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”。
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、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。
压密注浆
压密注浆是指通过钻孔在土中灌入浓的浆液,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,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。
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,浆液先劈入强度的部分土体。当浆液的劈裂压力到一定程度时,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。
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。