堤防灌漿加固與防滲技術(shù)圖文詳解
灌漿技術(shù)是利用壓力將能固結(jié)的漿液通過鉆孔注入巖土孔隙或建筑物的裂隙中,，使其物理力學性能改善的一種方法,。
一,、灌漿分類
1.按照灌漿的作用來劃分 （1）固結(jié)灌漿 ,；（2）帷幕灌漿,；（3）接觸灌漿,。
2.按照基礎(chǔ)的構(gòu)成來劃分 （1）砂礫石灌漿,；（2）巖石灌漿,。
3.按照灌漿材料來劃分 （1）水泥灌漿；（2）水泥粘土灌漿,；（3）化學灌漿,。
4.按照使用的壓力來劃分 （1）常壓灌漿；（2）高壓灌漿,。
5.按照灌漿工藝所依據(jù)的理論來劃分 （1）滲入性灌漿,；（2）劈裂灌漿；（3）壓密灌漿
還有其他不同的分類方法,，如常見到的有充填灌漿,、裂縫灌漿、應(yīng)急灌漿、糾偏灌漿,、界面灌漿等等,。
二、灌漿材料
用于堤防工程的灌漿技術(shù),，是在灌漿壓力作用下,，漿液克服各種阻力而滲入孔隙和裂隙，壓力越大,，吸漿量及漿液擴散距離就大,，因此又稱滲入性灌漿。這種灌漿是在地層結(jié)構(gòu)不被破壞的條件下滲入地層,，因而漿液的顆粒尺寸必須小于土的孔隙尺寸,，也就是說，漿液必須滿足地層的可灌性條件,，因此漿材的選用尤為重要,。
適合于堤防灌漿的材料主要有以下幾種：
1.水泥漿 水泥漿是由水泥和水混合經(jīng)攪拌而制成的漿液.為了改進漿液性能，有時需要在漿中加入少量的添加劑,。
水泥漿液具有來源豐富,，價格便宜，漿液結(jié)石體抗壓強度高,、抗?jié)B性能好,、工藝設(shè)備簡單、操作方便等優(yōu)點,，但是水泥漿液是一種顆粒狀的懸浮材料,，受到水泥顆粒粒徑的限制，通常用于粗砂層的加固,。
2.粘土漿 粘土漿是粘土的微小顆粒在水中分散,，并與水混合形成的半膠體懸浮液。選擇灌漿用的粘土,，一般有如下幾個要求：
塑性指數(shù) 17,；
粘粒（粒徑小于0.005mm）含量不小于40％～50％；
粉粒（粒徑0.005～0.05mm）含量一般不多于45％～50％,；
含砂量（0.05～0.25選自.投標書代寫網(wǎng) yipai178.com mm）不大于5％,。
粘土漿的結(jié)石強度和粘結(jié)力都比較低，抗?jié)B壓和沖蝕的能力很弱,，故僅在低水頭的防滲工程上才考慮采用純粘土漿灌漿,。
在粘土漿液中，加入水玻璃溶液,，可配制成粘土水玻璃漿液，水玻璃加量為粘土漿的10％— 15％，漿液的凝結(jié)時間可縮短為幾十秒至幾十分,，固結(jié)體滲透系數(shù)為10 5～10 6cm/s,。
3.水泥粘土漿 水泥粘土漿是由水泥和粘土兩種基本材料相混合所構(gòu)成的漿液。水泥和粘土混合可以互相彌補缺點,，構(gòu)成性能較好的灌漿漿液,。
水泥粘土漿液較單液水泥類漿液成本低，流動性,、抗?jié)B性好,，結(jié)石率高，目前大壩的砂礫石基礎(chǔ)的防滲灌漿帷幕,，幾乎都是采用水泥粘土漿灌注的,。
4.水泥— 水玻璃漿液 水泥— 水玻璃漿液是以水泥和水玻璃溶液組成的一種灌漿材料。它克服了水泥漿液凝結(jié)時間過長的缺點,，水泥— 水玻璃漿液的膠凝時間可以縮短到幾十分鐘,，甚至數(shù)秒鐘?？晒嘈员燃兯酀{也有所提高,，尤其適合在動水狀態(tài)下粗砂層地基的防滲加固處理。
5.水泥砂漿 在對較大缺陷的部位灌漿時,，可采用水泥砂漿灌漿,，一般要求砂的粒徑不大于1.0mm,砂的細度模數(shù)不大于2。
在水泥砂漿中加入粘土,，組成水泥粘土砂漿,，水泥起固結(jié)強度作用，粘土起促進漿液的穩(wěn)定作用,，砂起填充空洞的作用,。水泥粘土砂漿適用于靜水頭壓力較大情況下的較大缺陷，大洞穴的充填灌漿,。
