土木工程灌浆技术的应用与实施要点探究

徐文东

（武汉天华华中建筑设计有限公司，武汉430000）

1 引言

灌浆技术是土木工程施工中非常重要的一个环节，其施工质量对整体土木工程的影响非常大。实际施工中，施工人员必须结合实际工程选择适当的灌浆材料和施工工艺，不断提高灌浆质量，为顺利完成施工创造良好基础。

2 土木工程灌浆主要方法

针对不同的地质情况，灌浆方式也有所差别。通过对我国土木工程中的灌浆技术进行分析可知，渗透灌浆法和压密灌浆法、劈裂灌浆法等是最常用的灌浆方法。表1 对这3 种灌浆方法做了较为详细的介绍和比较。

表1 不同灌浆方法的施工技术和适用范围比较

2.1 渗透灌浆

随着渗透灌浆的发展，逐渐形成了渗透灌浆理论，球形扩散理论、柱形扩散理论、袖套管法等理论[1]，图1 表示柱形扩散和球形扩散。

图1 浆液扩散示意图

2.1.1 球形扩散

最早的球形扩散公式为马格公式即式（1），并假设了公式的使用条件：（1）灌入浆源采用点源；（2）在砂土层中扩散，均质各向同性的无黏性土；（3）球形扩散方式；（4）浆液是牛顿流体。

式中，t为注入时间，s；n为孔隙率；K为渗透系数，cm/s；h为水头，cm；r0为灌入孔半径，cm；a为灌浆黏度和水黏度之比。

2.1.2 柱形扩散

柱形扩散理论的假设与球形扩散理论基本相同。柱形扩散的研究起点是接地管道（过滤段）的一部分，泥浆为柱形扩散。

式中，t为所需要的注入时间，s；n为孔隙率；K为渗透系数，cm/s；h为灌浆水头，cm；R为灌入有效半径，m；r0为灌入孔半径，cm；a为灌浆黏度和水黏度之比。

2.2 压密灌浆

压密灌浆的目的是压缩和替换底层。土壤的压缩性不是通过土壤的变形来降低的，而是泥浆注入后形成了浆泡使其降低。该灌浆技术适合在排水良好的黏土和砂土地基中使用。如果坍落度在25～75mm，随着填土压力的缓慢上升，浆泡的体积也随之增大，有时周围的土被压实后形成一个不增大的力来抬升邻近土层。浆泡的形状和质量与底层的分布均匀性、灌浆的设计参数和底层的岩土参数密切相关。在理想条件下，浆泡的形态为球形或柱形，稳定浆泡的直径可达1m 以上，底层明显压在废气泡外圈膨胀0.3～2.0m[2]。

3 土木工程灌浆技术的应用

作为地基处理技术的一个分支，灌浆技术与其他技术相比，施工工期短，使用的的机械设备操作方便，需要的施工人员也少，技术成本低，适应性强，且发展迅速、实用性强、效益高、施工方便，适合于新老项目的重建和修复，也是建筑行业常用的一种地基处理技术。

3.1 在地基漏水中的应用

灌浆法最初是为了减少水的渗流而对岩石裂隙及缺陷进行灌浆处理。经过不断的使用发展，人们开始对砂土、粉土、黏性土以及人工填土等地基进行灌浆处理，以达到防渗堵漏、提高地基土的强度和变形模量以及控制地层沉降等目的。

土粒骨架间存在孔隙，孔隙之间相互连通。在能够保持土层原有土体构造的较小压力下，灌入浆液挤出土体中的空气和水，充填岩土体中的孔隙，黏结岩土中的颗粒形成整体。从而使浆液充填裂（空）隙,起到固结、粘合、防渗的作用，从而提高基岩或建筑物的承载强度、抗变形能力和改善传递应力条件，改善地基渗流条件和减少渗漏量。

3.2 灌浆技术在岩溶地区的应用

灌浆施工技术在岩溶地区主要有以下几种应用：（1）高压旋喷灌浆技术：利用钻机深入到地下，通过高压泵输送水泥到地下，从而实现灌浆作业。这种技术非常适用于岩溶地区，可以显著提升地基稳定性及强度。（2）高压灌浆技术：不用冲水直接灌浆。这种技术可以提升地基抗劈裂能力，增强其稳固性。（3）浅层灌浆技术：通过现代化作业手段将岩溶中回填物挖掘出来用水泥进行填充，然后进行灌浆，这种技术可以减轻施工作业对岩溶层的冲击，也可提升地基稳固性。

4 实施要点

4.1 灌浆压力要求

在土木工程施工中灌浆技术的种类非常多，并且不同种类的灌浆方法的应用效果也不尽相同。但是一般来说，灌浆技术的基本原理比较相似。进行灌浆时，灌浆压力是影响灌浆效果非常重要的因素，其是泥浆扩散最主要的动力，灌浆压力受到多种因素的影响，比如，地层条件、灌浆材料以及灌浆方法等。一般情况下，深层地层的灌浆压力会比浅层地层的灌浆压力大很多，因此，对土木工程进行施工时，要根据工程的实际情况确定灌浆压力的大小。

4.2 浆液凝固时间要求

浆液的凝固时间会受到其本身化学成分的影响，对于不同的土木工程项目，在进行灌浆施工时所需要的浆液凝固时间也会有所差异。通常来说，浆液凝固的时间最低可能只要几秒钟，慢的可能需要几个小时。在此区间内都是正常的。在实际工程中，需要提高浆液的流动性以及可注入型，同时在合理的时间内实现浆液的凝固。

5 结语

综上所述，灌浆施工的质量对工程整体施工质量影响非常大。为了确保施工质量的提高，需要对灌浆技术进行合理利用。现阶段，建设单位应结合对施工的不同要求，进一步创新灌浆技术，以达到最佳的灌浆效果，这是不断推动我国施工技术全面发展的必经之路。