堤防垂直防滲與地基加固技術(shù)

1、第五章堤防垂直防滲與地基加固技術(shù)地基垂直防滲與地基加固技術(shù)較多，但在堤防加固工程中，比較適用的有灌漿技術(shù)、防滲墻技術(shù)、高壓噴射注漿技術(shù)、深層攪拌法加固技術(shù)、振沖法加固技術(shù)等。第一節(jié)垂直防滲與地基加固方法選擇要點一、垂直防滲與地基加固方法選擇的基本原則在除險加固工程中，防滲與地基加固處理方案的選擇，具體取決于以下諸方面。功能性：必須滿足工程目的和要求；可實施性：方案的工程規(guī)模、有關(guān)參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)，在目前的技術(shù)水平條件下是可行的；經(jīng)濟(jì)性：方案通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，投入產(chǎn)出分析，在滿足功能性要求的前提下，工程費用較低工程概預(yù)算能夠承受；在確定采用后尚應(yīng)采用先進(jìn)技術(shù)，優(yōu)化方案，合理使用材料。環(huán)境和安全性：

2、避免工程污染環(huán)境或污染最?。荒鼙Ｕ系谭澜Y(jié)構(gòu)和相鄰建筑物安全，保證施工人員的安全。二、垂直防滲和地基加固方法與選擇(一)垂直防滲方法的選擇垂直防滲方案的選擇主要考慮適應(yīng)工程性質(zhì)、條件，可滿足工程防滲目的和要求，有一定的防滲標(biāo)準(zhǔn)，工程費用較低等因素。防滲標(biāo)準(zhǔn)直接關(guān)系到堤防的安全性以及工程量、工程進(jìn)度、造價等。堤防垂直防滲是滲流控制處理的一部分，盡可能符合前堵后排的原則、堤身和堤基滲流控制措施統(tǒng)一考慮的原則。和滲流控制方案一起應(yīng)在技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。堤身的垂直防滲處理可采用截滲墻(薄防滲墻、定擺噴、板樁墻)，劈裂灌漿等防滲體。在防滲體不能和地基防滲措施統(tǒng)籌實施時，可考慮截滲墻方案。堤基的垂直防滲處理

3、透水堤基垂直防滲處理可采用截水槽、截滲墻等作為防滲體。采用截水槽、截滲墻等防滲體時，材料可采用粘性土、土工膜、固化灰漿、水泥、水泥砂漿、混凝土、塑性混凝土、瀝青混凝土、化學(xué)材料；施工可采用人工開挖、機(jī)械開挖、鋪設(shè)、沖擊鉆、回轉(zhuǎn)鉆、抓斗、輪銑、射水、鋸槽、斗式、多頭鉆、定擺噴、灌漿、板樁、攪拌樁等技術(shù)；其厚度和設(shè)置方式應(yīng)滿足材料允許滲透坡降要求；其防滲性能、效果應(yīng)符合防滲要求和適應(yīng)防滲體的布置。對于截滲墻，關(guān)鍵是要采用薄墻和廉價的材料才能有效地減低工程造價。如采用射水、鋸槽、鏈斗、多頭攪拌樁、插板等薄墻成槽方式，并使用土工膜、塑性混凝土、自凝灰漿、固化灰漿等作為墻體材料，其單價可在130250元

4、/m2間。定擺噴、板樁墻、攪拌樁造價也較低，其單價在70350元/m2間。對于砂卵礫石含量較高、粒徑較大的地層，則應(yīng)考慮沖擊鉆、回轉(zhuǎn)鉆、抓斗、輪銑等成槽方式的截滲墻，其單價可在200800元/m2間。根據(jù)堤防工程的特點，對該類地層險工段的防滲處理也可考慮單排灌漿帷幕防滲或劈裂灌漿，配合其它滲流控制措施可以達(dá)到一定的滲流控制標(biāo)準(zhǔn)，其單價可在50150元/m2間。堤基防滲體應(yīng)布置在臨水堤腳或堤頂偏臨水側(cè)，并與堤身防滲體有效連接，且符合變形協(xié)調(diào)的要求。（二）地基加固方法的選擇首先應(yīng)分析采用天然地基的可行性，如有可能應(yīng)盡量采用天然地基。根據(jù)建筑物對地基的要求和地基條件，確定需要進(jìn)行處理的范圍和處理要求

5、。地基處理方法必須滿足堤防對地基的設(shè)計要求，主要指天然地基經(jīng)處理后應(yīng)能達(dá)到的物理力學(xué)指標(biāo)。對天然地基的條件、處理要求、工程費用及材料來源等各方面進(jìn)行綜合考慮，以確定合適的地基處理方法。地基處理方法原則上一定要技術(shù)上可靠、經(jīng)濟(jì)上合理，又能滿足施工進(jìn)度要求。通過分析比較可以采用一種處理方法，也可以采用由兩種或兩種以上的處理方法組成綜合的處理方案。注意節(jié)約能源，注意環(huán)境保護(hù)，避免因地基處理而對地面水和地下水產(chǎn)生污染，振動噪音等對周圍環(huán)境產(chǎn)生不良影響。三）幾種垂直防滲與地基加固方法的比較垂直防滲與地基加固的方法較多，但在堤防除險加固工程中，比較適用的有灌漿法、防滲墻法、高壓噴射灌漿法、深層攪拌法和振沖

6、法等幾種，其中灌漿法、防滲墻法高壓噴射灌漿法和深層攪拌法既可以做成防滲墻，處理地基滲漏問題，也可以用于地基加固。而振沖法、強夯法、排水固結(jié)法等可應(yīng)用于新建或改建堤防工程中。幾種垂直防滲與地基加固方法的特點及適用范圍見表51。表51幾種主要垂直防滲與地基加固方法的比較加固方法特點和功能適用范圍備注灌漿法適應(yīng)性廣，不受地基加固深度的限制。既可用于地基加固，又可用于砂礫石基礎(chǔ)的防滲帷幕灌漿。砂礫石和濕陷性黃土地基。防滲墻法用于堤防的垂直防滲各類砂性土，粘土及濕陷性黃土等高壓噴射注漿法用于加固地基，采用定噴和擺噴法可組成防滲帷幕。各種粘性土、沖填土、粉細(xì)砂、砂礫石等基礎(chǔ)處理。地下水流速過大，無填充物的