6.水玻璃類漿液 水玻璃類漿液是由水玻璃溶液和相應(yīng)的膠凝劑組成,。灌入地層后，經(jīng)過化學反應(yīng)生成硅酸凝膠,，在土（砂）的孔隙中充填,，達到固結(jié)和防滲堵漏的目的。
水玻璃漿液的粘度小,，流動性好,，在用水泥漿或粘土水泥漿難于處理的細砂層和粉砂層地基，可使用水玻璃漿液,。
在堤防基礎(chǔ)的加固及防滲處理施工中,，漿液的可灌性是決定灌漿效果的最重要參數(shù)
堤基灌漿可以用下式評價其可灌性：
M=D15/d85 (5-1)
式中：M為灌入比,；D15為受灌地層中15％的顆粒小于該粒徑(mm)；d85為灌注材料中85％的顆粒小于該粒徑(mm),。
M 15可灌注水泥漿,；M 10可灌注水泥粘土漿。如可灌性不好,，可采用水玻璃類漿液灌漿,。幾種灌漿材料的主要特點見表5— 2
表5— 2 幾種灌漿材料的主要特點
上述幾種材料中，除水玻璃漿液外,，價格都比較低,，水玻璃漿液的價格比其它漿液的價格要高一些，工程多采用水泥漿和水泥粘土漿,。對一些非均質(zhì)的粉砂土地基還可以采用水泥和水玻璃漿液分別灌注的方法,，達到復(fù)合加固的目的。
水泥漿液只能灌入粗砂層,，而對顆粒細,、孔隙小、工程特征欠佳的粉砂土地基,，水泥灌漿只能進入地基土體結(jié)構(gòu)受到破壞而形成的空洞或裂縫中,，起不到防滲灌漿的作用，難以提高地基的抗?jié)B性能,。而水玻璃漿液可以進入細砂層和細砂層的孔隙,。
采用復(fù)合灌漿方法，可取長補短,，先用水泥灌漿處理,，使水泥漿液先行填充地基土體中大小不一的孔洞和裂隙，經(jīng)48小時的沉淀和固化,，然后對同一孔進行清孔,，再灌注水玻璃漿液(如酸性水玻璃漿液)。這樣既可以充分發(fā)揮水泥漿液強度高的特點,，又可以充分利用水玻璃漿液的優(yōu)點,，提高注漿的效果。這種復(fù)合灌漿的方法,，已在江蘇豐縣廢黃河畔的范樓閘應(yīng)用,，粉砂土的滲透系數(shù)由2.7-4.7×10-4cm/s降至1.3×10-7cm/s以下。
三,、灌漿工藝
（一）灌漿加固工藝
1.灌漿孔的布設(shè),。加固灌漿孔的布設(shè)常用方格形、梅花形和六角形,，見圖5－1,。方格形的主要優(yōu)點是便于補加灌漿孔,，在復(fù)雜的地區(qū)宜采用這種方法，而梅花形和六角形布孔的主要缺點是不便于補加灌漿孔,，預(yù)計灌漿后不需補加孔的地基多采用這種形式,。
2.鉆孔,。鉆孔可采用機鉆,、錐鉆、打管等各種成孔方法,。
3.灌漿施工技術(shù)要點
（1）采用“圍,、擠、壓”的原則,，就是先將灌漿區(qū)圈圍住,，再在中間插孔灌漿擠密，最后逐序壓實,，這樣易于保證灌漿質(zhì)量,。最好采用分序灌漿的辦法。
圖5－1 灌漿孔布置圖
（2）在可能的情況下,，以采用較大的壓力為好,。
（3）灌漿開始時，以稀漿開始,，采用逐步加稠的方法,。
（二） 帷幕灌漿工藝
灌漿技術(shù)除作為加固地基外，也適合堤防工程透水地基的防滲處理,，構(gòu)筑防滲帷幕,。
1.帷幕的設(shè)置
（1）帷幕的位置
堤防基礎(chǔ)的灌漿帷幕應(yīng)與堤防防滲體（多由粘土一類的不透水材料所構(gòu)成）相連，因此帷幕宜設(shè)在堤防臨水側(cè)鋪蓋下或臨水坡腳下,，見圖5—2
（2）帷幕的形式
1）均厚式帷幕 帷幕各排孔的深度均相同,。稱為均厚式帷幕。在砂礫石層厚度不大,，灌漿帷幕不甚深的情況下,，一般多采用這種形式。
2）階梯式帷幕 在深厚的砂礫石層中,，因為滲流坡降隨砂礫石層的加深（即隨帷幕的加深）而逐漸減小,，故設(shè)置深帷幕時，多采用上寬下窄呈階梯狀的帷幕,。幕寬的部位,，灌漿孔的排數(shù)多；幕窄的部位,，灌漿孔的排數(shù)少,。
