸水率

ω=0.01—0.03

2强度和变形问题增加摩擦桩的承载力减少拱坝基础的不均匀变形减小挡土墙上的土压力

消除共振条件设计计算四、灌浆设计灌浆标准所谓灌浆标准，是指设计者要求灌浆后应达到的质量指标。1513施工控制标准有些灌浆工程不能进行现场检测，因此必须制订一个能保证获得最佳灌浆效果的施工控制标准。Q=V•n•mV—设计灌浆体积n—土的孔隙率m—无效注浆量（a）正常情况下注入理论耗浆量Q

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。设计计算四、灌浆设计灌浆标准（b）按耗浆量降低率进行控制3施工控制标准有些灌浆工程不能进行现场检52根据土质不同，选择合适的浆材

土质名称注浆材料粘性土和粉土粉土水泥类注浆材料及水玻璃悬浊型浆液粘土粘质粉土砂质土砂渗透性溶液型浆液（但在预处理时，使用水玻璃悬浊型）粉砂砂砾水玻璃悬浊型浆液（大孔隙）渗透性溶液型浆液（小孔隙）层界面水泥类及水玻璃悬浊型浆液设计计算四、灌浆设计浆材及配方根据土质不同，选择合适的浆材土质名称注浆材料粘性土和粉土粉53按注浆目的，选择合适的浆材

项目基本条件改

良

目

的堵水注浆渗透性好粘度低的浆液（作为预注浆使用悬浊型）加

固

地

基渗透注浆渗透性好有一定强度，即粘度低的溶液型浆液脉状注浆凝胶时间短的均质凝胶，强度大的悬浊型浆液渗透脉状注浆并用均质凝胶强度大且渗透性好的浆液防止涌水注浆胶时间不受地下水稀释而延缓的浆液

瞬时凝固的浆液（溶液或悬浊型的）（使用双层管）设计计算四、灌浆设计浆材及配方按注浆目的，选择合适的浆材项目基本条件改

良

目

的堵水注54按注浆目的，选择合适的浆材

项目基本条件综

合

注

浆预处理注浆凝胶时问短，均质凝胶强度比较大的悬浊型浆液正式注浆和预处理材料性质相似的渗透性好的浆液特殊地基处理注浆对酸性、碱性地基、泥炭应事前进行试验校核后选择注浆材料其它注浆研究环境保护（毒性、地下水污染、水质污染等）设计计算四、灌浆设计浆材及配方按注浆目的，选择合适的浆材项目基本条件综

合

注

浆预处理55对渗入性灌浆工艺，浆液必须能渗入土的孔隙，即所用的浆液必须是可灌的，这是一项基本的要求一般情况下浆液应具有良好的流动性和流动性维持能力，以便在不太高的灌浆压力下获得尽可能的扩散距离设计计算四、灌浆设计浆材及配方配制合适的浆液性能

对渗入性灌浆工艺，浆液必须能渗入土的孔隙，一般情况下浆液应具56确定方法理论公式计算灌浆试验

设计计算四、灌浆设计影响半径见机理确定方法理论公式计算灌浆试验设计计算四、灌浆设计影响半径见57布孔形式试验孔布置形式有正三角形、矩形或方形灌浆孔检查孔Ⅰ序孔Ⅱ序孔Ⅲ序孔检查孔灌浆试验设计计算四、灌浆设计影响半径布孔形式试验孔布置形式有正三角形、矩形或方形灌浆孔检查孔Ⅰ58灌浆孔检查孔试井Ⅰ序孔Ⅱ序孔检查孔设计计算四、灌浆设计影响半径灌浆试验布孔形式灌浆孔检查孔试井Ⅰ序孔Ⅱ序孔检查孔设计计算四、灌浆设59灌浆试验结束后，通过下述方法对浆液扩散半径评价：1钻孔压水或注水，求出灌浆体的渗透性；2钻孔取样品，检查孔隙充浆情况用大口径钻井或人工开挖竖井，用肉眼检查地层冲浆情况，并采取灌浆样品供室内进行试验研究。设计计算四、灌浆设计影响半径灌浆试验半径的确定灌浆试验结束后，通过下述方法对浆液扩散半径评价：1钻孔601在进行现场灌浆试验时，要选择不同特点的地基，最好用不同的方法灌浆，以求得不同条件下浆液的R值。

