堤防灌漿加固與防滲技術(shù)

Word版本，下載可自由編輯堤防灌漿加固與防滲技術(shù)灌漿技術(shù)是通過壓力將能固結(jié)的漿液利用鉆孔注入巖土孔隙或建造物的裂隙中，使其物理力學(xué)性能改善的一種辦法。

一、灌漿分類

1.根據(jù)灌漿的作用來劃分固結(jié)灌漿；帷幕灌漿；接觸灌漿。

2.根據(jù)基礎(chǔ)的構(gòu)成來劃分砂礫石灌漿；巖石灌漿。

3.根據(jù)灌漿材料來劃分水泥灌漿；水泥粘土灌漿；化學(xué)灌漿。

4.根據(jù)使用的壓力來劃分常壓灌漿；高壓灌漿。

5.根據(jù)灌漿工藝所依據(jù)的理論來劃分滲入性灌漿；劈裂灌漿；壓密灌漿

還有其他不同的分類辦法，如常見到的有充填灌漿、裂縫灌漿、應(yīng)急灌漿、糾偏灌漿、界面灌漿等等。

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，吸漿量及漿液蔓延距離就大，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需小于土的孔隙尺寸，也就是說，漿液必需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：

1.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(shí)需要在漿中加入少量的添加劑。

水泥漿液具有來源豐盛，價(jià)格廉價(jià)，漿液結(jié)石體抗壓強(qiáng)度高、抗?jié)B性能好、工藝設(shè)備容易、操作便利等優(yōu)點(diǎn)，但是水泥漿液是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。

2.粘土漿粘土漿是粘土的極小顆粒在水中簇?fù)?，并與水混合形成的半膠體懸浮液。挑選灌漿用的粘土，普通有如下幾個(gè)要求：

塑性指數(shù)17；

粘粒含量不小于40％～50％；

粉粒含量普通不多于45％～50％；

含砂量不大于5％。

粘土漿的結(jié)石強(qiáng)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納純粘土漿灌漿。

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％，漿液的凝聚時(shí)光可縮短為幾十秒至幾非常，固結(jié)體滲透系數(shù)為105～106cm/s。

3.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相互彌補(bǔ)缺點(diǎn)，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，流淌性、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，幾乎都是采納水泥粘土漿灌注的。

4.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聚時(shí)光過長的缺點(diǎn)，水泥—水玻璃漿液的膠凝時(shí)光可以縮短到幾非常鐘，甚至數(shù)秒鐘。可灌性比純水泥漿也有所提升，尤其適合在動(dòng)水狀態(tài)下粗砂層地基的防滲加固處理。

5.水泥砂漿在對較大缺陷的部位灌漿時(shí)，可采納水泥砂漿灌漿，普通要求砂的粒徑不大于1.0mm,砂的細(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(qiáng)度作用，粘土起增進(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狀況下的較大缺陷，大地窖的充填灌漿。

6.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，流淌性好，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，漿液的可灌性是打算灌漿效果的最重要參數(shù)

堤基灌漿可以用下式評價(jià)其可灌性：

M=D15/d85(5-1)

式中：M為灌入比；D15為受灌地層中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)。

上述幾種材料中，除水玻璃漿液外，價(jià)格都比較低，水玻璃漿液的價(jià)格比其它漿液的價(jià)格要高一些，工程多采納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納水泥和水玻璃漿液分離灌注的辦法，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，難以提升地基的抗?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。

采納復(fù)合灌漿辦法，可取長補(bǔ)短，先用水泥灌漿處理，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(shí)的沉淀和固化，然后對同一孔舉行清孔，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(qiáng)度高的特點(diǎn)，又可以充分通過水玻璃漿液的優(yōu)點(diǎn)，提升注漿的效果。這種復(fù)合灌漿的辦法，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2.7-4.7×10-4cm/s降至1.3×10-7cm/s以下。

三、灌漿工藝

灌漿加固工藝

1.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5－1。方格形的主要優(yōu)點(diǎn)是便于補(bǔ)加灌漿孔，在復(fù)雜的地區(qū)宜采納這種辦法，而梅花形和六角形布孔的主要缺點(diǎn)是不便于補(bǔ)加灌漿孔，預(yù)計(jì)灌漿后不需補(bǔ)加孔的地基多采納這種形式。

2.鉆孔。鉆孔可采納機(jī)鉆、錐鉆、打管等各種成孔辦法。

3.灌漿施工技術(shù)要點(diǎn)

采納“圍、擠、壓”的原則，就是先將灌漿區(qū)圈圍住，再在中間插孔灌漿擠密，最后逐序壓實(shí)，這樣易于保證灌漿質(zhì)量。最好采納分序灌漿的方法。

圖5－1灌漿孔布置圖

在可能的狀況下，以采納較大的壓力為好。

灌漿開頭時(shí)，以稀漿開頭，采納逐步加稠的辦法。

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。

1.帷幕的設(shè)置

帷幕的位置

堤防基礎(chǔ)的灌漿帷幕應(yīng)與堤防防滲體相連，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5—2

帷幕的形式

1）均厚式帷幕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，灌漿帷幕不甚深的狀況下，普通多采納這種形式。

2）階梯式帷幕在濃厚的砂礫石層中，由于滲流坡降隨砂礫石層的加深而逐漸減小，故設(shè)置深帷幕時(shí)，多采納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。

圖5—2灌漿帷幕位置暗示圖

帷幕的深度和厚度

普通狀況下，帷幕深度宜穿過砂礫石層達(dá)到基巖，這樣可以起到所有封閉滲流通道的作用。帷幕的厚度主要是按照幕體內(nèi)的允許坡降值來確定的。但可按下式作初步估算：

T=H/J

式中H為最大作用水頭，m；J為