巖土注漿技術(中國地質(zhì)大學)

1、巖土注漿技術第一節(jié) 注漿模式一、靜壓注漿靜壓注漿也稱為灌漿按灌漿理論可分為滲透灌漿、劈裂灌漿和壓密灌漿三種。1 滲透灌漿石的構造和體積，所用壓力相對較小。滲透灌漿一般只使用于中砂以上的砂性土和有裂隙的巖石，這種滲透注漿是建筑上最常適用的一種注漿類型。具有代表性的滲透灌漿理論有球形集中理論和柱形集中理論。2 劈裂灌漿劈裂灌漿是指在壓力作用下力相對較大。注漿壓力的選用應依據(jù)土質(zhì)及其埋深確定。3 壓密灌漿壓密灌漿是指通過鉆孔在土中注入極濃的漿上發(fā)生彈性變形。壓密灌漿常用于中砂地層和有適宜排水條件的粘土層。僅發(fā)生在極其特別的狀況下，而實際施工中往往會伴隨劈裂、壓密等作用。二、噴射注漿經(jīng)成功地超過40m

2、 。板注漿使用兩個噴嘴，但不回轉(zhuǎn)，可形成一個扇形注漿區(qū)。譬如旋噴樁法CCP 工法是應用鉆機將鉆桿下端裝有特土顆?；旌?，并漸漸凝固和硬化。鉆桿以肯定速度旋轉(zhuǎn)和提升，同時噴射漿液，從而在土層中形成圓柱三、爆破注漿1堵水效果。這種工藝由美國首先爭辯成功。它適用于巖層裂隙不發(fā)育，有足夠強度的脆性巖石。四、電動化學注漿10 -4 cm /s，只靠一般的靜壓力難于使?jié){液注入土的空隙，此時用電滲透法比較有效。電動化孔隙水由陽極流向陰極，促使通電區(qū)域中的含水量降低，并形成滲流通道，漿液也隨之流入土的孔隙中，并在土中分散硬化。其次節(jié) 注漿液性能及其設計以改進地基為目的，在地基中注入的材料稱為注漿材料，廣義上講，

3、但凡一種流體在肯定條件下可以變?yōu)楣腆w的物質(zhì)，可能是一種或幾種和助劑可能沒有，也可能是一種或幾種，助劑可依據(jù)它在漿液中的作用，分為固化劑、催化劑、速凝劑、緩凝劑和懸浮劑等。要求：1 漿液粘度低、流淌性好、可注性好，能夠進入細小縫隙和粉細砂層；2 漿液凝固時間能夠在幾秒至幾小時內(nèi)任意調(diào)整，并能準確把握；3 漿液固化時體積不收縮，能結實粘結砂石；4 漿液結石率高，強度大；5 漿液無毒、無臭，不污染環(huán)境，對人體無害，屬非易燃、易爆物品。最早用于注漿的材料，是石灰和粘土1864 年開頭使用水泥注漿。它們均是顆粒性材料，難于充填細小裂隙和充塞砂1900 年荷蘭采礦工程師尤斯登制造了水玻璃氯化鈣溶液，這是化

4、學注漿的開頭。20 50 AM-9 的重要飛躍。1965 1964 年研制成功MG-646 型化學漿液，1967 水泥漿的強度，水玻璃的滲透性，又使兩者的短處減小到不阻礙有用的程度，是一種各得其所的漿液。注漿材料從19 70 多年的歷史，進展了近百種漿化學漿液都比水泥漿液本錢高、貨源少。所以，現(xiàn)在水泥仍舊是注漿的主要材料。5000cm 2 /g10 000 27 000cm 2 /g，使其能注入0.05 0 .09mm苛性鈉等。2改進水泥性能，應致力于查找的水泥添加劑，爭辯出更好的水泥漿。EOSEAL-Z 型水泥添加劑，使水泥具有度均勻，體積不縮，保證飽滿地充填裂隙。性，而當停頓攪拌或泵注一段

5、時間后，漿液粘度大幅度增加，變成不流淌。液顆?？煞譃榱顫{液和化學漿液；按漿液主劑性質(zhì)可分為無機系列和有機系列兩大類8-。8-1 注漿材料分類一、漿液的性能11 根本概念壓力就能把漿液輸送至預定的距離。漿液的滲入力量受尺寸效應及流變效應的把握，但隨所用灌漿原理和漿材品種的不同，把握因素又分為下述幾種狀況：影響比較簡單。2 顆粒細度的影響從尺寸效應動身，漿材顆粒的細度越高，滲入力量就越強。但細度越高，其比外表積也越大，在一樣時間內(nèi)顆粒的水化滲入力量和灌漿效果將造成不利的影響。3 流淌性維持力量3漿液的流淌性都隨時間而變小，即漿液的粘度隨時間而增加，在理論計算中把漿液粘度視為常數(shù)將使計算結果消滅誤

