11.7 注浆加固

11.7.1 注浆加固适用于砂土、粉土、黏性土和人工填土等地基加固。
11.7.2 注浆加固设计前，宜进行室内浆液配比试验和现场注浆试验，确定设计参数和检验施工方法及设备；有地区经验时，可按地区经验确定设计参数。
11.7.3 注浆加固设计，应符合下列规定：
    1 劈裂注浆加固地基的浆液材料可选用以水泥为主剂的悬浊液，或选用水泥和水玻璃的双液型混合液。防渗堵漏注浆的浆液可选用水玻璃、水玻璃与水泥的混合液或化学浆液，不宜采用对环境有污染的化学浆液。对有地下水流动的地基土层加固，不宜采用单液水泥浆，宜采用双液注浆或其他初凝时间短的速凝配方。压密注浆可选用低坍落度的水泥砂浆，并应设置排水通道。
    2 注浆孔间距应根据现场试验确定，宜为1.2m～2.0m；注浆孔可布置在基础内、外侧或基础内，基础内注浆后，应采取措施对基础进行封孔。
    3 浆液的初凝时间，应根据地基土质条件和注浆目的确定，砂土地基中宜为5min～20min，黏性土地基中宜为1h～2h。
    4 注浆量和注浆有效范围的初步设计，可按经验公式确定。施工图设计前，应通过现场注浆试验确定。在黏性土地基中，浆液注入率宜为15％～20％。注浆点上的覆盖土厚度不应小于2.0m。
    5 劈裂注浆的注浆压力，在砂土中宜为0.2MPa～0.5MPa，在黏性土中宜为0.2MPa～0.3MPa；对压密注浆，水泥砂浆浆液坍落度宜为25mm～75mm，注浆压力宜为1.0MPa～7.0MPa。当采用水泥-水玻璃双液快凝浆液时，注浆压力不应大于1MPa。
11.7.4 注浆加固施工，应符合下列规定：
    1 施工场地应预先平整，并沿钻孔位置开挖沟槽和集水坑。
    2 注浆施工时，宜采用自动流量和压力记录仪，并应及时对资料进行整理分析。
    3 注浆孔的孔径宜为70mm～110mm，垂直度偏差不应大于1％。
    4 花管注浆施工，可按下列步骤进行：
        1）钻机与注浆设备就位；
        2）钻孔或采用振动法将花管置入土层；
        3）当采用钻孔法时，应从钻杆内注入封闭泥浆，插入孔径为50mm的金属花管；
        4）待封闭泥浆凝固后，移动花管自下向上或自上向下进行注浆。
    5 塑料阀管注浆施工，可按下列步骤进行：
        1）钻机与灌浆设备就位；
        2）钻孔；
        3）当钻孔钻到设计深度后，从钻杆内灌入封闭泥浆，或直接采用封闭泥浆钻孔；
        4）插入塑料单向阀管到设计深度。当注浆孔较深时，阀管中应加入水，以减小阀管插入土层时的弯曲；
        5）待封闭泥浆凝固后，在塑料阀管中插入双向密封注浆芯管，再进行注浆，注浆时，应在设计注浆深度范围内自下而上（或自上而下）移动注浆芯管；
        6）当使用同一塑料阀管进行反复注浆时，每次注浆完毕后，应用清水冲洗塑料阀管中的残留浆液。对于不宜采用清水冲洗的场地，宜用陶土浆灌满阀管内。
    6 注浆管注浆施工，可按下列步骤进行：
        1）钻机与灌浆设备就位；
        2）钻孔或采用振动法将金属注浆管压入土层；
        3）当采用钻孔法时，应从钻杆内灌入封闭泥浆，然后插入金属注浆管；
        4）待封闭泥浆凝固后（采用钻孔法时），捅去金属管的活络堵头进行注浆，注浆时，应在设计注浆深度范围内，自下而上移动注浆管。
    7 低坍落度砂浆压密注浆施工，可按下列步骤进行：
        1）钻机与灌浆设备就位；
        2）钻孔或采用振动法将金属注浆管置入土层；
