挤密灌浆机理探讨-坝基防渗与灌浆技术（第2版）

1969年格拉夫（Graf）第一次阐述了挤密灌浆的基本概念。1970年米切尔（Micehell）对挤密灌浆法和其它灌浆法作了比较，特别指出了“渗透灌浆”与“挤密灌浆”之间机理的区别。布朗（Brown）和沃纳（Warner）1973年论述了挤密灌浆法的应用和力学问题，1974年又提出了挤密灌浆工程规划和施工准则。

与其它灌浆所不同的主要之点是：挤密灌浆所注入的浆液既非沿着土砂颗粒之间的孔隙呈“渗透型”扩散，亦非沿着劈裂裂隙呈“脉状型”扩散。而是以孔管为中心呈半球形或圆柱形作径向“肿胀”。它所采用的浆液，是一种高粘度的塑性浆液，制输浆设备也与常规法不尽相同。

对基土加固的精确机理目前尚未彻底搞清。但对于灌浆作用的基本理解正一步步加深。已经明确：灌注体的“肿胀”，会导致基土内部出现复杂的径向应力和切向应力。在“肿胀”体的紧临区域，土粒有较大的移动和塑性剪切变形；这一带的基土密度由于受到扰动而增大较小；再往远处，变形主要为弹性变形，而基土密度则可能增加较多。这解释了在试验中的一种现象：紧临灌浆体的基土密度提高但小于距离较远的密度提高值。

图16-2描绘了一个球状浆液膨胀体周围基土被置换和挤密的形象。被灌浆所影响的范围大大超过了浆液结石体本身，约为其20倍左右。

随着灌入量的增加，周围基土被逐步挤密。在球状体或浆柱的直径尚小时，压力作用方向主要是径向的即水平向的。随着体积的增大，将产生较大的向上压力，可导致地面隆起。如果控制得好，它可使已沉陷的地基和建筑物抬升、调平。

图16-2　挤密灌浆及其相邻的挤密带(www.xing528.com)

1—灌浆管；2—球状浆体；3—相邻的挤密带

图16-3　灌浆压力与时间对数的关系曲线

1—正常情况；2—砂阻塞；3—隆起

在均匀地层中，浆液充填体的形状将比较规则：向长柱形钻孔中注浆时成圆柱形；只向孔管底部注浆时成球形。而在不均匀地层中则呈不规则形状。最终的浆体大小受地层密度、湿度、基土类型、地表约束条件、灌浆压力、灌注速率等多种因素所控制。浆体直径有时可达1m以上。在多数情况下，充填体以外的0.3～1.8m范围挤密程度最高，再远处亦有些小的挤密效果。

灌浆压力是影响效果的主要因素。因此，在施工中要严密监测和记录灌浆压力。尤其应记录下每一次较大的变化。通过认真观察和分析压力的变化过程可以获得许多有用资料。图16-3概念性地标出了灌浆压力与时间对数坐标的关系趋势。对大多数的均质土来说，在注浆率保持为常数的条件下，压力的增长与时间的对数成直线关系。当压力与时间的对数关系曲线向上陡变时，一般是因拟定的浆液不合适，导致大量失水、稠化而产生“砂塞”现象——浆液由于失水而失去塑性、摩阻力太大而不能向外推挤。当压力停止增加或突然下降时，一般是地面开始隆起，或者是浆液进入到某地下空穴里去了。在后一种情况下应停止灌浆，探明原因并加以处理后再予定夺。必要时应修改原定的设计与施工方案，使之趋于优化，争取取得最佳效果。