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-灌浆基础知识和计算公式-第 7 页灌浆基础知识和计算公式一、灌浆的含义： 简单的说，灌浆就是将具有胶凝性的浆液或化学溶液，按照规定的配比或浓度，借用机械（或灌浆自重）对之施加压力，通过钻孔或其他设施，压送到需要灌浆的部位中的一种施工技术。二、灌浆的实质： 充填这些节理裂隙、孔隙、空隙、孔洞和裂缝之处，形成结石，从而起到固结、粘合、防渗，提高承载强度和抗变形能力以及传递应力等作用。三、灌浆分类： 按照大坝坝基岩类构成，可分为岩石灌浆和砂砾石层灌浆。 按照灌浆的作用，可分为固结灌浆、帷幕灌浆、回填灌浆和接触灌浆。 按照灌注材料，可分为水泥灌浆、水泥砂浆灌浆、水泥粘土灌浆以及化学灌浆等。 按照灌浆压力，可分为高压灌浆（3MPa以上）、中压灌浆（0.53MPa）、低压灌浆（以下），后两类也可称为常规压力灌浆。 按照灌浆机理，可分为渗入性灌浆和张裂式灌浆。四、灌浆材料： 水泥（磨细水泥、超细水泥）、砂、粉煤灰、粘土和膨润土、水外加剂（速凝剂、减水剂、稳定剂）五、水泥浆液： 配置水泥浆时，多依照质量比例配制，也有按照体积比例配制的。我国各灌浆工程都采用质量比，帷幕灌浆使用范围一般多为 水：水泥=5：1，固结灌浆多为2：1。1、水泥浆的配制： 将水泥和水依照规定的比例直接拌和，这种情况最为简单。先将计量好的水放入搅拌筒内，再将水泥按所规定的质量秤好后，放入筒中直接搅拌即可。例如欲配制各种浓度的水泥浆100L，其所用的水泥和水量可见下【表1】。配制水泥浆100L 【表1】 注：水泥的密度以3kg/L或3g/cm³计 在灌浆过程中，常需要将搅拌桶内的水泥浆变浓。如原水泥浆100L，加水泥质量可见下【表2】。在原100L水泥浆中加水泥使水泥浆变浓 【表2】 注：加水泥单位为kg 注：水泥的密度以3kg/L或3g/cm³计 在灌浆过程中，常需要将搅拌桶内的水泥浆变稀。如原水泥浆100L，加水体积可见下【表3】。在原100L水泥浆中加水使水泥浆变稀 【表3】 注：加水单位为L 注：水的密度以1kg/L或1g/cm³计 水泥的密度以3kg/L或3g/cm³计 水灰比为0.9 ：1时，密度为1.554 ；水灰比为0.7 ：1时，为 当采用集中制浆时，原浆的水灰比多采用：1或：1。将这种浆液输送到灌浆施工地点。在拌制所需浓度的水泥浆时，需要放入一定量的原浆，再加入一定量的水，其加入量可见【表4】。配制水泥浆需要的原浆和加入水量（配制水泥浆按100L计，原浆浓度 水：水泥：1）【表4】2、浆液配料用量计算： 例举5个简单的计算示例，供参考（设水泥密度为3g/cm³，即3kg/L）（1）试求水灰比为2：1的水泥浆的密度。 取100kg水泥，200kg水拌合成水泥浆，其体积V=100÷3+200÷。 答：水泥浆的密度=300kg÷。（2）水泥浆的密度为³，求其水灰比。 设取100L的水泥浆，则其重量为150kg。 列方程式：设水泥重量为C(kg)，水的重量为W(kg)， W÷1+C÷3=100 (W+C)÷ 解方程得W=75kg，C=75kg。 答：水泥浆的水灰比为75：75，即1：1。（3） 集中供浆，原浆水灰比为：1，今欲配制水灰比为2：1的水泥浆100L，求需要加入原浆多少升，再加多少升水。 分为4个程序解： 1）先求出1L的水灰比为：1的原浆中，水泥和水各为多少？水和1kg水泥拌和后原浆体积÷1+1÷。 于是1L原浆中，水泥应为1÷×，水为1÷×。 2）再求出配制100L的水灰比为2：1的水泥浆，需要水和水泥各为多少？ 列方程式：W:C=2:1 W÷1+C÷3=100 解方程得出W=86L,C=43kg 3) 配制100L水灰比为2：1的水泥浆需用原浆V1=43÷（×100） ×100=43÷。 4）配制100L水灰比为2：1的水泥浆尚需加入水量×。（4）今欲将80升水灰比为5：1的稀水泥浆配制成水灰比为2：1较浓的水泥浆，需加入多少水泥？ 设80L水灰比为5：1的水泥浆中水泥重量为Ckg。 80L水灰比为5：1的水泥浆中水的重量为Wkg。 X为应加入的水泥量。 列方程式：W:C=5:1(稀浆的配比关系) W÷1+C÷3=80(根据绝对容积理论) W:(C+x)=2:1（较浓浆的配比关系） 解方程得出。（5）今欲将80升水灰比为3：1的水泥浆配制水灰比为5：1的稀水泥浆，需加入多少水量？ 设80L水灰比为3：1的水泥浆中水泥重量为Ckg。 80L水灰比为3：1的水泥浆中水的重量为Wkg。 