劈裂注漿

《土木工程名詞》第一版。 2100433B

2003年，經(jīng)全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)審定發(fā)布。

常用的注漿方法有：花管注漿和單向閥管注漿兩種施工方法。兩種注漿法均可用于滲注漿，而劈裂注漿只能用單向閥管注漿法（上海市隧道公司的SPF工法）。在土壤滲透系數(shù)小于10^-4cm/s時(shí)，一般的花管注漿就難奏效，而要采用單向閥管的劈裂注漿。實(shí)踐證明，在地面以下的一定深度的土層加固和跟蹤注漿加固中，劈裂注漿具有施工方便、效果較好的優(yōu)點(diǎn)，是一般花管壓密注漿無法代替的。

劈裂注漿采用高壓注漿工藝，將水泥或化學(xué)漿液等注入土層，以改善土層性質(zhì)，在注漿過程中，注漿管出口的漿液對(duì)四周地層施加了附加壓應(yīng)力，使土體發(fā)生剪切裂縫，而漿液則沿著裂縫從土體強(qiáng)度低的地方向強(qiáng)度高的地方劈裂，劈入土體中的漿體便形成了加固土體的網(wǎng)絡(luò)或骨架。由于漿液在劈入土層過程中并不是與土顆粒均勻混合，而是呈兩相各自存在，所以從土的微觀結(jié)構(gòu)分析，土除受到部分的壓密作用外，其他物理力學(xué)性能的變化并不明顯，故其加固效果應(yīng)從宏觀上來分析，即應(yīng)考慮土體的骨架效應(yīng)。

實(shí)踐表明，對(duì)于軟----流塑粘土地層，由于地層透水性差，有時(shí)滲透注漿或壓密注漿都難以達(dá)到理想效果，而劈裂注漿可利用其液壓在地層中產(chǎn)生劈裂孔隙，改善地層的可注性，從而達(dá)到注漿加固的要求。

劈裂壩體，調(diào)整壩體應(yīng)力。需要采用劈裂注漿法處理的水庫(kù)大壩一般都存在裂縫、孔隙、洞穴等一種或多種隱患，這些隱患的產(chǎn)生主要可以歸結(jié)為壩體土層變形和能量積累所致，要根除隱患就需要將壩體某些土體所積累的應(yīng)變能充分釋放，即徹底打破壩體原有的應(yīng)力不平衡，建立新的應(yīng)力平衡，降低壩體局部土區(qū)的應(yīng)力水平，保持壩體的穩(wěn)定和安全。劈裂注漿法以壓力泥漿為能量載體，通過合理的孔位布置，有控制地劈開壩體，并迅速用泥漿進(jìn)行填充，有效彌補(bǔ)壩體局部土區(qū)的應(yīng)力不足的現(xiàn)象，降低應(yīng)力水平，提高壩體穩(wěn)定性。

形成垂直連續(xù)防滲帷幕， 充填各種裂縫、 孔隙和洞穴。用壓力泥漿在壩體內(nèi)劈開一條灌漿通道后，這個(gè)通道又可能將壩體內(nèi)的各種隱患聯(lián)通起來，壓入更多更稠的泥漿，達(dá)到處理隱患、充填壩體和構(gòu)造防滲帷幕的目的。這種充填作用與劈裂作用是同時(shí)進(jìn)行的，隨灌隨劈隨填充，達(dá)到縫開漿到料滿的程度。所形成的主漿脈滲透系數(shù) K=10^-7~10^-8cm/s，加之劈裂注漿法使原來壩體防滲體的裂縫和洞穴得到充填和擠壓，提高了壩體密度，形成了漿脈和處理后的壩體共同防滲的聯(lián)合防滲體系，大大加強(qiáng)了土壩的防滲能力，有效解決滲漏問題。

漿—-壩互壓作用，提高壩體密實(shí)度。規(guī)范（SD266-88）要求劈裂注漿法施工中必須貫徹“少灌多復(fù)”并且要求復(fù)灌次數(shù)不少于 5 次，這是保證灌漿效果的重要步驟。劈裂式灌漿是一個(gè)灌→?！嗟姆磸?fù)過程，隨著灌漿壓力的升高和降低，壩體產(chǎn)生相應(yīng)的劈裂和回彈響應(yīng)，壓力高時(shí)，漿壓壩，壩體被劈裂，漿液大量灌入，有效填充裂縫和孔隙；壓力降低時(shí)，壩體回彈，壩壓漿，加速漿液的固結(jié)，盡早發(fā)揮防滲效果。這是劈裂式灌漿的特色，也是灌漿施工過程的難點(diǎn)，是保證灌漿效果的重點(diǎn)。在不劈開壩體或控制壩體劈裂程度的情況下，盡量提高灌漿壓力，以灌注更多的泥漿充填擠壓壩體，并充分利用壩體回彈加速泥漿固結(jié)，是灌漿工程的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

濕陷固結(jié)作用。泥漿進(jìn)入壩體，大量的水也隨之進(jìn)入壩體。水除了產(chǎn)生孔隙水壓力外，還對(duì)壩體產(chǎn)生濕陷作用。浸潤(rùn)線以上壩體填料總是非飽和的，盡管在最優(yōu)含水量附近碾壓，飽和度一般僅達(dá)到 0.8～0.9，當(dāng)浸水后，顆粒間受水的濕潤(rùn)，在自重作用下重新調(diào)整其位置，改變了原來的結(jié)構(gòu)，使土體產(chǎn)生濕化變形。壩體情況不同，濕陷作用的重要性也有所不同，但對(duì)于一般需要灌漿處理的土壩，都存在填筑質(zhì)量差、干容重較低等問題，濕陷作用對(duì)于壩體密實(shí)度的提高和穩(wěn)定性的增強(qiáng)是有利的，因?yàn)槟軌驕p少了弱應(yīng)力區(qū)的范圍。

劈裂注漿法不僅具有機(jī)理明確、設(shè)備簡(jiǎn)便、工藝合理、操作方便、漿料能夠就地取材、無環(huán)境污染以及造價(jià)低、效果好等優(yōu)點(diǎn)，更重要的是適用范圍廣，能夠在不釋放壩體應(yīng)力的條件下構(gòu)造垂直連續(xù)防滲帷幕，而且漿脈厚度和條數(shù)可以隨壩體質(zhì)量的好壞自行調(diào)整，壩體質(zhì)量好，漿脈就少，厚度也薄；壩體質(zhì)量差，漿脈就更厚，條數(shù)也會(huì)有所增加。在壩體構(gòu)造防滲帷幕的同時(shí)，還能恢復(fù)壩體的防滲能力，并且能夠?qū)误w內(nèi)部進(jìn)行應(yīng)力調(diào)整，降低應(yīng)力水平，解決壩體的滲流和變形穩(wěn)定問題，這是劈裂注漿法的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。