1、浅谈压密注浆法在水利工程中的应用摘要：本文主要介绍了压密注浆的原理和适用范围，对压密注浆的施工要求和方法进行了解析，通过对具体水利工程的实践研究，提出该技术在水利工程中的推广应用的建议。 关键词：压密注浆；注浆压力；承载力；加固地基 Abstract: This paper mainly introduces the pressure grouting principle and suitable scope, analyzes compaction grouting construction requirements and methods, through to the concrete
2、engineering practice research; put forward the technology in water conservancy project application suggestion. Key words: pressure grouting; grouting pressure; bearing capacity; reinforced foundation 中图分类号：TV5 文献标识码：A 文章编号： 1 压密注浆机理和特性 压密注浆法是一种通过钻孔插入注浆管或直接打入注浆管，把极浓的惰性浆液注入地基土层中，在形成均匀凝固胶结体的同时，压密周围土体的方
3、法，美国称其为 CPG（compaction grouting）法。 压密注浆由充填灌浆和劈裂灌浆发展而来，早期用于建筑物的纠偏。其主要材料为水泥、粉煤灰、水及水玻璃等混合浆液，水灰比较小，不易流动，在一定压力的作用下注入地层中，并沿着固有的孔洞、缝隙及软弱层面扩散，在砂土、砂壤土中形成互层，在淤泥质土中形成浆泡，浆液挤压土体，使孔隙水含量降低，周围土体被挤密，从而提高地基的承载能力，降低渗透系数，增加地基抗震能力。 1.1 压密注浆法的主要特性 因使用的是为塌落度很小、且不流动的惰性浆材，故注入的浆材不会随意乱窜，可基本在预定加固部位形成均匀的固结体。 （2）浆材在注入过程中压缩周围土体，使
4、土层密度加大，承载力得到提高。 （3）浆材塌落度小，配比时可按建筑物承载力需求任意设定，可作为桩基使用。 （4）占用场地小，可满足场地狭窄的既有建筑物室内施工。 （5）无震动、无噪音，可在建筑物密集的大中城市使用，形成的固结体强度均匀。 （6）因使用的浆材是以水泥等为主，故对施工场地和周围环境不会造成污染。 （7）在注浆施工时，随着注浆量的逐渐增大，便产生较大的上抬力。当人为控制注浆压力并造成适宜的上抬力时，能使下沉或倾斜的构筑物得以抬高或扶正。 1.2 加固机理 压密注浆是指用很稠的水泥、水玻璃和粉煤灰等混合浆液，灌入事先在地基土内钻成的孔中，混合浆液再以渗透和渗入的方式渗入到上体的孔隙中，
5、与土体结合，结硬后，使加固土体的含水率降低，密度加大，形成具有一定强度的水泥土。一方面水泥土本身的强度要高于自然土；另一方面水泥土挤压土体，使地基抗变形能力增加，提高了变形模量。水玻璃的作用是促进浆液的凝固；粉煤灰的作用是节约水泥，降低浆液的析水率。压密注浆常用作基础托换和控制地层沉降。大量的工程实践和理论研究表明，压密注浆加固软土软弱地基，主要通过注浆浆液对土颗粒的充填、胶结作用来达到提高土体强度的目的。具体表现为注浆浆液对土体颗粒的充填、压密和劈裂作用。在此机理的认识下，出现了工程中常见的三类注浆技术：即充填注浆、压密注浆和劈裂注浆，所提出的压密注浆概念，是这三种注浆技术和作用的综合。而人
6、们习惯上所称的压密注浆，应是从充填注浆发展至压密注浆，进而到劈裂注浆的三个不同的发展阶段的总称，这三个阶段互为联系，依次递进，单一的流动形式是难以产生的。在足够的压力作用下，浆液沿着固有裂隙和空洞或软弱层扩散，同时，浆液发生渗透，充填和压密，使周围土体得以密实。2 压密注浆法的适用范围 压密注浆法主要用于提高地基土的承载力，防止地基的不均匀沉降。局部地基加固、构筑物的纠偏扶正、防止邻近挖削造成的房屋地基变形等领域。所以其适用范围为：1)地表有硬层(如混凝土或灰土垫层)，而中、深层土质松软的砂土地基和湿陷性黄土地基的加固补强。2)因非均匀沉降引起构筑物倾斜的纠偏扶正。3)场地狭窄处建筑物基础的托
7、换。4)地层液化的预防和整治。 3 加固土体的强度及影响因素 被加固土体的强度，是加固效果的直接反映。它主要由土层性质、浆液配方、注浆量、注浆时间和外加剂等因素所决定。其中土层性质是决定是否采用压密注浆工法的前提条件，通常对表层土质坚硬、而中层和深层土质松软的地层而言，当要求加固后的强度较高时(几个 MPa)时，可采用压密注浆工法，该工法可靠性好，强度高(1.5MPa15MPa)，从而满足工程建筑物对地基承载的要求。而浆液的配方是保证加固效果的措施，对达到加固的强度至关重要。注浆量通常根据施工前的工程勘察所确定的地基土层性质和预加固的工程量大小等情况来确定，充足的注浆可保证加固后的土体改良强度