所谓扩散半径，并非最远距离，而是符合设计要求的扩散距离。在确定设计扩散半径时，要择取多数条件下可以达到的数值，而不是平均值。当有些地层因渗透性较小而不能倒到设计R值时，可提高灌浆压力或浆液的流动性，必要时还可在局部地区增加钻孔以缩小孔距。设计计算四、灌浆设计影响半径灌浆试验注意事项1在进行现场灌浆试验时，要选择不同特点的地基，最好所61灌浆体的厚度b取决于l的大小

l为灌浆孔距

设计计算四、灌浆设计布孔单排孔灌浆体的厚度b取决于l的大小l为灌浆孔距设计计算四、灌浆62多排孔孔排间搭接不紧密搭接过多最优搭接奇数排孔偶数排孔设计计算四、灌浆设计布孔多排孔孔排间搭接不紧密搭接过多最优搭接奇数排孔偶数排63作用

首先是用来克服浆液本身的粘聚力和内摩擦力（浆液越稠这两种力越大）来驱使它流动其次，克服浆液沿管路、钻孔及裂隙或孔隙壁面的流动摩擦力设计计算四、灌浆设计灌浆压力劈裂灌浆压力见机理

作用首先是用来克服浆液本身的粘聚力和内摩641砂砾石地基灌浆&[Pe]—容许灌浆压力c—与灌浆期次有关的系数。第一期孔c=1，第二期孔c=1.25，第三期孔c=1.5T—地基覆盖层厚度k—与灌浆方式有关的手段，自上而下灌浆k=0.8，自下而上k=0.6λ—与地质性质有关的系数，可在0.5—1.5之间选择，结构疏松，渗透性强的地层取低值，结构紧密渗透性弱的地层取高值β—系数，在1—3范围内选择γ—地表面以上覆盖层的重度设计计算四、灌浆设计灌浆压力计算1砂砾石地基灌浆&[Pe]—容许灌浆压力c—与灌浆期次652岩基灌浆欧洲国家灌浆压力约相当于灌浆段深度P=h

美国建议在确定灌浆压力时可按照下列公式计算良好的成层岩石对以上都已灌过浆良好的成层岩石对于坚硬致密的大块体岩石设计计算四、灌浆设计灌浆压力计算2岩基灌浆欧洲国家灌浆压力约相当于灌浆段深度P=h66我国多采用下式进行计算灌浆压力P0—基岩表层允许灌浆压力m—基岩每加深1m可增加的压力h—灌浆段深度设计计算四、灌浆设计灌浆压力计算2岩基灌浆我国多采用下式进行计算灌浆压力P0—基岩表层允许灌浆压力67岩石分类岩性P00.1MPam（0.1MPa）灌浆方法灌浆孔次序自上而下自下而上ⅠⅡⅢⅠ裂隙很少，只有细小裂隙的岩石，结构密实1.5—321.0—1.211—1.251—1.5Ⅱ略受风化的裂隙岩石，没有大裂隙但其中有层理的沉积岩0.5—1.510.5—0.611—1.251—1.5Ⅲ严重风化的裂隙岩石，有水平或接近水平层理的沉积岩。0.25—0.50.50.25—0.311—1.251—1.5P0和m的选用表

设计计算四、灌浆设计灌浆压力计算2岩基灌浆岩石分类岩性P0m（0.1MPa）灌浆方法灌浆孔次序自上而下68灌浆效果与灌浆质量的区别：灌浆效果则指灌浆后能把地层的物理力学性质改善到什么程度灌浆质量一般是指灌浆施工是否严格按照设计和施工规范进行设计计算四、灌浆设计效果检查灌浆效果与灌浆质量的区别：灌浆效果则指灌浆后能把地层的物理力69

