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边坡施工遇到灌浆超常规,怎么处理?

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cdddd 发表于 2011-5-13 21:59:23 | 显示全部楼层 |阅读模式
首先在一个边坡施工过程中,边坡高度20m,坡率1:0.2,采取喷锚支护!遇到锚杆施工,锚杆直径130mm,采取28mm钢筋,长度12m,一般灌水泥砂浆,砂子和水泥比1:1
,这种情况下,在灌口组砂泥岩中,一般每孔用水泥约2包,但是在一个局部每孔用水泥约20包,大家帮助分析一下,这个情况是怎么产生的,需要处理吗?怎么处理?
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 楼主| cdddd 发表于 2011-5-13 22:03:37 | 显示全部楼层
注浆技术的历史大致可分为四个阶段:原始粘土浆液阶段(1802~1857年),初级水泥浆液注浆阶段(1858~1919年),中级化学浆液注浆阶段(1920~1969年),现代注浆阶段(1969年之后)。
1.3注浆的分类
注浆的分类较多,根据注浆压力分为静压注浆和高压喷射注浆两大类:
1.3.1静压注浆
静压注浆一般压力较低,注浆压力随着浆流遇到的阻力增大而升高,浆液注入后为流动状态。因此,将其称为静压注浆,通常所说的注浆泛指静压注浆。根据地质条件、注浆压力、浆液对土体的作用机理、浆液的运动形式和替代方式可将静压注浆分为四种:
    充填或裂隙注浆(Fill or Fissure Grouting)
大洞穴、构造断裂带、隧道衬砌壁后注浆。岩土层面、岩体裂隙、节理和断层的防渗、固结注浆。
    渗透注浆(Perneation Grouting)
在不破坏地层颗粒排列的条件下,浆液充填于颗粒间隙中,将颗粒胶结成整体。渗透注浆的必要条件是浆液的粒径远小于土颗粒的粒径。
    压密注浆(Compaction Grouting)
压密注浆是注入极稠的浆液,形成球形或圆柱体浆泡,压密周围土体,使土体产生塑性变形,但不使土体产生劈裂破坏。
    劈裂注浆(Hydrofracture Grouting)
劈裂注浆是浆液在孔内随着注浆压力的增加,先压密周围土体,当压力大到一定程度时,浆液流动使地层产生劈裂,形成脉状或条带状胶结体。劈裂注浆主要用于土体加固,但是在60~70年代,水电部门将劈裂注浆用于土坝坝体和软弱地基的防渗处理。
劈裂注浆也用于裂隙岩体的防渗和补强。高压劈裂注浆在软弱岩层内多发生水力劈裂后的浆液充填。在裂隙岩体内浆液在缝隙内流动给两壁岩石以压缩应力,产生扩缝效应使浆液继续充填。高压劈裂注浆可提高注浆效果。
1.3.2高压喷射注浆
高压喷射注浆法一般压力(20~70MPa)较高,流体在喷嘴外呈射流状。根据喷射管的类型将高压喷射注浆分类如下:

1.4注浆技术在岩土工程中的应用
注浆技术的应用范围很广,而且它的应用规模还在不断扩大,只要涉及岩土工程和土木工程的各个领域,都可使用注浆技术。具体地说,静压注浆法适用于处理砂土、粉土、粘性土、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土以及风化岩等地基,静压注浆法也可用于处理含土或溶洞的地层;高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、碎石土、人工填土等地基。当土中含有较多的大粒径块石、坚硬粘性土、大量植物根茎或有过多的有机质时,应慎用高压喷射注浆。其主要用于以下方面:
    治水防渗
矿山巷道、竖井、隧道、海底隧道、地铁等地下工程开挖时采用注浆防渗帷幕可控制涌水或防渗堵漏。坝体坝基的防渗堵漏、基坑周边渗水和基底涌水涌砂都可采用注浆法处理。
    地层加固
注浆可用于地下工程开挖时防止基础或地面沉陷、掌子面塌方,隧洞、巷道、竖井围岩加固,开挖基坑时对附近已有构筑物的防护,挡土构筑物背后加固,滑坡地层加固,岩溶地层加固,流砂层加固等。
    地基加固
注浆和高压喷射注浆广泛应用于各种地基加固,提高地基承载力,已建构筑物沉陷地基加固和抬升,桩底注浆加固、提高桩基承载力,铁路、公路路基和机场跑道下沉的加固等。
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 楼主| cdddd 发表于 2011-5-13 22:07:16 | 显示全部楼层
2注浆材料
2.1水泥浆材
水泥浆材具有固结体强度高、耐久性好、材料来源丰富、工艺设备简单、成本较低等优点,所以在各类工程中得以广泛应用。但这种浆液容易离析和沉淀,稳定性较差。此外,因固体颗粒较大,使浆液难以注入土层的细小裂隙或孔隙中。为改善水泥浆材的性质,以适应各种不同工程的需要,可在浆液中加入各种添加剂。近年来,超细水泥的开发克服了普通水泥浆材难以渗入较细(小于0.6 mm)颗粒土层中的缺点,并具有水泥浆材和化学浆材的优点,且对环境无污染。这种新型水泥为注浆界开辟了新的领域,有逐步取代化学浆材的趋势。在用于封堵地下水、加固坝基及隧道防渗、堵漏、复杂地基的处理和深基坑开挖中的基坑支护等工程中取得了良好的效果。如浙江新安江大坝及济南铁矿采用超细水泥灌注裂缝均达到了预期的加固目的。但目前我国的超细水泥价格较贵,另外,对超细水泥的渗透机理还有待于进一步研究。
2.2 化学浆材
化学浆材有三大类:一是水玻璃类化学注浆材料,分为碱性水玻璃和酸性水玻璃。碱性水玻璃浆材的主要缺点是凝胶体有脱水收缩和腐蚀现象,耐久性较差及对环境有污染。酸性水玻璃可在中性区域内凝胶,凝胶体没有碱溶出,不存在碱性水玻璃的腐蚀现象和环境污染问题,耐久性较好。前几年,铁道科学研究院西南分院研制出的抗干缩和耐久性强的水泥一水玻璃浆材,即在水泥一水玻璃浆材中加入XN 型浆液增塑剂(硅酸盐体系:低钙铝酸盐和单质膨胀剂),耐久性可达10 a以上。
二是有机高分子化学注浆材料:此类浆材具有渗透能力强、固结性能好、抗渗性高和凝胶时间可调的优点,可以解决水泥浆液无法解决的工程问题。近年来,对原有高分子浆材进行了有效的改进,如出现了无酸及甲醛溶出的矿用脲醛树脂浆材、无单体溶出的丙烯酰胺系浆材及毒性仅为丙烯酰胺浆材1%的丙烯酸盐浆材等。中化—789浆材在青海龙羊峡大坝泥化夹层地基中的应用,使化学注浆材料的研究与应用进入了新的阶段。
三是有机高分子复合化学注浆材料:高分子聚合物等除单独用作化学注浆材料以外,为了降低成本和满足单一浆液不能实现的性能,有时与水玻璃或水泥配制成高分子复合化学注浆材料。聚合物与水泥的复合物——聚合物水泥是目前世界各国非常感兴趣的建筑材料。聚合物作为水泥的添加剂,可提高水泥浆材的可注性和固结体的强度。用部分聚合物代替水泥组成聚合物水泥的复合胶结料,可显著提高水泥固结体的抗压强度和抗拉强度。在水泥中加入丙烯酸盐单体,能实现快速凝结,对于有激烈涌水的地方,用此法堵水很有效,在混凝土的裂缝中注入有机单体或聚合物溶液可使混凝土中的裂缝得到充分填充,从而显著提高混凝土的整体性和密实性。