        3）向底层注入低坍落度水泥砂浆，应在设计注浆深度范围内，自下而上移动注浆管。
    8 封闭泥浆的7d立方体试块的抗压强度应为0.3MPa～0.5MPa，浆液黏度应为80″～90″。
    9 注浆用水泥的强度等级不宜小于32.5级。
    10 注浆时可掺用粉煤灰，掺入量可为水泥重量的20％～50％。
    11 根据工程需要，浆液拌制时，可根据下列情况加入外加剂：
        1）加速浆体凝固的水玻璃，其模数应为3.0～3.3。水玻璃掺量应通过试验确定，宜为水泥用量的0.5％～3％；
        2）为提高浆液扩散能力和可泵性，可掺加表面活性剂（或减水剂），其掺加量应通过试验确定；
        3）为提高浆液均匀性和稳定性，防止固体颗粒离析和沉淀，可掺加膨润土，膨润土掺加量不宜大于水泥用量的5％；
        4）可掺加早强剂、微膨胀剂、抗冻剂、缓凝剂等，其掺加量应分别通过试验确定。
    12 注浆用水不得采用pH值小于4的酸性水或工业废水。
    13 水泥浆的水灰比宜为0.6～2.0，常用水灰比为1.0。
    14 劈裂注浆的流量宜为7L/min～15L/min。充填型灌浆的流量不宜大于20L/min。压密注浆的流量宜为10L/min～40L/min。
    15 注浆管上拔时，宜使用拔管机。塑料阀管注浆时，注浆芯管每次上拔高度应与阀管开孔间距一致，且宜为330mm；花管或注浆管注浆时，每次上拔或下钻高度宜为300mm～500mm；采用砂浆压密注浆，每次上拔高度宜为400mm～600mm。
    16 浆体应经过搅拌机充分搅拌均匀后，方可开始压注。注浆过程中，应不停缓慢搅拌，搅拌时间不应大于浆液初凝时间。浆液在泵送前，应经过筛网过滤。
    17 在日平均温度低于5℃或最低温度低于－3℃的条件下注浆时，应在施工现场采取保温措施，确保浆液不冻结。
    18 浆液水温不得超过35℃，且不得将盛浆桶和注浆管路在注浆体静止状态暴露于阳光下，防止浆液凝固。
    19 注浆顺序应根据地基土质条件、现场环境、周边排水条件及注浆目的等确定，并应符合下列规定：
        1）注浆应采用先外围后内部的跳孔间隔的注浆施工，不得采用单向推进的压注方式；
        2）对有地下水流动的土层注浆，应自水头高的一端开始注浆；
        3）对注浆范围以外有边界约束条件时，可采用从边界约束远侧往近侧推进的注浆的方式，深度方向宜由下向上进行注浆；
        4）对渗透系数相近的土层注浆，应先注浆封顶，再由下至上进行注浆。
    20 既有建筑地基注浆时，应对既有建筑及其邻近建筑、地下管线和地面的沉降、倾斜、位移和裂缝进行监测，且应采用多孔间隔注浆和缩短浆液凝固时间等技术措施，减少既有建筑基础、地下管线和地面因注浆而产生的附加沉降。
11.7.5 注浆加固地基的质量检验，应符合下列规定：
    1 注浆检验时间应在注浆施工结束28d后进行。质量检测方法可用标准贯入试验、静力触探试验、轻便触探试验或静载荷试验对加固地层进行检测。对注浆效果的评定，应注重注浆前后数据的比较，并结合建筑物沉降观测结果综合评价注浆效果。
    2 应在加固土的全部深度范围内，每间隔1.0m取样进行室内试验，测定其压缩性、强度或渗透性。
    3 注浆检验点应设在注浆孔之间，检测数量应为注浆孔数的2％～5％。当检验点合格率小于或等于80％，或虽大于80％但检验点的平均值达不到强度或防渗的设计要求时，应对不合格的注浆区实施重复注浆。
    4 应对注浆凝固体试块进行强度试验。
 

条文说明