对地基灌浆而言，最重要的效果检查方法是在灌浆体内钻孔，并通过钻孔进行不同的测试工作

1测定地基的流量及渗透系数

检查孔的数目约为总灌浆孔数的5%—10%

2通过钻孔，从灌浆体内取出原状样品，送实验室进行必要的试验研究。3通过钻孔网观测灌浆体上下游的水位和渗流量

4常用现场测得的弹性纵波速度和动弹性模量来确定加固灌浆的效果设计计算四、灌浆设计效果检查对地基灌浆而言，最重要的效果检查方法是在灌浆70设计计算四、灌浆设计效果检查设计计算四、灌浆设计效果检查71设计计算四、灌浆设计效果检查设计计算四、灌浆设计效果检查721按注浆管设置方法分类钻孔法打、压入法喷注法方法分类五、灌浆施工1按注浆管设置方法分类钻孔法打、压入法喷注法方法分732按浆液混合方法分类注浆管设置方法凝胶时间混合方法单层管注浆方法钻杆注浆法中等双液单系统过滤管（花管）注浆法双层管注浆法双栓塞注浆法套管法长单液单系统泥浆稳定土层法双过滤双层管钻杆法DDS法短双液双系统LAG法MT法方法分类五、灌浆施工2按浆液混合方法分类注浆管设置方法凝胶时间混合方法单层74钻孔注浆法常见方法五、灌浆施工钻孔注浆法常见方法五、灌浆施工75单过滤管注浆法（a）钻孔；（b）插入过滤管；（c）管内外填砂及粘土；（d）第一阶段在注浆；（e）第二阶段注浆，第一阶段砂洗出；（f）反复（d）、（e）直至注浆完毕；（g）提升过滤管；（h）过滤管孔回填或注浆常见方法五、灌浆施工单过滤管注浆法（a）钻孔；（b）插入过滤管；（c）管内外填76双层管双栓塞注浆法（a）钻孔后插入套管；（b）插入外管，（c）注入封填材料，提升套管；（d）插入带双止浆塞的注浆管，开始注浆袖阀管法常见方法五、灌浆施工双层管双栓塞注浆法（a）钻孔后插入套管；袖阀管法常见方法77双层管钻杆注浆法常见方法五、灌浆施工双层管钻杆注浆法常见方法五、灌浆施工78灌浆泵大多采用泥浆泵，目前用得最多的是往复式泥浆泵（简称往复泵）3SNS型灌浆泵施工机械五、灌浆施工灌浆泵大多采用泥浆泵，目前用得最多的是往复式泥浆泵（简称往复79灌浆记录仪GMS2004灌浆系统在四川木座电站使用施工机械五、灌浆施工灌浆记录仪GMS2004灌浆系统在四川木座电站使用施工机械五80JT系列灌浆自动记录仪（北京：中大华瑞）灌浆记录仪施工机械五、灌浆施工JT系列灌浆自动记录仪（北京：中大华瑞）灌浆记录仪施工机械81灌浆记录仪系统原理图LJ系列灌浆压水测控系统（中南大学）施工机械五、灌浆施工灌浆记录仪系统原理图LJ系列灌浆压水测控系统（中南大学）施82灌浆记录仪电磁流量计压力传感器水灰比管理软件

主机施工机械五、灌浆施工灌浆记录仪电磁流量计压力传感器水灰比管理软件主机施工83灌浆孔施工次序

灌浆次序按逐步加密原则，按计划好的灌浆孔网格布置分序逐渐加密灌浆的法则（1）单排1—Ⅰ序孔；2—Ⅱ序孔；3—Ⅲ序孔施工工艺五、灌浆施工灌浆孔施工次序灌浆次序按逐步加密原则，按计划好的灌浆孔网格84灌浆孔施工次序（2）梅花形和方格形布孔1—Ⅰ序孔，奇数排的奇数孔；2—Ⅱ序孔，偶数排的偶数孔；3—Ⅲ序孔，奇数排的偶数孔；4—Ⅳ序孔，偶数排的奇数孔；5—补加钻孔的位置施工工艺五、灌浆施工灌浆孔施工次序（2）梅花形和方格形布孔1—Ⅰ序孔，奇数排85灌浆孔施工次序

施工工艺五、灌浆施工灌浆孔施工次序施工工艺五、灌浆施工86灌浆孔施工次序

施工工艺五、灌浆施工灌浆孔施工次序施工工艺五、灌浆施工87灌浆顺序

（1）一次灌浆法（2）分段灌浆法（a）自上而下分段灌浆（b）自下而上分段灌浆（c）孔口封闭自上而下分段灌浆法（3）综合灌浆法施工工艺五、灌浆施工灌浆顺序（1）一次灌浆法（2）分段灌浆法（a）自上而下分段88六、灌浆质量检查对加固体进行开挖，进行原型观测。检测手段利用静力触探测试加固前后土体力学指标的变化，用以了解加固效果。在被灌体内钻孔进行声波速度、动弹性摸量、旁压试验，也可以进行现场剪切和变形摸量试验。在灌浆体内薄弱部位，如地质条件不好，灌浆质量有问题，灌浆孔之间搭接部位等处，钻孔作压水、注水或抽水试验，测定地层灌浆前后的渗透性变化，不合格者需补充灌浆。六、灌浆质量检查对加固体进行开挖，进行原型观测。检测手段89岩土加固与治理第四章化学加固法4.1灌浆法岩土加固与治理化学加固法（ChemicalStabilization）