6、差。“回濃”現(xiàn)象，粘度也大大增加。4 特別條件一般狀況下，漿液滲入力量越強越有利于灌漿，但在某些特別條件下，高滲入力量反而不利，在大孔隙地層中灌漿時， 還常需實行兩項措施：其一，摻入促進劑以加速漿液的凝固過程；其二，假設地層孔隙較大，還要在地層中投入石塊或級配砂石 料，才能實現(xiàn)預期的灌漿目的。2、漿液的穩(wěn)定性化學穩(wěn)定性，尚包含下面兩個意義。1 顆粒沉淀分層性有些高塑性粘土和膨潤土甚至能用較低的濃度制成穩(wěn)定性很高的漿液，粘土水泥混合漿的穩(wěn)定性介于上兩種漿液之間。在灌漿過程中，當漿液在縫隙中的流淌速度減慢或完全終止流淌，以及攪漿機因故暫停工作時，粒狀漿材的顆粒將發(fā)生顆粒沉積后使?jié){體底部的密度變?yōu)樽?/p>

7、大，上部最小，結石強度亦按此規(guī)律分布；易造成包括灌漿機具管路和地層縫隙等灌漿通 道的堵塞，尤其是在卵礫石地層，由于孔隙縱橫穿插和凹凸不平，不穩(wěn)定漿液很簡潔將某些滲流斷面縮小或后，將導致灌漿過程的過早完畢，或者要實行特別措施如用水沖洗通道或施加更大的灌漿壓力，才能恢復正常的灌漿。2 析水性隨著固體顆粒的下沉，漿液中的水將被析出并向漿液頂端上升，這種析水機理可用斯脫克定律表達如下：8-1 q 起始析水速度；dm水的運動粘度；c wW 漿液的水灰比，W=1 。 8-1 1.0 20% 。由于漿液析出，也可能造成下述幾種后果：結石強度均勻性降低。假設析水作用發(fā)生在灌漿完畢之后，則可能在灌漿體的頂部造成

8、空穴，如不進展補灌，將使灌漿效果降低。4但是，由于水泥顆粒分散所需的水灰比僅0.25 0.45 ，大大小于灌漿時所用的水灰比，因而只有把多余水分盡有漿液補充由析水形成的空隙，則漿液的析水現(xiàn)象不但無害，甚至是必需的。3、結石率V s 與漿液最初體積V 0 1 假設結石率小于1 ，則結石體收縮。在強度指標得到滿足的條件下，結石率越高，加固效果就越好，然而由于種種緣由，不少漿材都難以到達抱負的結石率。1 析水沉淀削減這種不利影響。2 體積收縮凝膠膨脹，但在體積變化過程中可能在凝膠體內(nèi)產(chǎn)生裂縫。因此，這類漿液不宜在枯燥環(huán)境中應用。的溶蝕，而是由于硅膠中的硅離子發(fā)生縮聚作用而把自由水從硅膠中擠出的結果，

9、這種作用被稱為脫水收縮，其結果將使灌漿效果降低。有些高分子聚合體的收縮性很高15% 20% 之縮短，從而引起較大的收縮。在收縮過程中，其密度也相應地增加。護，不但不發(fā)生收縮，反而略有膨脹。4、力學強度圍內(nèi)產(chǎn)生一種的物質(zhì)。灌漿之所以能到達上述目的，主要依靠下述三種作用：1 化學膠結作用不管是水泥漿或化學漿，都具有能產(chǎn)生膠結力的化學反響使巖土的整體構造得到加強。2 的反響機制，使巖土的變形受到約束。3 離子交換作用漿液在化學反響過程中質(zhì)的材料。5漿材強度越高，自然加固效果越好，但依據(jù)灌漿實踐閱歷及室內(nèi)試驗爭辯可知，被灌介質(zhì)強度的增減是一種受多種果。5久性也是一個重要課題，下面分幾方面來表達。1 養(yǎng)

10、護條件損失，導致體積的縮小和密度的提高，有些材料的強度將明顯地增長；但在反復干濕循環(huán)條件下，由于灌漿體構造遭到破壞，其強度將呈現(xiàn)連續(xù)下降趨勢。2 水壓力作用而使結石強度降低。爭辯資料說明，當水泥石中的氧化鈣被溶25% 時，其強度將損失50% 。有人以此作為灌漿體破壞的標準，推導出灌漿體的壽命為(8.2) W每立方米灌漿體中的水泥量，kg/m 3 b C1 =1.08kg/m 3C2水泥中水化鋁酸三鈣的極限氧化鈣濃度C2 =0.56kg/m 3。體自身的質(zhì)量，在滲透壓力一樣的條件下，結石越密實和滲透性越小，壽命就越長。3 化學侵蝕自然界水中含有數(shù)十種化學離子成分，其Cl - SO4 2- HCO

