第三章-2 化學加固法

2024/3/121

第三章化學加固法概述一、化學加固法的概念

——利用化學固化劑（液體、固體），通過壓力灌注，高壓噴射或機械攪拌等措施，使固化劑與土粒膠結在一起，以改善地基土的工程特性，提高地基承載力，減少地基變形的方法總稱。二、加固效果的影響因素化學加固法能否取得預期的加固效果，主要取決于兩個方面：⑴根據(jù)具體的土質條件，選擇適當?shù)墓袒瘎┘皳饺肓?；⑵采用有效的施工工?024/3/122三、固結劑的種類固結劑液體狀粉體狀水泥漿液粘土水泥漿液化學漿液無機漿液——硅酸鹽有機漿液聚氨酯類環(huán)氧樹脂類木質素水泥粉體石灰粉體四、化學加固法的分類按施工方法深層攪拌法高壓噴射注漿法灌漿法干攪法（粉體噴射攪拌法）濕攪法（液體噴射攪拌法）（真溶液）懸浮液2024/3/123

粉體噴射攪拌法一、粉體攪拌法的概念

——通過專用的噴粉鉆機，采用粉體噴射攪拌法，將粉狀的固化劑噴射到深層軟土中，并經(jīng)充分攪拌混合，使固化劑、水和土三者發(fā)生一系列物化反應，最終使軟土硬結成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的樁體——粉噴樁，樁與樁間土形成復合地基。粉噴樁水泥土樁（水泥粉）石灰土樁（石灰粉）二、粉噴樁的施工設備專用成套設備主機——鉆機配套設備——空壓機、儲氣罐、固化劑罐、粉體發(fā)送器、輸送管等。2024/3/1242024/3/125D20212024/3/126D222024/3/127空氣壓縮機固化劑罐攪拌頭2024/3/128B1152024/3/129三、粉噴樁的施工工藝⑴定位整套設備就位，使攪拌軸垂直，攪拌頭對準樁位；⑵預攪下沉鉆機正向旋轉鉆進，同時噴射壓縮空氣；⑶停止預攪下沉鉆進到設計深度停鉆，并在原位轉動1~2min；⑷提升噴粉攪拌啟動攪拌機，反向旋轉，在確認固化劑已經(jīng)送至孔底時，提升鉆頭，邊提升邊攪拌，盡量攪拌均勻。⑸提升結束，攪拌樁形成鉆頭提升到高于樁頂0.5m左右時?；遥僭財嚢?~2min。?；覙烁呔嗟孛娌恍∮?.3~0.5m。⑹重復攪拌為保證粉體攪拌均勻，需再次將攪拌頭下沉到設計深度，再次反向旋轉提升鉆頭進行復攪。⑺鉆頭提出地面，移至下一樁位。2024/3/1210B1172024/3/12112024/3/1212四、加固機理固化劑與原位地基土充分攪拌混合后，因固化劑吸收周圍土層中的水分而發(fā)生物理化學反應，使混合后的水泥土樁體逐漸凝結硬化，既提高了樁體強度，又穩(wěn)定了樁周圍的土層，從而使天然的軟土地基改變成復合地基，大大提高地基承載能力。

⒈水泥固化劑：水泥與土中的水發(fā)生水化反應和水解反應，生成氫氧化鈣、含水硅酸鈣、含水鋁酸鈣和含水鐵鋁酸鈣等化合物，在水和空氣中逐漸硬化；這些化合物中的鈣離子再與土粒中的鈉鉀離子等發(fā)生離子交換作用，從而膠結土顆粒，使其集合較大的團粒，形成強度較高的水泥土樁。水泥和土攪拌混合越均勻，水泥土結構的離散性越小，樁體強度也越高。2024/3/1213⒉生石灰固化劑石灰在土層中吸水、膨脹、發(fā)熱并進行一系列化學反應（離子交換、土微粒凝聚、火山灰反應、碳酸鈣反應、固結反應等），從而形成復雜的化合物，這些化合物在空氣和水中逐漸硬化，使土顆粒得到牢固結合和加強，從而形成較高強度的石灰土樁。上述一系列物化反應的詳細過程，可參閱《地基處理手冊》。五、粉噴樁的受力特性

介于剛性樁與柔性樁之間，其剛度、抗壓強度和抗側壓力作用的能力小于剛性樁而大于柔性樁。2024/3/1214

剛性樁：砼灌注樁、砼預制樁、預應力砼樁、鋼管樁等。

柔性樁：碎石樁、砂樁、灰土樁、素土樁等。軸向應力分布也是不均勻的，從樁頂自上而下軸力逐漸減小，最大軸力位于（3~5）d范圍，以下軸力收斂很快。即樁的上部受力較大，摩阻力得到充分發(fā)揮；樁的下部受力較小，摩阻力則不能充分發(fā)揮。因此，樁的破壞一般都發(fā)生在（3~5）d范圍。樁身的承載力關鍵在于樁體的強度，尤其是淺部樁體強度，是樁向下傳力的必要條件。（3~5）dNZOF2024/3/1215六、水泥加固土的室內外試驗