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（ChemicalStabilization）化学加固高压喷射法灌浆法深层搅拌法化高压喷射法灌浆法深层搅拌法主要内容二、灌浆材料四、灌浆设计

五、灌浆施工六、灌浆质量检查一、概述七、工程实例三、灌浆机理主二、灌浆材料四、灌浆设计五、灌浆施工六、灌浆质量检查一、93概述灌浆目的适用范围发展历史与研究方向分类定义工程应用概灌浆目的适用范围发展历史与研究方向分类定义工程应94灌浆法（Grouting），也称注浆法，它是将一定材料配制成浆液，用压送设备将其灌入地层或缝隙内使其扩散、胶凝或固化，以达到加固地层或防渗堵漏的日的。一、概述定义灌浆法（Grouting），也称注浆法，它是95一、概述定义一、概述定义961防渗2堵漏3加固4纠偏5补强6对置入地层中的孔管、锚杆、锚索等进行固定和保护一、概述目的1防渗2堵漏3加固4纠偏5补强97一、概述适用范围地层

软土砂土

粉土

粘性土

基岩

一、概述一、概述适用范围地软土砂土粉土粘性土基981坝基：

2房基：

3道路基础：

4地下建筑：

5其他：预填骨料灌浆、后拉锚杆灌浆等砂基、砂砾石坝基、喀斯特溶洞及断层等一般地基及震动基础，已有建筑物的修补公路、铁路和飞机场跑道等输水隧道、矿井巷道、地下铁道和厂房一、概述适用范围工

程1坝基：2房基：3道路基础：99据文献记载，灌浆法的最早采用是在1802年，由法国的charles·Berlghy（查理士·贝尼尔）所发明，最先用在Dieppe（第厄普）冲刷闸的修理上。当初，他用的是一种木制冲击筒装置，用人工锤的方法向地层挤压浆液。

1856—1858年间，英国的W.R.Kinippe(基尼普尔）在作了一系列试验后，第一次把水泥用于灌浆。

化学灌浆是在1920年由德国的Joosen（尤斯登）首先使用水玻璃和氯化钙作为灌浆材料开始出现的。此后，一些国家广泛开展研制工作，制出了年度较低的铬木素类、丙烯酰胺类等浆液材料。到60年代中期，化灌材料已达30多种。一、概述发展历史国外据文献记载，灌浆法的最早采用是在1802年100

灌浆法在我国的大量采用，是在1949年新中国成立后，经过多年来试验研究和实际应用，在水泥、粘土等传统材料的灌浆技术上有了很大的发展和提高。在化灌材料方面改进了铬木素类、水泥—水玻璃类、丙烯酰胺类浆液的配方，另外还研制出聚氨酯类、环氧树脂类等新的灌浆材料。现在，我国已能进行各种类型的灌浆设计与施工，在许多方面已达到世界先进水平。一、概述发展历史国内灌浆法在我国的大量采用，是在1949年新中国成101研究方向

