1、14.8.2.5 浆液的基本性质及测试方法作为向地基注入的灌（注）浆材料和浆液具有的基本性质参数包括密度、PH 值、粘度、凝结时间、结石率等，分别介绍如下。1密度材料和浆液的密度指物体的质量与其体积的比值，即（4.8-13）Vm/式中 物体的密度；m物体的质量；V物体的体积。测定浆液密度时，最好在该浆液的所有成分混合后，在凝胶之前测定完毕。若凝胶时间太短，可对甲、乙液分别测定，然后按其西文中用量多少来计算密度。由于浆液西文的改变，有些浆液密度可能会有一个变化范围，这时需要测出最大和最小值。水泥浆、粘土浆、水泥粘土浆等悬浊液的密度除按上述方法在室内测定外，也可用理论公式计算。纯水泥浆的密度 q
2、与水灰比 W（重量比）之间的关系如下：（4.8-14）cweq)1(若 c=3、 =1，则上式为：（4.8-15） Wq312为现场使用方便，现将 和 W 之间的关q系示于图 4.8-15 中。2pH 值为测定 pH 值所使用的试剂称为 pH 值指示剂。指示剂是在 pH 值超过一定值范围时发生变色。如将酚酞试剂喷射到注有碱性浆液的地方将显示红色，pH值则为 810。为测定 pH 值使用的试低称 pH 试纸，在纸上染有指示剂的颜色。通常将各1 . 31 . 41 . 51 . 60 . 6 1 . 01 . 41 . 8水 灰比 W（密度 g/cm3）图 4.8-15 纯水泥浆水灰比与浆液密度之
3、间的关系曲线2种试纸配合使用。使用范围为 pH=014，测定 pH 值的精度为 0.2pH 单位。碱性水玻璃类浆液在碱性范围内凝胶，所以可用比色法以 pH 值测定它的碱度。该方法是利用碱性随氢离子浓度的变化，指示剂的颜色也有变化而进行的测定方法，可用指示剂溶液或 pH 值试纸等方法进行测试。3粘度浆液粘度的大小直接影响浆液的扩散半径，同时也决定浆液的压力、流量等参数在确定，从而影响到灌浆效果。粘度小，则扩散半径大。但为了防止浆液扩散太远而造成浪费，有时还要增加浆液的粘度。因此，理想的浆液其粘度应是可调的。粘度是度量流体粘滞性大小的物理量。浆液粘度是指浆液所有成分混合后的初始粘度。对理想浆液的粘
4、度要求是：初期粘度低，一旦凝胶则粘度急剧增大。图 4.8-16 为某些浆液在凝胶过程中站度的变化。为了获得准确的数据，一定要在浆液所有成分混合好后立即测定。测定浆液粘度可采用旋转式粘度计。悬浊浆粘度也常使用泥浆粘度计，即漏斗粘度计。关于各种粘度计的使用方法介绍从略。一般来说浆液的粘度随着稀释剂的用量和温度的升高而降低。但当衡释剂的用量超过一定限度时，则这种影响明显减弱。水泥浆的粘度通常用时间秒（s）表示，而一般液体的粘度用帕 秒（Pas ）表示。几种常用灌浆材料的粘度及测定方法见表 4.8-30。表 4.8-30 几种灌浆材料的粘度及测定方法浆 液 名 称 粘 度 测 定 方 法单液水泥类 1
5、5140s悬浊型浆液水泥水玻璃类 15140s 常用 ZNN 型泥浆粘度计水玻璃类 （34）10 -3Pas丙烯酰胺类 1.210-3Pas铬木素类 (34) 10 -3Pas脲醛树脂类 (56) 10 -3Pas溶液型浆液聚氨脂类 (十几几百) 10 -3Pas使用旋转式粘度计，落球式粘度计6 05 04 03 02 01 01 0 02 0 0（粘度 1 0- 3）P a s 图 8.4-16 浆液粘度随时间变化3浆 液 名 称 粘 度 测 定 方 法糖醛树脂类 610-3Pas4凝胶时间为了得到较理想的浆液扩散半径和较好的灌浆效果，凝胶时间应能准确的调节和控制。凝胶时间一般是指在一定的温
6、度下，从参加反应的全部混合时起，到浆液失去流动性止所经过的时间。凝胶时间除与参加瓜的成分有关外，还受浆液的配比、浓度、催化剂、溶剂、水的 pH 值以及温度的影响。测定浆液的凝胶时间有：粘度计法、倒杯法。粘度计法适用于凝胶时间大于 3min 的溶剂型材料。倒杯法是现场使用的比较简便的一种方法。该方法适用于各种灌浆材料，凝胶时间从瞬时至几十分钟都能使用。首先用量筒量取 A 液（主液）与 B 液（固化剂） ，分别置入烧杯中，然后把 A 液倒入装有 B 液的烧杯中，立即把 A、B 混合液再倒入 A 液的烧杯中，重复交替混合 A、B 液，直至浆液不再流动时或浆液呈现粘稠状为止，所经过的时间为凝胶时间。下