1)、水泥土的室內配比試驗

了解加固水泥的品種、摻入量、水灰比、最佳外摻劑對水泥土的影響，確定齡期與強度的關系，為設計和施工提供可靠的參數(shù)。

2)、水泥土攪拌樁的現(xiàn)場試驗

現(xiàn)場水泥土試塊的有關試驗，以確定室內試驗指標與實際工程的差異；單樁載荷試驗、單樁復合地基載荷試驗；復合地基的反力分布、應力分配。

2024/3/1216

七、水泥土攪拌樁復合地基的計算

⒈單樁豎向承載力的計算

單樁豎向承載力標準值應根據(jù)現(xiàn)場載荷試驗確定。在無載荷試驗資料時，也可按下式計算：

Rkd=η×fcu,k×Ap

Rkd=qsUpl＋αApqp

式中：Rkd－單樁承載力標準值；

η－強度折減系數(shù)，可取0.35~0.50；

fcu,k－與攪拌樁樁身加固土配比相同的室內試塊（70.7×70.7mm或50×50mm）

的無側限抗壓強度平均值；

qs－樁周土平均摩擦力，按下表取值。2024/3/1217

樁周土平均摩擦力平均值（kPa）

土的名稱狀態(tài)樁周土平均摩擦力

淤泥、泥炭土流塑5－8

淤泥質土流塑－可塑 8－12

粘性土軟塑12－15

粘性土可塑15－18

Up－樁周長；

l－樁長；

α－樁端土天然地基土的承載力折減系數(shù)，一般取0.4－0.6；

Ap

－樁的截面積；2024/3/1218

qp－樁端天然地基土承載力標準值，

可按《建筑地基基礎設計規(guī)范》中的有關規(guī)定取值。⒉復合地基的承載力計算

fsp,k=mRkd/Ap+β（1-m）fs,k

式中：fsp,k－復合地基承載力標準值；

m－復合地基的面積置換率；

β－樁間土承載力折減系數(shù)，當樁端為軟土時，可取0.5-1.0，當樁端土為硬土時，可取0.1-0.4，當不考慮樁間軟土的作用時，取0；fs,k－樁間天然地基土承載力標準值。2024/3/1219⒊面積置換率的確定

m=Ap/A1

式中：

A1－水泥土攪拌樁單樁加固的面積。

⒋總樁數(shù)的確定

n=m×A/Ap

式中：A－基礎的底面積。

m也可以按下式計算：

m＝(fsp,k－βfs,k)/(Rkd/Ap－βfs,k)

綜上所述，n與要求的復合地基的承載力、樁周土及樁端土的性質、樁長及直徑、樁身強度、單樁承載力等因素有關。2024/3/1220⒌樁的平面布置根據(jù)基礎形式、荷載分布合理布置：獨立或條形基礎可用梅花形，正方形布置；片筏基礎多用正方形布置。deSaSaSaSadeSaSa正三角形正方形de=1.05Sade=1.13Sa2024/3/1221⒍軟弱下臥層的驗算

假設樁與樁間土組成一實體基礎。計算模型見下圖，應滿足下式：

上部荷載：fsp,k×A樁間土承受荷載：fs,k×（A-A1)作用在軟弱下臥層上的荷載（均布）：f×A1假想實體基礎側面摩擦力：qs×As2024/3/1222fx=[fsp,k*A+G-qsAs-fs,k(A-A1)]/A1<f式中：fx－假象實體基礎底面應力,kPa；

A1－假象實體基礎的底面積,m2；

G－假象實體基礎的自重,kN；

As－假象實體基礎的側面積,m2；

fs,k－假象實體基礎邊緣軟土的承載力,kPa；

f－假象實體基礎底面處經(jīng)修正后地基土的承載力，kPa；其它符號同前。當驗算不滿足時，需重新進行設計。2024/3/1223⒎沉降計算

沉降計算包括兩部分：復合土層的壓縮變形、樁端以下未處理土層的變形。

一般根據(jù)上部荷載、樁長、樁身強度等按經(jīng)驗復合土層取10－30mm；樁端以下土層按（GBJ7-89）規(guī)范進行計算。

計算模型與軟弱下臥層驗算示意圖相同。

2024/3/1224八、樁體強度的影響因素樁體強度與地基土質、含水量、固化劑摻入比、土料混合度及齡期有直接關系。⒈地基土質固化劑對粉土的增強效果遠比對淤泥質類土和粘性土的增強效果好，即土粒越粗，增強效果越好；同時，原位土越純凈，增強效果越好；有機質含量越高，效果越差。⒉土的含水量在軟土層中，尤其是粘性土中，存在一個含水量對樁體強度影響的問題。含水量過高或過低對樁體的硬結均不利，即對某一土層存在一個最佳的含水量范圍。⒊固化劑摻入比試驗表明，固化劑摻入比越大，增強效果越明顯。一般，當含水量較高時，摻入比應較大，反之可取較小摻入比。從經(jīng)濟觀點考慮，選擇含水量一定時的2024/3/1225最佳摻灰量作為設計摻入比。⒋土料混合程度加固土的強度與土料混合程度也有密切關系，土料攪拌越均勻，樁體的強度越高，因此應充分攪拌。⒌齡期水泥土或石灰土的強度隨養(yǎng)護齡期的延長而增長。在28天內，強度增長最顯著，尤其是前7天，強度急劇增長。90天后強度增長緩慢。因此，粉噴樁無側限抗壓強度標準值以90天齡期的強度值作為強度指標。t90d28d7d0σ2024/3/1226九、粉噴樁施工要點

⒈

樁體噴粉過程中不得中斷每根樁宜裝一次灰，攪拌完一根樁；噴粉深度在鉆桿上標線控制，噴粉壓力根據(jù)地層情況控制在合適范圍。

⒉噴灰量

單位樁長噴灰量是成樁質量的關鍵，噴粉量隨土質情況樁體強度要求而定，一般為45~70kg/m，常用50kg/m，相當于摻入比為12%。

⒊施工次序為避免樁機移動路線和管路過長，施工時宜采用先中軸、后邊軸，先里排、后外排的次序進行，使樁機移動最長距離不超過50m。

⒋復噴為避免樁上部受力最大的部位因氣壓驟減出現(xiàn)松散層，提高樁體質量，在樁頂以下3.5m范圍應進行復噴。2024/3/1227

⒌

噴粉樁應自然養(yǎng)護施工后14天以上方可開挖基坑，機械開挖到施工樁頂以上50cm時，改用人工開挖，避免挖土機站在樁上挖土，以免將樁頭壓碎或水平推力作用造成斷樁。