可控灌浆技术电子监控技术

弹性材料软土灌浆技术一、概述发展历史研究方向可控灌浆技术电子监控1021按灌浆的作用

固结灌浆帷幕灌浆回填灌浆接触灌浆2按灌注材料水泥灌浆水泥砂浆灌浆水泥粘土灌浆化学灌浆一、概述分类1按灌浆的作用固结灌浆帷幕灌浆回填灌浆接触灌浆1033按灌浆压力

4按灌注机理

高压灌浆：3MPa以上中压灌浆：0.5—3MPa低压灌浆：0.5MPa以下渗入性灌浆劈裂灌浆压密灌浆电动化学灌浆一、概述分类3按灌浆压力4按灌注机理高压灌浆：3MPa以上中104北京信德园大厦地基注浆工程一、概述工程应用北京信德园大厦地基注浆工程一、概述工程应用105广花高速公路病害处理（注浆加固）一、概述工程应用广花高速公路病害处理（注浆加固）一、概述工程应用106深圳龙岗地区溶槽及土洞充填灌注工程一、概述工程应用深圳龙岗地区溶槽及土洞充填灌注工程一、概述工程应用107沈阳地铁一号线3标段注浆加固工程一、概述工程应用沈阳地铁一号线3标段注浆加固工程一、概述工程应用108宁波嘉和中心基坑止水注浆一、概述工程应用宁波嘉和中心基坑止水注浆一、概述工程应用109二、灌浆材料材料组成材料分类材料特点材料性质二、灌浆材料材料组成材料分类材料特点材料性质110主剂

溶剂

附加剂

二、灌浆材料材料组成水泥系列化学系列混合系列主剂溶剂附加剂二、灌浆材料材料组成水泥系列化学系列混合111颗粒型浆材溶液型浆材混合型浆材水泥系浆材化学浆材

二、灌浆材料材料分类上述2者混合

主剂

溶剂

以水为主

附加剂

各类调节剂

颗粒型浆材溶液型浆材混合型浆材水泥系浆材化学浆材二、灌浆材112水泥系浆材水泥

常用普通硅酸盐水泥粘土提高水泥浆液的稳定性，防止沉淀和析水粉煤灰

节约水泥、降低成本和消化三废材料二、灌浆材料材料分类水泥系浆材水泥常用普通硅酸盐水泥粘土提高水泥浆液的稳定性113化学浆材常用的化学浆材水玻璃类浆材

丙烯酰胺浆材

环氧树脂浆材

丙烯酸盐浆材

木质素类浆材二、灌浆材料材料分类化学浆材常用的化学浆材水玻璃类浆材丙烯酰胺浆材环氧树脂114附加剂常用附加剂有加速水泥水化作用2减水剂

1速凝剂改善浆体的流动性和分散性3缓凝剂降低浆液的反应速率水玻璃、三乙醇胺

木质素磺酸钙

磷酸盐

二、灌浆材料材料分类附加剂常用附加剂有加速水泥水化作用2减水剂1速凝115颗粒型浆材1颗粒细

2稳定性好

3粘结性强

4结石的强度高，并具有良好的耐久性

二、灌浆材料材料特点颗粒型浆材1颗粒细2稳定性好3粘结性强4结石的116溶液型浆材1粘度低，流动性好，能顺利地灌入细微裂隙2聚合的时间能根据实际的需要准确地控制

3凝胶体具有一定的密实性、抗渗性和抗挤力

4抗溶蚀性强，耐久性好，不易老化

5浆液易于配置，操作简便

6无毒性或毒性甚微

二、灌浆材料材料特点溶液型浆材1粘度低，流动性好，能顺利地灌入细微裂隙2聚117二、灌浆材料材料性质可灌比流变性凝结性其他性质二、灌浆材料材料性质可灌比流变性凝结性其他性质118&D15、D10—地层粒料颗粒分析曲线上占15%、10%的对应直径

G85、G95—灌浆材料颗粒分析曲线上占85%、95%的对应直径

二、灌浆材料材料性质可灌比可灌比愈大，接受颗粒浆材的可灌性愈好。一般认为当M≥10时，可以灌注水泥粘土浆；当M≥15时，可以灌注水泥浆。化学浆液不存在可灌比&D15、D10—地层粒料颗粒分析曲线上占15%、10%的对119两个阶段可泵期

凝结

初凝

终凝

流动度仪测试

维卡仪测试

二、灌浆材料材料性质凝结性可泵期：从加入拌浆起到流动度为150mm时止所需的时间（锥桶刻度圆盘）初凝时间：由加水起至试针沉入水泥浆中距底板0.5~1mm时所需时间。终凝时间：加水起至试针沉入水泥浆中不超过1.0mm时所需时间。两个阶段可泵期凝结初凝终凝流动度仪测试维卡仪测试120

