岩土加固技术教学课件 13 岩土注浆加固施工与检测

– 注浆的实质都是为了减少岩土体的渗透性以及提高岩土体的力学强 度和抗变形能力，因此，注浆都可以归属于防渗注浆和加固注浆的 范畴。防渗注浆和加固注浆的功能总是并存的。
1.4 注浆技术分类
• 按注浆机理：
– （1）充填注浆； – （2）劈裂注浆和脉状注浆； – （3）基岩裂隙注浆； – （4）渗透注浆； – （5）界面注浆、接缝注浆和接触注浆； – （6）混凝土裂缝注浆； – （7）挤密注浆。
– 一般浆液的浓度可用百分比浓度来表示，表达式为
（溶质质量/浆液质量）×100％
– 水泥浆液可用水灰比来反映浆液的浓度，表达式为
* mW / mC
（10-3）
– 水泥浆液的水灰比与密度有以下关系
1 2 /(1 3 * )
（10-4）
– 而水玻璃的浓度可用波美度ºBe′表示
0 Be 145 145 /
• 按注浆压力：
– 静压注浆和高压喷射注浆
1.4 注浆技术分类
• 静压注浆： • （1）充填或裂隙注浆 • （2）渗透注浆 • （3）压密注浆 • （4）劈裂注浆 • 高压喷射注浆：
1.5 注浆技术应用范围
• （1）建筑物地基的加固——提高地基承载力，提高桩基承载力； • （2）土坡稳定性加固——提高土体抗滑能力； • （3）挡土墙后土体的加固——增加土的抗剪能力，减小土压力； • （4）已有建筑混凝土裂缝缺陷的修补——混凝土构筑物补强； • （5）坝基的加固及防渗——提高岩土体密实度，改善其力学性能，减小透
– 丙稀酰胺类、木质素类、脲醛树脂类、聚氨酯类、聚乙 烯醇类、甲基丙烯酸甲酯类、丙烯酸盐类。
2.1 注浆材料概述
• 岩土注浆的实质是利用压力将能固化的浆液通过钻孔注 入岩土体孔隙或裂隙中，从而使岩土体的物理力学性能 得到改善，也就是说浆液的注入和固化是被加固的岩土 体力学性能改变的基础。

注浆加固后的监测与检查
注浆加固后需要进行边坡稳定性的监测与检查，及时发现和处理潜在的问题，保证施工质量和安全。
注浆加固后的维护与保养
注浆加固后需要进行边坡的维护与保养工作，定期检查和修复，确保注浆加 固效果的持久性。
注浆加固后的效果评估
注浆加固边坡施工完成后，需要对加固效果进行评估和分析，总结经验教训，优化工程设计。
注浆加固材料的特点
注浆加固材料具有高强度、可流动性、粘结性等特点，能够与土体形成协同 作用，提高边坡的整体稳定性。
注浆加固材料的优点
注浆加固材料可以快速固化、适应各种地质条件，且施工过程不受天气影响， 提高工程效率。
注浆加固材料的缺点
注浆加固材料的成本较高且工程技术要求较高，需要有专业团队进行施工和监测。
注浆加固边坡的应用范围
注浆加固边坡广泛应用于公路、铁路、水利、矿山等领域，提高边坡的稳定性和安全性。
注浆加固边坡的成功案例
注浆加固边坡的成功案例包括高速公路边坡、水库堆石坝边坡等，证明了注浆加固技术的可靠性和有效性。
注浆加固边坡的未来发展趋势
注浆加固边坡的未来发展趋势将包括材料性能的改进、施工技术的创新以及 监测与预警技术的应用等方面。来自注浆加固的注浆力度和速度
注浆加固的注浆力度和速度应根据土体状态和工程要求进行合理调整，避免荷载集中和结构破坏。
注浆加固的注浆量和间隔
注浆加固的注浆量和间隔需要根据边坡长度、土体类型和工程要求进行合理设定，保证加固效果均匀和稳定。
注浆加固的注浆时间和周期
注浆加固的注浆时间和周期取决于注浆材料的固化时间和边坡稳定性的恢复 时间，确保注浆效果持久。
注浆加固的注浆方法
注浆加固可以采用液压注浆、气压注浆、压力注浆等不同的注浆方法，根据 具体情况选择合适的方法。

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3 加固钻孔孔口间距与孔排距方向上的分布长度
（三）透水透浆结构面在孔口间距与孔排距方向上的分布长度
2、裂隙在竖井平剖面上和竖轴上的分布长度
（1） 计算与优选孔向垂直方向上的投影长度； （2） 计算裂隙在竖轴方向上的投影长度.
