巖層地質(zhì)條件下后注漿材料配比研究

張 哲 彬

(上海市基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司，上海 200433)

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巖層地質(zhì)條件下后注漿材料配比研究

張 哲 彬

(上海市基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司，上海 200433)

結(jié)合后注漿工藝的定義，介紹了注漿材料的主要性質(zhì)，針對(duì)漿液比重、漿液粘度、析水率、凝膠時(shí)間、抗壓強(qiáng)度等各項(xiàng)指標(biāo)，進(jìn)行了注漿材料的配比試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，最終確定了適用于巖層地質(zhì)條件下的后注漿材料。

后注漿材料，巖層地質(zhì)，漿液配比，抗?jié)B性

0 引言

后注漿工藝是指利用樁(墻)身內(nèi)預(yù)先埋設(shè)的注漿管，通過(guò)高壓注漿的形式將漿液均勻地注入地層中，漿液以填充、滲透和擠密等方式，將原來(lái)樁(墻)底部沉渣、松散土體或裂隙膠結(jié)成一個(gè)整體。

然而面對(duì)不同的地質(zhì)條件，以及各項(xiàng)目所需解決的問(wèn)題不同，后注漿材料及漿液配比應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。在軟土地區(qū)樁端、墻底后注漿主要用于提高承載力、減少沉降，后注漿工藝已較為成熟。而在巖層地質(zhì)條件下進(jìn)行后注漿施工主要作用為封堵基巖裂隙水、隔斷滲水路徑，防止灌注樁和地下連續(xù)墻底部作用的地下巖層遇水崩解、軟化。巖層地區(qū)相關(guān)應(yīng)用實(shí)例還相對(duì)較少，可參照數(shù)據(jù)資料較為貧乏，故只有進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)分析，對(duì)注漿材料的組成及漿液配比展開(kāi)研究，才能獲得適用于巖層地質(zhì)條件下后注漿效果良好的材料配比。

1 注漿材料的主要性質(zhì)

對(duì)注漿材料的性能評(píng)價(jià)主要從以下幾個(gè)方面來(lái)體現(xiàn)：

1)材料的分散度。

其是影響可灌性的主要因素，一般分散度越高，可灌性就越好。分散度還將影響漿液的一系列物理力學(xué)性質(zhì)。

2)漿液的粘度。

漿液的濃度、溫度、材料的細(xì)度和品種等都會(huì)對(duì)漿液粘度產(chǎn)生一定影響。而漿液粘度的大小直接影響漿液的擴(kuò)散半徑，注漿過(guò)程中的注漿壓力、注漿流量等施工參數(shù)均需根據(jù)漿液粘度而確定。

3)凝結(jié)性。

漿液的凝結(jié)性受一系列因素(水灰比、顆粒的比表面積等)的影響，因此，每一種漿液都沒(méi)有固定的標(biāo)準(zhǔn)凝結(jié)時(shí)間，應(yīng)根據(jù)具體情況通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定。

4)析水性。

沉淀析水性是影響注漿質(zhì)量的不利因素。當(dāng)漿液靜止時(shí)，水泥顆粒在重力作用下沉淀分層，漿液的密度在垂直方向上發(fā)生變化，漿液上部出現(xiàn)離析現(xiàn)象，導(dǎo)致注漿體的均勻性降低。

5)滲透性。

首先注漿材料應(yīng)具有較強(qiáng)的滲透能力，能有效注入地層，填充縫隙。其次還需具有較強(qiáng)的抗?jié)B能力，對(duì)地下水進(jìn)行封堵隔斷。滲透性與漿液的水泥摻量、水灰比以及養(yǎng)護(hù)時(shí)間等因素有關(guān)。

6)粘結(jié)強(qiáng)度。

粘結(jié)強(qiáng)度是指注漿漿液在巖土的縫隙中膠結(jié)固化后，注漿體與周邊土體的粘結(jié)能力。一般注漿材料要求具有較高的粘結(jié)強(qiáng)度，以恢復(fù)注漿加固對(duì)象的整體性和承載能力。漿液的濃度是影響粘結(jié)強(qiáng)度的最主要因素。

2 注漿材料的配比試驗(yàn)

根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告，對(duì)場(chǎng)地下部巖土性質(zhì)的物理性質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分析，并結(jié)合先前在軟土地區(qū)后注漿施工所取得的經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)室中配制了多種不同材料比例搭配的水泥漿液，通過(guò)對(duì)其各項(xiàng)性能進(jìn)行測(cè)試，進(jìn)行比較：

1)漿液比重。

漿液比重，一般用相對(duì)密度的方式表示，是指注漿漿液密度相對(duì)于水的密度的比值，可通過(guò)比重計(jì)進(jìn)行測(cè)試得出。

2)漿液粘度。

粘度是度量流體粘滯性大小的物理量，測(cè)量粘度一般以馬什漏斗粘度計(jì)作為檢測(cè)儀器。將一定量漿液從漏斗中流出的所需的時(shí)間，來(lái)表示漿液粘度的大小。