8、，如果注浆量不足将达不到设计的效果。同时注浆后的土体强度受时间的影响作用明显，一般 7 天后就可达到设计强度的 80。28 天后可达到最终的设计承载强度。压密注浆工法中的浆液因工艺要求常常要加入一定量的速凝剂、缓凝剂和膨胀剂，如果加入速凝剂会提高加固土质的早期强度，但在一定程度上会降低最终的土层加固强度，但并不影响加固效果。 4 压密注浆施工的方法及特点 通常情况下压密注浆有单管注浆法和花管(金属套管)注浆法两种方法。单管注浆法是利用钻机把安装在注浆管(单管)底部侧面的特殊喷嘴，置入土层预定深度后，用高压泥浆泵等装置，以 20MPa 左右的压力，把浆液从喷嘴中喷射出去冲击破坏土体，使浆液与从土
9、体上崩落下来的土搅拌混合，经过一定时间凝固，便在土中形成一定形状的固结体。两种方法中，花管注浆法的钻土造孔设备要求高，施工速度慢，封浆需一定的时间，处理地基强度较高，均一性好，成本较高。而单管注浆法施工较为简单，造价低速度快，机械和人工的使用费还不到花管法的一半。而且土体强度在注浆后提高速度较快，通常 7 天强度可达设计值的 80以上，为提高供销还可以掺入外加剂。 5 工程实践研究 5.1 工程地质条件 某河道通排工程勘探深度在 15m 范围内，共六层土，其中l，2，3 层的厚度之和为 1.8m2.7m，土质一般或较软弱；3 层淤泥质土分布于高程 2.0 m1.2m 之下，厚度 5m6m，局部
10、达 11.6m，处于岸坡下部与河底之下。其余层次，埋藏较深。在施工过程中发现有局部施工区域土质资料有明显差异，对应于原勘探资料3 层土层筑堤后有滑动现象，经勘测初步判断为烂淤土，土质极差，土层承载力极小，采用压密注浆法进行地基处理。 5.2 注浆法处理的范围和目的 本次注浆法主要用于处理淤泥土，处理的目的是提高地基土的强度。5.3 设计要求 注浆材料：425 号普通硅酸盐水泥；水玻璃(泡化碱)，模数为2.42.8，浓度为 3045 波美度。 2)浆液水灰比控制在 0.50.6。 3)浆液配比采用水泥：粉煤灰：膨润土：水玻璃(重量比)=1：0.2：0.2：0.04。 4）初凝时问为 lh2h。
11、最外排(河道侧)封浆孔注浆压力控制在 0.2MPa 以内，防止浆液向河道流失。顺岸线方向注浆孔间距为 100cm，注浆起止高程-5.0m2.0m，孔深 7m。 其余两排注浆压力控制在 0.2 MPa0.3MPa。终止注浆压力不宜低于05 MPa。顺岸线方向孔距 150cm，垂直水流方向孔距为 150 cm，梅花形布置，注浆起止高程5.0m2.0m，孔深 7 m。 5.4 施工方法和要求 1)注浆开始时首先要做试验，确定配合比和注浆压力，本次注浆配合比为水泥：粉煤灰：膨润土：水玻璃(重量比)=1：0.2：0.2：0.04，注浆压力为 0.3Mpa。 2)浆液配制。确定注浆设备，考虑本工程的特点，
12、采用自动流量和压力记录仪，以便如实和准确地记录。 3)注浆顺序不应采用自注浆地带某一端单向推进压注方式，应按跳孔间隔注浆方式进行，以防止串浆，提高注浆孔内浆液的强度与时俱增的约束性。 4)注浆时应采用先外围后内部的注浆施工方式，本工程中先做河道两侧最外排封浆孔。 5)根据规范要求，注浆点的覆土层应大于 2m，所以根据本工程特点，一般先完成最上层封顶注浆，然后每孔按由下而上的原则进行注浆。 6)采用自动流量和压力记录仪，并如实和准确地记录。 7)注浆孔的钻孔孔径一般为 70 mm110 mm，垂直偏差应小于 1。 8)塑料阀管注浆时。注浆芯管每次上拔高度应为 330mm；花管注浆时，花管每次上拔
13、高度宜为 5mm。 9)注浆流量一般为 7Lmin10 Lmin，但不宜大于 20 Lmin。 10)如注浆中途发生地面冒浆现象应立即停止注浆，调查冒浆原因。如系注浆孔封闭效果欠佳，可待浆液凝固后重复注浆；如系地层灌注不进，则应结束注浆。 5.5 质量检测及效果 1）质量检测 在注浆施工结束 28 天后，对注浆土体进行了质量检测。根据有关水利工程施工质量检验评定标准，主要有以下检测要求：检查点数为注浆孔数的 2，但不少于 2 点：本次随机进行 4 点的静力触探试验，每点试验深度 7 m，以确定注浆土体承载力。钻孔取上。每孔深度 7m，以提供注浆土体的粘聚力和内摩擦角及承载力。 2）检测效果 压
14、密注浆法有良好的效果，注浆处理后的土层承载力有明显的整体性提高。水泥浆注入的部分承载力较高，特别对于层淤泥质土，原土质的粘聚力 12kPa，内摩擦角为 12处理后分别为 14kPa 和 16。 6 结束语 压密注浆作为一种地基处理技术，通过工程实践认为： （1）作为充填式水下补漏措施，实用性强，施工较为简单，但需控制注浆压力，加强观测，以防周围构筑物变形或移位。 （2）对提高软弱的淤泥质土的承载力有一定的作用，但其渗透系数较小，排水缓慢，注浆困难，必要时适当降低地下水位，提高其注浆量。（3）对砂层、砂壤土、特别是互层的砂性松散土层具有良好的加固效果，在提高地基承载力的同时，对降低砂性土的渗透性和提高抗地震液化能力具有独特的功效，适合水利工程的特点，值得推广应用。