11、3 - K + Na + Mg 2+ Ca 2+ 等七種離子分布最廣，當水泥灌漿體處在這些地下水環(huán)境中時，將產(chǎn)生各種類型的侵蝕作用，其中以下述兩種侵蝕最為有害：溶出性侵蝕有害化學離子將使水泥石中的水化硅酸鈣分解，不斷析aO ，并導致結石強度的降低。O4 2- 離子較多的環(huán)境水中，石膏將結晶膨脹，并導致水泥結石的破壞。此外S4 2-還能與水泥石中的鋁酸三鈣反響生成硫鋁酸鈣晶體水泥桿菌，C3A 二、注漿液設計選擇注漿材料時，應考慮巖土性質(zhì)、水文地質(zhì)條件、工程要求、原料供給及施工本錢諸因素。6 水玻璃漿液。 水泥等顆粒性材料難以注入，應承受化學漿液，如丙烯酰胺、聚氨酯、脲醛樹脂等。3 處理巖溶、斷層

12、、裂開帶或突水事故，應先充注惰性材料，如砂子、爐渣、巖粉、礫石等，后漿液，如此較經(jīng)濟合理。4 無機硅酸鹽材料，如水泥、水玻璃等，源多價廉，是根本注漿材料，應優(yōu)先選用。條件下才承受。現(xiàn)將各種注漿材料的適用范圍列于8-1 -2 。5 對滲入性灌漿工藝可灌性的要求就不如滲入性灌漿那么嚴格。6 一般狀況下，漿液應具有良好的流淌性和流淌性維持力量，以便在不太高的灌漿壓力下獲得盡可能大的集中距離；但在某些地質(zhì)條件下，例如地下水的流速較高和土的孔隙尺寸較大時，往往要承受流淌性較小和觸變性較大的漿液，以免漿液集中至不必要的距離和防止地下水對漿液的稀釋及沖刷。7 漿液的析水性要小，穩(wěn)定性要高，以防在灌漿過程中或

13、灌漿完畢后發(fā)生顆粒沉淀和分別，并導致漿液的可泵性、可灌性和灌漿體的均勻性大大降低。 高的力學強度和較小的變形性。與永久性灌漿工程相比，臨時性工程對所述要求較低。9 制備漿液所用原材料及凝固體都不應具有毒性，或者毒性盡可能小，以免損害皮膚、刺激神經(jīng)和污染環(huán)境。某些堿性物質(zhì)雖然沒有毒性，但假設流失在地下水中也會造成環(huán)境污染，故應盡量避開這種現(xiàn)象。10 有時漿材尚應具有某些特別的性質(zhì)，如微膨脹性、高親水性、高抗凍性和低溫固化性等，以適應特別環(huán)境和特地工程的需要。711 不管何種灌漿工程薄或更淺。12 關于漿液的分散時間，要留意幾個問題：3 4h ，粘土水泥漿則更慢，可依據(jù)灌漿土層的體積、滲透性、孔隙

14、尺寸和孔隙率、漿液的流變性和地下水流速等實際狀況打算。8時間，由于標準不一，難于進展比較。漿速率以防漿液被過分稀釋或被沖走外，還應設法使?jié){液能在灌注過程中分散。9在進展?jié){液設計時尤應留意以下指標：粘度粘度是表示漿液流淌時，因分子間相互作用產(chǎn)生的阻礙運動的內(nèi)摩擦力。其單Ps以“秒”漿液在固化過程中，粘度變化有兩種類型：1 一般漿液材料，如單液水泥漿、環(huán)氧樹脂類、鉻木素等，粘度是漸漸增加，直至最終固化，漿液集中的過程也是粘度增長的過程。2 丙烯酰胺類漿液。凝膠前，雖聚合已開頭，但粘度不變，到凝膠發(fā)生，粘度突變，頃刻形成固體，有利于注漿。滲透力量滲透力量即滲透性顆粒注漿滲透入地層的力量取決于懸浮材料

15、的顆粒尺寸，這就必需要求漿液的顆粒比需要充填的空洞要小。 (8-3)K - 注入系數(shù)。0.085mm ，只能注入到0.255mm 的孔隙或粗砂中。凡水泥不能滲入的中、細、粉砂層，只能用化學漿液。凝膠時間間長的用維卡儀，一般漿液通常承受手持玻璃棒攪拌漿液，以手感覺不再流淌或拉不出絲為止，來測定凝固時間。滲透系數(shù)滲透系數(shù)是指漿液固化后結石體透水性的凹凸，或表示結石體抗?jié)B性的強弱?？箟簭姸荣|(zhì)分散之結石體強度，對于流砂中鉆井是至關重要的。8-3 是幾種注漿材料的主要性能指標，以供選擇。10第三節(jié) 灌漿標準確實定一、灌漿標準筑物的安全等問題。一設計標準和統(tǒng)一的準則，只能依據(jù)具體狀況作出具體的規(guī)定。下面僅

16、提出幾點與確定灌漿標準有關的原則和方法。1、防滲標準防滲標準是指滲透性的大小。防滲標準越高，說明灌漿后地基的滲透性越低，灌漿質(zhì)量也就越好，由于滲透性越小，地合理的指標。原則上，比照較重要的建筑，對滲透破壞比較敏感的地基都要求承受較高的標準。在砂或砂礫石層中10 - 4 10 - 5cm /s 以下，對臨時性工程或允許消滅較大滲漏量而又不致發(fā)生滲透破壞的地層，也有10- 3 cm /s數(shù)量級的實例。在巖石地基中，我國多承受單位吸水 作為準則。在水利水電建立工程中防滲標準多承受 =0.01 0.03 ，在特別狀況下可能有更高的要求。單位吸水量是用鉆孔壓水試驗方法求得，其計算式為：8-4 11 地層