3、裂隙在隧洞横剖面上和纵轴方向上的分布长度
（1）计算裂隙在横剖面方向上的水平分布长度； （2）计算裂隙在纵剖面方向上的水平分布长度； （3) 计算裂隙在横剖面方向上的垂直分布长度。
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实例
• 一、黄河小浪底水利枢纽进水闸群地基进行60°钻孔固结灌浆的情况。 第25页/共31页
实例
• 二、河南省南阳回龙抽 水蓄能电站，下库左坝 肩防渗帷幕灌浆，采用 灌浆钻孔倾角60°的灌 浆情况。
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实例
• 三、河南省南阳回龙抽水蓄能电站，在花岗岩闪长岩岩体边坡上，分布有大量的 陡于80°倾角的构造裂隙。
• 山西省垣曲后河水库 防渗帷幕灌浆 • 吉林省延边上沟水库 的坝基固结灌浆、防渗帷
幕灌浆
• 河南省南阳回龙抽水蓄能电站 的部分坝基防
渗帷幕灌浆、引水隧洞围岩固结灌浆、地下厂房排 水
等工程中得到了应用，取得了提高岩体加固质量、 节省工程投资60％～400％的可喜成绩。
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岩体加固新方法应用
(照片二)
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2 优选岩体加固孔孔向
（二）矢量比选
效益系数
每一比选矢量都可能遇到若干条透水透浆结 构面。以相临同组两结构面的间距，与标准孔穿 越相邻同组两结构面的间距相比，其比值为效益 系数。效益系数是评价比选矢量穿越结构面能力 的唯一评价指标。
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(4) 水。
水中不应含有影响水泥正常凝结与硬 化的有害杂质。不得使用污水、海水、PH 值小于4.5的酸性水和含硫酸盐量(按 SO42-计算)超过水的重量1%的水。
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(5) 速凝剂
目的：加速喷射混凝土的凝结、硬化，提高早期强 度；减少喷射混凝土的回弹量；防止因重力作用 而引起喷射混凝土的流淌或脱落；增大一次喷射 厚度，缩短分层喷射的时间间隔。
（3）分次施作的联合支护，应尽快将各部分相联，如超前锚 杆与系统锚杆及钢拱架的联结等。要在量测指导下进行，检 验其有效性，必要时应作适当调整，以做到及时、有效经济 地控制围岩变形，保证围岩稳定。
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资料二 锚杆（锚索）
1、锚杆（索）的支护效应 锚杆(索)是用金属或其它高抗拉性能的
材料制作的一种杆（索）状构件。 (1)支承围岩； (2)加固围岩； (3)提高土层间摩阻力，形成“组合梁” (4)“悬吊”作用:
材料内外表面必须除去油污。
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③锚杆孔位、孔深及布置形式符合设计要求， 锚杆用的水泥浆或砂浆强度不低于M20，单 管达到设计注浆量时注浆结束，当注浆压力 达到设计终压不少于20分钟，进浆量仍达不 到注浆终量时，亦可结束注浆，并保证锚杆 孔浆液注满，注浆质量合格后将锚杆头封堵， 避免浆液倒流。
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4、锚杆间距和布置