7、巖溶地段以及永凍土層不宜采用。深層攪境拌法（水泥土加固法）用于加固地基，成樁深度30m，也可用于組成水泥土擋墻，形成隔水帷幕，成墻深度可達(dá)18m，造價低。各種粘性土，沖填土，砂性土性地基振沖法提咼基礎(chǔ)的抗滑穩(wěn)定及抗震防液化能力。砂性土及粘性土地基加固。對飽和超軟粘土（抗剪強度20KPa）地基要慎用。擠密砂樁法可防止松散砂土振動液化，對軟弱粘性土可提高承載力。新建或改建堤防工程砂性土和軟弱粘土地基的加固。已建堤防工程要慎用。強夯法同上同上同上排水固結(jié)法解決地基沉降和穩(wěn)定問題。新建或改建工程軟粘土地基處理。雖然常用的幾種地基加固方法可以用來加固堤身，但往往在經(jīng)濟(jì)上是不合理的。堤身問題可以按照堤防工

8、程施工規(guī)范的有關(guān)要求，采用人工翻建的方法重新填筑，施工質(zhì)量是可以得到保證的，而且還可以利用當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)閑勞動力，以工代賑。第二節(jié)灌漿加固與防滲技術(shù)灌漿技術(shù)是利用壓力將能固結(jié)的漿液通過鉆孔注入巖土孔隙或建筑物的裂隙中，使其物理力學(xué)性能改善的一種方法。一、灌漿分類按照灌漿的作用來劃分（1）固結(jié)灌漿；（2）帷幕灌漿；（3）接觸灌漿。按照基礎(chǔ)的構(gòu)成來劃分（1）砂礫石灌漿；（2）巖石灌漿。按照灌漿材料來劃分（1）水泥灌漿；（2）水泥粘土灌漿；（3）化學(xué)灌漿。按照使用的壓力來劃分（1）常壓灌漿；（2）高壓灌漿。按照灌漿工藝所依據(jù)的理論來劃分（1）滲入性灌漿；（2）劈裂灌漿；（3）壓密灌漿還有其他不同的分類方法

9、，如常見到的有充填灌漿、裂縫灌漿、應(yīng)急灌漿、糾偏灌漿、界面灌二、灌漿材料用于堤防工程的灌漿技術(shù)，是在灌漿壓力作用下，漿液克服各種阻力而滲入孔隙和裂隙，壓力越大，吸漿量及漿液擴(kuò)散距離就大，因此又稱滲入性灌漿。這種灌漿是在地層結(jié)構(gòu)不被破壞的條件下滲入地層，因而漿液的顆粒尺寸必須小于土的孔隙尺寸，也就是說，漿液必須滿足地層的可灌性條件，因此漿材的選用尤為重要。適合于堤防灌漿的材料主要有以下幾種：水泥漿水泥漿是由水泥和水混合經(jīng)攪拌而制成的漿液.為了改進(jìn)漿液性能，有時需要在漿中加入少量的添加劑。水泥漿液具有來源豐富，價格便宜，漿液結(jié)石體抗壓強度高、抗?jié)B性能好、工藝設(shè)備簡單、操作方便等優(yōu)點，但是水泥漿液是

10、一種顆粒狀的懸浮材料，受到水泥顆粒粒徑的限制，通常用于粗砂層的加固。粘土漿粘土漿是粘土的微小顆粒在水中分散，并與水混合形成的半膠體懸浮液。選擇灌漿用的粘土，一般有如下幾個要求：塑性指數(shù)17；粘粒（粒徑小于0.005mm）含量不小于40%50%；粉粒（粒徑0.0050.05mm）含量一般不多于45%50%；含砂量（0.050.25mm）不大于5%。粘土漿的結(jié)石強度和粘結(jié)力都比較低，抗?jié)B壓和沖蝕的能力很弱，故僅在低水頭的防滲工程上才考慮采用純粘土漿灌漿。在粘土漿液中，加入水玻璃溶液，可配制成粘土水玻璃漿液，水玻璃加量為粘土漿的10%15%,漿液的凝結(jié)時間可縮短為幾十秒至幾十分，固結(jié)體滲透系數(shù)為10

11、-510-6cm/s。水泥粘土漿水泥粘土漿是由水泥和粘土兩種基本材料相混合所構(gòu)成的漿液。水泥和粘土混合可以互相彌補缺點,構(gòu)成性能較好的灌漿漿液。水泥粘土漿液較單液水泥類漿液成本低,流動性、抗?jié)B性好,結(jié)石率高,目前大壩的砂礫石基礎(chǔ)的防滲灌漿帷幕,幾乎都是采用水泥粘土漿灌注的。水泥水玻璃漿液水泥水玻璃漿液是以水泥和水玻璃溶液組成的一種灌漿材料。它克服了水泥漿液凝結(jié)時間過長的缺點,水泥水玻璃漿液的膠凝時間可以縮短到幾十分鐘,甚至數(shù)秒鐘?？晒嘈员燃兯酀{也有所提高,尤其適合在動水狀態(tài)下粗砂層地基的防滲加固處理。水泥砂漿在對較大缺陷的部位灌漿時,可采用水泥砂漿灌漿,一般要求砂的粒徑不大于1.0mm,砂的

12、細(xì)度模數(shù)不大于2。在水泥砂漿中加入粘土,組成水泥粘土砂漿,水泥起固結(jié)強度作用,粘土起促進(jìn)漿液的穩(wěn)定作用,砂起填充空洞的作用。水泥粘土砂漿適用于靜水頭壓力較大情況下的較大缺陷,大洞穴的充填灌漿。水玻璃類漿液水玻璃類漿液是由水玻璃溶液和相應(yīng)的膠凝劑組成。灌入地層后,經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)生成硅酸凝膠,在土（砂）的孔隙中充填,達(dá)到固結(jié)和防滲堵漏的目的。水玻璃漿液的粘度小，流動性好，在用水泥漿或粘土水泥漿難于處理的細(xì)砂層和粉砂層地基，可使用水玻璃漿液。在堤防基礎(chǔ)的加固及防滲處理施工中，漿液的可灌性是決定灌漿效果的最重要參數(shù)堤基灌漿可以用下式評價其可灌性：M=D15/d85(5-1)式中：M為灌入比；D5為受灌地