浆液的流变特性是指浆液在外力驱使作用下发生流动时所表现出来的特性。牛顿流体宾汉塑性流体

二、灌浆材料材料性质流变性浆液的流变特性是指浆液在外力驱使作用下发生流121二、灌浆材料材料性质其他性质5浆液结石体强度6浆液结石体渗透性7浆液结石体收缩性和耐久性1浆液的分散度（悬浮）2浆液的析水性（析出水）3浆液的热学性（比表面积）4浆液的收缩性（干燥）二、灌浆材料材料性质其他性质5浆液结石体强度6浆液结122三、灌浆机理渗入灌浆劈裂灌浆压密灌浆电动化学灌浆三、灌浆机理渗入灌浆劈裂灌浆压密灌浆电动化学灌浆123三、灌浆机理渗入灌浆球形扩散柱形扩散袖套管法三、灌浆机理渗入灌浆球形扩散柱形扩散袖套管法124注浆管底端注浆球形扩散

被灌砂土是均质和各向同性的2浆液为牛顿体浆液从注浆管底端注入地基土内4浆液在地层中呈球形扩散三、灌浆机理渗入灌浆球形扩散注浆管底端注浆球形扩散被灌砂土是均质和各向2浆液为牛125浆液柱状扩散

三、灌浆机理渗入灌浆柱形扩散浆液柱状扩散三、灌浆机理渗入灌浆柱形扩散126袖阀管结构及其注浆示意图

三、灌浆机理渗入灌浆袖套管注浆袖阀管结构及其注浆示意图三、灌浆机理渗入灌浆袖套管注浆127三、灌浆机理劈裂灌浆岩基砂、砂砾石粘性土三、灌浆机理劈裂灌浆岩基砂、砂砾石粘性土128发生垂直劈裂的条件

K—侧压力系数ST—岩石的抗拉强度μ—泊松比k—渗透系数n—孔隙率N—综合地表示k和n的参数发生水平劈裂的条件

h—灌浆段深度三、灌浆机理劈裂灌浆岩基发生垂直劈裂的条件K—侧压力系数ST—岩石的抗拉强度μ—129灌浆压力Pe达到下式时，就会发生破坏：

K—主应力比

三、灌浆机理劈裂灌浆砂、砂砾石灌浆压力Pe达到下式时，就会发生破坏：K—主应力比三、灌130

在粘性土地层中，水力劈裂竖引起土体固结，产生挤出等现象。在只有固结作用的条件下，注入浆液的体积V和单位土体所需的浆液量Q可由下式计算：mv—土的压缩系数

三、灌浆机理劈裂灌浆粘性土在粘性土地层中，水力劈裂竖引起土体固结，产生131

通过钻孔向土中灌入极浓的浆液，使注浆点附近土体压密，在注浆管端部附近形成“浆泡”。压密灌浆原理示意图三、灌浆机理压密灌浆通过钻孔向土中灌入极浓的浆液，使注浆点附近土132

当地基土的渗透系数k<10-4cm/s，只靠一般的静压力难以使浆液注入土的孔隙中，这时就需要采用电渗作用使浆液进入土中。

假定在土中打入两个半径为A的灌浆管，孔距为D，在两灌浆管之间通以直流电，则浆液扩散至R处所需的时间可用式确定:V—作用电压ke—电渗系数三、灌浆机理电动化学灌浆当地基土的渗透系数k<10-4cm/s，只靠133主要内容设计的一般程序及原则设计计算四、灌浆设计主设计的一般程序及原则设计计算四、灌浆设计134地基灌浆设计一般遵循以下程序工程调查