7、面将几种浆液的凝胶时间裂表如表 4.8-31，供参考。表 4.8-31 几种浆液凝胶时间浆液名称 凝胶时间 浆液名称 凝胶时间 浆液名称 凝胶时间纯水泥浆 1224h 水玻璃类 瞬间几十分钟 丙烯酰胺类 十几秒十几分钟水泥加添剂 615h 铬木素类 十几秒十几分钟 聚氨脂类 十几秒十几分钟水泥水玻璃双液浆 十几秒十几分钟 脲醛树脂类 十几秒十几分钟5结石率结石率（ ）是浆液固结后结石体积（V 1）与浆液体积（ V2）之比的非分数。表达式如下：（4.8-16）%021结石率愈高灌浆效果愈好。悬浊液的水灰比浆液的含水量是影响结石率的主要因素。6单轴抗压和抗折强度测定灌（注）浆材料的单轴抗压和抗折强
8、度的试验方法如下：凡浆液结石体为脆性材料与均采用纯浆液（如水泥浆、脲醛树脂浆、环氧4树脂浆等）一次成型。试样尺寸为 4cm4cm46cm。凡浆液结石体为塑性材料均采用浆液加标准砂的方法成型。先将标准砂装满试模，在捣固条件下慢慢加入浆液（丙烯酰胺、水玻璃、铬木素等）直至饱和，整平表面，固化后脱模，试样尺寸为 4cm4cm16cm。对于聚氨酯，由于其发泡膨胀，宜采用直径为 40mm 有机下班管密闭成型。先在下班管内装入标准砂，用水饱和，紧上盖，然后从下面注入浆液，固化后脱模。试样径高比 0.51。试样脱模后放入 205水中养护，测定 1d、3d、7d、14d 及 28d 抗折和抗压强度。每组取三块
9、测定其平均值。测试仪器可采用抗折试验机和 130t压力机测定。几种灌浆材料的抗压强度见表 4.8-32。表 4.8-32 几种灌浆材料的抗压强度浆液名称 试块成型方法 抗压强度（Mpa）测定仪器及方法水泥浆类 525水泥水玻璃类 520脲醛树脂类 28糖醛树脂类结石体为脆性，使用纯浆液，在4cm4 cm16 cm 或 4cm4 cm4 cm模中成型 16水玻璃类 60 10mm）对大孔隙进行渗透灌浆与充填灌浆类似。灌浆材料可以用水泥浆、水泥粉煤灰浆、水泥粘土浆、水泥水玻璃浆等，其结石体强度较高。2) 较大孔隙（2mmD10mm）可采用水泥浆等悬浮液。为减少微粒堵塞效应，灌浆前可用压缩空气或高压
10、水清洗孔隙。为取得较好的灌浆效果，须用较大的灌浆压力。但由于地基的非均质性，且不能随较大的灌浆压力，因而加固效果往往不甚理想。若以止水为目的，不需要较大的强度时，采用粘土浆液往往会取得良好的灌浆效果。若采用化学浆液，则易受地下水稀释的影响，且成本较高。灌浆时应选择好浆液的凝胶时间及合适的灌浆方法。3) 中等孔隙（渗透系数 K=510-2510 -3cm/s 的中砂）中等程度渗透性的地基适于化学灌浆。浆液主要是根据地基的渗透性及凝胶体的稳定性来选择，应选择被水稀释后仍能保持凝胶性能的浆液。4脉状灌浆对于土颗粒小，渗透性也小的地基，尤其是粉细砂及粘土层，注入的浆液几乎都是呈脉搏状渗透。这些脉状硬化
11、物使地基的力学性质及透水性得以改善。11浆液在脉状渗透的过程中，由于浆液压力的作用使周围的地基土得以挤密，但挤密效果随脉状的分布有很大的差别。与地下水流方向相平行的脉状浆液是不能起到良好的止水效果的。不过，在靠近类似钢板桩等挡土构筑物边上灌浆时，脉状浆液出现在钢板桩与地基土之间，堵塞了钢板桩结合部，可以起到截水防渗的目的。深度较浅（78m）的水平浆脉，由于注入压力的作用，将使地基隆起，有时危及邻近建筑物的安全。因此在灌浆过程中应随时观测地表的变形，以防止地基发生有害的变形。所使用的浆液应能准确地调整凝胶时间，使浆液不至流失过多。某些工程也利用其有利的变形，对建筑物顶升和纠偏。5成层土地基的灌浆
12、由于不同年代所沉积的土，其粒度、性质等不同，在垂直方向出现成层性，垂直于层面与平等于层面两个方向土体的渗透系数、力学性质也不相同。成层土上下渗透性不同时，多在层面产生接触冲刷等渗透破坏，流动的水会使细颗粒的土体流失而形成水的通路。在成层地基中进行灌浆，浆液首先是沿着层面进行渗透。所以成层土地基应采用层面脉状灌浆的方法来提高层面处土体的强度。由于粘性土含量少的砂土层的涌水和崩塌造成基坑开挖困难，所以必须向砂层中灌浆以增加砂土层的强度，提高其稳定性。由成层土组成的地基，不同土层的物理力学性质不相同，其渗透性和孔隙的大小也不相同。若选定以最小裂隙或孔隙为对象进行单一浆液的灌浆，在很多情况下是不经济的