锚杆最大间距不应超过锚杆长度之半； 隧道跨度之半(跨度小于6m)；岩体中平均 断裂面间距所确定的不稳定岩块宽度的1.5 倍。
我国《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》规定， 锚杆的间距不宜大于锚杆长度的1/2，以有 利于相邻锚杆共同作用。
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新奥法对锚杆布置的设计，从支护应使围 岩形成自承拱出发，锚杆间距规定为：硬 岩的锚杆间距取1.5m；软岩、破碎岩体和 土砂质地层的锚杆间距取1.0~0.8m；膨胀 性地层的锚杆间距取1.0~0.8m。

3）布孔原则：应遵循分序加密的原则，地质条 件好的布7~9个孔，地质条件差的布20个孔，帷 幕采用单排或双排直线型、折线形，固结采用 三角型、正方形、六边形。
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五、钻孔及冲洗
1.钻孔 ①钻孔机械
a.回转式钻机：适合深孔。
b.凿岩机：适合特殊部位浅孔。
c.风钻和架钻：适合浅孔。
② 钻孔孔径：灌浆孔75~91mm；检查孔 110~130mm。
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六.压水实验
6)压水实验标准
《水利水电工程压水试验规程》SL31-2003 要求在稳定压力下，每3~5min测一次压入 水量，当试验结果符合下列条件即可结束。 并取最终流量作为计算值。
a.连续4次读数，(Qmax-Qmin)< 10% Q终； b.连续4次读数，(Qmax-Qmin)<1L/min； 通过压水试验可观察：灌浆效果、施工进展、 灌浆质量。
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六.压水实验
1）目的：确定岩层的渗透性能，为岩基灌浆的设 计施工提供必要的技术资料和依据。 2）时间：灌浆前，钻孔冲洗结束后。 3)试验段长：与灌浆段长一致，一般5~6m。 4)试验压力：0.3MPa、 0.6MPa 、 1MPa ，由低到 高，再由高到低，或同段灌浆压力的70%～80% 。 5)单位吸水率 :ω=Q/LS，Lu=0.01ω，法国学者 Lugeon采用100N/cm2的标准压力，每1m段长， 每分钟内压入岩石裂隙中的水量1升为1Lu，单位 L/min.m。
③钻头选择：合金钻头，适合7级以下岩石， 效率高；钢粒钻头，适合7级以上岩石，效 率低；金刚石钻头，适合石质坚硬且完整， 效率高，成本高。
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④钻孔的质量要求：
a.孔向、孔深、孔位符合要求。 b.孔径上下均匀，孔壁平顺 c.钻进过程中产生的岩粉细屑少。 孔序要符合设计要求；孔位允许偏差 ±10cm ；孔深不小于设计深度，沉积厚 度小于20cm；偏斜率小于2.5%或设计要 求。

(5)桥台控沉
某大桥桥台基础为软土地基，施工后桥台 下沉，采取注浆加固控制桥台下沉
(6)滑坡防治 宜万线堡镇隧道进口洞口上方滑坍采取垂直注浆加固
(7)变形控制
宜万线王家岭隧道大变形 段采取径向注浆加固
(8)截水帷幕
广州地铁二号线越秀公园站 北基坑垂直注浆截水帷幕
(9)TBM软岩地层超前加固支 护
2.化学浆液特性
化学浆液是一种真溶液，特点是能够灌入裂隙较小的岩石 、孔隙小的土层及有地下水活动的场合。按照功能分为防渗 型、补强型和防渗补强型三类。
1.防渗型化学浆液 防渗型化学浆液常用丙烯酞胺类浆液和聚氨酯类浆液。