方案选择

灌浆试验

设计和计算

补充和修改设计

四、灌浆设计一般程序一般原则

地基灌浆设计一般遵循以下程序工程调查方案选择灌浆试验设1351工程类别及主要特点

2灌浆的目的和基本要求3施工现场的地形和地质条件4地下水质及水力特性

5周围环境及原地下构筑物情况

6浆材的产地与价格

四、灌浆设计一般程序工程调查

1工程类别及主要特点2灌浆的目的和基本要求3136

以提高地基强度和变形模量为目的，一般选用水泥系浆材，如果是以防渗堵漏为目的，可采用粘土水泥浆、粘土水玻璃浆、水泥粉煤灰混合物、丙凝和铬木素等浆材；选用浆材还应考虑其对人体的危害或对环境的污染问题四、灌浆设计一般原则以提高地基强度和变形模量为目的，一般选用如果是以防渗堵137在裂隙岩层中灌浆，一般采用纯水泥浆、水泥浆或水泥砂浆中加少量膨润土；在砂砾石地层中或溶洞中采用粘土水泥浆；在砂层中一般只采用化学灌浆，在黄土采用碱液法或单液硅化法；渗入灌浆一般在砂砾石地层或岩石裂隙中采用；水力劈裂灌浆用于砂层；粘性土层中采用水力劈裂法或电动硅化法；纠正建筑物不均匀沉降则采用压密灌浆法。四、灌浆设计一般原则在裂隙岩层中灌浆，一般采用纯水泥浆、水泥浆渗入灌浆一般在砂138四、灌浆设计设计内容浆材及配方设计浆液影响半径注浆孔布置灌浆压力灌浆标准灌浆效果检查四、灌浆设计设浆材及配方设计浆液影响半径注浆孔布置灌浆压力灌139所谓灌浆标准，是指设计者要求灌浆后应达到的质量指标。1防渗标准砂或砂砾石层中

比较重要工程

k降低至10-4—10-5cm/s以下

临时性工程k<10-3cm/s

岩基

单位吸水率

ω=0.01—0.03

2强度和变形问题增加摩擦桩的承载力减少拱坝基础的不均匀变形减小挡土墙上的土压力

消除共振条件设计计算四、灌浆设计灌浆标准所谓灌浆标准，是指设计者要求灌浆后应达到的质量指标。11403施工控制标准有些灌浆工程不能进行现场检测，因此必须制订一个能保证获得最佳灌浆效果的施工控制标准。Q=V•n•mV—设计灌浆体积n—土的孔隙率m—无效注浆量（a）正常情况下注入理论耗浆量Q

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。设计计算四、灌浆设计灌浆标准（b）按耗浆量降低率进行控制3施工控制标准有些灌浆工程不能进行现场检141根据土质不同，选择合适的浆材

土质名称注浆材料粘性土和粉土粉土水泥类注浆材料及水玻璃悬浊型浆液粘土粘质粉土砂质土砂渗透性溶液型浆液（但在预处理时，使用水玻璃悬浊型）粉砂砂砾水玻璃悬浊型浆液（大孔隙）渗透性溶液型浆液（小孔隙）层界面水泥类及水玻璃悬浊型浆液设计计算四、灌浆设计浆材及配方根据土质不同，选择合适的浆材土质名称注浆材料粘性土和粉土粉142按注浆目的，选择合适的浆材

项目基本条件改

良

目

的堵水注浆渗透性好粘度低的浆液（作为预注浆使用悬浊型）加

固

地

基渗透注浆渗透性好有一定强度，即粘度低的溶液型浆液脉状注浆凝胶时间短的均质凝胶，强度大的悬浊型浆液渗透脉状注浆并用均质凝胶强度大且渗透性好的浆液防止涌水注浆胶时间不受地下水稀释而延缓的浆液

瞬时凝固的浆液（溶液或悬浊型的）（使用双层管）设计计算四、灌浆设计浆材及配方按注浆目的，选择合适的浆材项目基本条件改

良

目

的堵水注143按注浆目的，选择合适的浆材

项目基本条件综

合

注

浆预处理注浆凝胶时问短，均质凝胶强度比较大的悬浊型浆液正式注浆和预处理材料性质相似的渗透性好的浆液特殊地基处理注浆对酸性、碱性地基、泥炭应事前进行试验校核后选择注浆材料其它注浆研究环境保护（毒性、地下水污染、水质污染等）设计计算四、灌浆设计浆材及配方按注浆目的，选择合适的浆材项目基本条件综

合

注

浆预处理144对渗入性灌浆工艺，浆液必须能渗入土的孔隙，即所用的浆液必须是可灌的，这是一项基本的要求一般情况下浆液应具有良好的流动性和流动性维持能力，以便在不太高的灌浆压力下获得尽可能的扩散距离设计计算四、灌浆设计浆材及配方配制合适的浆液性能