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 楼主| cdddd 发表于 2011-5-13 22:14:55 | 显示全部楼层
裂隙介质的可注性
岩体裂隙可注性是裂隙宽度应大于注浆材料最粗颗粒直径的3倍以上。我过普通水泥中主要成分的颗粒直径约为50µm,最粗的达80µm。注水泥浆时,岩体裂隙的极限宽度为0.24mm;用超细水泥注浆时,岩体裂隙的最小宽度为0.1mm,
浆液的流变性
一般条件下地下水和浆液的运动均属于层流,浆液在地层中的运动规律和地下水的运动规律非常相似。不同之处是浆液具有粘度,不象水那样容易流动。浆液的流变性正是反映浆液在外力作用下的流动性,浆液的流动性越好,浆液流动过程中压力损失越小,浆液在岩土中扩散的越远。反之,浆液流动过程中压力损失大,浆液不易扩散。
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 楼主| cdddd 发表于 2011-5-13 22:20:54 | 显示全部楼层
.3.1土体压密注浆
压密注浆是用极稠的浆液(塌落度<25mm),通过钻孔挤向土体,在注浆处形成球形浆泡,将体的扩散靠对周围土体的压缩。压密注浆的浆液极稠,浆液在土体中运动是挤走周围的土,起置换作用,而不向土内渗透。
(1)压密注浆的浆液
①浆液要求:高压下可泵送,注入土体后不易产生劈裂。
②适宜浆体:水泥砂浆。
(2)注浆力学与抬升作用
①压密注浆力学作用过程:浆泡或浆柱体积小,径向水平压力为主→浆泡或浆柱体积增加,产生向上压力→压密和上抬力。
②压密注浆上抬力的确定。
③压密注浆主要控制因素:注浆压力(最大增压速率20~40KPa/min)、注浆速率(起始注浆速率20~30L/min)。最大注浆压力为2~6MPa。
压密注浆适应于加固比中砂细的砂土和能够充分排水的粘土,其优点是对最软弱土区起到最大的压密作用。
4.3.2土体劈裂注浆
劈裂注浆是目前应用最广泛的一种注浆方法,其理论远远滞后其应用。劈裂注浆的浆液在注浆压力作用下先克服地层的切应力和抗拉强度,使其垂直于小主应力的平面上发生劈裂,浆液便沿此劈裂面渗入和挤密地层体,并在其中产生化学加固作用和形成作为骨架的浆脉,在均质软弱地层中,劈裂注浆将首先主要产生竖向(径向)裂隙;在层状软岩中则首先主要产生水平裂隙。这种注浆方法一般在渗透系数小、颗粒很小的中、细、粉砂岩土或淤泥中使用。劈裂注浆过程及力学分析如下。
劈裂注浆过程分为三个阶段,
(1)第Ⅰ阶段:鼓泡压密阶段。
启裂压力:第一峰值压力(a点压力)。
鼓泡压密阶段:厚壁圆通模型→弹性理论的平面应变问题求径向位移。
(2)第Ⅱ阶段:劈裂流动阶段。
劈裂面发生的位置:①小主应力面;②软弱面;③均匀土质为垂直面。
劈裂流动阶段的基本特征:①注浆压力突然下降且维持较低一段时间(b点压力);②  浆量增加速度明显;③裂缝迅速发展。
(3)第Ⅲ阶段:被动土压力阶段。
劈裂流动阶段的基本特征:①注浆压力上升;②浆量增加速率有所降低;③主应力发生变化:水平主应力为最大主应力;④裂缝加宽或产生新裂缝(水平向裂缝);⑤出现第二峰值压力(c点压力)。


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 楼主| cdddd 发表于 2011-5-13 22:45:00 | 显示全部楼层
调查一下,大家在施工一般注浆压力是好多?
1,压密注浆主要控制因素:注浆压力(最大增压速率20~40KPa/min)、注浆速率(起始注浆速率20~30L/min)。最大注浆压力为2~6MPa。

  压力注浆是通过注浆设备,输浆管路,在压力作用下将浆液注入目的土层中。填料压力注浆应注意以下几点:
    ①按设计要求进行分序成孔跳灌施工,由外向内分序成孔,隔孔灌注,一般情况分2~3序,条件允许时可采用1序完成;
    ②范围内采用一次钻灌法,止浆标准为:注浆压力0.5Mpa、注浆量小于1L/min,稳压3分钟可正常止浆。否则作好记录,特殊处理。
    ③采用两次钻灌法,第一次成孔深度2~3m,注浆夜里控制在0.1~0.2MPa,注浆量小于1L/min稳压3分钟,可正常止浆。
    ④当孔深小于5m时,窜冒浆能够有效控制时,也采用一次钻灌法。
    ⑤压力注浆施工时,孔口采用止浆塞封闭,浆液搅拌均匀,随拌随用,严防石块杂物混入浆液,确保连续灌注并在灌注前进行过筛处理,以防发生堵管现象。