17、的單位吸水量，L/m/m/min ； Q 地層的總吸水量，L ； L 壓水試驗段長m ；Hm t min 。現(xiàn)場試驗資料證明，單位吸水量與滲透系數(shù)之間存在著如下式關系：8-5 =0.01 k =1.510 -5 cm /s=0.1 k =1.510 -4 cm /s。由此可知，不管在巖基或在砂礫石地基中，所用的防滲標準根本上是全都的。2、強度和變形問題是為了增加摩擦樁的承載力，主要應沿樁的周邊灌漿，以提高界面間的粘聚力；支承樁則在樁底灌漿以提高土的抗壓強度和變形模量；為了削減拱壩根底的不均勻變形，僅需在壩下游根底受壓部位進展固結灌漿，以提高根底的變形模量，而無需在整個壩基灌漿；對于振動根底，有

18、時灌漿目的是為了轉(zhuǎn)變地基的自然頻率以消退共振條件，因而不肯定需用強度較高的漿材；為了減小擋土墻的土壓力，則應在墻背后至滑動面四周的土體中灌漿，以提高土的容重和滑面的粘結強度等等。二終結標準注漿初期，孔的吸漿量大，利用其凝固時間可以把握集中范圍，以降低材料消耗和提高灌注效果。隨著注漿的進展， 巖石裂隙的不同而變化20min 定值。注漿中應定時觀測、記錄注漿壓力和注入量，繪T - P - Q 曲線。依據(jù)曲線分析推斷注漿工作是否正常，如有異狀需進展處理或調(diào)整。使鉆孔數(shù)盡可能削減。高灌漿壓力還能使一些微細孔隙張開，有助于提高可灌性。當孔隙中被某種脆弱材料充填時，高灌漿壓 力能在充填物中造成劈裂灌注，使

19、脆弱材料的密度、強度和不透水性等得到改善。此外，高灌漿壓力還有助于擠出漿液中的多 一般都以不使地層構造破壞或僅發(fā)生局部的和少量的破壞，作為確定地基允許灌漿壓力的根本原則。安全最大壓力取決于掩蓋 層的重量、地層的強度、原地的應力和孔隙水壓力、鉆孔深度、位置及灌漿次序等。無論怎樣，這些因素和安全最大注漿壓力 之間沒有簡潔的關系，還需要連續(xù)爭辯。到達注漿完畢標準后20 30min 使雙液注漿時的內(nèi)管和止?jié){塞上提一段，然后壓水沖洗管路至孔口返回清水為止。最終提出注漿器，撤除管路和設備。注水試驗和鉆孔取樣進展物理力學性能試驗來評價，這些方法雖然行之有效，但需要增加不少鉆孔量。下面補充幾種比較簡便的方法。

20、1 . 耗灰量分析方法則其次次序孔的耗灰量將比第一次序孔大大削減，這是灌漿取得成效的標志之一。12雷達檢查生脈沖，另一個鉆孔接收信號，由于灌漿材料吸取電磁輻射的力量很強，因而在灌漿地帶，雷達信號將大大衰減。據(jù)此就可知道該區(qū)的漿液充填狀況。 射線檢測漿前后的密度變化，據(jù)此對灌漿效果作出推斷。三 注漿過程的非標準特別現(xiàn)象注漿過程往往并不按設計的標準進展。常見的特別事故是跑漿、串漿和堵塞管路。注漿中發(fā)生注漿壓力突然下降分次復注等方法處理。鉆孔、注漿挨次作業(yè)，鉆一孔、注一孔。二、 灌漿半徑確實定漿液集中半徑r r降低灌漿效果，甚至于導致灌漿失敗。r 值可用理論公式估算，如選用參數(shù)接近于實際條件，則計算

21、值具有參考價值。當?shù)鼗鶙l件較簡單或計算參數(shù)不易選準現(xiàn)場灌漿試驗時，常承受三角形8-2 及矩形圖8-3 布孔方法。圖8-2 三角形布孔圖8-3 矩形或方形布孔a 1- 2- 檢查孔；b 1- 序孔； a 1- 2- 3- 檢查孔132- 序孔；3- 序孔；4- 檢查孔b 1-4- 第次序孔；5- 第次序孔；6- 檢查孔灌漿試驗完畢后，可通過下述方法對漿液集中半徑進展評價：1 2 3 第四節(jié) 常用注漿工法任何灌漿工程都離不開鉆孔、注漿和效果檢查等幾局部。相對而言，鉆孔和效果檢查方法已比較成熟，注漿技術則問題閱歷。一、砂礫石層灌漿方法已在工程實踐中使用過的鉆孔灌漿方法主要有以下幾種。打花管灌漿法首先