2.补强型化学浆液 补强型化学浆液常用环氧树脂类浆液和甲基丙烯酸酯类浆液
3.其他化学浆液 有水玻璃和木质素类浆材
✓二次劈裂：流量增加导致压力继续上升，流量逐渐减小，
继而二次劈裂，压力大于初次劈裂
✓三次劈裂：注浆压力更大 ✓结束注浆：上升到规定压力
堵水机理
✓注浆后，孔隙、裂隙被浆液填充，或者通过劈裂使地层密实度 提高，从而降低了地层的渗透能力，起到注浆堵水作用
12.2 注浆材料及选择
12.2.1 注浆材料
一、对注浆材料的一般要求
1.粒状浆材（悬液）
粒状浆材是指由水泥、粘土、沥青以及它们的混合物制成的浆液。 常用的粒状浆材是纯水泥浆、水泥粘土浆和水泥砂浆，以上浆液又称水
泥基浆液，并可掺入各种外加剂，以改善浆液的性质。 水泥基浆液是以水泥浆为主的浆液。采用水泥灌浆可使土体形成高强度
的固结体，应用最广的是普通硅酸盐水泥，在地下水无侵蚀性条件下经 常使用。 这种浆液是一种悬浊液，取材容易，配方简单、价格便宜、不污染环境。
✓黏土类浆液：黏土作为主剂，比表面积大，雨水具有胶体化学特性。 颗粒越细，浆液的稳定性越好，一般用于护壁或临时性的防护工程 ✓水泥黏土浆：黏土的分散性高，亲水性强，沉淀析水性较小。加入到 水泥浆中，兼有黏土浆和水泥浆的优点，成本低、流动性好、稳定性高、 抗渗压和冲蚀能力强 ✓水泥砂浆：由水灰比不大于1.0的水泥浆掺砂配成，流动性小、强度 高、耐久性好，节省水泥。宜用于地层由较大裂隙、溶洞，耗浆量很大 或者有地下水活动时 ✓水泥—水玻璃类浆液：以水泥和水玻璃为主剂。水玻璃的加入可加快 凝结。

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岩土注浆加固的优缺点及发展 趋势
岩土注浆加固的优缺点
总结词
岩土注浆加固技术具有多种优点，包括提高地层强度、降 低地层渗透性、防止地层变形等，但同时也存在一些缺点 ，如施工成本较高、施工周期较长等。
提高地层强度
通过将浆液注入地层，可以使地层中的颗粒胶结在一起， 从而提高地层的整体强度和承载能力。
降低地层渗透性
注浆浆液可以充填地层中的裂隙和孔隙，从而降低地层的 渗透性，防止地下水渗漏和地基变形。
防止地层变形
通过注浆加固，可以增加地层的刚度和稳定性，从而防止 地层变形和沉降。
施工成本较高
由于注浆施工需要使用专业的注浆设备和材料，且施工周 期较长，因此相对于其他地基处理方法，其成本较高。
施工周期较长
制定并实施安全技术措施，确保施工过程安全可控。
注浆施工工艺流程
钻孔
按照设计要求钻注浆孔，孔径、孔深满足要 求。
安装注浆管
将注浆管插入钻孔底部，确保注浆管与孔壁紧 密贴合。
配置浆液
根据设计要求，将水和浆液原料按比例混合，制 备成符合要求的注浆浆液。
压力注浆
通过注浆泵将浆液注入地层，控制注浆压力和注浆 量，确保浆液在地层中均匀扩散。
劈裂注浆适用于处理渗透系数较小、含水层厚度较大的地层 ，特别是处理地下水控制和基础加固等工程。
压密注浆原理
压密注浆是指在注浆过程中，通过施加较大的压力，将稠密的浆液注入地层中，利用浆液的挤压作用，使土体颗粒压缩、变 形，形成致密的桩体或帷幕，提高地层的承载能力和防渗能力。
压密注浆适用于处理软弱地基、湿陷性黄土地基等的加固和止水工程。
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岩土注浆加固原理
压力注浆原理
压力注浆是指在注浆过程中，通过施加一定的压力，将浆液注入地层或缝隙中， 利用浆液的流动性和粘结力，将松散的土体颗粒或裂隙粘结成一个整体，提高地 层的承载能力和防渗能力。

1）从土的含水率来求注浆量