⒍

清除樁頭清樁時應用人工先在周邊鑿槽，再用錘擊破碎。十、粉噴樁施工常見問題及防止措施

⒈卡鉆

原因：通過含水率較低的粘土層或板結的硬土層，或局部遇到障礙物。

措施：應停止鉆進或慢速鉆進，嚴重時應提鉆改進鉆頭；如在提升鉆桿時卡鉆，應暫停噴粉，待正常后再噴粉。

⒉噴粉不暢或堵塞2024/3/1228

原因：氣路連接部分密封不嚴；氣源不足；水泥吸濕結塊；噴口粘結粉泥后變小；粉料中混有雜物；部分地層透氣性不良。

措施：使氣路連接嚴密，供氣保持充足，氣壓穩(wěn)定；防止水泥受潮硬結，或混入雜物，否則應過篩。噴粉不暢時可迅速反復開啟送灰閥門（一般不要來回搖動閥門，以保證送灰連續(xù)、均勻）。⒊樁體疏松

原因：土的含水量太小，或遇松散的雜填土，造成粉體流失，使樁體含水泥量降低。

措施：適當注水或改成濕攪；發(fā)現(xiàn)樁體疏松，可鉆進復噴一次加強。

⒋夾層或斷樁2024/3/1229

原因：水泥潮濕或有異物堵管；管道漏氣或供氣不足；噴粉孔磨損，被粘土堵塞；預攪下沉時未送氣，噴嘴被泥堵塞；提鉆速度過快或先提鉆后噴粉；灰噴完后未察覺，仍在攪拌提升（斷灰）。

措施：防止水泥受潮或混入雜物；水泥噴粉時嚴格過篩、計量和氣壓檢查；注意噴粉與提鉆速度，宜先噴粉1~2min后再提鉆攪拌；堵孔后應將鉆頭提出清理；原位復噴或鄰位補樁。⒌空心樁

原因：土的含水量太低，中心部位氣壓低，致使四周強度高，中部為土心或空心，形成空心樁；

措施：含水量低于20%的干土，應改用濕噴或人工加濕土層。2024/3/1230L12024/3/1231⒍樁體強度低

原因：提鉆速度不勻；噴粉管路輕微堵塞，造成氣壓不穩(wěn)，灰流量時高時低，噴灰不勻；遇局部松軟土漏灰；遇粘土攪拌不開，噴灰不足。

措施：控制提升速度，經(jīng)常觀察電子稱進行定量控制；防止管路堵塞；遇松軟土或粘土低速鉆進攪拌，并調整送灰器的轉速。⒎樁短施工樁長小于設計樁長，即樁短。

原因：操作配合不當，鉆桿提升過早；遇到硬夾層或異物；持力層為硬土層且起伏較大。

措施：鉆頭下沉到設計深度后，應開啟灰泵1~2min后，當感覺灰到孔底（有沖擊感）后，才可提升攪拌。2024/3/1232遇到硬層時減緩鉆進速度，增大氣壓；遇到障礙物可補樁。⒏樁徑變小

原因：空壓機送氣壓力小，氣流影響范圍不夠大；樁周土層密實，粉體顆粒所受阻力過大；鉆頭磨損使噴嘴變大，壓力下降；

措施：配備相應能量的空壓機；加大氣壓克服土層阻力；及時檢查和更換鉆頭。2024/3/1233十一、質量檢驗

1)、樁位、標高、垂直度、摻入量、固結劑質量等。

2)、樁身試塊的無側限抗壓強度試驗，檢驗樁身強度是否達到設計要求；

3)、樁身輕便觸探試驗，檢驗樁身的均勻性和強度；樁身齡期在7d內進行，一般試驗深度<4m；

4)、樁身及樁間土靜力觸探試驗，以檢驗樁間土的強度，樁身的均勻性和強度；樁身齡期在7d內進行；

5)、單樁或單樁復合地基載荷試驗，以檢驗單樁承載力和復合地基承載力；

6)、單樁動力檢測，檢驗單樁施工質量。

7)、當抽檢不合格的樁數(shù)超過抽測根數(shù)的30%時，應加倍重新抽測。若加測后不合格樁數(shù)仍超過30%，應全部檢測。2024/3/1234L22024/3/1235十二、粉噴法的特點及應用

⒈特點

⑴粉噴樁具有加固工藝合理、技術可靠、加固效果好，可提高地基承載力（可達2~3倍），減少地基的沉降量（1/3~2/3）；

⑵粉噴樁采用密封裝置，對環(huán)境無污染，施工無振動無噪音，對周圍環(huán)境無不良影響；

⑶可根據(jù)不同土的性質及設計要求，合理選擇加固料的種類和摻入比；

⑷施工機械較簡單，機具液壓操縱，連續(xù)鉆進，方便迅速，安全高效（50根/d），施工操作簡單，工期短，造價低。2024/3/1236⒉應用

⑴加固軟土地基，用于荷載不大的工業(yè)廠房及七層以下的民用建筑地基處理；

⑵公路和鐵路軟土路基邊坡加固，基坑坑壁土體支護及地下工程支護；

⑶用于基坑防滲墻、地下連續(xù)墻等防滲工程。2024/3/1237

深層攪拌樁形成墻壁狀加固體，作為臨時擋土結構，可按重力式擋土墻計算。

應注意樁與樁之間的搭接長度，樁徑500mm的樁，每邊搭接長度>100mm。2024/3/1238L92024/3/1239L202024/3/1240⒊適用土質適用于處理淤泥、淤泥質土、粉土和含水量較高（大于23%）且承載力標準值不大于120kPa的粘性土等地基的加固。當用于處理泥炭土或地下水具有侵蝕性時，宜通過試驗確定其適用性。對無地下水的濕土，且對樁強度要求不高的工程，也可用石灰粉代替水泥，或在水泥中摻加20%的粉煤灰。2024/3/1241

水泥漿噴漿攪拌法

水泥漿噴漿攪拌法在加固機理、設計計算、質量檢驗、工程特點與應用等方面與水泥粉噴樁相同。只是在固化劑形態(tài)和成分、施工設備、施工工藝、樁的形式等方面與水泥粉噴樁稍有區(qū)別。一、固化劑形態(tài)和成分

