《岩土加固技术教学课件》注浆法

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1、注浆法在岩土加固中的应用（中国矿业大学力学与建筑工程学院土木工程2011・1赵彬）扌商要：注浆法在岩土加固中应有广泛，从注浆加固理论、注浆机械设备、注浆材料及其注浆设计的施工工艺等方面阐述注浆法的施工特点等，同时注浆材料的创新是今后的一个重要发展方向。关键i司：注浆法；注浆机械；注浆材料；施工工艺；材料创新1概述：岩土加固技术是提高岩土工程稳定性的一项专门技术，广泛应用于矿山采掘、铁道公路、水电堤坝、地下工程及地表建筑基础等岩土工程。近代,随着大型隧道、高层建筑的兴起,加固技术得到了迅速发展。而注浆法能够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、减小地基土变形或渗透性，

2、防止地基土出现流沙、管涌，或者用于降低土压缩性，提高压缩模量等，从而在岩土加固中得到广泛的运用。2•注浆加固的理论岩土注浆理论是借助于流体力学和固体力学的理论发展起来的，对浆液的单一流动形式进行分析，建立压力、流量、扩散半径、注浆时间之间的关系。岩土介质的可注性：注浆法适用范围以及对岩土介质的改良结果，不仅取决于注浆材料性质，也取决于注浆方法、注浆工艺等。在砂砾土层中渗透注浆时，尤其是浆液浓度较大时，要求浆液中的颗粒直径比土的孔隙小，粒状浆材中的颗粒才能在孔隙或裂隙中流动。岩土渗透注浆理论：注浆材料在外力作用下可渗入到岩土体的裂隙或孔隙中。一般渗透注浆是在不足以破坏地层构造的压力下，把浆

3、液注入到粒状土的孔隙中，从而取代或排出其中的空气和水。岩土压密注浆理论：用极稠的浆液（塌落度＜25mm）,通过钻孔挤向土体，在注浆处形成球形浆泡，浆体的扩散靠对周围土体的压缩。压密注浆对土体产生挤压作用，使浆体周围土体发生塑性变形，远区土体发生弹性变形，不发生水力劈裂，这是压密与劈裂注浆的根本区别。岩土劈裂注浆理论：在钻孔内施加液体压力于弱透水性地基中，当液体压力超过劈裂压力（渗透注浆和压密注浆的极限压力）时土体产生水力劈裂，也就是在土体内突然出现一裂缝，于是吃浆量突然增加。裂隙岩体的注浆理论：裂隙岩体的帷幕注浆和固结注浆，都是将一定的浆液注入到岩体裂隙内。裂隙岩体内存在大量的节理裂隙，

4、尤其是多次构造作用形成的节理分布相当复杂，研究浆液在岩体裂隙内流动规律就更复杂。目前，只能利用裂隙岩体的一些渗流模型，研究浆液在较为简单的裂隙模型内的流动规律。正确地运用注浆理论，使其以所要求的运动形式为主，在地层中流动与固化，达到注浆的目的。3.注浆机械设备结合具体的注浆目的、地质环境和注浆方式，选择最佳的注浆机械设备是注浆工艺实施的前提和基础。目前，注浆机械设备主要包括钻进机械、注浆泵、传输管和浆液喷嘴。还包括搅拌机、物探设备、地质分析设备等辅助设备。钻进设备范围非常广，各种地质钻机都能够充当，地而上可用百米乃至千米的大型钻机。在地下工程中，可使用百米以下的小型钻机，既能够当施工横断

5、面的超前钻探使用，还可以充当钻进设备。近年来，我国开发了一种“工作面注浆”新技术，以电钻和风镐取代以往的地质钻机，虽然钻进深度最多只有五米，开孔孔径也非常狭小，但是其速度却是地质钻的十倍之高。但目前急需新一代超高压注浆泵，以解决现存的实际问题，但是当前我国生产这类超高压注浆泵的厂家少Z又少，要大批量配备这种高圧泵，高圧传输管，浆液喷嘴以及钻进机械等全套设备，还是相当困难的。4.注浆材料目前应用的颗粒性注浆材料主要有单液水泥浆、粘土-水泥浆、水泥-水玻璃浆。我国在20世纪90年代粘土水泥浆的成功应用使注浆技术从注浆材料的“水泥时代”进入了“粘土时代”，与单液水泥浆相比，粘土水泥浆具有显著的

6、经济优势：一是浆液的成本低，仅在水泥用量上，就比单液水泥浆节省70%〜80%；二是注浆工期缩短40%〜60%,并能为冻结一注浆一凿井三同时作业创造条件，大大缩短煤矿井筒的建设周期。近年来随着井筒建设深度的增加，特别是在煤炭供需关系日益紧张的情况下，煤矿井筒建设任务更加艰巨，粘土水泥注浆的经济优势得到了有效发挥。水泥-水玻璃浆液，亦称C-S浆液。它是煤炭科学研究总院北京建井研究所在60年代后期开发的，以水泥和水玻璃为主剂，两者按一定比例采用双液方式注入，必要时加入速凝剂和缓凝剂所组成的注浆材料。其性能取决于水泥浆水灰比、水玻璃浓度和加入量、浆液养护条件等。化学浆液近似真溶液，具有一些独特性

7、能，如浆液粘度低，可注性好，凝胶时间可准确控制等，但化学浆液价格比较昂贵，且往往有毒性和污染环境的问题，所以一般用于处理细小裂隙和粉细砂层等颗粒浆液无法注入的地层。精细矿物浆材是当代新发展起来的一类注浆材料。在组分设计上更注重基于不同的天然矿物、人造矿物和特种功能材料的组合，实现浆液性能、固结性能、长期耐久性等方面关键性能的突破。某些精细矿物浆的浆液性能，如浆液稳定性、浆液粘度、可注性、凝胶时间的可调整性、固结强度和固结体占容等重要