圖5—2 灌漿帷幕位置示意圖
（3）帷幕的深度和厚度
一般情況下,，帷幕深度宜穿過砂礫石層達到基巖，這樣可以起到全部封閉滲流通道的作用,。帷幕的厚度（T）主要是根據(jù)幕體內(nèi)的允許坡降值來確定的,。但可按下式作初步估算：
T=H/J （5-2）
式中 H為最大作用水頭，m,；J為帷幕的容許比降,，對一般粘土漿可采用J≤3～4。
對于砂礫石厚度較淺,，一般設(shè)置1～2排灌漿孔即可,，對基礎(chǔ)承受的水頭超過25～30m時，帷幕的組成才設(shè)置2～3排,。
灌漿孔距主要決定于地層的滲透性,、灌漿壓力、灌漿材料等有關(guān)因素,，一般要通過試驗確定,，通常孔距為2～4m,。如果在灌漿施工過程中,，發(fā)現(xiàn)漿液擴散范圍不足，則可采用縮小孔距,，加密鉆孔的辦法來補救,。
2.帷幕灌漿方法
鉆孔灌漿方法主要有打花管灌漿法、套管護壁法,、循環(huán)鉆灌法和袖閥管法,。
（1）打花管灌漿法 首先在地層中打入一下部帶尖頭的花管，然后沖洗進入管中的砂土,，最后自下而上分段撥管灌漿,。見圖5—3。此法比較簡單,，但遇卵石及塊石時打管很困難,，故只適用于較淺的砂土層。
（2）套管護壁法 套管護壁法的施工見圖5— 4所示,，邊鉆孔邊打入護壁套管,，直至預(yù)定的灌漿深度（a），接著下入灌漿管（b）,，然后拔套管灌注第一灌漿段（c）,，再用同法灌注第二段（d）及其余各段，直至孔頂,。
（3）循環(huán)鉆灌法 如圖5—5,，這種方法僅在地表埋設(shè)護壁管,，而無需在孔中打入套管，自上而下鉆完一段灌注一段,，直至預(yù)定深度為止,，鉆孔時需用泥漿固壁或較稀的漿液固壁。如砂礫層表面有粘性土復(fù)蓋,，護壁管可埋設(shè)在土層中（a）,，如無粘土層則埋設(shè)在砂礫石層中（b）。
圖5—3 打花管灌漿法
圖5－4 套管護壁灌漿法
圖5—5 循環(huán)鉆灌法
圖5— 6 袖閥管法施工程序
（4）袖閥管法
袖閥管法的施工可分四個步驟,，見圖5—6,。 鉆孔 用優(yōu)質(zhì)泥漿（如膨潤土）固壁,，不用套管護壁（a）,；插入袖閥管 為使套殼料的厚度均勻，應(yīng)設(shè)法使袖閥管位于鉆孔的中心（b）,；澆注套殼料 用套殼料置換孔內(nèi)泥漿（c）,；套殼料的作用是封閉袖閥管與鉆孔壁之間的環(huán)狀空間，防止灌漿時漿液流竄,，套殼在規(guī)定的灌漿段范圍內(nèi)受到破碎而開環(huán),，逼使灌漿漿液在一個灌漿段范圍內(nèi)進入地層。灌漿 待套殼料只有一定強度后,，在袖閥管內(nèi)放入帶雙塞的灌漿管進行灌漿（d）,。
灌漿方法的選用主要取決于施工隊伍的經(jīng)驗和技術(shù)熟練程度，其中打花管法灌漿最為簡單,，袖閥管法比較復(fù)雜一些,，但施工質(zhì)量較高。袖閥管法可根據(jù)需要灌注任何一個灌漿段,，還可以進行重復(fù)灌漿,。而且可使用較高的灌漿壓力，冒漿和串漿的可能性小,。
在砂礫石層灌漿中,，對灌漿壓力的確定，目前還缺乏統(tǒng)一的,、比較準確的計算灌漿壓力的公式,。灌漿初期，也可先憑經(jīng)驗預(yù)估的壓力灌漿,，然后根據(jù)吸漿情況以及對地表的觀察,，視有無冒漿或抬動變形情況，再做壓力調(diào)整,。
灌漿的施工機具比較簡單,，可采用專用灌漿泵,，也可以自行用普通的泥漿泵加設(shè)一個簡單的攪拌器組成。對進漿量較小的粉砂層灌漿,，也可以采用簡單的手壓注漿泵或隔膜泵來代替,。
（三）灌漿效果檢查