13、層中15%的顆粒小于該粒徑(mm)；d85為灌注材料中85%的顆粒小于該粒徑(mm)。M15可灌注水泥漿；M10可灌注水泥粘土漿。如可灌性不好，可采用水玻璃類漿液灌漿。幾種灌漿材料的主要特點見表52表52幾種灌漿材料的主要特點名稱主要特點適用范圍備注水泥漿施工簡單、方便；漿液凝結(jié)時間較長粗砂地基的防滲加固可灌性差粘土漿材料來源廣，價廉；強度低堤身的防滲加固水泥粘土漿價格低，使用方便。粗砂地基的防滲加固可灌性比水泥漿好水泥一水玻璃漿液施工要求高，漿液凝結(jié)時間短，且容易調(diào)節(jié)動水狀態(tài)下粗砂地基的防滲加固在特殊情況下使用水泥砂漿強度咼，價格便宜，但施工要求較咼。較大缺陷的充填加固和防滲處理易沉淀，可灌

14、性差，在特殊情況下使用。水玻璃漿液漿液粘度與水接近，可灌性好，但價格較咼。細(xì)砂層和粉砂層地基的防滲加固在水泥等顆粒狀漿液滿足不了可灌性要求時采用上述幾種材料中，除水玻璃漿液外，價格都比較低，水玻璃漿液的價格比其它漿液的價格要高一些，工程多采用水泥漿和水泥粘土漿。對一些非均質(zhì)的粉砂土地基還可以采用水泥和水玻璃漿液分別灌注的方法，達(dá)到復(fù)合加固的目的。水泥漿液只能灌入粗砂層，而對顆粒細(xì)、孔隙小、工程特征欠佳的粉砂土地基，水泥灌漿只能進(jìn)入地基土體結(jié)構(gòu)受到破壞而形成的空洞或裂縫中，起不到防滲灌漿的作用，難以提高地基的抗?jié)B性能。而水玻璃漿液可以進(jìn)入細(xì)砂層和細(xì)砂層的孔隙。采用復(fù)合灌漿方法，可取長補短，先用水

15、泥灌漿處理，使水泥漿液先行填充地基土體中大小不一的孔洞和裂隙，經(jīng)48小時的沉淀和固化，然后對同一孔進(jìn)行清孔，再灌注水玻璃漿液（如酸性水玻璃漿液）。這樣既可以充分發(fā)揮水泥漿液強度高的特點，又可以充分利用水玻璃漿液的優(yōu)點，提高注漿的效果。這種復(fù)合灌漿的方法，已在江蘇豐縣廢黃河畔的范樓閘應(yīng)用，粉砂土的滲透系數(shù)由2.7-4.7X10-4cm/s降至1.3X10-7cm/s以下。三、灌漿工藝（一）灌漿加固工藝灌漿孔的布設(shè)。加固灌漿孔的布設(shè)常用方格形、梅花形和六角形，見圖51。方格形的主要優(yōu)點是便于補加灌漿孔，在復(fù)雜的地區(qū)宜采用這種方法，而梅花形和六角形布孔的主要缺點是不便于補加灌漿孔，預(yù)計灌漿后不需補加

16、孔的地基多采用這種形式。鉆孔。鉆孔可采用機(jī)鉆、錐鉆、打管等各種成孔方法。（1）采用“圍、擠、壓”的原則，就是先將灌漿區(qū)圈圍住，再在中間圖51灌漿孔布置圖灌漿施工技術(shù)要點插孔灌漿擠密，最后逐序壓實，這樣易于保證灌漿質(zhì)量。最好采用分序灌漿的辦法。2）在可能的情況下，以采用較大的壓力為好。3）灌漿開始時，以稀漿開始，采用逐步加稠的方法二）帷幕灌漿工藝灌漿技術(shù)除作為加固地基外，也適合堤防工程透水地基的防滲處理，構(gòu)筑防滲帷幕。帷幕的設(shè)置（1）帷幕的位置堤防基礎(chǔ)的灌漿帷幕應(yīng)與堤防防滲體（多由粘土一類的不透水材料所構(gòu)成）相連，因此帷幕宜設(shè)在堤防臨水側(cè)鋪蓋下或臨水坡腳下，見圖52（2）帷幕的形式1）均厚式帷幕

17、帷幕各排孔的深度均相同。稱為均厚式帷幕。在砂礫石層厚度不大，灌漿帷幕不甚深的情況下，一般多采用這種形式。圖52灌漿帷幕位置示意圖2）階梯式帷幕在深厚的砂礫石層中，因為滲流坡降隨砂礫石層的加深（即隨帷幕的加深）而逐漸減小，故設(shè)置深帷幕時，多采用上寬下窄呈階梯狀的帷幕。幕寬的部位，灌漿孔的排數(shù)多；幕窄的部位，灌漿孔的排數(shù)少。（3）帷幕的深度和厚度一般情況下，帷幕深度宜穿過砂礫石層達(dá)到基巖，這樣可以起到全部封閉滲流通道的作用。帷幕的厚度（T）主要是根據(jù)幕體內(nèi)的允許坡降值來確定的。但可按下式作初步估算：T=H/J（5-2）式中H為最大作用水頭，m；J為帷幕的容許比降，對一般粘土漿可采用Jw34。對于砂