22、在地層中打入一下部帶尖頭的花 8-3(a) 8-3(b) ，最終自下而上分段拔 8-3(c) 。此法雖然簡潔，但遇卵石及塊石時打管很困難，故只適用于較淺的砂土層。灌漿時簡潔沿管壁冒漿，也是此法的缺點。圖8-3 打花管灌漿法圖8-4 套管護壁灌漿法套管護壁灌漿法8-4 所示，邊鉆孔邊打入護壁套管，直至預定的灌漿深 圖 8-4(a) ，接著下入灌漿管 圖 8-4(b) ，然后拔套管灌注第一灌漿段 8-4(c) ，再用同法灌注其次段 8-4(d) 使套管到達預定的灌漿深度，常需在同一鉆孔中承受幾種不同直徑的套管。邊鉆邊灌法8-5 時需用泥漿護壁或較稀的漿液護壁。如砂礫層外表有粘性土掩蓋，護壁管可埋設

23、在土 8-5(a) ，如無粘土層則埋設在砂礫層中 8-5(b) ，但后一種狀況將使表層砂礫石得不到適宜的灌注。14灌漿質(zhì)量難以保證。袖閥管法如圖 8-6 所示，此法為法國Soletanche 公司所首創(chuàng)，故又稱Soletanche 20 世紀 90 年月開頭廣泛用于國際土木工程界。在砂礫地基灌漿中，袖閥管法用得最多。圖8-5 邊鉆邊灌法圖8-6 袖閥管法袖閥管法施工工序分為下述四個步驟，見8-7 。1 2 插入袖閥管為使套殼料的厚度均勻，應設法使袖閥管位于鉆孔的中8-7(b) ；3 澆注套殼料用套殼料置換孔內(nèi)泥漿8-7(c) ，澆注時應避開套殼料進入袖閥管內(nèi)，并嚴防孔內(nèi)泥漿混入套殼料中；4 8

24、-7(d) 。8-7 袖閥管法施工程序漿和串漿的可能性??；鉆孔和灌漿作業(yè)可以分開，使鉆孔設備利用率提高。長度固定為33 50cm ，不能依據(jù)地層的實際狀況調(diào)整灌漿段長度。二、 裂隙巖石灌漿方法15漿。注漿方法較多，分類也不統(tǒng)一，國內(nèi)外用得較多的可分為三類：自上而下孔口封閉分段灌漿法缺點是屢次重復鉆孔，使孔內(nèi)廢漿較多。自下而上栓塞分段灌漿法漿、冒漿和巖石上抬等事故，因而此法僅適用于裂隙不很發(fā)育和比較堅硬的巖層中。自上而下栓塞分段灌漿法差的巖層中多承受此法。鉆孔一般為垂直孔，假設裂隙的傾角較大則可鉆斜孔以截取更多的裂隙。裂隙被濃漿堵塞，然后依據(jù)具體狀況逐步提高灌漿壓力和漿液濃度。30 60min

25、，以排解灌入裂隙中漿液的多余水分。一、水泥漿材之一，一般注漿施工優(yōu)先選用一般水泥。在細裂隙和微孔地層中，其可灌性雖不如化學漿材好，但假設承受劈裂灌漿原理，則不少弱透水地層都可用水泥漿進展有效的加固。因此，水泥漿在國內(nèi)外灌漿工程中始終是用途最廣和用量最大的漿材。以水泥為主包括添加肯定量的外加劑，用水配制成漿液，承受單液方式注入，這樣的漿液稱為單液水泥漿。所謂外加劑，系指水泥的早強劑、速凝早強劑、塑化劑、懸浮劑等。純水泥漿的根本性能所謂純水泥漿是指不包括附加劑，只有水泥和水調(diào)制而成的漿液，在室內(nèi)做了有關純水泥漿性能的試驗，其結果見表8-4 。從試驗結果可以看出，隨著水灰比的增大，水泥漿的粘度、密度

26、、結石率、抗壓強度等都有格外明顯的降低，初凝、終凝時間逐步延長。16外加劑為了滿足實際工程需要，一般都要參加外加劑來調(diào)整水泥漿的性能。1 水泥的速凝劑它是一種能夠縮短水泥凝固時間的化學藥劑。水泥速凝劑的種類很多，有氯化鈣、食鹽、水玻璃、純堿、711型速凝劑。在一般狀況下，水泥漿還是承受古老的方法，即是在水泥漿中參加占水泥重5% 3% 以下的水玻璃水玻璃也是一種常用的速凝劑，參加量為2% 3% 時，凝固期可縮短30% 40% 。但假設參加量少于2% ，則有延長初凝時間的作用，其作用原理見前面有關章節(jié)，這里不再贅述。在此只列出幾種外加劑的試驗效果，8-5 ?！?711型速凝劑起速凝作用的主要成分是

