论文部分内容阅读
【摘 要】在基坑开挖，矿井井巷施工以及穿越工程中灌浆法帷幕止水是最为常见的止水方法之一，但在工作中由于种种原因，止水效果往往不太理想，因此，灌浆法帷幕止水的设计与计算就显得尤为重要，如何合理有效的布置钻孔、有效灌入浆液就成了工程成败的关键。【关键词】灌浆；帷幕；设计与计算
How carry on infusing a syrup method a purdah water design
Li Xiang-guo
(Shanxi province four geology engineerings investigateChangzhi Shanxi 046000)
【Abstract】Open to dig in the Ji pit, mineral tidy lane construction and cross to infuse syrup method purdah in the engineering water be the most familiar one of water methods, but in the work because of various reason, water effect be usually not really perfect and therefore infuse syrup method purdah water of design and calculation seem to be is importance, how reasonable valid of arrange to drill a hole, valid infuse into syrup liquid become the key of engineering success or failure.
【Key words】Infuse syrup;Purdah;Design and calculation
灌浆法是指利用气压、液压或电化学原理，将具有流动性和胶结性能的浆液注入各种介质的裂隙、孔隙，形成结构致密、强度高、防渗性能和化学稳定性好的固体，以改善灌浆对象的物理力学性质。利用灌浆法帷幕止水第一步首先要了解场地的工程地质性质、灌浆的主要目的及具体要求，这是设计和计算成败的关键。
1. 进行灌浆设计时，应遵循下列基本原则：
1.1 了解地质条件。查明场地的工程地质条件和水文地质条件。
1.2 方案选择。根据地质条件、工程的性质及灌浆目的，初步选定灌浆方案。
1.3 灌浆方案试验。包括室内试验和现场灌浆试验。寻求最佳注浆方法和最优灌浆参数。
1.4 设计和计算。确定各项灌浆参数和技术措施。
1.5 调整和修改设计。在施工过程中，根据所出现的具体情况，对原设计进行必要的调整和修改。
2. 设计内容主要包括以下几个方面：
2.1 灌浆标准。通过灌浆要求达到的效果和质量指标。
2.2 灌浆材料。包括浆材的种类、配方及制备工艺。
2.3 管将范围。灌浆孔的平面图(孔距、排距、孔数、排数)及灌浆深度。
2.4 浆液影响半径。指浆液在设计压力下所能达到的有效扩散距离。
2.5 灌浆压力。规定允许最大灌浆压力。
2.6 灌浆效果质量检测方法、手段及设备，评价结论。
3. 灌浆方案的选取
这是设计者首先要面对的问题，一般都把考虑灌浆方法和灌浆材料放在首位。灌浆方法和灌浆材料的选择与一系列因素有关，主要的有下述两方面：
3.1地质条件：包括地层构造、土的类型和性质、地下水位、水的化学成分、灌浆施工期间的地下水流速及地震级别等。
3.2工程性质：是永久性工程还是零时工程？是重要建筑还是一般建筑？
4. 浆液的选定
浆液的确定与土质有关，因在砂质土层中为渗透注入，在粘性土层中为脉状注入，与上述机理吻合是选定浆液的重要依据。
对砂质土而言，其注入机理是浆液在压力作用下，取代位于土颗粒间隙中的水，故要求浆液的粘性必须近于水，且低于水，同时不含颗粒。
对于粘性土而言，由于注入浆液的走向为脉状。因此构成压缩周围土体的劈裂注入，所以地层中必然出现纯浆液的固化脉。若此纯浆液固结部位的强度很低，则该部位很可能滑动，也就是说存在塌方的危险，从确保整个地层强度的意义上讲，通常采用固结强度高的悬浊型浆液。
各种地层对应浆液的选取见表1：
5. 灌浆标准
在砂砾石层中防渗标准多用渗透系数表示，对比较重要的防渗工程，多把地基防渗系数降至10-4—10-5cm/s以下。对零时性工程或允许出现较大渗漏量而不致发生渗漏破坏的地层，也有采取10-3cm/s数量级的。在岩石地层中采用单位吸水量，防渗标准多为ω=0.01—0.03。
6. 浆液扩散半径的确定