13、。根据裂隙大小不同应注入两种以上的浆液，这称为复合灌浆。即使是在同一土层，由于沉积时外界条件不同，其密实程度和渗透性也不相同。一般来说，同一土层随着深度的增加，其密实度逐渐增大，所以也应采用复合灌浆技术。6应急灌浆在地下构筑物的施工中，有时会出现涌水、流砂及崩塌等，给施工带来困难。处理这些事故往往采用灌浆方法，称为应急灌浆。1) 在应急灌浆前，首先要做好事前处理处理的适当与否直接影响着经济性和灌浆效果。处理前应尽可能封堵临空12面，减小和分散涌水量，并防止浆液向临空面的流失。若涌水量很大就不能直接用化学灌浆止水。2) 尽可能调查和探险测崩塌的影响范围及涌水通路一般情况下，突发事故得不到充分的资
14、料，所以应边观察施工状况，边修改施工方法。3) 应急灌浆必须同时考虑止水和加固对于从钢板桩和地下连续墙的裂隙漏水，因漏水点周围是刚性的，向其背后充填或堵塞漏水孔完全能止水。但从土体面等处直接漏出的水，或在挡土构筑物的背面有空洞或崩塌的土时，很难达到全部止水，必须同时考虑止水和加固。4) 应急灌浆分两次以上进行效果较好地基之所以崩塌是因为该处土质复杂、薄弱，因此一次灌浆很难获得令人满意的结果。首先用混凝土等填充较大的空洞，然后用水泥浆等悬浮液充填较小的空洞和裂隙。5) 要事先确定灌浆材料首先估计地基的流失量，定出复原措施，求出浆液需要量。浆液需要量往往是砂土流失量的数倍。7挤密灌浆挤密灌浆是用严
15、格控制的方法将很稠的浆液注入钻孔，由于浆液流动度十分低，将难以渗透或“劈裂”进入地层的孔隙中去，故随着灌浆量的增加，在压力作用下，地层将被挤密，同时形成远大于钻孔孔径的“浆泡” 。对已建成的建筑物软基，进行挤密灌浆加固是提高地基承载力的一种良好手段。它具有工效高，造价较低，适应性强，加固范围易于控制，施工材料、工艺和设备较为简单，加固效果较为显著等特点。4.8.4 灌（注）浆设计4.8.4.1 设计前期调查为了进行正确的设计，必须对建筑物的地基和结构进行相应的调查，除收集已有的工程地质资料，掌握工程的重要性、建筑物的级别、所处理工程的标13准、所在位置及范围外，还应进行现场踏勘，了解环境条件、
16、原材料等其它有关因素，必要时应进行相应的勘察、地质勘探、物探，查明主要地质问题取得所需资料。勘察、地质勘探工作量要视工程规模、具体条件和设计需要确定。对于大型工程，地基情况往往很复杂，需要的查勘工作量就较大，要布置详尽的勘察、勘探网。勘察手段和方法一般包括：地表测绘、触探、槽探、钻探、洞探、物探及相应的试验。涉及区域性构造时，尚有遥感遥测等手段。对岩石地基，查勘内容一般包括：岩层、岩性、地质年代、风化程度、风化深度及覆盖层状况，岩石容重、强度、变形模量、弹性波速、软化系数等参数；建筑物地区宏观地质构造，断层、破碎带、软弱夹层等的产状、延伸情况、宽度、充填情况及有关情况，节理、裂隙组的发育规律、
17、产状、间距及充填情况，地应力状态；地下水的分布和活动规律、承压水及岩溶的调查，渗透特性、容许水力坡降的测定，水质分析；附近地下构筑物的位置、状况。对软土或砂砾石等地基土，查勘内容一般包括：地基土的组成情况、种类、性质、构造、分层及厚度；地基土的粒径分布、空隙率、承载力试验结果、力学性能、物理化学性能；地基土的渗透系数、水解特性、容许水力坡降，地下水的分布和活动规律、承压水状况，水质分析；附近地下构筑物的位置、状况。对混凝土裂缝，查勘内容一般包括：混凝土的力学性能、防渗指标、应力和变形状况，裂缝产生原因及性质；混凝土裂缝的位置、延伸情况、开度、充填情况；混凝土中水的分布和活动规律、水质分析；附近
18、地下构筑物的位置、状况。重要工程一般还应取得地形、水文、气象等资料：包括地形图、平面图、剖面图、水准点及平面控制点；地面及地下水位、地表径流及地下水渗流特征；气温、降雨、降雪特征。岩土勘察资料：岩土的类型、年代、成因、产状、物理力学指标及变异性、分布等；地质构造、裂隙、断层破碎带、岩溶、土洞、滑坡、崩塌等；地下水类型及腐蚀性；地震烈度、动力学参数及要求。建筑物资料：工程安全等级、规模、开挖深度、基础形式、结构类型、刚度、荷载及14分布、加荷速率、对地基的变形要求。其它资料：与邻近工程设施、拟建工程的关系；施工排污、排水条件，对噪音、粉尘等环境污染限制；当地勘察、设计、施工的经验，有关的法规、标