27、鋁酸鈉，它是氧化鋁與碳酸鈉在高溫作用下的產(chǎn)物?！?118-6 。172 水泥的速凝早強劑為了把握水泥漿的集中范圍，縮短注漿工程的時間和提高注漿堵水效果，參加速凝早強劑將起到很8-7 3 0.5 1 5 1 之間，粘土。分散劑塑化劑常用亞硫酸鹽紙漿廢液、食糖、硫化鈉等，以增加漿液的可注性。其作用機理見前面有關章節(jié)。4 水泥的其他外加劑依據(jù)工程需要，往往在水泥漿中參加其他一些外加劑，如緩凝劑、流淌劑、加氣劑、膨脹劑、防析水劑等表8-8 ，的質(zhì)量不盡一樣，故使用之前應依據(jù)施工條件的具體狀況，先進展小型試驗，以確定切實可行的配方。18度的化合物，其反響式如下所示：Ca(OH) 2 +SiO 2 +n-

28、1 H2OCaOSiO2+H2O分別而單獨沉積在一起，從而失去上述方程的反響條件，使?jié){液長時間不硬結，在承受較稀漿液時更簡潔消滅此類現(xiàn)象。0.2 0.3mm 的裂縫或孔 日本領先用干磨法制成d 50 4 m 8 000cm 2 /gMC 10 - 3 cm /s的中細砂層。后由我國水科院研制出水平相近SK 型超細水泥，并在二灘水電站壩基中試用成功。浙江大學等單位研制出更CX 型超細水泥，其d50 3 4 m ，已在安江大壩等灌漿工程中成功地應用。此外，日本后來又用濕磨法制成d50 3m 的超細水泥10m的“微溶膠”低。解決這一沖突的方法是承受較小的水灰比并用高效減水劑改善漿液的流淌性。二、粘土

29、水泥漿很高的活性粘土，在國內(nèi)外工程中被廣泛承受。將對漿液的物理力學性質(zhì)產(chǎn)生重大的影響。粘土作為灌漿材料具有悠久的歷史，目前仍大量用于大壩的灌漿。在水泥漿中加粘土或粘土中加水泥配制的粘土水泥漿兼有粘土漿和水泥漿的優(yōu)點：本錢低，流淌性好，穩(wěn)定性高，抗?jié)B和抗沖刷力強，是目前大壩防滲灌漿和充填灌漿常用的材低析水現(xiàn)象，提高結石率，水泥石的不透水性也相應提高。緩凝時間略有延長，抗壓強度稍有降低。但由于膠質(zhì)水泥漿具有很大的靜切力，侵入裂隙不能很深，所以是堵塞裂隙，降低注漿范圍的好材料。配置膠質(zhì)水泥漿時，可在水泥1的粘土，可以均勻參加粉狀粘土，也可以用含土量相等的泥漿直接配制。的漿液，粘土用量越多，粘度越大，

30、分散時間愈長，結石率越高，漿液穩(wěn)定性越好，但強度降低。1、水泥粘土類漿液的性能水泥粘土類漿液的配比、用量及性能如8-9 所示。19、水泥粘土類漿液的配制配制水泥粘土類漿液時，其攪拌時間不應超過半小時，假設再延長攪拌時間，會使構造強度下降，塑性強度降低。、水泥粘土類漿液的特點1 水泥粘土類漿液較單液水泥漿液本錢低，流淌性好，抗?jié)B性強，結石率高； 2 10MPa ，相比單液水泥漿有所下降，只適用于充填注漿；3 漿液材料來源豐富，價格低廉，承受單液注入工藝，設備簡潔，操作便利；4 漿液無毒性，對地下水和環(huán)境無污染，較之使用化學藥劑為添加劑的漿液更安全。三、水泥- 水玻璃類漿液水泥漿中參加水玻璃有兩個

31、作用3% 5% ；另一是作為主材料使用，摻量較多，即是將要爭辯的水- 水玻璃漿液，俗稱CS 漿液C S 代表水玻璃。CS 漿液抑制了水泥漿液凝膠時間長，難以把握，注入地層后易被地下水稀釋，無法保持其原有凝膠化性能的缺大進展，提高了效果，擴大了適用范圍。這種漿液不僅具備水泥漿的全部優(yōu)點 確把握，結石率高達95% 98% ，可用于防滲和加固灌漿，在地下水流速較大的地層中，承受這種混合型漿材還可到達快20速堵漏的目的。結石體強度高，特別是早期1d3d7d強度高，抗壓強度增長率快?？晒嘈砸裁黠@提高，除在基巖 對較低，對地下水和環(huán)境無污染。漿液材料CS - 水玻璃漿液的強度隨水泥漿濃度的增加而增加。當使

32、用濃水泥漿時如水0.5 ，隨水玻璃濃度增加，抗壓強度提高。在使用稀水泥1.5 ，由于水泥與水玻璃化學反響存在適宜配度高。- 水玻璃漿液還可以參加速凝劑或緩凝劑，調(diào)整它的凝膠時間。白灰是一種廉價而效15% 。磷酸氫二鈉緩凝效果也較好，試驗說明，其用量低1% 時，緩凝效果不顯著， 3% 時則明顯地降低結石體強度，其用量一般不超3% 。灰比一般也在0.5 2.0 之間，常用的是0.8 1.0 。參數(shù)。水玻璃又稱泡花堿Na 2 O nSiO 2 ，注漿用的水玻璃通常是堿性水玻璃，模數(shù)和濃度是描述水玻璃的兩個重要M 為：8-5 結石體強度高。一般注漿要求水玻璃模M=2.4 3.4 較為適宜。水玻璃濃度，