浆液扩散半径r是个重要的参数，如果选用不合理将降低灌浆效果甚至导致灌浆失败。现在我们通常采用的理论计算公式所选用的r在地层条件较复杂或计算参数不易选准时，就应通过灌浆试验来确定。灌浆试验采用三角形或矩形布孔，灌浆试验结束后，可通过钻孔压水或注水求出灌浆体的渗透系数或钻孔取样检查孔隙充浆情况来评价浆液的扩散半径。值得注意的是所谓扩散半径，并非最远距离，而是符合设计要求的扩散距离。在选择设计扩散半径时，要择取多数条件下可以到达的数值，而不是取平均值。
7. 孔位布置
技术可行、经济合理是注浆钻孔布置的基本原则，钻孔孔位的布置是根据浆液的扩散半径，在保证固结体在彼此搭接的条件下，使钻孔和灌浆总费用最低。
7.1 单排孔的布置。
假定浆液扩散半径为r已知，浆液呈圆柱状扩散，灌浆有效厚度为b，孔距为L，则有：b=2×(r2-L2/4)1/2；为达到同样的厚度b，可同时加大或减少r和L值，L值增大可减少钻孔数量，节省钻孔费用，但同时加大r值将延长灌浆时间，增大灌浆费用。
7.2 双排孔的布置。
若单排孔不能满足要求，可布置成双排孔，双排孔设计的基本原则是充分发挥灌浆孔的潜力，以获得最大的灌浆体厚度。当排距R大于r+b/2时，两排孔不能紧密搭接，灌浆体中将留下缺口，当排距R小于r+b/2时，两排孔搭接过多，将造成一定的浪费，只有R为r+b/2时，两排孔正好紧密搭接，可最大限度地发挥各灌浆孔的作用，是一种最优的设计。即R=r(r2-L2/4)1/2。
8. 灌浆压力的确定
灌浆压力是指不会使地面产生变化和邻近建筑物受到影响的条件下可能采用的最大压力。灌浆压力受很多因素的影响，与地层土的密度、强度和初始应力、钻孔深度、位置及灌浆次序有关，应通过现场试验来确定。试验时一般逐步提高压力，得到灌浆量与注浆压力关系曲线，该曲线拐点所对应的压力为容许灌浆压力。
当地面有附加压重时P=P0+Khγ,P0为容许灌浆压力；K为系数，一般取1-3；γ为压重层的重度；h为压重层的厚度。砂砾层灌浆时按P=KγT+Hmλ,其中T为地基覆盖层厚度；λ为与地基土性质有关的系数，一般取0.3-0.5。
在实际灌浆过程中，浆液不可能完全充满全部，所以在计算灌浆量，应乘以一个系数，并考虑浆液的损耗。计算公式为：Q=KnV1000(1+β)，Q为灌浆总量；V为灌浆加固区的总体积；n为孔隙率；K为充填系数，应通过试验确定；β为浆液损耗系数，一般取5-15%。
10. 灌浆效果检查
灌浆施工结束后，通过灌浆体内钻孔，用压水、注水或抽水等办法测定地基的流量及渗透系数，不合格者需进行补充灌浆检查孔数目为总孔数的5-10%，布孔重点在地质条件不好的地段以及灌浆质量较差或有疑问的地方。
参考文献
［1］ 龚晓南《地基处理手册》 中国建筑工业出版社.
［2］ 黄生根《地基处理与基坑支护工程》中国地质大学出版社.
How carry on infusing a syrup method a purdah water design
Li Xiang-guo
(Shanxi province four geology engineerings investigateChangzhi Shanxi 046000)
【Abstract】Open to dig in the Ji pit, mineral tidy lane construction and cross to infuse syrup method purdah in the engineering water be the most familiar one of water methods, but in the work because of various reason, water effect be usually not really perfect and therefore infuse syrup method purdah water of design and calculation seem to be is importance, how reasonable valid of arrange to drill a hole, valid infuse into syrup liquid become the key of engineering success or failure.
【Key words】Infuse syrup;Purdah;Design and calculation
灌浆法是指利用气压、液压或电化学原理，将具有流动性和胶结性能的浆液注入各种介质的裂隙、孔隙，形成结构致密、强度高、防渗性能和化学稳定性好的固体，以改善灌浆对象的物理力学性质。利用灌浆法帷幕止水第一步首先要了解场地的工程地质性质、灌浆的主要目的及具体要求，这是设计和计算成败的关键。
1. 进行灌浆设计时，应遵循下列基本原则：
1.1 了解地质条件。查明场地的工程地质条件和水文地质条件。
1.2 方案选择。根据地质条件、工程的性质及灌浆目的，初步选定灌浆方案。
1.3 灌浆方案试验。包括室内试验和现场灌浆试验。寻求最佳注浆方法和最优灌浆参数。