⒈形態(tài)：漿液狀的固化劑。

⒉成分：一定配比的水泥漿液或水泥砂漿二、施工設備

⒈雙攪拌軸中心管輸漿攪拌機械

⑴主要設備：攪拌機

⑵配套設備：起重機、導向架、輸漿膠管、灰漿拌制機、灰漿泵等。2024/3/1242B1062024/3/1243B1102024/3/1244⒉單攪拌軸葉片噴漿攪拌機械

⑴主要設備：單攪拌軸葉片噴漿攪拌機

⑵配套設備：打樁機、灰漿計量配料裝置、電磁流量計、輸漿膠管等。B1072024/3/1245B1092024/3/1246B1122024/3/1247三、施工工藝(p128)B1132024/3/1248四、攪拌樁的形式

⒈雙攪拌頭攪拌形成“8”字形的樁斷面柱狀加固體壁狀加固體塊狀加固體⒉單攪拌頭攪拌樁的形式同粉噴樁的單樁及組合樁的形式。2024/3/1249

高壓旋噴注漿法（旋噴法）

該技術上世紀60年代后期始創(chuàng)于日本，應用于加固粘性土，70年代發(fā)展起來的一項新的地基加固技術。一、高壓旋噴注漿法的概念

——利用鉆機把帶有特殊噴嘴的注漿管鉆進到土層的預定深度后，用高壓脈沖泵將水泥漿液或水、氣通過噴嘴向四周以20MPa左右的高壓射流噴入土體，借助射流的沖擊力切削土層，使射流射程范圍內的土體被破壞。同時鉆桿邊轉動邊提升，將漿液與土體強制攪拌混合，膠結硬化后在地基中形成不同形狀的水泥土加固體，從而使地基得到加固。二、方法分類⒈按注漿形式分類

2024/3/1250⑴旋轉噴射（旋噴）——園柱狀（旋噴樁）——地基、基坑⑵定向噴射（定噴）——板狀、壁狀（?。罎B、邊坡⑶擺動噴射（擺噴）——墻體狀（厚）——防滲、邊坡B932024/3/1251⒉按注漿管的結構分類

高壓噴射注漿法按注漿管結構類型分為：單管法、二重管法、三重管法和多重管法等四種類型：

漿漿氣水氣漿漿漿氣氣水20MPa氣氣0.7MPa漿2~3MPa單管二重管三重管2024/3/1252單管噴頭漿液雙管噴頭內漿外氣三管噴頭氣水漿2024/3/1253⑴單管法用一根單管噴射高壓水泥漿液作為噴射流，由于高壓漿液射流在土中衰減大，破碎土的射程較短，成樁直徑較小，一般0.3~0.8m。⑵二重管法用同軸雙通道二重注漿管復合噴射高壓水泥漿和壓縮空氣兩種介質，以漿液作為噴射流，但在其外圍裹著一圈空氣流成為復合噴射流。使破壞土體的能量顯著增加，成樁直徑約1~2m。⑶三重管法

同軸三重注漿管復合噴射高壓水流和壓縮空氣，并注入水泥漿液。由于高壓射流作用，使地基中一部分土粒隨著水、氣排出地面，高壓漿流隨之填充空隙。最后凝固成直徑為1.2~2.5m的旋噴樁。⑷多重管法多重注漿管不但要輸送高壓水，而且還要將沖下來的土、石顆粒抽出地面，因此管的外徑可達300mm。成樁礦直徑可達4m。2024/3/1254三、施工機具設備

主要機具設備：注漿管：底部側面帶噴嘴，噴出口直徑2~3mm高壓泵：高壓泥漿泵、高壓水泵，工作壓力在20~25MPa。空壓機：壓力0.7MPa，容量3m3/min。漿液攪拌機：攪拌量200L/min。鉆機：可用工程地質鉆機。

輔助設備：高壓管路系統(tǒng)，操作控制系統(tǒng)，閥門等。2024/3/1255⒈單管法與二重管法設備B952024/3/1256⒉三重管法施工設備B962024/3/1257⒊多重管法施工設備B972024/3/1258五、施工工藝⒈單管、二重管和三重管的施工工藝⑴旋噴工藝流程

①鉆機就位對中；

②用低壓射水鉆進至設計深度；

③插入注漿管，啟動高壓泵、泥漿泵、空壓機等，開始旋噴注漿；

④當壓力流量達到規(guī)定值后，鉆桿以20轉/分的速度旋轉并徐徐提升注漿管；

⑤高壓射流破壞土體并與之拌和形成旋噴樁；

⑥拔出注漿管，清洗注漿系統(tǒng)，機具移位。2024/3/1259B1032024/3/1260⑵定噴工藝流程

①預先鉆孔；

②插入噴射管，提出鉆具，再將注漿管邊射水邊插入預定深度。射水壓力一般不超過1MPa。

③

改換成橫向噴射后開始提升；

④在預定范圍內完成防滲體后，轉換噴口方向；

⑤再次重復工序②，達到預定深度；

⑥改換成橫向噴射后，開始向另一方向噴射；

⑦最后完成一個噴射孔的施工。

⑧拔出注漿管，清洗注漿系統(tǒng)，機具移位。2024/3/1261⒉多重管法施工工藝

①鉆機就位對中；

②鉆導孔；

③插管，插入多重管至預定深度。插入過程中用旋轉的高壓（40MPa）水射流切削破壞四周土體；

④抽出泥漿形成噴射空間，切削破壞土體形成的泥漿用真空泵從多重管抽出地面，反復沖抽形成較大孔穴。

⑤用超聲波傳感器測出孔穴的直徑和形狀，并滿足要求；

⑥向孔穴壓力注漿填充（水泥漿、水泥砂漿等）；

⑦形成大直徑的樁體；

⑧拔出注漿管，清洗注漿系統(tǒng)，機具移位。2024/3/1262六、加固機理

⒈高壓噴射流對土體的破壞作用噴嘴噴出能量巨大且高度集中的射流，切削破壞土體，并使?jié){液和土攪拌混合，膠結硬化為加固體。

⒉水（漿）、氣同軸噴射流對土的破壞作用空氣流使水或漿液高壓噴射流的破壞條件得到改善，阻力大大減少，能量消耗降低，因而增大了破壞能力和影響范圍，使樁徑增大。2024/3/1263加固體橫斷面分區(qū)：B982024/3/1264⒊水泥與土的加固機理（同粉噴樁）七、旋噴樁的設計