11.7.1 注浆加固（grouting）亦称灌浆法，是指利用液压、气压或电化学原理，通过注浆管把浆液注入地层中，浆液以填充、渗透和挤密等方式，将土颗粒或岩石裂隙中的水分和空气排除后占据其位置，经一定时间后，浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能高和化学稳定性良好的“结石体”。
    注浆加固的应用范围有：
    1 提高地基土的承载力、减少地基变形和不均匀变形。
    2 进行托换技术，对古建筑的地基加固常用。
    3 用以纠倾和抬升建筑。
    4 用以减少地铁施工时的地面沉降，限制地下水的流动和控制施工现场土体的位移等。
11.7.2 注浆加固的效果与注浆材料、地基土性质、地下水性质关系密切，应通过现场试验确定加固效果，施工参数，注浆材料配比、外加剂等，有经验的地区应结合工程经验进行设计。注浆加固设计依加固目的，应满足土的强度、渗透性、抗剪强度等要求，加固后的地基满足均匀性要求。
11.7.3 浆液材料可分为下列几类（图9）：
    注浆按工艺性质分类可分为单液注浆和双液注浆。在有地下水流动的情况下，不应采用单液水泥浆，而应采用双液注浆，及时凝结，以免流失。
    初凝时间是指在一定温度条件下，浆液混合剂到丧失流动性的这一段时间。在调整初凝时间时必须考虑气温、水温和液温的影响。单液注浆适合于凝固时间长，双液注浆适合于凝固时间短。
    假定软土的孔隙率n＝50％，充填率α＝40％，故浆液注入率约为20％。
    若注浆点上覆盖土厚度小于2m，则较难避免在注浆初期产生“冒浆”现象。

图9 浆液材料

    按浆液在土中流动的方式，可将注浆法分为三类：
    1 渗透注浆
    浆液在很小的压力下，克服地下水压、土粒孔隙间的阻力和本身流动的阻力，渗入土体的天然孔隙，并与土粒骨架产生固化反应，在土层结构基本不受扰动和破坏的情况下达到加固的目的。
    渗透注浆适用于渗透系数k＞10^－4cm/s的砂性土。
    2 劈裂注浆
    当土的渗透系数k＜10^－4cm/s，应采用劈裂注浆，在劈裂注浆中，注浆管出口的浆液对周围地层施加了附加压应力，使土体产生剪切裂缝，而浆液则沿裂缝面劈裂。当周围土体是非匀质体时，浆液首先劈入强度最低的部分土体。当浆液的劈裂压力增大到一定程度时，再劈入另一部分强度较高的部分土体，这样劈入土体中的浆液便形成了加固土体的网络或骨架。
    从实际加固地基开挖情况看，浆液的劈裂途径有竖向的、斜向的和水平向的。竖向劈裂是由土体受到扰动而产生的竖向裂缝；斜向的和水平向的劈裂是浆液沿软弱的或夹砂的土层劈裂而形成的。
    3 压密注浆
    压密注浆是指通过钻孔在土中灌入极浓的浆液，在注浆点使土体压密，在注浆管端部附近形成“浆泡”，当浆泡的直径较小时，灌浆压力基本上沿钻孔的径向扩展。随着浆泡尺寸的逐渐增大，便产生较大的上抬力而使地面抬动。浆泡的形状一般为球形或圆柱形。浆泡的最后尺寸取决于土的密度、湿度、力学条件、地表约束条件、灌浆压力和注浆速率等因素。离浆泡界面0.3m～2.0m内的土体都能受到明显的加密。评价浆液稠度的指标通常是浆液的坍落度。如采用水泥砂浆浆液，则坍落度一般为25mm～75mm，注浆压力为1MPa～7MPa。当坍落度较小时，注浆压力可取上限值。
    渗透、劈裂和压密一般都会在注浆过程中同时出现。
    “注浆压力”是指浆液在注浆孔口的压力，注浆压力的大小取决于以上三种注浆方式的不同、土性的不同和加固设计要求的不同。