33、通常用波美度，代號Be 表示。它與常用的濃度表示方法d 之間存在如下的關系：8-6 30 45 Be 。濃度越高，凝膠時間越長。反之，濃度越低，凝膠時間越短。水玻璃產(chǎn)品有固體或液體兩種，可配水調(diào)制成溶液。綜合各地的實踐閱歷- 水玻璃的適宜配方大體為0.8 1 1 1 ，水泥漿與水玻璃的體積比為1 0.6 1 0.8 M 2.4 2.8 30 45 1 2min ，抗壓強度變化在10 20MPa 之間。CS 漿液反響機理鈣。當水玻璃參加，水玻璃與生成的氫氧化鈣反響，生成具有肯定強度的凝膠21增高。故CS 漿液的強度，初期為水玻璃與氫氧化鈣的反響起主要作用，后期則為水泥本身的水化作用。玻璃的物理、

34、化學性質(zhì)至今尚不清楚，水泥與水玻璃間的化學反響機理各國說法紛紜。上述僅是一種分析。- 水玻璃漿液的特點，凝膠時間和抗壓強度是水- 水玻璃雙液注漿技術的根本性能，一般都留意漿液的凝膠時間和抗壓強度這兩種性能。影響這兩種性能的因素很多，下面分別爭辯。1 凝膠時間凝膠時間是指水泥漿與水玻璃相混合時起至漿液不能流淌為止的這段時間，- 及漿液溫度等，一般來說水泥漿越濃，反響越快；而水玻璃則是越稀反響越快。當其他條件一樣時，水泥漿與水玻璃的體10.3 1 1 的范圍內(nèi)亦呈直線關系，即隨水玻璃用量減小，凝膠時間縮短。2 抗壓強度CS 漿液結石體的強度高，尤其是早期強度高且增長快。影響結石體強度的因素，根本上

35、與影響凝膠時間因不是所用的水玻璃越多，漿液分散就越快，在某些狀況下卻呈現(xiàn)相反的規(guī)律。- 水玻璃漿液的配制與灌注配制水泥- 5min ，放置時間不宜超過3min 水玻璃分別配成兩種漿液并按肯定的比例用兩臺泵或一臺雙缸獨立分開的泵同時注入，即承受雙液方式注入。- 水玻璃漿液的特點1 漿液可控性好，凝膠時間可準確把握在幾秒至幾格外鐘的范圍內(nèi)；2 10 20MPa ； 3 100% ；4 10 -3 cm /s； 5 該漿液適宜于0.2mm 以上裂隙及1mm 以上粒徑的砂層使用；6 材料來源豐富，價格廉價，漿液對地下水和環(huán)境無污染。四、硅酸鹽漿材 Na 2 O nSiO 2 是水溶性的堿金屬硅酸鹽生大

36、量成膠體狀態(tài)的硅酸。這是水玻璃凝膠的根本原理。水玻璃類漿液反響機理，可歸納如下：22制漿液的一個方向。硅酸鹽屬于溶液型化學漿材，是一種重要的灌漿材料，具有可灌性好、價格低廉、貨源充分、無毒和分散時間可調(diào)整日本關西地區(qū)曾發(fā)生過震驚世界的因使用丙烯酰胺漿液而引起的化學灌漿污染事故，日本政974 年公布了使用化學灌漿材料的有關規(guī)定，規(guī)定中明令制止使用除水玻璃以外的其他任何化學漿材。硅酸鹽漿材以含水硅酸鈉又稱水玻璃為主劑，另參加膠凝劑反響生成凝膠。膠凝劑的品種多，大體可分為鹽、酸和有機物等幾類，有些膠凝劑與硅酸鹽的反響速度很快，例如氧化鈣、磷酸和硫一步法。目前，我國應用水玻璃類材料比較成熟的有水玻-

37、氯化鈣和水玻璃- 鋁酸鈉兩種漿液。這些漿液多用于地基加固，8-10 。20 70 年月后期開展了酸性水玻璃的爭辯，這種水玻璃能在中性區(qū)域內(nèi)膠凝，而且膠凝體沒有堿溶出，在潮濕地層中可看作是永久性漿材。酸性水玻璃的制備有酸化法和離子交換脫鈉法兩類。離子交換法因操作比較困難，工程中一般不承受。酸化法又分直之在弱酸性或中性范圍內(nèi)發(fā)生膠凝，pH 2 ，由于這時它的穩(wěn)定性最高，不易自凝。.5 2.5 10 -3 Pa s ，膠凝時間可以從瞬間到幾格外鐘內(nèi)調(diào)整，凝膠體的滲透系數(shù)10 - 8 10 - 10 cm /s0.2 0.5MPa 之間。23第六節(jié) 有機系列注漿材料一、丙烯酰胺類及無毒丙凝AM-9 ，