1.4 设计和计算。确定各项灌浆参数和技术措施。
1.5 调整和修改设计。在施工过程中，根据所出现的具体情况，对原设计进行必要的调整和修改。
2. 设计内容主要包括以下几个方面：
2.1 灌浆标准。通过灌浆要求达到的效果和质量指标。
2.2 灌浆材料。包括浆材的种类、配方及制备工艺。
2.3 管将范围。灌浆孔的平面图(孔距、排距、孔数、排数)及灌浆深度。
2.4 浆液影响半径。指浆液在设计压力下所能达到的有效扩散距离。
2.5 灌浆压力。规定允许最大灌浆压力。
2.6 灌浆效果质量检测方法、手段及设备，评价结论。
3. 灌浆方案的选取
这是设计者首先要面对的问题，一般都把考虑灌浆方法和灌浆材料放在首位。灌浆方法和灌浆材料的选择与一系列因素有关，主要的有下述两方面：
3.1地质条件：包括地层构造、土的类型和性质、地下水位、水的化学成分、灌浆施工期间的地下水流速及地震级别等。
3.2工程性质：是永久性工程还是零时工程？是重要建筑还是一般建筑？
4. 浆液的选定
浆液的确定与土质有关，因在砂质土层中为渗透注入，在粘性土层中为脉状注入，与上述机理吻合是选定浆液的重要依据。
对砂质土而言，其注入机理是浆液在压力作用下，取代位于土颗粒间隙中的水，故要求浆液的粘性必须近于水，且低于水，同时不含颗粒。
对于粘性土而言，由于注入浆液的走向为脉状。因此构成压缩周围土体的劈裂注入，所以地层中必然出现纯浆液的固化脉。若此纯浆液固结部位的强度很低，则该部位很可能滑动，也就是说存在塌方的危险，从确保整个地层强度的意义上讲，通常采用固结强度高的悬浊型浆液。
各种地层对应浆液的选取见表1：
5. 灌浆标准
在砂砾石层中防渗标准多用渗透系数表示，对比较重要的防渗工程，多把地基防渗系数降至10-4—10-5cm/s以下。对零时性工程或允许出现较大渗漏量而不致发生渗漏破坏的地层，也有采取10-3cm/s数量级的。在岩石地层中采用单位吸水量，防渗标准多为ω=0.01—0.03。
6. 浆液扩散半径的确定
浆液扩散半径r是个重要的参数，如果选用不合理将降低灌浆效果甚至导致灌浆失败。现在我们通常采用的理论计算公式所选用的r在地层条件较复杂或计算参数不易选准时，就应通过灌浆试验来确定。灌浆试验采用三角形或矩形布孔，灌浆试验结束后，可通过钻孔压水或注水求出灌浆体的渗透系数或钻孔取样检查孔隙充浆情况来评价浆液的扩散半径。值得注意的是所谓扩散半径，并非最远距离，而是符合设计要求的扩散距离。在选择设计扩散半径时，要择取多数条件下可以到达的数值，而不是取平均值。
7. 孔位布置
技术可行、经济合理是注浆钻孔布置的基本原则，钻孔孔位的布置是根据浆液的扩散半径，在保证固结体在彼此搭接的条件下，使钻孔和灌浆总费用最低。
7.1 单排孔的布置。
假定浆液扩散半径为r已知，浆液呈圆柱状扩散，灌浆有效厚度为b，孔距为L，则有：b=2×(r2-L2/4)1/2；为达到同样的厚度b，可同时加大或减少r和L值，L值增大可减少钻孔数量，节省钻孔费用，但同时加大r值将延长灌浆时间，增大灌浆费用。
7.2 双排孔的布置。
若单排孔不能满足要求，可布置成双排孔，双排孔设计的基本原则是充分发挥灌浆孔的潜力，以获得最大的灌浆体厚度。当排距R大于r+b/2时，两排孔不能紧密搭接，灌浆体中将留下缺口，当排距R小于r+b/2时，两排孔搭接过多，将造成一定的浪费，只有R为r+b/2时，两排孔正好紧密搭接，可最大限度地发挥各灌浆孔的作用，是一种最优的设计。即R=r(r2-L2/4)1/2。
8. 灌浆压力的确定
灌浆压力是指不会使地面产生变化和邻近建筑物受到影响的条件下可能采用的最大压力。灌浆压力受很多因素的影响，与地层土的密度、强度和初始应力、钻孔深度、位置及灌浆次序有关，应通过现场试验来确定。试验时一般逐步提高压力，得到灌浆量与注浆压力关系曲线，该曲线拐点所对应的压力为容许灌浆压力。
当地面有附加压重时P=P0+Khγ,P0为容许灌浆压力；K为系数，一般取1-3；γ为压重层的重度；h为压重层的厚度。砂砾层灌浆时按P=KγT+Hmλ,其中T为地基覆盖层厚度；λ为与地基土性质有关的系数，一般取0.3-0.5。
在实际灌浆过程中，浆液不可能完全充满全部，所以在计算灌浆量，应乘以一个系数，并考虑浆液的损耗。计算公式为：Q=KnV1000(1+β)，Q为灌浆总量；V为灌浆加固区的总体积；n为孔隙率；K为充填系数，应通过试验确定；β为浆液损耗系数，一般取5-15%。
10. 灌浆效果检查
灌浆施工结束后，通过灌浆体内钻孔，用压水、注水或抽水等办法测定地基的流量及渗透系数，不合格者需进行补充灌浆检查孔数目为总孔数的5-10%，布孔重点在地质条件不好的地段以及灌浆质量较差或有疑问的地方。
参考文献
［1］ 龚晓南《地基处理手册》 中国建筑工业出版社.
［2］ 黄生根《地基处理与基坑支护工程》中国地质大学出版社.