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注浆法
注浆法(grouting method) 是将某些能固化的浆液注入岩土地基的裂缝或孔隙中,以改善其物理力学性质的方法。注浆的目的是防渗、堵漏、加固和纠正建筑物偏斜。注浆机理有:填充注浆、渗透注浆、压密注浆和劈裂注浆。注浆材料有粒状浆材和化学浆材,粒状浆材主要是水泥浆,化学浆材包括硅酸盐〔水玻璃〕和高分子浆材。
目录
1 根本信息 2 常用的注浆方法 3 注浆法工艺流程 4 硅化法 5 碱液法 6 开展趋势
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1 根本信息
注浆法是将胶结材料配制成浆液并注入松散含砂或含水地层、含裂隙的岩层、溶洞、破碎带使其固化的施工方法。浆液凝结硬化后,起到胶结、堵塞作用,使地层稳固并隔断水源,以保证顺利施工。
2 常用的注浆方法
硅化法、碱液法、高分子化学注浆法和水泥注浆法。
3 注浆法工艺流程 工艺流程:
钻孔机就位→钻孔→注泥浆→下套管→继续钻孔→排渣→清孔→吊放钢筋笼→射水清底→插
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入混凝土导管→浇筑混凝土→拔出导管→插桩顶钢筋
4 硅化法
分单液硅化法、双液硅化法、加气硅化法和电动双液硅化法。
1〕单液硅化法
适用于加固渗透系数为0.1~2.0m/d的湿陷性黄土和渗透系数为0.3~5.0m/d的粉细砂土。
(1)加固湿陷性黄土时,使用掺入2.5%氯化钠、浓度为10%~15%的硅酸钠溶液。溶液压入土层中后,钠离子与土中水溶性盐类内的钙离子产生离子交换反响,在土粒间及其外表形成硅酸凝胶,增加土粒间的胶结力,使土体硬化,极限抗压强度可达0.2~0.8MPa。
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(2)加固粉细砂时,使用在浓度较低的硅酸钠溶液(密度1.18~1.20)内参加一定数量的磷酸(密度1.02),溶液在土中经过化学反响,使土体硬化,其极限抗压强度可达0.4~0.6MPa。
2〕双液硅化法
适用于加固渗透系数为2.0~8.0m/d的砂质土或用于防渗止水。使用密度为1.35~1.44的硅酸钠溶液和密度为1.26~1.28的氯化钙溶液。两种溶液与土接触后,产生凝胶化学反响,生成硅胶和氢氧化钙。加固土的极限抗压强度可达1.5~6.0MPa。
3〕加气硅化法
预先往土中压入二氧化碳或氨气,使土活化,然后灌注硅酸钠溶液,再压入二氧化碳,使硅酸钠胶凝。加固砂土时,抗压强度可达1000~3000kPa。对不含碳酸盐的砂土,由于先用二氧化碳活化,强度可提高20%~25%;对含碳酸盐的
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砂土,通过二氧化碳活化,强度可提高30%~35%。加固饱和度高的湿陷性黄土时,加气硅化法的加固半径可比单液硅化法大50%左右。
4〕电动双液硅化法
适用于加固渗透系数小于0.1m/d的软粘性土地基。用带孔眼的注浆管作阳极,用打入土层中的钢筋或滤水管作阴极,将硅酸钠和氯化钙溶液通过注浆管压入土层中并通以直流电流,在电渗作用下,孔隙水由阳极向阴极扩散,溶液随水的运动由阳极流向阴极,使注浆效果得到提高。此法加固费用较高,必须经试验确认有效后才能采用。
5 碱液法
将氢氧化钠溶液(碱液)加热到80~100℃,通过带孔眼的注浆管在其自重作用下灌入土层中,当土中钙、镁离子含量较高时(如黄土),使土粒外表
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活化,自行胶结,从而使土体强度和水稳性得到提高,称为单液法;当土中钙、镁离子含量较少时(如一般粘性土)、灌入氢氧化钠溶液后,再灌入氯化钙溶液,称为双液法。碱液法具有施工设备简单、加固费用较低,可消除黄土的湿陷性等优点。
高分子化学注浆法适用于加固砂土地基、坝基帷幕灌浆、地下工程止水堵漏、加固坝基泥化夹层和断层破碎带。高分子化学浆材品种较多,有环氧树脂类、丙烯酰胺类(丙凝)、聚氨脂类(氰凝)、木质素类等。在地基化学灌浆中常用的高分子化学浆材是丙烯酰胺类和聚氨脂类。丙烯酰胺类浆材由主剂丙烯酰胺和各种外加剂组成。浆液粘度接近于水,可灌性好,浆液凝固后,凝胶不透水,耐久性和稳定性好。这类浆液被广泛用于岩石细裂缝、中细砂层的防渗灌浆和动水堵漏工程。这类浆材有一定毒性,污染空气和地下水。聚氨脂
