岩层地质条件下后注浆材料配比研究

张 哲 彬

(上海市基础工程集团有限公司，上海 200433)



岩层地质条件下后注浆材料配比研究

张 哲 彬

(上海市基础工程集团有限公司，上海 200433)

结合后注浆工艺的定义，介绍了注浆材料的主要性质，针对浆液比重、浆液粘度、析水率、凝胶时间、抗压强度等各项指标，进行了注浆材料的配比试验，并对试验数据进行了分析，最终确定了适用于岩层地质条件下的后注浆材料。

后注浆材料，岩层地质，浆液配比，抗渗性

0 引言

后注浆工艺是指利用桩(墙)身内预先埋设的注浆管，通过高压注浆的形式将浆液均匀地注入地层中，浆液以填充、渗透和挤密等方式，将原来桩(墙)底部沉渣、松散土体或裂隙胶结成一个整体。

然而面对不同的地质条件，以及各项目所需解决的问题不同，后注浆材料及浆液配比应根据实际情况进行相应的调整。在软土地区桩端、墙底后注浆主要用于提高承载力、减少沉降，后注浆工艺已较为成熟。而在岩层地质条件下进行后注浆施工主要作用为封堵基岩裂隙水、隔断渗水路径，防止灌注桩和地下连续墙底部作用的地下岩层遇水崩解、软化。岩层地区相关应用实例还相对较少，可参照数据资料较为贫乏，故只有进行相关试验分析，对注浆材料的组成及浆液配比展开研究，才能获得适用于岩层地质条件下后注浆效果良好的材料配比。

1 注浆材料的主要性质

对注浆材料的性能评价主要从以下几个方面来体现：

1)材料的分散度。

其是影响可灌性的主要因素，一般分散度越高，可灌性就越好。分散度还将影响浆液的一系列物理力学性质。

2)浆液的粘度。

浆液的浓度、温度、材料的细度和品种等都会对浆液粘度产生一定影响。而浆液粘度的大小直接影响浆液的扩散半径，注浆过程中的注浆压力、注浆流量等施工参数均需根据浆液粘度而确定。

3)凝结性。

浆液的凝结性受一系列因素(水灰比、颗粒的比表面积等)的影响，因此，每一种浆液都没有固定的标准凝结时间，应根据具体情况通过试验来确定。

4)析水性。

沉淀析水性是影响注浆质量的不利因素。当浆液静止时，水泥颗粒在重力作用下沉淀分层，浆液的密度在垂直方向上发生变化，浆液上部出现离析现象，导致注浆体的均匀性降低。

5)渗透性。

首先注浆材料应具有较强的渗透能力，能有效注入地层，填充缝隙。其次还需具有较强的抗渗能力，对地下水进行封堵隔断。渗透性与浆液的水泥掺量、水灰比以及养护时间等因素有关。

6)粘结强度。

粘结强度是指注浆浆液在岩土的缝隙中胶结固化后，注浆体与周边土体的粘结能力。一般注浆材料要求具有较高的粘结强度，以恢复注浆加固对象的整体性和承载能力。浆液的浓度是影响粘结强度的最主要因素。

2 注浆材料的配比试验

根据工程地质勘察报告，对场地下部岩土性质的物理性质指标进行分析，并结合先前在软土地区后注浆施工所取得的经验，在实验室中配制了多种不同材料比例搭配的水泥浆液，通过对其各项性能进行测试，进行比较：