19、准、规程规范、定额等资料；工程计划进度、有关单位的配合与分工状况；当地材料性能和价格、当地的施工能力与劳务价格。4.8.4.2 设计原则灌浆方案应遵循下述原则：功能性原则：针对工程目的和要求，灌浆方案的可用性、可靠性等功能要求。适应性原则：指灌浆工程适应工程性质、条件、外部环境及其变化的程序。可实施性原则：指灌浆方案中的工程规模、有关参数和技术指标，在目前的技术水平条件下是可行的。经济性原则：灌浆方案通过技术经济比较，投入产出分析，在满足功能性要求的前提下，工程费用较低，建设单位能够承受。在确定采用后尚应采用先进技术，优化灌浆方案，合理使用材料。环境原则：避免污染环境或最大限度减少污染，包括避
20、免或减少材料的毒性、粉尘、有害气体及析出物、固化物，降低施工过程中的噪音。安全性原则：指灌浆方案能保障结构和相邻建筑物安全，保证施工人员的安全。功能性原则和适应性原则要求分析工程的重要性、灌浆目的、地质条件、结构的性质与类型、荷载及变形特性、时效性、进度等，以使灌浆方案能因地制宜，满足上述各方面的要求和条件，充分发挥其功能。4.8.4.3 灌（注）浆方案选择根据工程性质、灌浆的目的、所处理对象的条件及其它要求可进行方案选择。灌浆方案是否成立，取决于方案能否以最小的投资、最短的工期，达到工程在设计使用期限内安全可靠运行，并满足所有的预定功能要求。初步设计可按灌浆目的和标准、工程地质和水文地质条件
21、，从浆材和工艺两方面进行选择。重要工程应进行灌注试验加以验证、调整。初步的方案选择15可遵循下述思路。1在裂隙岩体中一般采用水泥浆，在砂砾石等较大孔隙地层多使用粘土水泥浆，在中细砂等较小孔隙地层渗透灌浆时多使用化学浆。2大孔隙地层和裂隙岩体中多采用渗透性灌浆，辅以脉状灌浆方式；中细砂层中多采用渗透灌浆或与脉状灌浆结合方式；土层中根据所选择的灌浆材料可采用渗透灌浆、脉状灌浆或电动化学灌浆方式。3较小孔隙地层可采用脉状灌浆、挤密灌浆方式，使用水泥、或粘土水泥浆进行防渗或加固处理。按灌浆的不同目的，对浆材和工艺的选择见表 4.8-38。表 4.8-38 按灌浆目的对浆材工艺的选择表灌浆目的 浆材类型
22、 工艺技术 浆液类型岩基防渗 悬浮浆液、低强度化学浆 渗透及脉状灌浆 水泥浆、聚氨脂浆、丙凝浆、AC-MS 浆岩基加固 悬浮浆液、高强度化学浆 渗透及脉状灌浆 水泥浆、环氧浆、甲凝浆、聚脂浆地基土防渗 悬浮浆液、低强度化学浆渗透灌浆及脉状灌浆、电动化学灌浆、高喷灌浆水泥浆、粘土浆、聚氨脂浆、丙凝浆、AC-MS 浆、酸性水玻璃地基土加固 悬浮浆液、高强度化学浆渗透灌浆、脉状灌浆、电动化学灌浆、挤密灌浆、高喷灌浆水泥浆、环氧浆、甲凝浆、聚脂浆、改性水玻璃浆、碱液、铬木素浆混凝土加固 高强度化学浆 渗透灌浆 环氧浆、聚脂浆混凝土接缝灌浆、回填灌浆 悬浮浆液 渗透灌浆、挤密灌浆 水泥浆、水泥砂浆堵水灌
23、浆 速凝浆液 渗透灌浆 水泥水玻璃浆、水玻璃浆、聚氨脂浆、沥青浆预灌浆 悬浮浆液、化学浆液 渗透及脉状灌浆 水泥浆、水泥水玻璃浆临时工程灌浆 悬浮浆液、化学浆液 渗透及脉状灌浆、挤密灌浆、高喷灌浆 水泥浆、水泥水玻璃浆、水玻璃浆4.8.4.4 灌（注）浆前期试验由于各工程的地层、环境等所处理对象的条件不同，设计的工程目的要求亦不尽相同，而同类工程的灌浆经验往往仅能作为参考，不宜直接搬用，因此为了了解地层灌浆特性，取得必要的灌浆经济技术数据，确定或修正灌浆方案，使设计、施工更符合实际情况，布置更为合理，重要工程、地质条件复杂地区或有特殊要求的工程，应先期进行一下规模和深度的现场灌浆试验，并以试验
24、成果作果作为灌浆设计和施工的主要依据。161试验目的论证采用灌浆方法在技术上的可行性，效果上的可靠性和经济上的合理性；推荐合理的施工程序和良好的施工工艺、合宜的灌浆材料和配合比；提供有关的技术数据，如孔距、排距、灌浆体厚和深度、施工定额；选定灌浆压力；提出灌浆机械设备意见；形成编制灌浆设计和施工技术要求等文件的条件。2试验程序和内容制定灌浆试验方案和实施大纲，编制灌浆试验任务书和实施细则；进行灌浆材料、浆液及结石的物理、力学和化学性能试验；按拟定的灌浆工艺进行钻孔、冲洗、压水试验和灌浆的实施；按灌浆效果鉴定的标准和方法进行灌浆质量检查；对试验资料进行整理，对成果进行分析并编写试验报告；必要时聘