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类浆材以多异氰酸脂和聚醚树脂等为主剂,再掺入各种外加剂配制而成。浆液灌入地层后,遇水反响生成聚氨脂泡沫体,能起加固地基和防渗堵漏作用。聚氨脂浆材分为水溶性和非水溶性两类。水溶性聚氨脂能与水混溶,并与水反响生成含水胶凝体;非水溶性聚氨脂只能与有机溶剂混溶。聚氨脂浆材粘度低,可灌性好,结石强度高,平安可靠,不污染环境,操作简便,经济效益高。 化学注浆法一般用泵通过注浆管将浆液注入土中。注浆压力、加固半径等注浆参数,可根据地质情况、工程要求,通过现场试验确定。灌浆孔在平面上一般按等边三角形或矩形布置。湿陷性黄土加固半径一般为0.5~0.7m,加固深度一般为3~8m。硅化法的优点是浆液的渗入性较强,能很快使地基变形终止;无毒,不污染环境,价格低廉,故被广泛采用。
水泥注浆法
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适用于砂砾层和岩石裂隙灌浆。一般使用普通硅酸盐水泥,水灰比采用1比1,可掺入2%~5%水玻璃作速凝剂。注浆使用普通挤压式灰浆泵,注浆压力最大不超过1MPa。对渗透系数小于10-4cm/s的粉细砂和粘性土,可采用劈裂注浆。劈裂注浆所用水泥浆的稠度较大,水灰比为0.45~0.60。注浆采用花管法和单向阀管法。注浆的最大压力一般大于4MPa。
6 开展趋势
自1824年波特兰水泥问世以后,水泥注浆便在工程中作为主要注浆方法。但是,普通水泥由于颗粒较粗,一般只能灌注砂砾石或直径大于0.2~0.3mm孔隙。因此,提高水泥颗粒细度就成为提高水泥浆可灌性的主要途径。有些国家已研制出一种超细水泥,可以灌注渗透系数为10~10cm/s的细砂和岩石的微细裂隙,是一
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种很有开展前途的粒状灌浆材料。丙凝是一种水溶性高分子化学浆材,其粘度与水接近,被广泛应用于岩石细裂缝、中细砂层的防渗灌浆和动水堵漏。但是,这类浆材有毒性,污染空气和地下水,因此多已停顿生产和使用。1980年美国研制出AC400浆材,1982年中国研制出AC—MS浆材,这类浆材的毒性很小(只为丙凝毒性的1%),是一种理想的防渗浆材。日本研制出非碱性硅酸盐浆材,对地下水不产生碱性污染,粘度较低,凝胶强度较高,耐久性较好,不改变地下水的pH值。
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●渗透注浆法
渗透注浆指浆液以渗透渗入方式,渗入土体孔隙的注浆方法。在渗透注浆中浆材必须与土体孔隙大小相适应。一般认为,对渗透系数小于10-5cm/s数量级的地基上,即使选用真溶液也难以到达渗透形式。
渗透注浆是指在压力作用下,浆液填充土的孔隙和岩石的裂隙,排挤出孔隙和裂隙中的水和气体,而根本上不改变土和岩石的构造和体积,所用压力相对较小。渗透灌浆一般只使用于中砂以上的砂性土和有裂隙的岩石,这种渗透注浆是建筑上最常适用的一种注浆类型。具有代表性的渗透灌浆理论有球形扩散理论和柱形扩散理论。
●劈裂注浆法与喷射注浆法
劈裂注浆是目前应用较广的一种软弱土层加固方法,它既可应用于渗透性较好的砂层,又可应
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用于渗透性差的粘性土层。劈裂注浆采用高压注浆工艺,将水泥或化学浆液等注入土层,以改善土层性质,在注浆过程中,注浆管出口的浆液对四周地层施加了附加压应力,使土体发生剪切裂缝,而浆液那么沿着裂缝从土体强度低的地方向强度高的地方劈裂,劈入土体中的浆体便形成了加固土体的网络或骨架。由于浆液在劈入土层过程中并不是与土颗粒均匀混合,而是呈两相各自存在,所以从土的微观构造分析,土除受到局部的压密作用外,其他物理力学性能的变化并不明显,故其加固效果应从宏观上来分析,即应考虑土体的骨架效应。实践说明,对于软—流塑粘土地层,由于地层透水性差,有时渗透注浆或压密注浆都难以到达理想效果,而劈裂注浆可利用其液压在地层中产生劈裂孔隙,改善地层的可注性,从而到达注浆加固的要求。
〔本答复由科学教育分类达人尚秀秀认证〕
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●电动硅化注浆法
电动化学注浆施工范围为:地基土的渗透系数k<0.0001cm/s,只靠一般静压力难以使浆液注入土中的空隙的地层。施工范围地基土的渗透系数k<0.0001cm/s
电动硅化注浆法,是采用电化学加固法,是在压力双液硅化法的根底上设置电极通入直电,进过电渗作用扩大溶液的分布半径。施工时,把有孔灌浆浆液管作为阳极,铁棒作为阴极〔也可用滤水管进展抽水〕,将水玻璃和氯化钙溶液先后由阳极压入土中,通电后,孔隙水由阳极流向阴极,而化学溶液也随之渗流分布于土的孔隙中,经化学反响后生成硅胶。进过电渗作用还可以使硅胶局部脱水,加速加固过程,并增加其强度。
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