18、礫石厚度較淺，一般設(shè)置12排灌漿孔即可，對基礎(chǔ)承受的水頭超過2530m時，帷幕的組成才設(shè)置23排。圖55循環(huán)鉆灌法灌漿孔距主要決定于地層的滲透性、灌漿壓力、灌漿材料等有關(guān)因素，一般要通過試驗確定，通常孔距為24m。如果在灌漿施工過程中，發(fā)現(xiàn)漿液擴(kuò)散范圍不足，則可采用縮小孔距，加密鉆孔的辦法來補救。2.帷幕灌漿方法鉆孔灌漿方法主要有打花管灌漿法、套管護(hù)壁法、循環(huán)鉆灌法和袖閥管法。（1）打花管灌漿法首先在地層中打入一下部帶尖頭的花管，然后沖洗進(jìn)入管中的砂土，最后自下而上分段撥管灌漿。見圖53。此法比較簡單，但遇卵石及塊石時打管很困難，故只適用于較淺的砂圖53打花管灌漿法土層。（2）套管護(hù)壁法套管護(hù)

19、壁法的施工見圖54所示，邊鉆孔邊打入護(hù)壁套管，直至預(yù)定的灌漿深度（a），接著下入灌漿管（b），然后拔套管灌注第一灌漿段（C），再用同法灌注第二段（d）及其余各段，直至孔頂。（3）循環(huán)鉆灌法如圖55，這種方法僅在地表埋設(shè)護(hù)壁管，而無需在孔中打入套管，自上而下鉆完一段灌注一段，直至預(yù)定深度為止，鉆孔時需用泥漿固壁或較稀的漿液固壁。如砂礫層表面有圖54套管護(hù)壁灌漿法粘性土復(fù)蓋，護(hù)壁管可埋設(shè)在土層中（a），如無粘土層則埋設(shè)在砂礫石層中（b）。圖56袖閥管法施工程序4）袖閥管法袖閥管法的施工可分四個步驟，見圖56。鉆孔用優(yōu)質(zhì)泥漿（如膨潤土）固壁，不用套管護(hù)壁（a）；插入袖閥管為使套殼料的厚度均勻，應(yīng)設(shè)法

20、使袖閥管位于鉆孔的中心（b）；澆注套殼料用套殼料置換孔內(nèi)泥漿（c）；套殼料的作用是封閉袖閥管與鉆孔壁之間的環(huán)狀空間，防止灌漿時漿液流竄，套殼在規(guī)定的灌漿段范圍內(nèi)受到破碎而開環(huán)，逼使灌漿漿液在一個灌漿段范圍內(nèi)進(jìn)入地層。灌漿待套殼料只有一定強度后，在袖閥管內(nèi)放入帶雙塞的灌漿管進(jìn)行灌漿（d）。灌漿方法的選用主要取決于施工隊伍的經(jīng)驗和技術(shù)熟練程度，其中打花管法灌漿最為簡單，袖閥管法比較復(fù)雜一些，但施工質(zhì)量較高。袖閥管法可根據(jù)需要灌注任何一個灌漿段，還可以進(jìn)行重復(fù)灌漿。而且可使用較高的灌漿壓力，冒漿和串漿的可能性小。在砂礫石層灌漿中，對灌漿壓力的確定，目前還缺乏統(tǒng)一的、比較準(zhǔn)確的計算灌漿壓力的公式。灌漿

21、初期，也可先憑經(jīng)驗預(yù)估的壓力灌漿，然后根據(jù)吸漿情況以及對地表的觀察，視有無冒漿或抬動變形情況，再做壓力調(diào)整。灌漿的施工機(jī)具比較簡單，可采用專用灌漿泵，也可以自行用普通的泥漿泵加設(shè)一個簡單的攪拌器組成。對進(jìn)漿量較小的粉砂層灌漿，也可以采用簡單的手壓注漿泵或隔膜泵來代替。（三）灌漿效果檢查灌漿法作為地基加固和地基防滲處理，灌漿效果的檢查還沒有比較合適的標(biāo)準(zhǔn)，但一般常用下列幾個方法判斷。漿液的灌入量同一地區(qū)堤防地基的差異不是很大，可以根據(jù)各孔段的單位灌入量來衡量。壓水試驗設(shè)檢查孔做壓水試驗，以單位吸水量值表示幕體的滲透性。四、堤身劈裂灌漿劈裂灌漿是利用堤身的最小主應(yīng)力面和堤軸線方向一致的規(guī)律，以土體

22、水力劈裂原理，沿堤軸線布孔，在灌漿壓力下，以適宜的漿液為能量載體，有控制地劈裂堤身，在堤身形成密實、豎直、連續(xù)一定厚度的漿液防滲固結(jié)體，同時與漿脈連通的所有裂縫、洞穴等隱患均可被漿液充填密實。適應(yīng)于處理堤身浸潤線出溢點過高、有散浸現(xiàn)象、裂縫（不包括滑坡裂縫）、各種洞穴。堤身劈裂灌漿防滲處理，多采用單排布孔?？拙?10m。在彎曲堤段應(yīng)適當(dāng)縮小孔距。劈裂灌漿和錐探充填灌漿漿液多采用土料漿，參見表53、54。根據(jù)不同的需要可摻入水泥、各種外加劑。表53漿土料選擇表項目劈裂灌漿充填灌漿塑性指數(shù)（）8151025粘粒含量（）20302045粉粒含量（）30504070砂粒含量（）103010有機(jī)值含量（

23、）V2V2可溶鹽含量（）V88灌漿孔口壓力以產(chǎn)生沿堤線方向脈狀擴(kuò)散形成一連續(xù)的防滲體，但又不得產(chǎn)生有害的水平脈狀擴(kuò)散和變形為準(zhǔn)，需要現(xiàn)場灌漿試驗或施工前期確定。堤防灌漿口壓力多在0.1IMPa間。堤身劈裂灌漿應(yīng)“少灌多次”，分序灌漿，推遲壩面裂縫的出現(xiàn)和控制裂縫的開度在3cm之內(nèi)，并在灌后能基本閉合。每孔灌漿次數(shù)應(yīng)在5次以上，每次灌漿量控制在每米0.51m3之間。形成的脈狀泥墻厚度應(yīng)在520cm之間。一年后脈狀泥墻的容重應(yīng)大于14kN/m3，般可達(dá)1517N/m3，水平向滲透系數(shù)達(dá)10-610-8cm/s。-6-8考慮到堤身應(yīng)力，劈裂灌漿應(yīng)在不擋水的枯水期進(jìn)行，同時應(yīng)核算灌漿期堤坡的穩(wěn)定性，進(jìn)