25、请灌浆专家咨询和评审。1）试验地段的选择选择应考虑其地质情况具有代表性的地段，一般宜选择在地质条件中等偏劣的地段。重要工程，可根据试验目的、技术方案、地质条件的差异状况选择若干个地段进行试验。加固灌浆试验可选择在拟加固的范围内，水电工程帷幕灌浆一般可选择在帷幕线的上游，当质量有把握时也可选择在帷幕线上。2）试验孔的布置形式和数量试验孔的布置形式和数量主要根据试验目的和地质条件拟定。初设阶段需进行灌浆试验时，可布置 13 个孔进行简易试验。技术设计阶段需进行灌浆试验时，往往需布置 79 个孔或更多的孔按 34 个次序分序进行试验。按地层渗透性的大小，可拟定一序试验孔的孔距。一般防渗灌浆多采用线性
26、布置，呈单排到多排，且各排孔多采用单数孔，按分序加密原则实施。加固灌浆则多采用方格形或梅花形布置。典型布置参见图 4.8-1717图 4.8. -17 典型灌浆试验孔的布置形式（a）单排孔布置；（b）三角形布置（c）梅花形布置（ d）方格形布置序孔 序孔 序孔 检查孔试验施工应按分序加密原则进行。自上而下灌浆时，后序排或后序孔应在前序排同序孔或前序孔灌浆完成 15m 以上时才可开始钻孔。灌浆试验施工包括：钻孔、冲洗、压水试验、灌浆。3）灌浆试验实施(1) 钻孔可试用各种钻孔机具及方法钻进，以通过试验选择获得高效经济的钻孔机具及方法。(2) 根据地质条件和要求进行钻孔冲洗试验，对于不进行钻孔冲洗
27、的工程也应进行必要的论证。(3) 压水试验一般使用单点法或三级压力五个阶段的五点法。水利水电工程压水试验压力选用表 4.8-39 中的规定值。表 4.8 -39 压水试验压力值选用表灌浆工程类别钻孔类型坝高(m)灌浆压力(MPa)单 点 法压水试验压 力 五点法压水试验压力 备注 1 1MPa 0.3,0.6,1.0,0.6,0.3(MPa) 1 0.3MPa 0.1,0.2,0.3,0.2,0.1(MPa)先导孔 0.3 灌浆压力 70 H 或1.5H070100 1MPa基岩帷幕灌浆 质 量检查孔100 1MPa 或1.5H单点法压水试验压力的 0.3,0.6,1.0,0.6,0.3 倍H
28、0、H 为坝前水头(m)，均以正常蓄水位为准，分别从河床基岩面和帷幕所在部位基岩面起算1m 水头0.01MPa 1.5H 大于 2MPa 时采用 2MPa灌浆压力大于 3MPa时，压力试验压力由设计按地质条件和工程需要确定基岩固 灌 13 1MPa 18结灌浆和水工隧洞围岩固结灌浆浆孔和质量检查孔1 灌浆压力 的 80其它地层压水试验压力可采用灌浆压力的 80，或采用本工程地质勘探所用的压水试验压力值。压入流量稳定标准为：在稳定的压力下，每 35min 测读一次压入流量。连续四次读数中最大值与最小值之差小于最终值的 10，或最大值与最小值之差小于 1L/min 时，本阶段试验即可结束，取最终值
29、作为计算值。单点法压水试验成果以透水率 q 表示，计算公式见 4.8-20。（4.8-20）PLQ五点法压水试验成果计算：以压水试验三级压力中的最大压力值（P）及其相应的压入流量（Q）代入公式 4.8-20，即可求出透水率值。五点法压水试验成果表示可根据五个阶段的压水试验资料绘制 P-Q 曲线，而后参照表 4.8-40 确定 P-Q 曲线类型。表 4.8-40 三级压力五个阶段压水试验的 P-Q 曲线类型及曲线特点表类型名称 A(层流) 型 B(紊流)型 C(扩张 )型 D(冲蚀)型 E(充填 )型P-Q曲线PQPQPQPQPQ曲线特点升压曲线为通过原点的直线，降压曲线与升压曲线基本重合升压曲
30、线凸向 Q轴，降压曲线与升压曲线基本重合升压曲线凸向 P轴，降压曲线与升压曲线基本重合升压曲线凸向P 轴，降压曲线与升压曲线不重合，呈顺时针环状升压曲线凸向Q 轴，降压曲线与升压曲线不重合，呈逆时针环状(4) 裂隙岩体灌浆分段方式主要有：自下而上分段法，自上而下分段灌浆法，自上而下孔口封闭分段灌浆法，段长一般在 5m 左右。水电工程多用浆液孔段内循环灌浆工艺。19地基土体灌浆工艺主要有：打入花管灌浆法，套管护壁灌浆法，循环钻灌浆法，套壳花管灌浆法。灌浆压力是灌浆能量的来源，是控制灌浆质量的重要因素。使用较高压力的优点在于：使浆液能更好地压入地层孔隙，并利于水泥浆液中水分尽快、尽多地析出，结石充