1)浆液比重。

浆液比重，一般用相对密度的方式表示，是指注浆浆液密度相对于水的密度的比值，可通过比重计进行测试得出。

2)浆液粘度。

粘度是度量流体粘滞性大小的物理量，测量粘度一般以马什漏斗粘度计作为检测仪器。将一定量浆液从漏斗中流出的所需的时间，来表示浆液粘度的大小。

3)析水率。

浆液的析水率是指浆液在静止状态下由于水泥颗粒的沉淀作用，析出水分体积占浆体总体积的百分率。

4)凝胶时间。

凝胶时间一般是指各注浆材料充分混合后开始到出现浆液胶凝现象、无法流动为止的这段时间。

5)抗压强度。

抗压强度是指在水泥浆试块施加压缩载荷至破坏时，试块单位截面上所承受的荷载。

水泥浆液配比试验方案及性能试验指标见表1～表3。

表1 水泥浆液配比试验方案表

3 数据分析

通过在实验室内对水泥材料的选用、水灰比、外加剂的种类等参数进行不同的配比，并对水泥浆液各项性能进行测试。根据注浆材料配比试验所获得数据，着重针对水泥浆液水灰比和外加剂两方面进行分析比较，从试验数据相互之间的关系中，找到影响注浆材料性能的关键因素，从而确定适用于岩层地质条件下后注浆材料的良好配比。

表2 水泥浆液配比性能试验指标表(一)

表3 水泥浆液配比性能试验指标表(二)

1)按不同水灰比，相同外加剂，对注浆材料配比试验数据进行分析。

从图1～图6可以看出：随着注浆浆液的水灰比增大，水泥浆的粘度、相对密度、抗压强度等都有十分明显的降低，初凝、终凝时间逐渐延长，而析水率则相应增大。

2)按不同外加剂，相同水灰比，对注浆材料配比试验数据进行分析。

从图7～图11分析结果看：同样水灰比的注浆浆液，加入水玻璃和膨润土后，其浆液粘度增高，注浆浆液析水率减小，水泥浆试块抗压强度则有一定程度的减小。而由于水玻璃的作用大大缩短了注浆浆液的凝胶时间，对基岩裂隙水的封堵十分有利。

4 结语

岩层地质条件下后注浆工艺主要用于封堵基岩裂隙水，需要注浆材料具有较强的抗渗性，且岩层地区下部风化岩层物理性质与软土地区的土体截然不同，注浆浆液还需要良好的流动性，方能渗入基岩裂隙中，进行有效封堵。故注浆浆液其粘度应相对较小，另外注浆浆液的凝胶时间也应在较短时间内完成。

根据注浆材料的配比试验所得出的数据结果，并对其进行了整理分析，认为在注浆浆液中添加一定量的水玻璃外加剂，能使浆液的抗渗性能有较大提升，其粘度相对较低，流动性较好，凝胶时间较快，而且粘结强度也能较早形成。

故选用PB5和PB8水泥浆液配比方案在现场进行后注浆试验施工，通过在现场实际施工所获得数据结果，最终选定PB5配比方案，采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，按水灰比0.6∶1进行拌制，外加剂水玻璃掺量1%，浆液比重控制在1.65。为了进一步提高注浆浆液的流动性，规定在水泥浆液拌制完成后，应通过二次滤网细化处理，增强浆液的流动性，并防止浆液中出现大颗粒造成堵管。

[1] 殷金虎,贺子奇.地下工程注浆材料与注浆技术的研究应用现状[J].建材技术与应用,2007(9):13-15.

[2] 庞宗霞,田利民.水泥—水玻璃浆液的室内试验与研究[J].山西交通科技,2010(5):15-18.

[3] 龚晓南.地基处理手册[M].第3版.北京：中国建筑工业出版社，2008.

Study on post-grouting material mixing proportion under stratum geology conditions

Zhang Zhebin

(Shanghai Foundation Engineering Group Co., Ltd, Shanghai 200433, China)

Combining with the definition of post-grouting technology, the paper introduces major properties of grouting material. In light of slurry ratio, slurry viscosity, bleeding ratio, gelation time, anti-pressure strength, it carries out grouting material mixing proportion test, analyzes the experimental data, and finally determines post-grouting material fitting for stratum geology condition.

post-grouting material, stratum geology, slurry mixing proportion, anti-permeability

1009-6825(2017)12-0059-03

2017-02-14

张哲彬(1986- )，男，工程师

TB302

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