⒈樁徑估計根據(jù)地基土質及施工工藝，對大型和重要工程應在現(xiàn)場通過式噴確定；對于小型或一般工程，可根據(jù)標貫擊數(shù)按表3—5（P116）確定。

⒉樁長的確定根據(jù)場地地層條件，主要取決于加固層的厚度。

⒊樁距一般取2~3倍的樁徑。

⒋樁的噴漿量Q（L/根）計算

2024/3/1265式中：H——旋噴長度（m）；

v——注漿管提升速度（m/min）；

q——壓漿泵的排漿量（L/min）；

β——漿液損失系數(shù)，一般取0.1~0.2。旋噴過程中冒漿量應控制在10~25%之間。

⒌樁的平面布置根據(jù)基礎形式及荷載分布等因素布樁，一般可用正方形或梅花形布樁。

⒍單樁承載力確定

⑴單樁載荷試驗

2024/3/1266⑵按下列公式計算，并取其中較小值：①按樁體材料②按土對樁的阻力計算⒎復合地基承載力和壓縮模量旋噴樁加固的地基，通常按復合地基進行設計。

⑴復合地基承載力標準值

2024/3/1267⑵復合地基壓縮模量式中：Eps——復合地基壓縮模量；

Es——樁間土的壓縮模量，可用天然地基土的壓縮模量代替；

Ep——樁體的壓縮模量，可采用測定混凝土割線彈性模量的方法確定。⒏地基驗算必要時應進行地基變形驗算或軟弱下臥層驗算。八、特點及適用范圍⒈高壓噴射注漿法的特點

⑴用于加固地基可提高地基承載力，減少地基變形，增強地基的穩(wěn)定性；

2024/3/1268

⑵

可用小直徑的鉆孔旋噴成比孔徑大8~10倍的大直徑固結體；可通過調節(jié)噴嘴的旋噴速度、提升速度、噴射壓力和噴漿量等參數(shù)，旋噴成各種形狀的固結體。B94

⑶可垂直、傾斜和水平噴射，地面建筑物地基常用垂直噴射，地下工程也可采用傾斜或水平注漿。

2024/3/1269⑷

設備較簡單輕便，機械化程度高，全套設備緊湊，體積小，機動性強，占地少，能在狹窄場地施工。

⑸既可用于擬建地基，也可用于已有建筑物地基加固，而且能在不影響建筑物正常使用的條件下施工，施工噪音低，振動小。⑹料源廣闊，施工簡便，速度快，效率高，成本低；

⑺耐久性和對環(huán)境的適應性強，可作為永久性加固方法。在水泥中摻入適量的外加劑，可達到速凝、早強、抗凍和耐蝕等效果；⒉適用范圍適用于淤泥、淤泥質土、碎石土、砂類土、粉土、粘性土、濕陷性黃土及人工填土等地基的加固。加固深度可達30~40m。

2024/3/1270

可用于既有建筑和擬建建筑的地基加固，基坑支護或止水結構，斜坡抗滑樁，壩基加固和防水帷幕等工程。九、旋噴樁的施工要點

⒈施工時，噴嘴直徑，提升速度，噴射壓力漿液排量等旋噴參數(shù)宜通過現(xiàn)場試驗確定；

⒉漿液主要材料為水泥，在無特殊要求時，宜采用325#或425#普通硅酸鹽水泥，必要時加適量外加劑；

⒊水泥漿的水灰比應按工程要求確定，可取1.0~1.5，常用1.0。

⒋實際孔位、孔深和每個孔內的地下障礙物、洞穴、涌水漏水及與工程地質報告不符等情況均應詳細記錄；

⒌噴射時，應先達到預定的噴射壓力，噴漿量后再逐漸提升注漿管。中間發(fā)生故障時應停止提升和旋噴，以防斷2024/3/1271樁。若發(fā)現(xiàn)有漿液噴射不足，影響樁徑或樁體強度時，應進行復噴；⒍施工中應如實記錄高壓噴射注漿的各項參數(shù)和出現(xiàn)的異常現(xiàn)象。如噴漿壓力驟然下降、上升或大量冒漿等。十、施工中易出現(xiàn)的問題及防止措施

⒈壓力上不去

原因：管路漏氣、漏油；安全閥的安全壓力過低；吸漿管內留有空氣或密封圈漏氣。

措施：停機檢驗，排除上述原因后，以清水進行調壓試驗，以達到要求的壓力為止。

⒉壓力驟然上升

原因：噴嘴堵塞；高壓管路清洗不凈，漿液沉淀或其2024/3/1272它雜物堵塞管路；泵體或出漿管路堵塞。

措施：停機檢驗，首先卸壓。如是噴嘴堵塞，將鉆桿提出進行疏通；其他堵塞應松開接頭疏通。⒊不冒漿或冒漿過大

原因：①土層空隙大，漿液漏失，引起不冒漿；②噴射壓力不夠，噴嘴直徑過大，提升或旋轉鉆桿速度過慢或有效噴射范圍與注漿量不適應而造成冒漿量過大。

措施：一般冒漿量小于20%視為正常，超過20%或完全不冒漿均應采取措施。若土層空隙較大，可加適量速凝劑。冒漿量過大可提高噴漿壓力，適當縮小噴嘴直徑，加快提升和旋轉速度，調整注漿量。2024/3/1273⒋旋噴體強度不夠