24、行堤身變形、裂縫等觀測，以策安全。對于較寬的堤防，也應(yīng)核算堤身應(yīng)力分布，避免貫穿性橫縫產(chǎn)生。表54漿漿液物理力學(xué)性能表項目劈裂灌漿充填灌漿容重（kN/m3）13161316粘度（s）207030100穩(wěn)定性(g/cm；)0.10.157080失水量(cm3/30min)10301030劈裂灌漿鉆孔均是一次成孔。在沖擊鉆進(jìn)中一般采用取土鉆頭干鉆鉆進(jìn)或沖擊錘頭錐擊鉆進(jìn)。在回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)中最好采用泥漿循環(huán)鉆進(jìn)，特別是在一些較重要的水利工程堤壩施工中，應(yīng)合理選用沖洗液循環(huán)鉆進(jìn)，采用清水鉆進(jìn)時，應(yīng)依據(jù)堤壩的土質(zhì)條件、滲透程度來慎重選用。鉆孔孔徑可小到25mm,一般孔徑在e60-e130mm之間。所有灌漿鉆孔均

25、需埋設(shè)孔口管，使頂部灌漿壓力由孔口管承擔(dān)，可施加較大的灌漿壓力，促使?jié){液析水固結(jié)，有利于提高漿液的固結(jié)速率和漿體結(jié)石的密實度。灌漿壓力是劈裂式灌漿施工中的一個重要參數(shù)。應(yīng)注意掌握：起始劈裂壓力、裂縫的擴(kuò)展壓力、最大控制灌漿壓力。灌漿壓力的大小不僅與灌漿范圍大小、水文工程地質(zhì)條件等因素有關(guān)，而且還與地層的附加荷載及灌漿深度有關(guān)，所以不能用一個公式準(zhǔn)確地表達(dá)出來，應(yīng)根據(jù)不同情況通過經(jīng)驗和灌漿試驗確定。灌漿過程中，對冒漿、串漿、隆起等一些特殊情況做好相應(yīng)的處理。必須做好灌漿結(jié)束后的封孔工作。灌漿效果檢查有：標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗、彈性波法、現(xiàn)場透水試驗、現(xiàn)場載荷試驗等。第三節(jié)防滲墻技術(shù)防滲墻可以作為堤身和地基

26、的防滲體，也可用于擋土、防沖。根據(jù)施工工藝的不同，防滲墻可分為槽段式、樁柱式和預(yù)制拼裝式。特別是射水、鋸槽、鏈斗、多頭攪拌樁、插板等薄墻方法可較為經(jīng)濟(jì)有效地適用于堤防的垂直防滲。一、槽段式防滲墻槽段式防滲墻可采用抓斗、沖擊鉆劈打、輪銑、射水、鋸槽、鏈斗、多頭鉆等成槽機(jī)具分一、二期跳打成槽。按槽厚可分為薄墻(2060cm)和厚墻(60120cm)。受機(jī)械尺寸所限，抓斗、沖擊鉆劈打、輪銑等機(jī)具僅能形成厚墻，槽孔長度多依據(jù)地質(zhì)條件、混凝土供應(yīng)強度、施工工藝等確定，多在25m間。而射水、鋸槽、鏈斗、多頭鉆等成槽機(jī)具和改進(jìn)的薄型抓斗(3040cm)、輪銃(2060cm)機(jī)具可以形成較薄的薄墻。各種機(jī)具都

27、有其適用地層的問題，如卵礫石含量高且大的地層，多采用沖擊鉆造孔，抽桶出渣，甚至采用預(yù)爆破或定向聚能爆破作業(yè)處理。成槽建造槽孔前，多埋設(shè)1-2m深的木材或混凝土孔口導(dǎo)向槽板。建造槽孔多采用SiO2和Al2O3比值在3-4間的粘土（有條件時采用澎潤土）泥漿護(hù)壁，參見表55。應(yīng)保持孔內(nèi)泥漿漿面在導(dǎo)向槽板30-50cm以內(nèi)，并大于地下水位1m以上。抽桶或反循環(huán)出渣清孔，在造孔完畢后，孔底淤積厚度應(yīng)小于10cm,孔內(nèi)泥漿的比重小于1.3,粘度小于30秒,含砂量小于12%。成槽孔斜一般要求要小于0.2-0.4%，一、二期墻厚搭接要大于2/3墻厚，搭接方式有接頭管法、鉆鑿法、雙反弧鉆法等。表55泥漿性能表粘

28、度（S）比重粘粒含量含砂量塑性指數(shù)膠體率穩(wěn)定性失水量(ml/30min)靜切力（10Pa）泥餅厚（mm）pH1min10min18251.11.250%5%2096%.J欲1T嗆.1I-兩補-0(圖57高壓噴射灌漿示意圖1單管旋噴法通過單根管路，利用高壓漿液（2030MPa），噴射沖切破壞土體，成樁直徑為4050cm。其加固質(zhì)量好，施工速度快和成本低，但固結(jié)體直徑較小。二管旋噴法在單管法的基礎(chǔ)上又加以壓縮空氣，并使用雙通道的二重灌漿管。在管的底部側(cè)面有一個同軸雙重噴嘴，高壓漿液以20MPa左右的壓力從內(nèi)噴嘴中高速噴出，在射流的外圍加以0.7MPa左右的壓縮空氣噴出。在土體中形成直徑明顯增加的柱