对于软塑性土，注浆时浆脉可以使土体发生压缩脱水，使天然含水量 降低到塑限以下，土体变为硬塑状，加之脉状浆体成网状分布于土体， 使土体稳定性增加，这种注浆通常称为软土固结注浆。注浆量表示为
Q
V
V
dg 1 e0
(W
WP
)
2）从土被压缩的难易程度来求注浆量
浆脉的插入可认为土颗粒间孔隙缩小，孔隙缩小的体积即为浆脉的总
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（3）隧洞及地下工程注浆加固
❖ 1）土质隧洞的注浆加固 隧道开挖后，拱顶部的松动范围
h
D 2
1
sin
45
0
2
B0
D cos 450
2
B
B0
2h
tan 450
2
h0
B
2K tan
1ห้องสมุดไป่ตู้
e
K
tan
2H B
拱顶松动土压力
p0
h0
C B
B(1 C / B) 2K tan
1．地基强度方面：动力、静力触探，旁压试验 2．水力学性质方面：抽水或压水试验 3．水流、水质方面：地下水流向、流速，水的 pH值和离子含量 4．节理裂隙统计：节理的组数、产状、密度、宽 度、粗糙度等 5．岩体力学性质：裂隙的水力劈裂，断裂指数
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12.2 注浆加固试验
❖ （1）注浆试验的目的及内容
12 岩土注浆加固设计
❖ 12.1 注浆工程调查 ❖ 12.2 注浆加固试验 ❖ 12.3 注浆加固参数设计
12.3.1 注浆加固范围的确定 12.3.2 注浆量的计算 12.3.3 注浆压力 12.3.4 注浆孔距

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三、围岩注浆加固参数研究与应用
注浆压力差异较大，主要取决于围岩的渗透条件、有 无压力水、浆液的流动力学性质及注浆渗透范围等。注 浆压力高，浆液渗透范围大，但要防止较大的注浆压力 破坏围岩，尤其在强度较低的围岩内注浆时。在煤巷中 注浆，围岩严重破碎时可选用0.5MPa 的注浆压力，较 破碎时取1.0MPa左右， 裂隙较小时取1.0 ～2.0MPa， 最高不超过3.0MPa。如果围岩强度较低，注浆压力不 超过其抗压强度的1/3。对渗透性较差及较好的围岩可 以采用加密注浆孔的方法，达到低注浆压力的目的。
浆液在泵压的作用下，除了将一些较大的裂隙充填 固结，还可以将一些充填不到的封闭裂隙和小裂隙压缩， 甚至使其闭合，提高围岩的弹性模量和强度。浆液通过 较高的压力作用，将围岩内裂隙充填固结或压密原来的 小裂隙，使裂隙端部的应力集中大大削弱或消失，从而 使围岩体的破坏机制发生转变。
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二、围岩体注浆加固机理
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三、围岩注浆加固参数研究与应用
（二）浆液扩散半径的确定
浆液扩散半径是确定注浆孔布置及孔深的重要依据。 影响扩散半径大小的因素较多，主要取决于注浆压力、 围岩力学性质、裂隙密度及开采、浆液的流动力学参数 及初凝时间等。
由于浆液在围岩中扩散的复杂性，目前的理论研究 水平还不能准确描述，理论计算与实际结果出入较大， 所以浆液扩散半径主要根据现场围岩的力学性质、裂隙 状况、浆液性质及注浆压力等情况，先由经验确定，然 后由现场施工监测，再作相应调整。
依据测量的巷道断面结果及浆液的扩散半径分析出 以巷道正顶为中心、分别向两侧进行排眼的方式进行 打眼注浆可以确保注浆液体在松动圈内得到有效扩