原因：水泥受潮或過期；水泥漿未攪拌均勻而沉淀；噴射時壓力、流量、提升、旋轉不勻；管路輕微堵塞，造成壓力不穩(wěn)，噴漿不勻。

措施：選用新鮮優(yōu)質水泥；水泥漿攪拌均勻；加強操作控制，防止管路堵塞。⒌加固體頂部下凹

原因：漿液因析水而產生一定收縮。凹穴的深度隨土質、漿液析水性、加固體直徑、長度等因素的不同而異。

措施：若在施工完畢后，可在凹穴處填補混凝土或在注漿孔原位注入漿液；在注漿完成后，在加固體頂部0.5~1.0m范圍內復噴一次加強。2024/3/1274十一、質量檢驗

⒈檢驗手段可用開挖檢驗、鉆孔取芯、標準貫入、載荷試驗或壓水試驗等方法進行檢驗。

⒉檢驗點位置建筑荷載較大的部位；帷幕中心線上；施工中出現(xiàn)異?，F(xiàn)象的部位；地質情況復雜，可能對噴射注漿質量有影響的部位。

⒊檢驗點數(shù)量為施工注漿孔數(shù)的2~5%，對不足20孔的工程，至少要檢驗2個點。不合格者應進行補噴。

⒋檢驗時間質量檢驗應在注漿結束28天后進行。2024/3/1275靜壓灌漿法

一、灌漿法的概念

利用氣壓、液壓或電化學原理，通過注漿管把漿液均勻注入地層中。漿液以填充、滲透和壓密的方式，趕走土顆粒間或巖石裂隙中的水分和空氣后占據(jù)其空間位置，經(jīng)人工控制一定時間后，漿液將原來松散的土?；蛄严赌z結為一個整體，形成一個結構新、強度大、防水性能高和化學穩(wěn)定性好的“結石體”。

其主要應用于：地基土的防透水性；防止橋墩和邊坡的沖刷；整治坍方滑坡、路基病害；提高地基土的承載力，減小地基的不均勻沉降；進行基礎托換等。2024/3/1276灌漿法加固實例：砂土注漿孔加固區(qū)開挖隧洞大壩滲漏土層加固區(qū)注漿管鋼筋籠樁側、樁端注漿樁加固區(qū)2024/3/1277二、漿液材料

漿液是由主劑（原材料）、溶劑（水或其它溶劑）及各種外加劑混合而成。外加劑可分為：固化劑、催化劑、速凝劑、緩凝劑和懸浮劑等。槳液材料分類漿液材料分類的方法很多，如：(1)按漿液所處狀態(tài)，可分為真溶液、懸浮液和乳化液；(2)按工藝性質，可分為單漿液和雙漿液；(3)技主劑性質，可分為無機系和有機系等，通常漿液材料可按以下進行分類：

2024/3/1278

水玻璃水泥漿是由水玻璃溶液與水泥漿混合而成，它也是一種用途廣泛、使用效果良好的灌漿材料。所具有的特點為：①漿液的凝結時間可在幾秒鐘到幾十分鐘內準確地控制；②凝固后的結石率高；③結石的抗壓強度較高等。漿液材料選擇要求(1)漿液應是真溶液而不是懸濁液。漿液粘度低，流動性好．能進入細小裂隙。(2)漿液凝膠時間可以從兒秒至幾小時范圍內隨意調節(jié)，并能準確地控制，漿液一經(jīng)發(fā)生凝膠就在瞬間完成。(3)漿液的穩(wěn)定性好。在常溫常壓下，長期存放不改變性質，不發(fā)生任何化學反應。(4)漿液無毒無臭。對環(huán)境不污染。對人體無害，屬于非易爆物品。(5)漿液應對注漿設備、管路、混凝土結構物、橡膠制品等無腐蝕性。并容易清洗。

2024/3/1279三、加固機理（灌漿理論）

⒈滲透灌漿（置換作用）

是指在壓力的作用下使?jié){液充填土的孔隙和巖石的裂隙中，排擠出孔隙中存在的自由水和氣體，而基本上不改變原狀土的結構和體積（砂性土的灌漿的結構原理），所用灌漿壓力相對較小。適用于中砂以上的砂性土和有裂隙的巖石。(6)漿液固化時無收縮現(xiàn)象，固化后與巖石、混凝土等有一定粘接性。(7)漿液結石體有一定抗壓和抗拉強度，不龜裂，抗?jié)B性能和防沖刷性能好。(8)結石體耐老化性能好。能長期耐酸、堿、鹽、生物細菌等腐蝕、且不受溫度和濕度的影響。(9)材料來源豐富，價格低廉。(10)漿液配制方便，操作容易?，F(xiàn)有灌漿材料不可能同時滿足上述要求，一種灌漿材料只能符合其中幾項要求。因此在施工中要根據(jù)具體情況選用某一種較為合適的灌漿材料。2024/3/1280⒉劈裂灌漿（膠結作用）

是指在壓力的作用下，漿液克服地層的初始壓力和抗拉強度，引起巖石和土體結構的破壞和擾動，使其沿垂直于小主應力的平面上發(fā)生劈裂，使地層中原有的裂隙或孔隙張開，形成新的裂隙或孔隙，漿液的可灌性和擴散距離增大，而所用的灌漿壓力相對較高。