灌漿法作為地基加固和地基防滲處理，灌漿效果的檢查還沒有比較合適的標準,，但一般常用下列幾個方法判斷,。
1.漿液的灌入量 同一地區(qū)堤防地基的差異不是很大，可以根據(jù)各孔段的單位灌入量來衡量,。
2.壓水試驗 設(shè)檢查孔做壓水試驗,，以單位吸水量值表示幕體的滲透性。
四,、堤身劈裂灌漿
劈裂灌漿是利用堤身的最小主應(yīng)力面和堤軸線方向一致的規(guī)律,，以土體水力劈裂原理，沿堤軸線布孔,，在灌漿壓力下,，以適宜的漿液為能量載體，有控制地劈裂堤身,，在堤身形成密實,、豎直、連續(xù),、一定厚度的漿液防滲固結(jié)體,，同時與漿脈連通的所有裂縫、洞穴等隱患均可被漿液充填密實,。適應(yīng)于處理堤身浸潤線出溢點過高,、有散浸現(xiàn)象、裂縫（不包括滑坡裂縫）,、各種洞穴,。
堤身劈裂灌漿防滲處理，多采用單排布孔,?？拙?～10m。在彎曲堤段應(yīng)適當縮小孔距,。
劈裂灌漿和錐探充填灌漿漿液多采用土料漿,，參見表5－3、5－4,。根據(jù)不同的需要可摻入水泥,、各種外加劑。
表5－3 漿土料選擇表
灌漿孔口壓力以產(chǎn)生沿堤線方向脈狀擴散形成一連續(xù)的防滲體，但又不得產(chǎn)生有害的水平脈狀擴散和變形為準,，需要現(xiàn)場灌漿試驗或施工前期確定,。堤防灌漿口壓力多在0.1～1MPa間。
堤身劈裂灌漿應(yīng)“少灌多次”,，分序灌漿,，推遲壩面裂縫的出現(xiàn)和控制裂縫的開度在3cm之內(nèi)，并在灌后能基本閉合,。每孔灌漿次數(shù)應(yīng)在5次以上,，每次灌漿量控制在每米0.5～1m3之間。形成的脈狀泥墻厚度應(yīng)在5～20cm之間,。一年后脈狀泥墻的容重應(yīng)大于14kN/m3,，一般可達15～17 N/m3，水平向滲透系數(shù)達10-6～10-8cm/s,。
考慮到堤身應(yīng)力,，劈裂灌漿應(yīng)在不擋水的枯水期進行，同時應(yīng)核算灌漿期堤坡的穩(wěn)定性,，進行堤身變形,、裂縫等觀測，以策安全,。對于較寬的堤防，也應(yīng)核算堤身應(yīng)力分布,，避免貫穿性橫縫產(chǎn)生,。
表5－4 漿漿液物理力學性能表
劈裂灌漿鉆孔均是一次成孔。在沖擊鉆進中一般采用取土鉆頭干鉆鉆進或沖擊錘頭錐擊鉆進,。在回轉(zhuǎn)鉆進中最好采用泥漿循環(huán)鉆進,，特別是在一些較重要的水利工程堤壩施工中，應(yīng)合理選用沖洗液循環(huán)鉆進,，采用清水鉆進時,，應(yīng)依據(jù)堤壩的土質(zhì)條件、滲透程度來慎重選用,。鉆孔孔徑可小到Φ25mm,，一般孔徑在Φ60-Φ130mm之間。所有灌漿鉆孔均需埋設(shè)孔口管,，使頂部灌漿壓力由孔口管承擔,，可施加較大的灌漿壓力，促使?jié){液析水固結(jié),，有利于提高漿液的固結(jié)速率和漿體結(jié)石的密實度,。
灌漿壓力是劈裂式灌漿施工中的一個重要參數(shù)。應(yīng)注意掌握：起始劈裂壓力、裂縫的擴展壓力,、最大控制灌漿壓力,。灌漿壓力的大小不僅與灌漿范圍大小、水文工程地質(zhì)條件等因素有關(guān),，而且還與地層的附加荷載及灌漿深度有關(guān),，所以不能用一個公式準確地表達出來，應(yīng)根據(jù)不同情況通過經(jīng)驗和灌漿試驗確定,。
灌漿過程中,，對冒漿、串漿,、隆起等一些特殊情況做好相應(yīng)的處理,。必須做好灌漿結(jié)束后的封孔工作。
灌漿效果檢查有：標準貫入試驗,、彈性波法,、現(xiàn)場透水試驗、現(xiàn)場載荷試驗等,。