31、满饱满、密实；可获得较大的扩散范围，可使孔距增大，孔数减少，使施工经济，工期缩短。但过高的灌浆压力会使建筑物和地层产生不利的变形，使浆液过度脉状扩散，造成浪费。灌浆试验在必要时应进行地表抬动变形和水平位移监测。常采用的监测方法有精密水准仪观测、千分表或多点位移计观测、测斜仪观测等。浆液室内试验可有选择地进行细度和颗分试验；配比试验；流动性或流变参数、凝结时间；沉降稳定性；结石的容重、强度、弹性模量和渗透性。现场灌浆试验的浆液使用，遵循由稀向浓的变换原则，直至达到灌浆结束标准。灌浆试验施工完成待凝（一般为 714d）后，可进行灌浆效果检查。常用的检查方法有：钻孔取芯、压水试验、钻孔波速及弹模测试
32、，开挖探洞或钻大口径孔进行观察，进行各种力学性能试验。(5) 灌浆试验报告内容可包括：试验的工程环境、目的、任务、地质条件；试验的实施状况和质量效果检查情况；试验成果的分析和评述。4.8.4.5 灌（注）浆材料及配方设计灌浆工程选择合适的浆材和浆液配比对工程的质量、经济性和施工有重要的影响。1综合技术经济指标从浆材综合技术经济指标比较，以打分的方法进行评价，各种浆材的取分值参见表 4.8-41。表中未计入所处理工程的具体条件，也未考虑施工的难易程度、拟采用的工艺措施，在实际工程中应结合具体情况进行方案的选择。表 4.8-41 浆材综合技术经济指标评分表序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9项
33、目 造价 注入能 力 防渗效 果 加固效 果 耐入性 施工期非毒性 使用期非毒性 非石油 产品 总分最高分值 3 1 2 2 1 0.5 1.5 2 1320水泥 2.8 0.2 1.8 1.8 0.9 0.5 1.5 2 11.5水玻璃 2.4 0.6 1.8 1 0.8 0.5 1.1 1.6 9.8铬木素 1.8 0.7 1.8 1 0.7 0 0.9 1.6 8.5AM-9 0.6 0.8 1.8 0.5 0.9 0.2 1.1 0.4 6.3AC-MS 0.6 0.8 1.8 0.5 0.9 0.3 1.1 0.4 6.4酚醛塑料 1.5 0.6 1.6 1 0.9 0.2 1.1
34、0.8 7.7有机胶 1.2 0.4 1 0.5 0.3 0.5 1 2 6.9沥青乳剂 1.5 0.7 0.5 0.3 1 0.5 1.5 0 6.0粘土 3 0.4 1.8 0.3 0.9 0.5 1.5 2 10.4聚氨脂 0.3 0.7 1.8 1 0.9 0.3 1.2 0.3 6.5环氧 0.1 0.8 1.8 2 1 0.2 1.2 0.8 7.92灌浆工艺的影响对于渗透灌浆，地层的可灌性或渗透性对选择合适的浆材十分重要，表 4.8-42 给出了各种浆材的适用范围，供参考。表 4.8-42 各种浆材的适用范围渗透系数(cm/s) 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5
35、10-6 10-7水泥浆 膨润土水泥浆 分散膨润土 铬木素凝胶 浓浆 硅胶稀浆 丙凝 苯酚 灌浆工程常采用的水泥浆液等粒状浆材，其渗透注入能力受水泥颗粒大小、流动性和沉降稳定性控制，尤以颗粒尺寸最为重要。考虑到群粒堵塞效应、地层孔隙率状况和工程的经验，国内外广泛采用公式（3.2-1）进行砂砾石地层和砂层的可注性判断。满足该公式条件时，可使地层的渗透系数降低至 10-410 -5cm/s 量级水平。水泥浆液的流动性取决于水灰比，一般水灰比大于 5 后流动性变化不大。水电工程帷幕灌浆采用 5:1，3:1，2:1，1:1，0.8:1 ，0.6:1 ，0.5:1 等七个比级，开注水灰比可采用 5:1。
36、近来，国内外灌浆工程采用的开注水灰比越来越小，如采用 2:1 开灌，比级越来越少。如采用 2:1，1:1， 0.6:1 三个比级。也有工程只21采用一种水灰比的所谓稳定性浆液进行灌注。水灰比越大，浆液的沉降析水率越高，分选沉淀性越强，对灌浆过程将产生一些不利的影响。如：分选沉降堵塞灌浆通道，过高的析出水影响灌浆效果。工程中，除采用循环灌浆、较高压力等措施外，常在浆液中掺入膨润土或高塑性粘土进行改性。渗透性灌浆工程采用化学浆液时，其流动性除要考虑浆液的粘度外，尚需考虑浆液的浸润性，需要了解其表面张力或接触角等指标。灌浆工艺对选择浆材的影响参见表 4.8-433经济性的影响为降低工程造价，一般应尽