⒊壓密灌漿（置換作用）

是指通過鉆孔在土中灌入極濃的漿液，在注漿點使土體壓密，在注漿管的端部附近形成“漿泡”。

當漿泡的直徑較小時，灌漿壓力基本上沿鉆孔的徑向擴展。隨著漿泡尺寸的逐漸增大，便產生較大的上抬力而使地面抬動。2024/3/1281B126

壓密灌漿常用于中砂地基。粘土地基中若有適宜的排水條件也可采用。壓密灌漿可用于非飽和的土體，用來調整不均勻沉降進行托換技術(糾偏)，以及在大開挖或隧道開挖時對鄰近土進行加固。2024/3/1282⒋電動化學灌漿（離子交換）將帶孔的注漿管作陽極，濾水管作陰極，溶液由陽極壓入土中，并通直流電，在電滲作用下，孔隙水由陽極向陰極流動，使含水量降低，形成滲漿通道，因而漿液也隨之滲入土的孔隙中，并在土中硬化。但由于電滲排水作用，可能會引起鄰近既有建筑物基礎的附加下沉。這一情況應予以慎重注意。（當K＜10-4cm/s時，采用最有效）加固后強度的增長手很多種因素的制約，除了灌漿材料以外，還和漿液與介質接觸形式、漿液飽和度、時間效應等因素也有影響。１）漿液與界面的結合形式2024/3/1283(a)為漿液完全充填孔隙或裂隙，漿液與界面能牢固地結合；圖(b)為漿液雖填滿孔隙或裂隙，但兩者間存在著一層連續(xù)的水膜，使?jié){液未能與巖土界面牢固地結合；圖(c)為漿液雖也充滿了孔隙或裂隙、但兩者被一層軟土隔開、且漿液未曾滲入到土孔隙內，從而使整體加固強度大為降低；圖(d)為介質僅受到局部的膠結作用，地基的強度、透水性、壓縮性等方面都沒有多大改善。由此可知，提高漿液對孔隙或裂隙的充填程度及對界面的結合能力，也是使介質強度增長的重要因素。2024/3/1284２）漿液飽和度：孔隙或裂隙被漿液填滿的程度稱為漿液飽和度。

一般飽和度越大，被灌介質的強度也越高。不飽和充填可能在飽水孔隙、潮濕孔隙或干燥孔隙中形成，原因可能多種，灌漿工藝欠妥可能是關鍵的因素。例如用不同的灌漿壓力和不同的灌漿延續(xù)時間。所得灌漿結果就不一樣。

灌漿一般采用定量灌注方法，而不是灌漿至不吃漿為止。灌漿結束后，地層中的漿液住往仍具有一定的流動性。因而在重力作用下，漿液可能向前沿繼續(xù)流失，使本來已被填滿的孔隙重新出現(xiàn)空洞，使灌漿體的整體強度削弱。不飽和充填的另一個原因是采用不穩(wěn)定的粒狀漿液，如這類漿液太稀，且在灌漿結束后漿中的多余水不能排除。則漿液將沉淀析水而在孔隙中形成空洞。2024/3/12853）時間效應

許多漿液的凝結時間都較長，被灌介質的力學強度將隨時間而增長。但有時為了使加固體盡快發(fā)揮作用而必須縮短凝結時間，也有時為了維持漿液的可灌性則要求適當延長漿液的凝結時間。許多漿材都具有明顯的徐變性質。漿材和被灌介質的強度都將受加荷速率和外力作用時間的影響。漿液攪拌時間過長或同一批漿液灌注時間太久，都將使加固體的強度削弱?？刹捎卯敐{液充滿孔隙后繼續(xù)通過鉆孔施加最大灌漿壓力，用穩(wěn)定性較好的漿液，待已灌漿液達到初凝后設法在原孔段內進行復灌等措施。防止上述現(xiàn)象的發(fā)生。2024/3/1286四、灌漿設計程序和內容

⒈地基灌漿設計一般應遵循的程序

(1)地質調查：查明地基的工程地質特性和水文地質條件；

(2)方案選擇：根據(jù)工程性質、灌漿目的及地質條件，初步選定灌漿方案；

(3)灌漿試驗：除進行室內灌漿試驗外，對較重要的工程，還應選擇有代表性的地段進行現(xiàn)場灌漿試驗，以便為確定灌漿技術及灌漿施工方法提供依據(jù)；2024/3/1287

(4)設計和計算：確定各項灌漿參數(shù)和技術措施；

(5)補充和修改設計：在施工期間和竣工后的運用過程中，根據(jù)觀測所得的異常情況，對原設計進行必要的調整。

⒉設計內容

(1)灌漿標準：通過灌漿要求達到的效果和質量指標：

(2)施工范圍：包括灌漿深度、長度和寬度；2024/3/1288

(3)灌漿材料：包括漿材種類和漿液配方；

(4)漿液影響半徑：指漿液在設計壓力下所能達到的有效擴散距離；

(5)鉆孔布置：根據(jù)漿液影響半徑和灌漿體設計厚度，確定合理的孔距、排距、孔數(shù)和排數(shù)；

(6)灌漿壓力：規(guī)定不同地區(qū)和不同深度的允許最大灌漿壓力；

(7)灌漿效果評估：用各種方法和手段檢測灌漿效果。2024/3/1289五、灌漿方案選擇原則（選材及灌漿方法）

⒈為提高地基承載力，減少地基變形時，可選用以水泥為基本材料的水泥漿水泥砂漿和水泥水玻璃等。也可采用環(huán)氧樹脂聚氨脂等高強度化學材料。

⒉為防滲堵漏，可采用粘土漿粘土水玻璃漿水泥粉煤灰混合物等材料。

⒊不同地層漿料不同，在裂隙巖石層中灌漿，通常采用水泥漿，或摻入適量膨潤土；在砂礫石或溶洞中采用粘土水泥漿；砂層中采用化學漿液。

⒋不同地層灌漿方法不同，孔隙較大的砂礫層或裂隙巖層中采用滲入性灌漿法；砂層灌注粒狀漿材宜采用劈裂法；粘性土中宜采用劈裂法或電動化學法；建筑糾偏多用壓密灌漿法。2024/3/1290六灌漿標準