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 楼主| cdddd 发表于 2011-5-13 22:46:30 | 显示全部楼层
、压力注浆参数的确定
    注浆参数包括确定浆液扩散半径r、容许注浆压力、注浆孔布置方式等,这些参数互相联系,与地基土渗透性等相关。
    (一)浆液扩散半径r
    注浆孔的布置中,浆液扩散半径r是一个重要的参数,r值可进行理论公式估算,如选用参数合理,则计算值具有一定的参考价值,当地质条件较复杂或计算参数不易选准时,就应通过现场试验来确定。
    对于粘性土层,由于地层空隙很小,浆液无法渗入,只能通过劈裂作用注放浆液,浆液扩散具有规则性,注浆设计施工可用“浆液有效半径”来表示交流扩散范围。
    对于砂性土层,由于地层空隙较大,浆液以填充固结为主,其扩散半径远大于粘土中的扩散半径。当为一段路段处治时,扩散半径可取大值;当为中、小构造物路段处治时,扩散半径可取小值。
    (二)注浆压力
    注浆压力是给予浆液扩散充填、压实的能量。保证注浆质量的前提下,压力大,扩散的距离大,有助于提高土体强度;但当压力超过受注土层的自重和强度时,可能导致路基及其上部构造物的破坏。所以在施工中,一般都以不使地层破坏或仅发生局部和少量破坏作为确定容许注浆压力的基本原则。
    注浆压力值与地层的结构、初始注浆的位置和注浆序次、方式等因素有关,有些因素较难准确地获取,在注浆处理前应通过现场注浆试验来确定,以取得施工所需参数。
    进行注浆试验时,一般采取逐步提高压力的办法,求得注浆压力与注浆量的关系曲线,当压力升高至某一数值,而注浆量突然增大时表明地层结构发生破坏或空隙尺寸已被扩大,因而可把此时的压力值作为确定容许注浆压力的依据。
    (三)注浆量的确定
    在正常情况下理论注入的耗浆量应填充到颗粒之间的空隙中,或沿层理或裂隙劈裂式注入。
    (四)注浆孔的布置方式
    注浆压力、浆液扩散半径r确定后,注浆孔距取值范围也就确定了,注浆孔距L取值范围在r≤L≤2r之间。
    桥头过渡段注浆设计一般为多排注浆孔,不同排上注浆孔设计一般有两种布置方式:一种为矩形排列,即前排孔与后排孔沿公路轴线方向上平行;另一种为三角形排列,即前排孔的位置与后排孔的位置沿公路轴线方向错开1/2的孔距,平面上呈梅花状。
    (五)注浆施工工艺流程
    根据工程地质、水文地质条件和工程要求,通过实验或类比等方法确定注浆参数,选择注浆施工设备,组织施工力量,编制施工组织计划,进行压力注浆。
    注浆孔施工是注浆的第一道工序,在施工中应注意以下几点:
    1、钻孔孔位和设计孔位的偏差不大于25cm,钻孔直径为91mm或75mm(终孔直径);
    2、用压缩空气清孔排渣,严禁采用水作为冲洗液。如遇塌孔严重时,可采用花管注浆。花管前端呈尖锥状,用冲击锤将花管打入受注层位;
    3、钻孔设备准确到位,严格按施工次序布钻施工,钻机在施工过程中应尽量减少注浆孔斜度。
    (1)制浆
    根据试验确定的配合比选择浆材,制浆时应注意以下几点:
    ①材料必须准确称量,误差应小于5﹪,水泥等材料宜采用重量发称量;
    ②掌握浆液性能,做到随用随制,使用多少浆制多少浆。
    ③浆液应进行充分搅拌,并坚持注浆前不断搅拌,防止再次沉淀,影响浆液质量。
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 楼主| cdddd 发表于 2011-5-13 22:48:50 | 显示全部楼层
中空锚杆注浆参数:采用30号水泥浆液,水灰比1:1(重量比),注浆压力:0.5~1.0Mpa
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ljmtidilgw 发表于 2011-5-13 22:53:20 | 显示全部楼层
如果岩石裂隙发育,水泥沙浆太稀,容易漏浆。