29、狀固結(jié)體，達(dá)80150cm。三管旋噴法使用分別輸送水、氣、漿三種介質(zhì)的三重灌漿管。高壓水射流和外圍環(huán)繞的氣流同軸噴射沖切破壞土體，在高壓水射流的噴嘴周圍加上圓筒狀的空氣射流，進(jìn)行水、氣同軸噴射，可以減少水射流與周圍介質(zhì)的摩擦，避免水射流過早霧化，增強水射流的切割能力。噴嘴邊旋轉(zhuǎn)噴射，邊提升，在地基中形成較大的負(fù)壓區(qū)，攜帶同時壓入的漿液充填空隙，就會在地基中形成直徑較大、強度較高的固結(jié)體，起到加固地基的作用。（三）漿液材料水泥是噴射灌漿的基本材料，水泥類漿液可分為以下幾種類型。普通型漿液一般采用普通硅酸鹽水泥，不加任何外加劑，水灰比一般為0.8：11.5:1，固結(jié)體的抗壓強度（28d）最大可達(dá)1

30、.020MPa，適應(yīng)于無特殊要求的工程。速凝早強型適于地下水位較高或要求早期承擔(dān)荷載的工程，需在水泥漿中加入氯化鈣、三乙醇胺等速凝早強劑。摻入2%氯化鈣的水泥一土的固結(jié)體的抗壓強度為1.6MPa,摻入4%氯化鈣后為2.4MPa。高強型噴射固結(jié)體的平均抗壓強度在20MPa以上?？梢赃x擇高標(biāo)號的水泥，或選擇高效能的擴(kuò)散劑和無機(jī)鹽組成的復(fù)合配方等。在水泥漿中摻入24%的水玻璃，其抗?jié)B性有明顯提高。如工程以抗?jié)B為目的，最好使用“柔性材料”?？稍谒酀{液中摻入1050%的膨潤土（占水泥重量的面分比）。此時不宜使用礦渣水泥，如僅有抗?jié)B要求而無抗凍要者，可使用火山灰水泥。（四）高壓噴射灌漿工藝噴射范圍應(yīng)在現(xiàn)

31、場通過試驗確定。高噴固結(jié)體的范圍大小與土的種類和其密實程度有較密切的關(guān)系，不同的噴射種類和噴射方式所形成的固結(jié)體大小也不相同。定噴的噴射能量集中，噴射范圍較大，參見表56。表56高壓噴射灌漿固結(jié)體的特性固結(jié)體特性噴灌方法單管法二管法三管法固結(jié)體有效直徑(m)粘性土0N101.20.21.40.32.00.310N200.80.21.10.31.50.320N300.60.20.80.31.00.3砂土0N101.00.21.60.32.50.310N200.80.21.30.31.80.320N300.60.21.00.31.20.3礫砂20N300.60.21.00.31.20.3單向定噴有

32、效長度(m)1.02.5單樁垂直極限荷載(kN)500600100012002000單樁水平極限荷載(kN)3040最大抗壓強度(MPa)砂土1020,粘性土26,礫砂820平均抗折強度/平均抗壓強度1/51/10干土容重(kN/m3)砂土1620,粘性土1415,黃土135滲透系數(shù)(cm/s)砂土、砂礫1010,粘性土1010-5-7，-6-7粘聚力(MPa)砂土0.40.5,粘性土0.71.0內(nèi)摩擦角爐(。)砂土3040,粘性土2030標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)N砂土3050,粘性土2030彈性波（km/s）P波砂土23,粘性土1.52.0S波砂土1.01.5,粘性土0.81.0旋噴粘性土固結(jié)強度為0

33、.36.0MPa,無粘性土固結(jié)強度為415MPa。對于防滲工程多采用定噴、擺噴，地層含的粒徑較粗時多采用擺噴或旋噴。對處理深度大于20m的復(fù)雜地層最好按雙排或三排布孔,使高噴樁形成堵水帷幕?？拙鄳?yīng)為1.73R（R為旋噴固結(jié)體半徑）,排距為1.5R時最經(jīng)濟(jì)。一般定噴、擺噴孔距為1.22.5m，旋噴為0.81.2m。高噴防滲效果一般可達(dá)10-510-6cm/s。-5-6高噴樁樁距應(yīng)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)荷載、單樁承載力及土質(zhì)情況而定。一般取樁距為S=（34）d（d為旋噴樁直徑），樁的布置方式可選用矩形或梅花形布置。高噴灌漿施工鉆孔的目的是將灌漿管插入預(yù)定的土層中，由下而上進(jìn)行噴射作業(yè)。近來也有用振沖方式成孔

34、直接進(jìn)行噴射作業(yè)的方法。噴射時應(yīng)注意以下事項：（1）灌漿深度大時，易造成上粗下細(xì)的固結(jié)體，影響固結(jié)體的承載能力或抗?jié)B作用，因而需采用增大壓力和流量或降低旋轉(zhuǎn)和提升速度等措施補救；（2）當(dāng)發(fā)現(xiàn)噴漿量不足而影響工程質(zhì)量時，可采用復(fù)噴技術(shù)；（3）當(dāng)冒漿量大于灌漿量的20%時，可采用提高噴射壓力、縮小噴嘴直徑、加快提升速度和旋轉(zhuǎn)速度等措施，對冒出的漿液，可回收利用；（4）根據(jù)工程需要調(diào)節(jié)噴射壓力和灌漿量，改變噴嘴移動方向和速度，控制噴射固結(jié)體的形狀，即圓盤狀、圓柱狀、大底狀、糖糊蘆狀、大帽狀和墻壁狀。（5）噴灌后的漿液有析水現(xiàn)象，可造成固結(jié)體頂部出現(xiàn)凹穴，對地基加固及防滲不利。為此，可采用靜壓灌漿或漿

35、液中添加膨脹材料等措施預(yù)防。高壓泵是高壓噴射灌漿中的關(guān)鍵設(shè)備，要求壓力和流量能在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。額定流量為85150L/min；額定壓力為2050MPa。表57高壓噴射灌漿參數(shù)一覽表高噴灌漿種類單管法二管法三管法適用土質(zhì)砂土、粘性土、黃土、雜填土、小粒徑砂礫漿液材料及配方以水泥為主材，加入不冋的外加劑后具有速凝、早強、抗腐蝕、防凍等特性，常用水灰比為1:1,也可使用化學(xué)材料。高噴灌漿參數(shù)水壓力(MPa)20流量(L/min)80120噴嘴孔徑(mm)及個數(shù)23(12)空氣壓力(MPa)0.70.7流量(m3/h)1212噴嘴間隙(mm)及個數(shù)12(12)12(12)漿液壓力(MPa)2020

