如何進行灌漿法帷幕止水設計

【摘 要】在基坑開挖，礦井井巷施工以及穿越工程中灌漿法帷幕止水是最為常見的止水方法之一，但在工作中由于種種原因，止水效果往往不太理想，因此，灌漿法帷幕止水的設計與計算就顯得尤為重要，如何合理有效的布置鉆孔、有效灌入漿液就成了工程成敗的關鍵。【關鍵詞】灌漿；帷幕；設計與計算

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

灌漿法是指利用氣壓、液壓或電化學原理，將具有流動性和膠結性能的漿液注入各種介質的裂隙、孔隙，形成結構致密、強度高、防滲性能和化學穩定性好的固體，以改善灌漿對象的物理力學性質。利用灌漿法帷幕止水第一步首先要了解場地的工程地質性質、灌漿的主要目的及具體要求，這是設計和計算成敗的關鍵。

1. 進行灌漿設計時，應遵循下列基本原則：

1.1 了解地質條件。查明場地的工程地質條件和水文地質條件。

1.2 方案選擇。根據地質條件、工程的性質及灌漿目的，初步選定灌漿方案。

1.3 灌漿方案試驗。包括室內試驗和現場灌漿試驗。尋求最佳注漿方法和最優灌漿參數。

1.4 設計和計算。確定各項灌漿參數和技術措施。

1.5 調整和修改設計。在施工過程中，根據所出現的具體情況，對原設計進行必要的調整和修改。

2. 設計內容主要包括以下幾個方面：

2.1 灌漿標準。通過灌漿要求達到的效果和質量指標。

2.2 灌漿材料。包括漿材的種類、配方及制備工藝。

2.3 管將范圍。灌漿孔的平面圖(孔距、排距、孔數、排數)及灌漿深度。

2.4 漿液影響半徑。指漿液在設計壓力下所能達到的有效擴散距離。

2.5 灌漿壓力。規定允許最大灌漿壓力。

2.6 灌漿效果質量檢測方法、手段及設備，評價結論。

3. 灌漿方案的選取

這是設計者首先要面對的問題，一般都把考慮灌漿方法和灌漿材料放在首位。灌漿方法和灌漿材料的選擇與一系列因素有關，主要的有下述兩方面：

3.1地質條件：包括地層構造、土的類型和性質、地下水位、水的化學成分、灌漿施工期間的地下水流速及地震級別等。

3.2工程性質：是永久性工程還是零時工程？是重要建筑還是一般建筑？

4. 漿液的選定

漿液的確定與土質有關，因在砂質土層中為滲透注入，在粘性土層中為脈狀注入，與上述機理吻合是選定漿液的重要依據。

對砂質土而言，其注入機理是漿液在壓力作用下，取代位于土顆粒間隙中的水，故要求漿液的粘性必須近于水，且低于水，同時不含顆粒。

對于粘性土而言，由于注入漿液的走向為脈狀。因此構成壓縮周圍土體的劈裂注入，所以地層中必然出現純漿液的固化脈。若此純漿液固結部位的強度很低，則該部位很可能滑動，也就是說存在塌方的危險，從確保整個地層強度的意義上講，通常采用固結強度高的懸濁型漿液。

各種地層對應漿液的選取見表1：

5. 灌漿標準

在砂礫石層中防滲標準多用滲透系數表示，對比較重要的防滲工程，多把地基防滲系數降至10-4—10-5cm/s以下。對零時性工程或允許出現較大滲漏量而不致發生滲漏破壞的地層，也有采取10-3cm/s數量級的。在巖石地層中采用單位吸水量，防滲標準多為ω=0.01—0.03。

6. 漿液擴散半徑的確定

漿液擴散半徑r是個重要的參數，如果選用不合理將降低灌漿效果甚至導致灌漿失敗。現在我們通常采用的理論計算公式所選用的r在地層條件較復雜或計算參數不易選準時，就應通過灌漿試驗來確定。灌漿試驗采用三角形或矩形布孔，灌漿試驗結束后，可通過鉆孔壓水或注水求出灌漿體的滲透系數或鉆孔取樣檢查孔隙充漿情況來評價漿液的擴散半徑。值得注意的是所謂擴散半徑，并非最遠距離，而是符合設計要求的擴散距離。在選擇設計擴散半徑時，要擇取多數條件下可以到達的數值，而不是取平均值。

7. 孔位布置

技術可行、經濟合理是注漿鉆孔布置的基本原則，鉆孔孔位的布置是根據漿液的擴散半徑，在保證固結體在彼此搭接的條件下，使鉆孔和灌漿總費用最低。

7.1 單排孔的布置。

假定漿液擴散半徑為r已知，漿液呈圓柱狀擴散，灌漿有效厚度為b，孔距為L，則有：b=2×(r2-L2/4)1/2；為達到同樣的厚度b，可同時加大或減少r和L值，L值增大可減少鉆孔數量，節省鉆孔費用，但同時加大r值將延長灌漿時間，增大灌漿費用。 

7.2 雙排孔的布置。

若單排孔不能滿足要求，可布置成雙排孔，雙排孔設計的基本原則是充分發揮灌漿孔的潛力，以獲得最大的灌漿體厚度。當排距R大于r+b/2時，兩排孔不能緊密搭接，灌漿體中將留下缺口，當排距R小于r+b/2時，兩排孔搭接過多，將造成一定的浪費，只有R為r+b/2時，兩排孔正好緊密搭接，可最大限度地發揮各灌漿孔的作用，是一種最優的設計。即R=r(r2-L2/4)1/2。

8. 灌漿壓力的確定

灌漿壓力是指不會使地面產生變化和鄰近建筑物受到影響的條件下可能采用的最大壓力。灌漿壓力受很多因素的影響，與地層土的密度、強度和初始應力、鉆孔深度、位置及灌漿次序有關，應通過現場試驗來確定。試驗時一般逐步提高壓力，得到灌漿量與注漿壓力關系曲線，該曲線拐點所對應的壓力為容許灌漿壓力。

當地面有附加壓重時P=P0+Khγ，P0為容許灌漿壓力；K為系數，一般取1-3；γ為壓重層的重度；h為壓重層的厚度。砂礫層灌漿時按P=KγT+Hmλ，其中T為地基覆蓋層厚度；λ為與地基土性質有關的系數，一般取0.3-0.5。

在實際灌漿過程中，漿液不可能完全充滿全部，所以在計算灌漿量，應乘以一個系數，并考慮漿液的損耗。計算公式為：Q=KnV1000(1+β)，Q為灌漿總量；V為灌漿加固區的總體積；n為孔隙率；K為充填系數，應通過試驗確定；β為漿液損耗系數，一般取5-15%。

10. 灌漿效果檢查

灌漿施工結束后，通過灌漿體內鉆孔，用壓水、注水或抽水等辦法測定地基的流量及滲透系數，不合格者需進行補充灌漿檢查孔數目為總孔數的5-10%，布孔重點在地質條件不好的地段以及灌漿質量較差或有疑問的地方。

參考文獻

［1］ 龔曉南《地基處理手冊》 中國建筑工業出版社.

［2］ 黃生根《地基處理與基坑支護工程》中國地質大學出版社.