请参照有关规范进行。土钉墙规范等
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xscumt 发表于 2011-5-14 15:45:54 | 显示全部楼层
如是局部超,征得监理同意,就不注了,我们有过一个孔灌5吨水泥的情况

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 楼主| cdddd 发表于 2011-5-14 22:39:29 | 显示全部楼层
硅酸盐水泥普通水泥的密度3.0~3.15g/cm3,矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥的密度2.8~3.1g/cm3;
硅酸盐水泥普通水泥的堆积密度1000~1600kg/m3,矿渣水泥的堆积密度1000~1200kg/m3,火山灰水泥、粉煤灰水泥的堆积密度900~1000kg/m3,;
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 楼主| cdddd 发表于 2011-5-14 22:43:39 | 显示全部楼层
问题的2包水泥在12m,孔径110mm的锚孔中,估算注浆半径是多少?10包又是多少注浆半径?
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zxtx 发表于 2011-5-15 11:15:12 | 显示全部楼层
建议分两次注浆:同时下两根pvc注浆管到底。第一次注浆采用水灰比较小(0.4以下吧)的水泥砂浆,若孔口不返浆则继续减小水灰比。初步按预估初凝时间4~5小时考虑,初凝完成进行二次注浆,采用水灰比较大的纯水泥浆。这样工艺麻烦一点,但可能水泥用量可以减少一些。若实际操作综合效益好则采用吧,若不好不如多花点水泥。呵呵~~一点浅见!

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ljmtidilgw + 5 + 30 很给力!

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ljmtidilgw 发表于 2011-5-15 13:08:48 | 显示全部楼层
zxtx 说的很对。搞水电工程坝基岩体非常破碎时,一般采用稠浆、减小灌浆压力、添加速凝剂等措施。

小浪底坝基灌浆就采用这个理念,先低压、稠浆在帷幕周围初灌,然后在设计帷幕部位采用高压、稍稀浆液进行帷幕灌浆。

一般有灌浆的工程,需要试验灌浆,确定了灌浆参数、合理水灰比和压力后,再生产灌浆!

不是一上去就灌,跟有的新手上论坛灌水一样
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ljmtidilgw 发表于 2011-5-15 13:12:40 | 显示全部楼层
您网上搜索下,所谓的DIN灌浆法,就是这个东西。

不过,您不是垂直孔,但大同小异!需要了解岩石渗透性,否则到处漏浆不行。
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 楼主| cdddd 发表于 2011-5-16 00:48:37 | 显示全部楼层
关键是要不要对岩石边坡进行其他加固处理?
就是说在漏浆大的地方,增加锚索?!
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ljmtidilgw 发表于 2011-5-20 20:58:46 | 显示全部楼层
本帖最后由 ljmtidilgw 于 2011-5-20 21:03 编辑
cdddd 发表于 2011-5-16 00:48
关键是要不要对岩石边坡进行其他加固处理?
就是说在漏浆大的地方,增加锚索?!


锚索是把可能不稳定的大块体岩石和稳定的岩体(叫山体)连接起来的东西! 如果坡面表层岩石破碎IV类\V类,单纯锚锁或锚杆就不发挥什么作用。想象下,就相当于“用砖垒了5米高的墙,砖和砖之间没有水泥沙浆,然后您在其中几个砖上加锚锁”!一样的道理!!!

那几块砖的确很稳,不等于整个边坡很稳!

因此,没有什么实际加固效果或工程意义!

一般遇到这类岩石,需要挂钢筋网+喷射混凝土+锚杆,使所有锚杆协同作用到整个坡面,而不是局部!
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ljmtidilgw 发表于 2013-3-24 18:25:21 | 显示全部楼层
厉害!强~~~~没的说了!  
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小飞熊 发表于 2013-4-5 22:29:32 | 显示全部楼层
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