36、0.23流量(L/min)801208012080150噴嘴孔徑(mm)及個數(shù)23(2)23(12)102(1或2)灌漿管外徑(mm)屮42或屮45屮42,屮50,屮75屮75或屮90提升速度(cm/min)20251030520旋轉(zhuǎn)速度(r/min)約201030520高噴固結(jié)體的質(zhì)量檢測1)開挖檢驗：待漿液凝結(jié)具有一定的強度后，即可開挖檢查固結(jié)體垂直度、形狀和質(zhì)量；2)鉆孔檢查：從固結(jié)體中鉆取巖芯，進(jìn)行室內(nèi)物理力學(xué)性能試驗。在鉆孔中做壓水或抽水試驗測定其抗?jié)B能力；標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗：在旋噴固結(jié)體的中部可進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗。4）載荷試驗：靜載荷試驗分垂直和水平靜載荷試驗兩種。試驗時，需在受力部位澆筑

37、0.20.3m厚的混凝土層；5）圍井試驗：在板墻一側(cè)增加噴孔，與板墻形成封閉圍井，在井中進(jìn)行壓水和抽水兩種試驗，或觀測井內(nèi)外水位，多用于防滲效果檢查。高壓噴射灌漿加固地基技術(shù)主要適用于第四紀(jì)沖積層、殘積層及人工填土等。對于砂類土、粘性土、黃土和淤泥等都能加固。但對礫石直徑過大、含量過多及有大量纖維質(zhì)的腐植土噴射質(zhì)量稍差，有時甚至不如靜壓灌漿的效果。對地下水流速過大，噴射的漿液無法在灌漿管周圍凝結(jié)，無填充物的巖溶地段，永凍土和對水泥有嚴(yán)重腐蝕的地基，均不宜采用高壓噴射灌漿法。（六）高壓噴射灌漿的特點高噴法具有成本較低，施工速度較快，固結(jié)體強度大，可靠性高等優(yōu)點，與普通灌漿法相比又具有以下特點：高

38、噴法是利用高速水流強制性地破壞土體形成固結(jié)體，在覆蓋層中一般不存在可灌性問題；同時由于高速射流被限制在土體破碎范圍內(nèi)，因此漿液不易流失，能保證預(yù)期的加固范圍和控制固結(jié)體的形狀；能在鉆孔中任何一段內(nèi)施工，也可以在孔底或中部噴射，此外，也可以水平方向噴射和傾斜方向噴射施工；高噴法通常采用水泥漿液，不會造成環(huán)境和地下水的污染，且耐久性較好；施工噪音較小，單管和二管法施工較簡便。二、深層攪拌法技術(shù)（水泥土加固法）深層攪拌法是利用水泥作為固化劑，通過特別的深層攪拌機(jī)械，在地基深處就地將軟土和水泥（漿液或粉體）強制攪拌后，水泥和軟土將產(chǎn)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)改性。改性后的軟土強度大大高於天然強度

39、，其壓縮性，滲水性比天然軟土大大降低。（一）加固機(jī)理軟土與水泥采用機(jī)械攪拌加固的基本原理，是基于水泥加固土的物理化學(xué)反應(yīng)過程。減少了軟土中的含水率，增加了顆粒之間的粘結(jié)力，增加了水泥土的強度和足夠的水穩(wěn)定性。在水泥加固土中，由於水泥的摻量較小，一般占被加固土重的1015。水泥的水化反應(yīng)完全是在具有一定活性的介質(zhì)土的圍繞下進(jìn)行，所以硬化速度較慢且作用復(fù)雜。二）水泥土的主要特性物理性質(zhì)水泥土的容重與天然土的容重相近，但水泥土的比重比天然土的比重稍大。2無側(cè)限抗壓強度水泥土的無側(cè)限抗壓強度一般為300400kPa,比天然軟土大幾十倍至百倍,但影響水泥土無側(cè)限抗壓強度的因素很多，如水泥摻入量、齡期、水

40、泥標(biāo)號、土樣含水率和有機(jī)質(zhì)含量以及外摻劑等等。為了降低工程造價,可以采用摻加粉煤灰的措施。摻加粉煤灰的水泥土,其強度一般比不摻粉煤灰的高。不同水泥摻入比的水泥土,當(dāng)摻入與水泥等量的粉煤灰后,強度均比不摻粉煤灰的提高10,因此采用深層攪拌法加固軟土?xí)r摻入粉煤灰,不僅可消耗工業(yè)廢料,還可提高水泥土的強度。（三）施工技術(shù)加固型式根據(jù)目前的深層攪拌法施工工藝,攪拌樁可布置成柱狀、壁狀和塊狀三種型式,在堤防上用于地基加固,主要采用樁式,而用于防滲加固,應(yīng)采用壁狀式,壁狀式是將相鄰攪拌樁部分重疊搭接即成為壁狀加固型式,組成水泥土擋墻,這種擋墻具有較高的抗?jié)B性能,可以形成良好的隔水帷幕。施工工藝（1）濕法施

41、工主要的施工機(jī)械為深層攪拌機(jī)。深層攪拌法的施工主要可分為定位、預(yù)攪下沉、制備水泥漿、提升噴漿攪拌、重復(fù)上下攪拌、清洗等幾個步驟,見圖58。1宦佗下機(jī)II-AxiA4重復(fù)按拌下況圖58深層攪拌加固工藝流程（2）干法施工干法是采用水泥粉料，由空氣輸送，通過攪拌葉片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的空隙部位噴出，并隨著攪拌葉片的旋轉(zhuǎn)均勻分布在整個空隙軌道面內(nèi)，進(jìn)而和原位地基土攪拌并混合在一起。施工機(jī)械主要是鉆機(jī)、粉體發(fā)送器、空氣壓縮機(jī)、攪拌鉆頭等。施工工序主要為1）柱體對位2）下鉆3）鉆進(jìn)結(jié)束4）提升噴粉5）提升結(jié)束樁形成體等幾個步驟，見圖59。圖59粉體噴射攪拌法施工順序（四）適用范圍深層攪拌法最適宜加固各種成因的飽和軟