1．防滲標準防滲標準不是絕對的，應根據(jù)每個工程各自的特點，通過技術經(jīng)濟比較確定一個相對合理的指標。對重要的防滲工程，都要求將地基土的滲透系數(shù)降低至10-4一10-5cm/s以下。對臨時性工程或允許出現(xiàn)較大滲漏量而又不導致發(fā)生滲透破壞的地層、也有采用10-3cm/s數(shù)量級的工程實例。2．強度和變形標堆報據(jù)灌漿的目的，強度和變形的標準將隨各工程的具體要求而不同。如為了增加摩擦樁的承載力，主要應沿樁的周邊灌漿、以提高樁側界面間的粘聚力；對支承樁則在校底灌漿以提高校端土的抗壓強度和變形模量。為了減少壩基礎的不均勻變形，僅需在壩下游基礎受壓部位進行固結灌漿，從而提高地基土的變形模量，而無需在整個壩基灌漿。對振動基礎，有時灌漿目的只是為了改變地基的自然頻率以消除共振條件，因而不一定需用強度較高的漿材。為了減小擋土墻的土壓力，則應在墻背至滑動面附近的土體中灌漿，以提高地基土的重度和滑動面的抗剪強度。2024/3/12913．施工控制標準

灌漿后的質量指標只能在施工結束后通過現(xiàn)場檢測來確定。有些灌漿工程甚至不能進行現(xiàn)場檢測，因此必須制定一個能保證獲得最佳灌漿效果的施工控制標推，

灌漿效果可根據(jù)耗漿量的降低率進行控制。由于灌漿是按逐漸加密原則進行的，孔段耗漿量應隨加密次序的增加而逐漸減少。若起始孔距布置正確，則第二次序孔的耗漿量將比第一次序孔大為減少，這是灌漿取得成功的標志。４.漿材及配方設計原則５.確定擴散半徑

灌漿試驗結束后，需對漿液擴散半徑進行評價：鉆孔壓水或注水，求出灌漿體的滲透性；鉆孔取樣品，檢查孔隙充填情況；通過大n徑鉆井或人工開挖豎井，用肉眼檢查地層充漿情況，采取樣品進行室內試驗。2024/3/1292

應注意以下幾點：(1)在現(xiàn)場進行試驗時，要選擇不同特點的地基，用不同的灌漿方法，以求不同條件下漿液的r值。(2)所謂擴散半徑r并非是最遠距離，而是能符合設計要求的擴散距離。(3)在確定擴散半徑時。要選擇多數(shù)條件下可達到的數(shù)值，而不是取平均值。(4)當有些地層因滲透性較小而不能達到r值時，可提高灌漿壓力或漿液的流動性，必要時還可在局部地區(qū)增加鉆孔以縮小孔距。

注漿孔的布置應根據(jù)漿液的注漿有效范圍，且應相互重疊，使被加固土體在平面和深度范圍內連成一個整體的原則決定的。６.孔位布置2024/3/1293７.灌漿壓力

灌漿壓力是指在不使地表面產生變化和鄰近建筑物受到影響的前提下可能采用的最大壓力。由于漿液的擴散能力與灌漿壓力的大小密切相關，有人傾向于采用較高的灌漿壓力，在保證灌漿質量的前提下，使鉆孔數(shù)盡可能減少，高的灌漿壓力還能使一些微細孔隙張開，有助于提高可灌性。當孔隙中被某種軟弱材料充填時，高灌漿壓力能在充填物中造成劈裂灌注、使軟弱材料的密度、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余水分，使?jié){液結石的強度提高。灌漿壓力值與地層土的密度、強度和初始應力、鉆孔深度、位置及灌漿次序等因素有關，而這些因素又可準確地預知，因而宜通過現(xiàn)場灌漿試驗來確定。2024/3/1294８.其他1）灌漿量灌漿用量的體積應為土的孔隙體積，但在灌漿過程中，漿液并不可能完全充滿土的孔隙體積，而土方水分亦占據(jù)孔隙的部分體積。所以、在計算漿液用量時，通常應乘以小于1的灌注系數(shù)。但考慮到漿液容易流到設計范圍以外，所以灌注所需的漿液總用量Q可參照下式計算：

Q＝K·V·n·1000式中：Q——漿液總用量(L)；v——注漿對象的土量(m3)；n——土的孔隙率；K——經(jīng)驗系數(shù)。對軟土、粘性土、細砂K＝0.3-0.5；對中砂、粗砂K＝0.5-0.7，對礫砂K＝0.7-1.0；對濕陷性黃土K＝0.5-0.8。2．注漿順序注漿順序必須采用適合于地基條件、現(xiàn)場環(huán)境及注漿目的的方法進行，一般不宜采用自注漿地帶某一端單向推進壓注方式。應按跳孔間隔注漿方式進行，以防止串漿，提高注漿孔內漿液的強度與時懼增的約束性。2024/3/1295對有地下動水流的特殊情況，應考慮漿液在動水流下的遷移效應。從水頭高的一端開始注漿。3）初凝時間

初凝時間必須根據(jù)灌漿土層的體積、滲透性、孔隙尺寸和孔隙率、漿液的流變性和地下水流速等實際情況而定?？傊疂{液的初凝時間應足夠長。以便計劃注漿量能滲入到預定的影響半徑內。當在地下水中灌漿時，除應按控制注漿速率以防漿液過分稀釋或沖走外，還應設法使?jié){液能在灌注過程中凝結。漿液的凝結時間可分為以下四種：

(1)極限灌漿時間到達極限灌漿時間后，漿液巳具有相當?shù)慕Y構強度，其阻力已達到使注漿速率極低或等于0的程度。

(2)零變位時間在此時間內，漿液已具有足夠的結構強度，以使在停止灌漿后能有效地抵抗地下水的沖蝕和推移時間。

(3)初凝時間規(guī)定出適用于不同漿液的標徒試驗方法，測出初凝時間，供研究配方時參考。

(4)終凝時間它代表槳液的最終強度性質，在此時間內，材料的化學反應實際已終止。2024/3/1296七、灌漿施工工藝

⒈施工方法分類（p156）按注漿管設置方法鉆孔方法（巖層或硬層）