3)析水率。

漿液的析水率是指漿液在靜止?fàn)顟B(tài)下由于水泥顆粒的沉淀作用，析出水分體積占漿體總體積的百分率。

4)凝膠時(shí)間。

凝膠時(shí)間一般是指各注漿材料充分混合后開(kāi)始到出現(xiàn)漿液膠凝現(xiàn)象、無(wú)法流動(dòng)為止的這段時(shí)間。

5)抗壓強(qiáng)度。

抗壓強(qiáng)度是指在水泥漿試塊施加壓縮載荷至破壞時(shí)，試塊單位截面上所承受的荷載。

水泥漿液配比試驗(yàn)方案及性能試驗(yàn)指標(biāo)見(jiàn)表1～表3。

表1 水泥漿液配比試驗(yàn)方案表

3 數(shù)據(jù)分析

通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)水泥材料的選用、水灰比、外加劑的種類等參數(shù)進(jìn)行不同的配比，并對(duì)水泥漿液各項(xiàng)性能進(jìn)行測(cè)試。根據(jù)注漿材料配比試驗(yàn)所獲得數(shù)據(jù)，著重針對(duì)水泥漿液水灰比和外加劑兩方面進(jìn)行分析比較，從試驗(yàn)數(shù)據(jù)相互之間的關(guān)系中，找到影響注漿材料性能的關(guān)鍵因素，從而確定適用于巖層地質(zhì)條件下后注漿材料的良好配比。

表2 水泥漿液配比性能試驗(yàn)指標(biāo)表(一)

表3 水泥漿液配比性能試驗(yàn)指標(biāo)表(二)

1)按不同水灰比，相同外加劑，對(duì)注漿材料配比試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

從圖1～圖6可以看出：隨著注漿漿液的水灰比增大，水泥漿的粘度、相對(duì)密度、抗壓強(qiáng)度等都有十分明顯的降低，初凝、終凝時(shí)間逐漸延長(zhǎng)，而析水率則相應(yīng)增大。

2)按不同外加劑，相同水灰比，對(duì)注漿材料配比試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

從圖7～圖11分析結(jié)果看：同樣水灰比的注漿漿液，加入水玻璃和膨潤(rùn)土后，其漿液粘度增高，注漿漿液析水率減小，水泥漿試塊抗壓強(qiáng)度則有一定程度的減小。而由于水玻璃的作用大大縮短了注漿漿液的凝膠時(shí)間，對(duì)基巖裂隙水的封堵十分有利。

4 結(jié)語(yǔ)

巖層地質(zhì)條件下后注漿工藝主要用于封堵基巖裂隙水，需要注漿材料具有較強(qiáng)的抗?jié)B性，且?guī)r層地區(qū)下部風(fēng)化巖層物理性質(zhì)與軟土地區(qū)的土體截然不同，注漿漿液還需要良好的流動(dòng)性，方能滲入基巖裂隙中，進(jìn)行有效封堵。故注漿漿液其粘度應(yīng)相對(duì)較小，另外注漿漿液的凝膠時(shí)間也應(yīng)在較短時(shí)間內(nèi)完成。

根據(jù)注漿材料的配比試驗(yàn)所得出的數(shù)據(jù)結(jié)果，并對(duì)其進(jìn)行了整理分析，認(rèn)為在注漿漿液中添加一定量的水玻璃外加劑，能使?jié){液的抗?jié)B性能有較大提升，其粘度相對(duì)較低，流動(dòng)性較好，凝膠時(shí)間較快，而且粘結(jié)強(qiáng)度也能較早形成。

故選用PB5和PB8水泥漿液配比方案在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行后注漿試驗(yàn)施工，通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工所獲得數(shù)據(jù)結(jié)果，最終選定PB5配比方案，采用P.O42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，按水灰比0.6∶1進(jìn)行拌制，外加劑水玻璃摻量1%，漿液比重控制在1.65。為了進(jìn)一步提高注漿漿液的流動(dòng)性，規(guī)定在水泥漿液拌制完成后，應(yīng)通過(guò)二次濾網(wǎng)細(xì)化處理，增強(qiáng)漿液的流動(dòng)性，并防止?jié){液中出現(xiàn)大顆粒造成堵管。

[1] 殷金虎,賀子奇.地下工程注漿材料與注漿技術(shù)的研究應(yīng)用現(xiàn)狀[J].建材技術(shù)與應(yīng)用,2007(9):13-15.

[2] 龐宗霞,田利民.水泥—水玻璃漿液的室內(nèi)試驗(yàn)與研究[J].山西交通科技,2010(5):15-18.

[3] 龔曉南.地基處理手冊(cè)[M].第3版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.

Study on post-grouting material mixing proportion under stratum geology conditions

Zhang Zhebin

(Shanghai Foundation Engineering Group Co., Ltd, Shanghai 200433, China)

Combining with the definition of post-grouting technology, the paper introduces major properties of grouting material. In light of slurry ratio, slurry viscosity, bleeding ratio, gelation time, anti-pressure strength, it carries out grouting material mixing proportion test, analyzes the experimental data, and finally determines post-grouting material fitting for stratum geology condition.

post-grouting material, stratum geology, slurry mixing proportion, anti-permeability

1009-6825(2017)12-0059-03

2017-02-14

張哲彬(1986- )，男，工程師

TB302

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