42、粘土，常用于淤泥、淤泥質(zhì)土、粘土、亞粘土等地質(zhì)的加固，成樁深度可達(dá)30m,采用多頭小直徑樁成墻深度可達(dá)18m。在堤防除險加固工程中，深層攪拌樁適用于處理軟基堤防上滑坡段的。同時，還可以組成截滲墻，取得較好的防滲效果。（五）深層攪拌法主要優(yōu)點加固效果好，加固方式靈活，適用面廣深層攪拌法可采用不同的加固型式、不同的樁長和置換率以滿足不同土質(zhì)條件和不同荷載要求的加固目的。對河道這種區(qū)域狹長、地質(zhì)條件復(fù)雜，對沉降要求較高的工程比較適宜。采用攪拌樁擋土墻作為河岸邊坡支護(hù)不僅能夠保證邊坡穩(wěn)定，還具有防滲功能。施工速度快一般來說，每臺深層攪拌機(jī)建造攪拌樁截滲墻的工效達(dá)13.2m2/臺時?？沙浞掷迷浲粒瑹o

43、棄土問題深層攪拌法是一種原位加固技術(shù)，可充分利用原狀土，無棄土問題。造價較低每延長（截面積0.71m：）的深層攪拌樁的造價約為100元左右，按成墻厚度0.22m計，每平方米成墻造價為70余元，比采用垂直鋪塑截滲、混凝土墻截滲、高噴水泥土墻截滲的造價低。第五節(jié)地基加固的其他方法一、振沖法（一）加固機(jī)理振沖法的主要設(shè)備有振沖器、吊車和水泵。振沖器靠底端噴出的壓力水（水壓400600kPa）的沖擊力和振沖器本身重量，使振沖器往下貫入土中。在這個過程中振沖器產(chǎn)生的水平振動力將擠密孔壁土砂層。當(dāng)振沖器達(dá)到預(yù)定深度后，往孔內(nèi)投粗料（如粗砂礫石、碎石、礦渣等），并靠振沖器的水平振動力將粗粒填料擠入周圍土層中

44、。隨著射水和水平振動力持續(xù)時間的延長，土層（混入了粗粒料）越來越密實，振沖器耗電隨之加大，當(dāng)達(dá)到設(shè)計值后，振沖器就可上提一定距離（3035cm），再住孔內(nèi)投料，重復(fù)上述過程，直到整個孔均被粗料填滿并振沖到一定密實度為止。振沖法對于砂土主要是提高了砂土的密實度，故對砂土也稱振沖擠密法。對于振沖法加固粘性土地基作用機(jī)理，主要指“復(fù)合地基”作用機(jī)理，即投入的粗料（碎石）于土中形成的碎石樁強度大大高于周圍土體的強度，碎石樁與周圍土體組成“復(fù)合地基”，共同承擔(dān)堤防重量，“復(fù)合地基”比天然地基強度大大提高，壓縮性大大減小，振沖法加固粘性土也叫振沖碎石法或振沖置換法。（二）振沖法的擠密工藝孔位布置與間距振沖

45、孔位布置常用等邊三角形和正方形兩種。對大面積擠密處理，用等邊三角形布置比正方形布置可以得到更好的擠密效果。振沖孔位的間距視砂土的顆粒組成、密實要求、振沖器功率而定。使用30kw振沖器，間距一般為1.82.5m；使用75kw大型振沖器，間距可加大到2.53.5m。填料選擇對中細(xì)砂，可以不加填料，就地擠密；但對粉細(xì)砂，必須加填料后才能獲得較好的振密效果。擠密工藝連續(xù)下料法振沖器達(dá)設(shè)計深度后，將水壓和水量減少至維持孔口有一定量回水，但沒有大量細(xì)顆粒帶走的程度。此時用裝載機(jī)等運料工具將填料堆放在振沖器護(hù)筒周圍。填料在水平振動力作用下依靠自重沿護(hù)筒周壁下沉到孔底。這種造孔后不提出振沖器，在孔中投料的方法

46、稱連續(xù)下料法。該法施工特別適用於加固易于塌孔的砂土地基。間斷下料法造孔后將振沖器提出孔口，直接往孔內(nèi)倒入一批填料，再將振沖器下降至孔底進(jìn)行振密，如此反復(fù)進(jìn)行直至全孔完成。這種施工方法稱間斷下料法。比較起來，連續(xù)下料法的樁體的密實度較均勻；間斷下料法的施工速度較快。（三）適用范圍振沖法適用的土質(zhì)主要是砂性土,從粉細(xì)砂到含礫粗砂，只要小于0.005mm的粘粒含量不超過10%,都可得到顯著的擠密效果；若粘粒含量大于30，則擠密效果明顯降低。在堤防除險加固工程中，尤其適用于砂性土地基的滑坡除險加固處理。也可用于新建或已建堤防、涵閘基礎(chǔ)的處理，提高基礎(chǔ)的承載力與抗滑穩(wěn)定及抗震防液化能力。（四）振沖法的主要優(yōu)點施工機(jī)具和施工工藝簡單，易于操作。處理費用低。振沖法是以復(fù)合地基形式處理地基，能最大程度發(fā)揮和充分利用天然地基的強度潛力，使地基強度變得比較均一。振沖法可在軟粘土中設(shè)置強透水性的排水碎石樁，軟粘土中的水可通過碎石樁以較短的時間完成排水固結(jié)，使地基強度提高。對建在松軟地基上堤防的加固處理，具有較高的實用意義。二、擠密砂樁法擠密砂樁是先在軟基中間用沖擊法或振動法打孔，灌入砂子并搗實。（一）加固機(jī)原理在松散砂土中的作用由于成樁方法不同，在松散砂土中成樁時對周圍砂層或產(chǎn)生擠密作用或同時也產(chǎn)生振密作用。（1）擠密作用采用沖擊法或振動法