1、灌浆基础知识和计算公式 4/16/2010 12:00:00 AM 一、灌浆的含义：简单的说，灌浆就是将具有胶凝性的浆液或化学溶液，按照规定的配比或浓度，借用机械（或灌浆自重）对之施加压力，通过钻孔或其他设施，压送到需要灌浆的部位中的一种施工技术。二、灌浆的实质：充填这些节理裂隙、孔隙、空隙、孔洞和裂缝之处，形成结石，从而起到固结、粘合、防渗，提高承载强度和抗变形能力以及传递应力等作用。三、灌浆分类：按照大坝坝基岩类构成，可分为岩石灌浆和砂砾石层灌浆。按照灌浆的作用，可分为固结灌浆、帷幕灌浆、回填灌浆和接触灌浆。按照灌注材料，可分为水泥灌浆、水泥砂浆灌浆、水泥粘土灌浆以及化学灌浆等。按照灌浆压
2、力，可分为高压灌浆（3MPa 以上）、中压灌浆（0.53MPa）、低压灌浆（0.5MPa 以下），后两类也可称为常规压力灌浆。按照灌浆机理，可分为渗入性灌浆和张裂式灌浆。四、灌浆材料：水泥（磨细水泥、超细水泥）、砂、粉煤灰、粘土和膨润土、水外加剂（速凝剂、减水剂、稳定剂）五、水泥浆液：配置水泥浆时，多依照质量比例配制，也有按照体积比例配制的。我国各灌浆工程都采用质量比，帷幕灌浆使用范围一般多为 水：水泥=5：10.5：1，固结灌浆多为 2：10.5：1。1、水泥浆的配制：将水泥和水依照规定的比例直接拌和，这种情况最为简单。先将计量好的水放入搅拌筒内，再将水泥按所规定的质量秤好后，放入筒中直接搅
3、拌即可。例如欲配制各种浓度的水泥浆 100L，其所用的水泥和水量可见下【表1】。配制水泥浆 100L 【表 1】注：水泥的密度以 3kg/L 或 3g/cm计在灌浆过程中，常需要将搅拌桶内的水泥浆变浓。如原水泥浆 100L，加水泥质量可见下【表 2】。在原 100L 水泥浆中加水泥使水泥浆变浓 【表 2】 注：加水泥单位为 kg注：水泥的密度以 3kg/L 或 3g/cm计在灌浆过程中，常需要将搅拌桶内的水泥浆变稀。如原水泥浆 100L，加水体积可见下【表 3】。在原 100L 水泥浆中加水使水泥浆变稀 【表 3】 注：加水单位为 L注：水的密度以 1kg/L 或 1g/cm计水泥的密度以 3
4、kg/L 或 3g/cm计水灰比为 0.9 ：1 时，密度为 1.554 ；水灰比为 0.7 ：1 时，为 1.662当采用集中制浆时，原浆的水灰比多采用 0.6：1 或 0.5：1。将这种浆液输送到灌浆施工地点。在拌制所需浓度的水泥浆时，需要放入一定量的原浆，再加入一定量的水，其加入量可见【表 4】。配制水泥浆需要的原浆和加入水量（配制水泥浆按 100L 计，原浆浓度 水：水泥=0.6：1）【表 4】2、浆液配料用量计算：例举 5 个简单的计算示例，供参考（设水泥密度为 3g/cm，即 3kg/L）（1）试求水灰比为 2：1 的水泥浆的密度。取 100kg 水泥，200kg 水拌合成水泥浆，
5、其体积 V=1003+2001=233.3L。答：水泥浆的密度=300kg233.3L=1.286kg/L。（2）水泥浆的密度为 1.5g/cm，求其水灰比。设取 100L 的水泥浆，则其重量为 150kg。列方程式：设水泥重量为 C(kg)，水的重量为 W(kg)，W1+C3=100(W+C)100=1.5解方程得 W=75kg，C=75kg。答：水泥浆的水灰比为 75：75，即 1：1。（3） 集中供浆，原浆水灰比为 0.5：1，今欲配制水灰比为 2：1 的水泥浆 100L，求需要加入原浆多少升，再加多少升水。分为 4 个程序解：1）先求出 1L 的水灰比为 0.5：1 的原浆中，水泥和水
6、各为多少？0.5L 水和 1kg 水泥拌和后原浆体积 V=0.51+13=0.833L。于是 1L 原浆中，水泥应为 10.8331=1.2kg，水为 10.8330.5=0.6L。2）再求出配制 100L 的水灰比为 2：1 的水泥浆，需要水和水泥各为多少？列方程式：W:C=2:1W1+C3=100解方程得出 W=86L,C=43kg3) 配制 100L 水灰比为 2：1 的水泥浆需用原浆 V1=43（1.2100） 100=431.2=35.8L。4）配制 100L 水灰比为 2：1 的水泥浆尚需加入水量 W1=86-35.80.6=64.5L。（4）今欲将 80 升水灰比为 5：1 的稀
7、水泥浆配制成水灰比为 2：1 较浓的水泥浆，需加入多少水泥？设 80L 水灰比为 5：1 的水泥浆中水泥重量为 Ckg。80L 水灰比为 5：1 的水泥浆中水的重量为 Wkg。X 为应加入的水泥量。列方程式：W:C=5:1(稀浆的配比关系)W1+C3=80(根据绝对容积理论)W:(C+x)=2:1（较浓浆的配比关系）解方程得出 x=22.5kg。（5）今欲将 80 升水灰比为 3：1 的水泥浆配制水灰比为 5：1 的稀水泥浆，需加入多少水量？设 80L 水灰比为 3：1 的水泥浆中水泥重量为 Ckg。80L 水灰比为 3：1 的水泥浆中水的重量为 Wkg。X 为应加入的水量，列方程式：W:C=