    由于土层的上部压力小，下部压力大，浆液就有向上抬高的趋势。灌注深度大，上抬不明显，而灌注深度浅，则上抬较多，甚至溢到地面上来，此时可用多孔间歇注浆法，亦即让一定数量的浆液灌注入上层孔隙大的土中后，暂停工作让浆液凝固，这样就可把上抬的通道堵死；或者加快浆液的凝固时间，使浆液（双液）出注浆管就凝固。
11.7.4 注浆压力和流量是施工中的两个重要参数，任何注浆方式均应有压力和流量的记录。自动流量和压力记录仪能随时记录并打印出注浆过程中的流量和压力值。
    在注浆过程中，对注浆的流量、压力和注浆总流量中，可分析地层的空隙、确定注浆的结束条件、预测注浆的效果。
    注浆施工方法较多，以上海地区而论最为常用的是花管注浆和单向阀管注浆两种施工方法。对一般工程的注浆加固，还是以花管注浆作为注浆工艺的主体。
    花管注浆的注浆管在头部1m～2m范围内侧壁开孔，孔眼为梅花形布置，孔眼直径一般为3mm～4mm。注浆管的直径一般比锥尖的直径小1mm～2mm。有时为防止孔眼堵塞，可在开口的孔眼外再包一圈橡皮环。
    为防止浆液沿管壁上冒，可加一些速凝剂或压浆后间歇数小时，使在加固层表面形成一层封闭层。如在地表有混凝土之类的硬壳覆盖的情况，也可将注浆管一次压到设计深度，再由下而上分段施工。
    花管注浆工艺虽简单，成本低廉，但其存在的缺点是：1 遇卵石或块石层时沉管困难；2 不能进行二次注浆；3 注浆时易于冒浆；4 注浆深度不及塑料单向阀管。
    注浆时可采用粉煤灰代替部分水泥的原因是：
    1 粉煤灰颗粒的细度比水泥还细，及其占优势的球形颗粒，使比仅含有水泥和砂的浆液更容易泵送，用粉煤灰代替部分水泥或砂，可保持浆体的悬浮状态，以免发生离析和减少沉积来改善可泵性和可灌性。
    2 粉煤灰具有火山灰活性，当加入到水泥中可增加胶结性，这种反应产生的粘结力比水泥砂浆间的粘结更为坚固。
    3 粉煤灰含有一定量的水溶性硫酸盐，增强了水泥浆的抗硫酸盐性。
    4 粉煤灰掺入水泥的浆液比一般水泥浆液用的水少，而通常浆液的强度与水灰比有关，它随水的减少而增加。
    5 使用粉煤灰可达到变废为宝，具有社会效益，并节约工程成本。
    每段注浆的终止条件为吸浆量小于1L/min～2L/min。当某段注浆量超过设计值的1倍～1.5倍时，应停止注浆，间歇数小时后再注，以防浆液扩到加固段以外。
    为防止邻孔串浆，注浆顺序应按跳孔间隔注浆方式进行，并宜采用先外围后内部的注浆施工方法，以防浆液流失。当地下水流速较大时，应考虑浆液在水流中的迁移效应，应从水头高的一端开始注浆。
    在浆液进行劈裂的过程中，产生超孔隙水压力，孔隙水压力的消散使土体固结和劈裂浆体的凝结，从而提高土的强度和刚度。但土层的固结要引起土体的沉降和位移。因此，土体加固的效应与土体扰动的效应是同时发展的过程，其结果是导致加固土体的效应和某种程度土体的变形，这就是单液注浆的初期会产生地基附加沉降的原因。而多孔间隔注浆和缩短浆液凝固时间等措施，能尽量减少既有建筑基础因注浆而产生的附加沉降。
11.7.5 注浆施工质量高不等于注浆效果好，因此，在设计和施工中，除应明确规定某些质量指标外，还应规定所要达到的注浆效果及检查方法。
    1 计算灌浆量，可利用注浆过程中的流量和压力曲线进行分析，从而判断注浆效果。
    2 由于浆液注入地层的不均匀性，采用地球物理检测方法，实际上存在难以定量和直接反映的缺点。标准贯入、轻型动力触探和静力触探的检测方法，简单实用，但它存在仅能反映取样点的加固效果的特点，因此对地基注浆加固效果评价的检查数量应满足统计要求，检验标准应通过现场试验对比校核使用。
    3 检验点的数量和合格的标准除应按规范条文执行外，对不足20孔的注浆工程，至少应检测3个点。