对渗入性灌浆工艺，浆液必须能渗入土的孔隙，一般情况下浆液应具145确定方法理论公式计算灌浆试验

设计计算四、灌浆设计影响半径见机理确定方法理论公式计算灌浆试验设计计算四、灌浆设计影响半径见146布孔形式试验孔布置形式有正三角形、矩形或方形灌浆孔检查孔Ⅰ序孔Ⅱ序孔Ⅲ序孔检查孔灌浆试验设计计算四、灌浆设计影响半径布孔形式试验孔布置形式有正三角形、矩形或方形灌浆孔检查孔Ⅰ147灌浆孔检查孔试井Ⅰ序孔Ⅱ序孔检查孔设计计算四、灌浆设计影响半径灌浆试验布孔形式灌浆孔检查孔试井Ⅰ序孔Ⅱ序孔检查孔设计计算四、灌浆设148灌浆试验结束后，通过下述方法对浆液扩散半径评价：1钻孔压水或注水，求出灌浆体的渗透性；2钻孔取样品，检查孔隙充浆情况用大口径钻井或人工开挖竖井，用肉眼检查地层冲浆情况，并采取灌浆样品供室内进行试验研究。设计计算四、灌浆设计影响半径灌浆试验半径的确定灌浆试验结束后，通过下述方法对浆液扩散半径评价：1钻孔1491在进行现场灌浆试验时，要选择不同特点的地基，最好用不同的方法灌浆，以求得不同条件下浆液的R值。

所谓扩散半径，并非最远距离，而是符合设计要求的扩散距离。在确定设计扩散半径时，要择取多数条件下可以达到的数值，而不是平均值。当有些地层因渗透性较小而不能倒到设计R值时，可提高灌浆压力或浆液的流动性，必要时还可在局部地区增加钻孔以缩小孔距。设计计算四、灌浆设计影响半径灌浆试验注意事项1在进行现场灌浆试验时，要选择不同特点的地基，最好所150灌浆体的厚度b取决于l的大小

l为灌浆孔距

设计计算四、灌浆设计布孔单排孔灌浆体的厚度b取决于l的大小l为灌浆孔距设计计算四、灌浆151多排孔孔排间搭接不紧密搭接过多最优搭接奇数排孔偶数排孔设计计算四、灌浆设计布孔多排孔孔排间搭接不紧密搭接过多最优搭接奇数排孔偶数排152作用

首先是用来克服浆液本身的粘聚力和内摩擦力（浆液越稠这两种力越大）来驱使它流动其次，克服浆液沿管路、钻孔及裂隙或孔隙壁面的流动摩擦力设计计算四、灌浆设计灌浆压力劈裂灌浆压力见机理

作用首先是用来克服浆液本身的粘聚力和内摩1531砂砾石地基灌浆&[Pe]—容许灌浆压力c—与灌浆期次有关的系数。第一期孔c=1，第二期孔c=1.25，第三期孔c=1.5T—地基覆盖层厚度k—与灌浆方式有关的手段，自上而下灌浆k=0.8，自下而上k=0.6λ—与地质性质有关的系数，可在0.5—1.5之间选择，结构疏松，渗透性强的地层取低值，结构紧密渗透性弱的地层取高值β—系数，在1—3范围内选择γ—地表面以上覆盖层的重度设计计算四、灌浆设计灌浆压力计算1砂砾石地基灌浆&[Pe]—容许灌浆压力c—与灌浆期次1542岩基灌浆欧洲国家灌浆压力约相当于灌浆段深度P=h

美国建议在确定灌浆压力时可按照下列公式计算良好的成层岩石对以上都已灌过浆良好的成层岩石对于坚硬致密的大块体岩石设计计算四、灌浆设计灌浆压力计算2岩基灌浆欧洲国家灌浆压力约相当于灌浆段深度P=h155我国多采用下式进行计算灌浆压力P0—基岩表层允许灌浆压力m—基岩每加深1m可增加的压力h—灌浆段深度设计计算四、灌浆设计灌浆压力计算2岩基灌浆我国多采用下式进行计算灌浆压力P0—基岩表层允许灌浆压力156岩石分类岩性P00.1MPam（0.1MPa）灌浆方法灌浆孔次序自上而下自下而上ⅠⅡⅢⅠ裂隙很少，只有细小裂隙的岩石，结构密实1.5—321.0—1.211—1.251—1.5Ⅱ略受风化的裂隙岩石，没有大裂隙但其中有层理的沉积岩0.5—1.510.5—0.611—1.251—1.5Ⅲ严重风化的裂隙岩石，有水平或接近水平层理的沉积岩。0.25—0.50.50.25—0.311—1.251—1.5P0和m的选用表

设计计算四、灌