8、3:1（原水泥浆配比关系）W1+C3=80（根据绝对容积的理论）(W+x):C=5:1（新水泥浆配比关系）解方程式 x=48L答：应加入水量 48L（加入水后，浆液体积为 80+48=128L）。附：1、（a）在纯水泥浆中加水使其由稠变稀：加水量（L）=待稀释的水泥浆量（L）（稠水灰比+1水泥密度）（稀水灰比稠水灰比）（b）在纯水泥浆中加水泥使其由稀变稠：加水泥量（Kg）=待变稠的水泥浆量（L）（稀水灰比+1水泥密度）（稀水灰比稠水灰比）稠水灰比2、配制水泥砂浆：要配制水：水泥：砂=X：Y：Z 的水泥砂浆 V 升，需要的水量（Kg）、水泥量（Kg）、砂子量（Kg），其中水、水泥和砂的密度分别为
9、 水、 水泥、 砂。水量（Kg）=V（X 水+Y 水泥+Z 砂）X水泥量（Kg）=V（X 水+Y 水泥+Z 砂）Y砂子量（Kg）=V（X 水+Y 水泥+Z 砂）Z3、1)配料密度的确定(配料即浆液中除了水之外的所有物质，比如水泥、粘土、水玻璃等，水与配料的质量比为水固比，水与水泥的质量比为水灰比)设： 水泥、外加剂 1、外加剂 2、外加剂 3、外加剂 4、外加剂 5 的密度分别为 水泥、1、2、3、4、5，同时： 外加剂 1：水泥=a：1 即外加剂 1 的质量：水泥的质量=a：1外加剂 2：水泥=b：1外加剂 3：水泥=c：1外加剂 4：水泥=d：1外加剂 5：水泥=e：1那么得： 配料的密度
10、=（1 + a + b + c+d+e）【（1 水泥）+（a1）+（b2）+（c3）+（d4）+（e5）】2）水灰比情况下：累计注灰量=累计流量浆密度（水灰比+1+a+b+c+d+e） 浆密度=（水灰比+1+a+b+c+d+e）【水灰比+（1 水泥）+（a1）+（b2）+（c3）+（d4）+（e5）】3）密度仪情况下：累计注灰量=累计流量浆密度（水灰比+1+a+b+c+d+e）水灰比=（1 + a + b + c+d+e）浆密度【（1 水泥）+（a1）+（b2）+（c3）+（d4）+（e5）】（浆密度1）4）单位注灰量=累计注灰量段长5）各配料注入量：注入水泥量=累计注灰量注入添加剂 1 量=
11、注入水泥量a注入添加剂 2 量=注入水泥量b注入添加剂 3 量=注入水泥量c注入添加剂 4 量=注入水泥量d注入添加剂 5 量=注入水泥量e六、水泥粘土浆液：水泥与粘土的比例，帷幕灌浆施工要求结石强度高一些和凝结时间快一些的工程，粘土掺量可少一些，例如为水泥重量 40%、60%；反之，则可多一些，例如水泥：粘土可为 1：1，1：2，1：3 甚至 1：4。对临时性低水头的防渗工程，可采用掺粘土量大的配比。水与干料的比例（水固），也就是水：（水泥+粘土），一般多采用 3：11：1(重量比)。拌制水泥粘土浆所需要的水泥、粘土原浆和水量，可预先计算好列成表，便于配制浆液时用，参见【表 5】。配制水泥粘
12、土浆（水泥：粘土=1：1）所需要的粘土原浆水泥与水量(配制 100L )【表 5】注：水泥的密度以 3kg/L 或 3g/cm计，粘土的密度以 2.76g/cm计七、自重（浆柱）压力的计算1 干孔（地下水位位于段底之下）示意图如下：浆柱压力= （段底-段顶）2 + 段顶 + 压力表距地表浆比重100（MPa）注：浆比重 = 浆密度 水密度 = 浆密度的数值 例如：浆密度 3.8Kg/L，水密度=1Kg/L(1g/cm),那么浆比重 = 3.8Kg/L 1Kg/L = 3.8 。2 地下水位位于段顶和段底之间示意图如下：浆柱压力=（段底-地下水位）2 （浆比重-1）+（地下水位-段顶）2+（段顶
13、+压力表距地表）浆比重 100（MPa）3 地下水位位于段顶之上 示意图如下：浆柱压力= （段底-段顶）2 +（段顶-地下水位）（浆比重-1）+ （地下水位+压力表距地表）浆比重100（MPa）吕容公式（摘自：DL/T 5148-2001 水工建筑物水泥灌浆施工技术规范）4 吕容公式概念压水试验成果以透水率 q 表示，单位为吕容（Lu）。定义为：压水压力为 1MPa，每米试段长度每分钟注入水量 1L 时，称为 1Lu。 若压水压力小于 1MPa，按直线延伸方式换算。5 公式q=Q/L.S 式中 Q流量（Lmin）；L段长(m)；S压力（MPa）。6 有 Hw 的公式q = Q / (p+Hw/100) *L q： 透水率，LuQ： 压水流量，L / MinP： 孔口表压力，MPaL： 试段长度，mHw： 孔口到压力起算零线的距离，m7 Hw 的计算设起始孔深为 D，终止孔深为 E，地下水位到孔距离为 HH D ，Hw = HD H E ，Hw = ( H D ) / 2 + DE H ，Hw = ( E D ) / 2 + D
