1、注漿法介紹
注漿法是將一定材料配制成漿液,用壓送設(shè)備將其灌入地層或縫隙內(nèi),使其擴散、膠凝或固化,以達到加固地層或防滲堵漏的目的。
注漿法可用于防滲堵漏、提高地基土的強度和變形模量、充填空隙、進行既有建筑地基基礎(chǔ)加固和控制變形。
按漿液在土中的流動方式,可將注漿法分成以下三類:
(1)滲透注漿
指漿液以滲透滲入方式,滲入土體孔隙的注漿方式。
顯然,在滲透注漿中漿材必須與土體孔隙大小相適應(yīng)。一般認為,對滲透系數(shù)小于
數(shù)量級的地基上,即使選用真溶液也難以達到滲透形式。
20 世紀 80 年代初以來,我國用環(huán)氧樹脂漿液注漿成功地處理了低滲透性含泥破碎巖體
其機理用傳統(tǒng)的壓力滲透理論是無法解釋的。我國學(xué)者將雙重孔隙介質(zhì)力學(xué)模型理論與化學(xué)注漿相結(jié)合,提出化學(xué)注漿的吸滲理論。該理論認為在注入漿液(驅(qū)動相)與被注介質(zhì)的親和力大于孔隙水(被驅(qū)動相)的親和力時,具有漿液自動滲入被注入介質(zhì)和被注入介質(zhì)自動吸吮漿液的雙向作用機制。根據(jù)吸滲理論的基本方程的計算結(jié)果,提出了間歇注漿方法,即在初注時采用較快速率灌注,使?jié){液迅速進入裂隙系統(tǒng)后盡快將夾泥系統(tǒng)投入吸滲,而隨后間歇一段時間讓夾泥充分地吸滲漿液,該方法克服了連續(xù)注漿浪費漿液的缺點,工程實踐證明有良好的效果?;瘜W(xué)注漿吸滲理論機理還需進一步的探討。
(2)壓密注漿
指用很稠的漿液灌入事先在地基土內(nèi)鉆進的孔中并擠向土體,在注漿處形成漿泡,漿液的擴散靠對周圍土體的壓縮。漿體完全取代了注漿范圍的土體,在注漿鄰近區(qū)存在大的塑性變形區(qū),離漿泡較遠的區(qū)域土體發(fā)生彈性變形,因而土的密度明顯增加。評價漿液稠度的指標通常是漿液的坍落度。
(3)劈裂注漿
劈裂注漿是目前應(yīng)用最廣泛的一種注漿方法,是在鉆孔內(nèi)施加液體壓力于土體,當液體壓力超過劈裂壓力時土體產(chǎn)生水力劈裂,也就是土體突然出現(xiàn)裂縫,吃漿量突然增加,劈裂注漿在注漿孔附近形成網(wǎng)狀漿脈,通過漿脈擠壓土體和漿脈的骨架作用加固土體。
雖然注漿法有以上分類,但在實際注漿中漿液往往是以多種形式灌入地基中,單一的流動方式是難以產(chǎn)生的,只是以某一種形式為主而已。例如在劈裂注漿施工時,漿液在壓力未達到劈裂壓力時首先以滲透形式充填土體中的空隙,然后局部堆積對土體形成壓密,當壓力達到劈裂壓力時在土體中形成劈裂裂縫,在向裂縫注入時也伴隨著滲透和壓密,但其主要流動方式是劈裂形式。圖 21-1 和圖 21-2 表達了注漿漿液的流動方式。
2、注漿法的主要用途
注漿法在基坑工程中的用途目前主要有地層加固、周圍環(huán)境保護跟蹤注漿、搶險堵漏等。
在之前的很長一段時間里,注漿法是基坑周邊地層大面積加固的主要施工方法,但隨著基坑工程的不斷發(fā)展,基坑平面尺寸和深度不斷加大,周邊環(huán)境保護要求不斷提高,注漿法在基坑周邊地層大面積加固方面逐漸被加固強度更高、加固體性能更穩(wěn)定的深層攪拌法、高壓噴射注漿法替代。目前在基坑工程中,注漿法更多地發(fā)揮著其靈活機動的優(yōu)點,而被廣泛應(yīng)用到局部地層加固、周圍環(huán)境保護跟蹤注漿、搶險堵漏等方面。
3、常用的注漿材料
注漿材料大體可分為無機系和有機系兩大類,而在日常使用中一般又分為水泥漿材和化學(xué)漿材兩大類。表 21-1 列出了一些常用的注漿材料 。
選定適宜的注漿材料和配比,不僅對注漿效果至關(guān)重要,同時還直接決定了采用注漿法的經(jīng)濟性,所以必須綜合考慮各種因素加以選擇。
必須注意的是有些化學(xué)漿液或其固結(jié)體的浸出液具有毒性和腐蝕性,用其注漿將會產(chǎn)生環(huán)境和地下水污染,在這方面已有沉痛的教訓(xùn),早已引起各國的重視。在選擇注漿材料時應(yīng)對其毒性和腐蝕性進行仔細評估,同時不得違反國家和地方相關(guān)的法律、法規(guī)和各項規(guī)定。
毒性的衡量指標通常用半數(shù)致死劑量 ld 50 、半數(shù)致死濃度 lc 50 表示。ld 50 (或 lc 50 )是指在給定時間內(nèi)使一組試驗動物的 50%發(fā)生死亡的毒物劑量,其值越小,毒性越大,毒性分級見表 21-2。