37、可能利用当地材料，如粘土、粉煤灰。灌浆工程多使用水泥也是由于其来源广、在凝固性材料中造价较低。但从具体工程考虑，有时利用某些化学材料的特性可获得较低的工程造价。如某些堵漏工程，利用化学材料的凝固特性，可使用较少的材料、较低的工作量，获得较低的工程造价。4环境污染的影响灌浆材料中，不少材料有程度不同的污染环境问题，甚至有的材料具有一定的毒性。在选择浆材和浆液配比时，应严格控制其危害，尽量减少或避免对环境的污染。尤其当施工场地位于饮水源、河流、湖泊、鱼池、村镇附近时，更应严格控制。4.8.4.6 浆液扩散半径与灌（注）浆孔的布置灌浆扩散半径是一定工艺条件下，浆液在地层中扩散程度的数学统计的描述值，
38、是确定排数、孔距和排距布置等的重要参数。渗入性灌浆按灌浆扩散理论推导的扩散半径公式众多，在砂砾石层中灌浆常用的有：按球形扩散理论推导的 Mang 公式，参见式（4.8-21） ；按柱形扩散理论推导的式（4.8-22） 。（4.8-21）)/(3nKhrtR表 4.8-43 按灌浆工艺选择浆液类型表灌浆工艺 浆 液 类 型渗透灌浆 低粘度溶液浆液、悬浮浆液脉状灌浆 水泥浆、粘土浆、粉煤灰等悬浮浆 液挤密灌浆 低流动度的悬浮浆液、水泥砂浆电动化学灌浆 水玻璃浆液22（4.8-22）)/ln(/2rRKhrtR工程中亦有时采用下列公式进行估算：在砾石地层中有（4.8 -23）3/1)/(54.1nt
39、hr（4.8-24）2/2/1)KR式中： 为有效充填系数。由于地层的不均匀性，浆液扩散往往是不规则的，灌浆扩散半径难以准确计算。一般灌浆扩散半径与地层渗透系数、孔隙尺寸、灌浆压力、浆液的灌入能力等因素有关。工程初步设计阶段，可通过经验或工程类比确定灌浆扩散半径，作出初步的钻孔布置，经灌浆试验或施工前期灌浆效果验证、评估后确定。4.8.4.7 灌（注）浆压力确定地层容许灌浆压力一般与地层的物理力学指标有关，与灌浆孔段位置、埋深、灌浆材料、工艺等也有一定的关系。重要工程地层容许灌浆压力的确定多由灌浆试验得出，一般情况下可参照类似工程的经验和有关公式初步拟出，再在工程实施中的前期逐步调整确定。砂砾
40、石地基灌浆容许压力公式：（4.8-25）)75.0(hKHCp（4.8-26 ）式中： 为容许灌浆压力，10 5Pa；C 为与孔序有关的系数，、序孔分p别为 1、1.25、1.5；H 为地基覆盖层厚度，m；K 为与灌浆方式有关的系数，自上而下灌浆时取 0.8，自下而上灌浆时取 0.6； 为与地层性质有关的系数，结构疏松、渗透性强取低值； 为灌浆段至地表的深度，m ； 为系数，在 13h间选取； 为上覆地层的重度，10N/m 3。岩石地基灌浆容许压力公式：（4.8-27）Dp210式中： 为容许灌浆压力初值，10 5Pa；m 1 为灌浆方法系数， 105Pa/m；m 2 为灌0p23浆次序系数，
41、10 5Pa/m，、序孔分别选择 1、11.25、11.5；D 为灌浆段埋深，m。 及 m1 可由表 4.8-44 查出。0p表 4.8-44 及 m1 选用表0pm1（10 5Pa/m）岩 性 0（105Pa） 自上而下 自下而上裂隙细小且少、结构密实的岩石 1.53.0 2.0 1.01.2弱风化裂隙岩石、无大裂隙但有层理的沉积岩 0.51.5 1.0 0.50.6严重风化裂隙岩石、有近水平层理的沉积岩 0.250.5 0.5 0.20.34.8.4.8 灌（注）浆结束标准灌浆标准指工程要求地层或结构经灌浆处理后应达到的质量标准。质量标准直接关系到建筑物的功能、安全性以及工程量、工程进度、
42、造价等。由于工程性质、灌浆的目的的要求、所处理对象的条件各不相同，又受到检测手段的局限，故设计的灌浆标准常常采用防渗标准、强度及变形标准及施工控制标准进行控制。并且常常需要在施工前进行灌浆试验，在验证灌浆设计、施工参数的同时，确定灌浆质量标准的具体指标。1防渗标准防渗标准是指对地层或结构经灌浆处理后应达到的渗透性要求，是工程为了减少地基的渗透流量、避免渗透破坏、降低扬压力提出的对地层的渗透性要求。岩石地基的防渗标准采用钻孔压水试验成果表示。压水试验成果又以透水率 q 表示，单位为吕容（Lu） 。定义为：压水压力为 P 为 1MPa 时，每米试段长度 L(m)每分钟注入水量 Q（L/min）为