38、國內(nèi)則稱丙凝。20 50 AM-9 。2060 年月日本研制成功日東-SS ，它們與我國MG-646 AM-9在工藝方面承受雙液注漿系統(tǒng)，其粘度1.2 10 -3 Pa s ，近似于水1 10 -3 Pa s 。其標準配方見表8-11 。P-二甲氨基丙腈DAP 、硫酸亞鐵、pH 值、鐵氰化鉀及水中離子等。1 1.2 10 - 3 Pa s ，與水甚接近，其可灌性格外好。2 少干擾。3 4 滲透系數(shù)約10 - 9 cm /s，耐久性和穩(wěn)定性都好，可用于永久性工程。5 0% 90% 是水，而且漿液分散后在潮濕條件下不干縮，因此，丙凝漿液的本錢是相對較低的。1980 AC-400 1982 AC-M

39、S ，其典型配方見表8-12 1% AM-9 24二、 木質(zhì)素類漿液劑能使紙漿廢液固化，因此目前木質(zhì)素類漿液包括鉻木質(zhì)素漿液和硫木質(zhì)素漿液兩種。鉻木質(zhì)素漿液簡稱廢液，乙液包括固化劑和促進劑，固化劑目前國內(nèi)外均承受重鉻酸鈉，促進劑有三氯化鐵、硫酸鋁、硫酸銅、氯化銅等。穩(wěn)定，抗?jié)B性好，能滿足注漿堵水要求。但重鉻酸鈉是一種劇毒品，可能消滅鉻離子污染地下水的嚴峻問題。對其污染范圍進展測定，推算非污染區(qū)半徑，限制其使用范圍。鉻木質(zhì)素漿液有如下特點： 1 漿液的粘度較小，可灌性好，滲透系數(shù)10 -3 10 -4 cm /s的根底均可適于灌漿。 2 防滲性能好，用鉻木質(zhì)素漿液處理后的根底，其滲透系數(shù)0 -7

40、 10 -8 cm /s。3 漿液的凝膠時間可在幾秒鐘至數(shù)格外鐘范圍內(nèi)調(diào)整。 4 老凝膠體之間的膠結較好，結石體的強度0.4 0.9MPa 。5 原材料來源廣，價格低廉。硫木質(zhì)素漿液r 6+ 應用受到了肯定的限制，以過硫酸銨安全代替重鉻酸鈉，成為無毒的硫木質(zhì)素漿液。硫木質(zhì)素漿液有如下特點：1 漿液粘度與鉻木質(zhì)素相像，可灌性能好。2 膠凝時間隨漿液中木質(zhì)素、氯化鐵、氨水等含量的增加而縮短，一般可在幾十秒至幾格外鐘之間把握。3 凝膠體不溶于水、酸及堿溶液中，化學性能較穩(wěn)定。 4 結石體抗壓強度在0.5MPa 以上。聚氨酯類漿液多羥基化合物反響而成。由于漿液中含有未反響的異氰酸基團，遇水發(fā)生化學反響

41、，交聯(lián)生成不溶于水的聚合體，因此能到達防滲、堵漏和固結的目的。另外反響過程中產(chǎn)生二氧化碳，使體積膨脹而增加固結體積比，并產(chǎn)生較大的膨脹壓力，促使?jié){液二次擴展，從而加大了集中范圍。這種漿液粘度較低，可灌性好，結石強度和抗?jié)B性能高，耐久性好，適用于砂層及脆弱夾層的加固，特別適用于在動水條件下的防滲堵漏。25聚氨酯類漿液可分為水溶性和非水溶性漿液兩大類，它們的區(qū)分在于：前者與水能混溶，后者只溶于有機溶劑。 TACSS 是日本很知名的聚氨酯材料1967 年至 1971 800 項之多。它是非水溶性的，用單液注漿。漿液在地層中遇水才發(fā)生反響，發(fā)泡、膨脹并凝固。由于發(fā)泡，體8 9 倍，所以充塞效果甚佳。經(jīng)

42、塔克斯加固后的砂體強度，最高可1 19MPa 。成的漿液。國內(nèi)也開展對聚氨酯類漿液的爭辯，非可溶性的PM 漿液，可溶性者稱SPM 漿液。均具備可把握凝膠時間和固砂體抗壓強度高的優(yōu)點。脲醛樹脂類漿液脲醛樹脂是由脲素和甲醛縮合而成的高分子聚合物。因原材料來源豐富，本錢較低，加工便利，性能較好，所以廣泛化，并且具有肯定的強度。子比，一般承受1 1.52 16MPa ，但粘度大，可注性差，且本身不穩(wěn)定。為了解決脲醛樹脂不穩(wěn)定問題，可直接承受脲素和甲醛作注漿材料。其配方為：甲液為甲醛脲素=2 1 重量比，乙液為硫酸1% 8% ，甲液乙液=6 1 7 1 體積比MPa 。漿材料，這種漿液由康醛、脲素、硫酸和水組成。硫酸是催化劑，水為溶劑?？等┑拇碳ば晕兜辣燃兹┬〉枚唷？等渲瑵{液粘度僅1.06 1.09 10 -3 Pa s