软弱破碎围岩加固处理中的现场注浆试验.研究

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1、2第一章绪论1．2注浆技术的发展历史1．2．1国外注浆技术的发展历史用注浆的方式处理地基基础(包括防渗和固结注浆等)、堤坝的变形稳定和渗透稳定问题，已成为常用的方法。早在19世纪工程上就采用注浆的方法进行地基的加固和防渗处理，但到20世纪初期才有重大进展。注浆技术的发展历史大致可以分为四个阶段，即原始粘土浆液注浆阶段(1802年～1857年)、初期水泥浆液注浆阶段(1858年～1919年)、中期化学浆液注浆阶段(1920年～1969年)及现代注浆阶段(1969年以后)。在1802年，法国土木工程师查理斯，采用注浆技术修复被水流侵蚀了的挡潮闸的砂砾石地基。在修复基础的木

2、板桩后，通过闸板钻间距为1M的孔采用一种“压浆泵”，把塑状粘土通过钻孔注入。第一次注浆的初步应用取得了巨大成功，修复的挡潮闸又投入使用，这是基础工程的历史上第一次有记载的注浆技术应用。后来，他又开发出通过注入火山灰拌成的灰泥去提高砂砾石地层永久性承载力。这也是第一次在冲洪积地层中注浆。将原先作为水库漏水补救措施的注浆工艺发展为一种建筑施工方法。1824年波特兰水泥发明，为注浆技术的应用开拓了广阔的前景。1845年美国第一次使用“压浆泵”，沃森在一个溢洪道陡槽基础下注入水泥砂浆，1854年又进行了闸墩砌体的加固。在英国，沃尔特柯利普进行了地下胶粘卵石层的试验，1884年

3、，他回填了一个水下壕沟，先填入碎石和卵石，然后通过端头开孔的75mm口径硬质注浆管注入稠的纯水泥浆。水泥浆在地面搅拌好，然后通过可使水泥浆连续流动的细导管持续注入水下，并且聚集成一个整体，所以沃尔特柯利普可称为预填骨料灌浆混凝土方法的发明者。1864年，德国在勒恩矿82．3m深的竖井内，使用手掀泵将水泥浆压入，加固井壁；与此同时，法国波提尔也曾注水泥浆来加固井壁，使水泥浆在矿井注浆技术中得到应用。1876年，美国的托马斯霍克斯莱利用浆液自然下游方式向滕斯托尔水坝的岩石基础注入硅酸盐水泥，为首次引用水泥进行坝基灌浆。1880年，戴斯沃格最早在岩石质地层隧道施工中使用注浆

4、。1885年铁琴斯提出在竖井掘进中注入水泥浆防止涌水的方法并获得专利。1886年，在英国伦敦南部的地铁建设中，杰姆斯克雷阿森德为了向衬砌与地层的空隙里充填水泥研制成功了压缩空气注浆机，并配置了手工搅拌器。因为注浆形成的环形层能够有效地防止隧道的变形和围岩应力松动，在大规模的工程建设中，低压注浆显示了其巨大的商业和实用价值。在美国，大量使用注浆是1896～1899年间修建纽约州科日特水库中，在喀斯特地层上修成了91m高的坝体，成功地阻止了地下水的渗流。到19世纪末期为止，注浆材料主要采用水泥浆液。1880年～1905年，当时在法国北部和秘鲁的煤矿工作的罗伊曼斯克等组成矿

5、山技术小组，经过试验研究，研制出高压注浆泵，并对注浆材料的配方和注第一章绪论浆施工等有关问题作了改进，奠定了现代注浆技术的基础。一百多年以来，随着技术的不断进步，注浆新材料的不断出现，注浆工艺的不断完善和提高，注浆技术应用越来越广泛。化学注浆应用的历史相对短一些。1884年英国的豪斯古德在印度建桥时用化学药品进行固砂。这是有史记载的最早利用化学药品于注浆技术的事例，距今已有120多年的历史。1887年，德国的杰焦尔斯基利用一个钻孔注浓水玻璃，相邻钻孔注氯化钙创造了原始硅化法而获得专利。由于水泥浆液在微小裂隙和细小空隙地层中的注浆成功率不高1911年弗兰克伊斯做了一次大

6、的技术突破，他采用水玻璃(硅酸钠)去克服水渗流。他注入的是硅酸钠和硫酸铝溶液。由于水玻璃注浆应用的成功，矿业工程师将注意力转向如何在粉细砂地层中注浆，这需要低浓度流体去渗入小孔隙，然后发生化学反应并固结。虽然，比利时人勒马尔塔蒙特在1909年就以稀释硅酸钠和酸溶液法进行单液注浆而取得了专利，但直到1922年，德瑞恩观察到这个胶凝反应需要两种试剂，他指出胶凝反应会产生硅胶或含水氧化铁的胶体沉淀，只可惜他没有将这个发现与注浆联系起来。随后的三年当中，荷兰采矿工程师尤斯顿解决了实际应用问题，他独创了一个新颖的方法去加固砂质地层，先用汽动锤将矛状注浆管击入要求的深度，然后将适

7、量体积和浓度的硅酸钠溶液注入地层，接着，在拔除注浆管的同时，注入盐溶液，盐溶液和硅酸钠在瞬间反应形成软的凝胶，并将粉细砂固结成一个整体，其抗压强度可达到3～5N／ram2。这就是水玻璃、氯化钙双液双系统二次压浆法进行注浆，并于1926年取得专利。1931年，卡特曼在尤斯顿的基础上，用碳酸纳溶液稀释硅酸纳，此后，水玻璃作为化学注浆液得到广泛应用，几乎成为化学注浆的代名词。在其后30年中，他俩的注浆方法风靡全欧洲和北美地区。1934年，法国人查理斯兰格开发了一种硅酸钠和金属盐组成的注浆材料。同时，麦耶尔成功研制出用氯化氢和硫酸铜作胶凝剂的硅酸盐注浆材料，