43、1L 时，称为 1Lu。若压水压力不等1MPa 时，可按下列线性关系推出。（4.8-28）PLq压水流量稳定标准为：在稳定的压力下，每 35min 测读一次压入流量，连续四次读数中最大值与最小值之差小于最终值的 10，或最大值与最小值之差小于 1L/min 时，本阶段试验即可结束，取最终值作为计算值。国内外岩石地基工程防渗标准一般 15Lu，特殊情况高标准可达 0.5Lu，24低标准为 10Lu。地基土的防渗标准多采用渗透系数（K，单位 cm/s）表述，防渗标准一般要求渗透系数降低到 10-4cm/s 量级以下。由于灌浆工程多采用钻孔压水试验成果表示，渗透系数与透水率之间的关系大致可按下式估计
44、：（4.8-29）510.qK岩基帷幕工程中，帷幕的防渗标准尚包括幕体的容许水力坡降，一般取值在 1025，当幕薄或幕体渗透系数大时取小值。根据幕体的容许水力坡降，可确定适当的幕厚。防渗帷幕的容许水力坡降尚有一定的争议，这与岩体的各向异性有关，灌浆参数的变化，使浆液的扩散范围也会发生很大的变化，目前还难以计算岩基灌浆防渗体的厚度。不同的灌浆方案，尤其是不同的灌浆压力和材料，使形成的浆液结石质量区别较大，其容许水力坡降随之变化。此类因素的影响尚需进一步深入研究。2强度及变形标准强度及变形标准是指对地层或结构经灌浆加固处理后应达到的强度和变形要求，是工程为提高地层或结构的承载能力、物理力学性能，改
45、善变形性能，对抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、粘结强度及变形模量、压缩系数、蠕变特性等方面指标的要求。设计时应根据工程性质、灌浆的目的要求、所处理对象的条件，确定所需要的强度、变形标准及适宜的检测手段和指标。岩石地基（及构筑物）的灌浆加固处理，强度及变形标准可采用岩体波速测试、钻孔或探洞变形模量测试值、岩芯或试件强度值表述，限于检测设备和技术条件，常采用钻孔压水试验成果值表示，并用经验判断和工程类比评价。地基土的灌浆加固处理，强度及变形标准可采用地层钻孔或静载试验压缩模量测试值、承载力试验值、试件抗剪强度值等表述。有时限于条件，常采用钻孔注水或抽水试验成果值或渗透系数表示。接缝灌浆及裂缝灌浆加固
46、处理，强度及变形标准常采用抗压强度、抗拉强度、粘结强度及变形模量、蠕变特性等指标。锚固工程灌浆加固处理，强度及变形常采用锚固剂材料及界面的抗剪强度指标或抗拔力指标。25桩基工程辅助进行的灌浆加固处理能显著提高桩端抗压强度，强度及变形标准常采用承载力指标。为保持所要求的强度及变形标准，在考虑该标准的同时也应考虑一定的耐久性要求，避免诸如物理、化学溶滤破坏、过低的耐久性等情况发生。3施工控制标准1）灌浆量控制标准灌浆量控制标准常用于各种地基土渗透灌浆。由地基土的孔隙率 n，设计的灌浆体积 V(m3)控制指标可按下述公式计算：（4.8-30）VnmQ对于防渗帷幕灌浆工程，要求各钻孔灌浆体有一定的搭接
47、以形成连续的幕体。工程中常采用分序逐渐加密原则进行灌浆，若孔距布置适当，后序孔耗灰量应较前序孔适当递减。后序孔的单位耗灰量和前序孔的单位耗灰量之比称为孔序单位耗灰量递减率。若孔序单位耗灰量递减率大于 1，表明与前序孔浆体尚未搭接，需要增加下一孔序或调整布孔孔距。若孔序单位耗灰量递减率在0.250.75 之间，表明与前序孔灌浆体搭接良好，布孔孔距较为合理。2）灌浆压力控制标准根据工程需要，参考灌浆试验或经验，可设计出一定的灌浆压力作为控制标准。灌浆实施时，采用给出的压力，达到一定灌浆结束条件进行控制。如在水工建筑水泥灌浆施工技术规范SL62-94 中为：在规定的压力下，当注入率不大于 0.4L/min 时，继续灌注 60（30）min；或不大于 1L/min，继续灌注90（60）min，灌浆可以结束。3）灌浆强度值（GIN）控制标准G隆巴迪提出一定的灌浆压力和注入量的乘积，即所谓的能量消耗（ GIN值） ，作为灌浆控制的标准。该控制方法近来在国内几座重点水利水电工程中进行了试验。