X为应加入的水量，列方程式：W:C=3:1（原水泥浆配比关系） W÷1+C÷3=80（根据绝对容积的理论） (W+x):C=5:1（新水泥浆配比关系） 解方程式x=48L 答：应加入水量48L（加入水后，浆液体积为80+48=128L）。附：1、（a）在纯水泥浆中加水使其由稠变稀： 加水量（L）=待稀释的水泥浆量（L）÷（稠水灰比+1÷水泥密度）×（稀水灰比稠水灰比） （b）在纯水泥浆中加水泥使其由稀变稠： 加水泥量（Kg）=待变稠的水泥浆量（L）÷（稀水灰比+1÷水泥密度）×（稀水灰比稠水灰比）÷稠水灰比 2、配制水泥砂浆： 要配制水：水泥：砂=X：Y：Z的水泥砂浆V升，需要的水量（Kg）、水泥量（Kg）、砂子量（Kg），其中水、水泥和砂的密度分别为水、水泥、砂。 水量（Kg）=V÷（X÷水+Y÷水泥+Z÷砂）×X 水泥量（Kg）=V÷（X÷水+Y÷水泥+Z÷砂）×Y 砂子量（Kg）=V÷（X÷水+Y÷水泥+Z÷砂）×Z 3、1)配料密度的确定(配料即浆液中除了水之外的所有物质，比如水泥、粘土、水玻璃等，水与配料的质量比为水固比，水与水泥的质量比为水灰比) 设： 水泥、外加剂1、外加剂2、外加剂3、外加剂4、外加剂5的密度分别为 水泥、1、2、3、4、5，同时： 外加剂1：水泥=a：1 即外加剂1的质量：水泥的质量=a：1 外加剂2：水泥=b：1 外加剂3：水泥=c：1 外加剂4：水泥=d：1 外加剂5：水泥=e：1 那么得： 配料的密度=（1 + a + b + c+d+e）÷【（1÷水泥）+（a÷1）+（b÷2）+（c÷3）+（d÷4）+（e÷5）】 2）水灰比情况下：累计注灰量=累计流量×浆密度÷（水灰比+1+a+b+c+d+e） 浆密度=（水灰比+1+a+b+c+d+e）÷【水灰比+（1÷水泥）+（a÷1）+（b÷2）+（c÷3）+（d÷4）+（e÷5）】 3）密度仪情况下：累计注灰量=累计流量×浆密度÷（水灰比+1+a+b+c+d+e） 水灰比=（1 + a + b + c+d+e）浆密度×【（1÷水泥）+（a÷1）+（b÷2）+（c÷3）+（d÷4）+（e÷5）】÷（浆密度1） 4）单位注灰量=累计注灰量÷段长5）各配料注入量：注入水泥量=累计注灰量 注入添加剂1量=注入水泥量×a 注入添加剂2量=注入水泥量×b 注入添加剂3量=注入水泥量×c 注入添加剂4量=注入水泥量×d 注入添加剂5量=注入水泥量×e六、水泥粘土浆液： 水泥与粘土的比例，帷幕灌浆施工要求结石强度高一些和凝结时间快一些的工程，粘土掺量可少一些，例如为水泥重量40%、60%；反之，则可多一些，例如水泥：粘土可为1：1，1：2，1：3甚至1：4。对临时性低水头的防渗工程，可采用掺粘土量大的配比。 水与干料的比例（水固），也就是水：（水泥+粘土），一般多采用3：11：1(重量比)。 拌制水泥粘土浆所需要的水泥、粘土原浆和水量，可预先计算好列成表，便于配制浆液时用，参见【表5】。配制水泥粘土浆（水泥：粘土=1：1）所需要的粘土原浆水泥与水量(配制100L )【表5】 注：水泥的密度以3kg/L或3g/cm³计，粘土的密度以³计七、自重（浆柱）压力的计算1 干孔（地下水位位于段底之下） 示意图如下： 浆柱压力= （段底-段顶）÷2 + 段顶 + 压力表距地表×浆比重÷100（MPa） 注：浆比重 = 浆密度 ÷ 水密度 = 浆密度的数值 例如：浆密度，水密度=1Kg/L(1g/cm³),那么浆比重÷ 1Kg/L = 3.8 。2 地下水位位于段顶和段底之间 示意图如下： 浆柱压力=（段底-地下水位）÷2 ×（浆比重-1）+（地下水位-段顶）÷2+（段顶+压力表距地表）×浆比重 ÷100（MPa）3 地下水位位于段顶之上 示意图如下： 浆柱压力= （段底-段顶）÷2 +（段顶-地下水位）×（浆比重-1）+ （地下水位+压力表距地表）×浆比重÷100（MPa）吕容公式（摘自：DL/T 5148-2001水工建筑物水泥灌浆施工技术规范）4 吕容公式概念压水试验成果以透水率q表示，单位为吕容（Lu）。定义为：压水压力为1MPa，每米试段长度每分钟注入水量1L时，称为1Lu。 若压水压力小于1MPa，按直线延伸方式换算。5 公式q=Q/L.S 式中 Q流量（Lmin）； L段长(m)；S压力（MPa）。6 有Hw的公式q = Q / (p+Hw/100) *L q： 透水率，LuQ： 压水流量，L / MinP： 孔口表压力，MPaL： 试段长度，mHw： 孔口到压力起算零线的距离，m7 Hw的计算设起始孔深为D，终止孔深为E，地下水位到孔距离为HH < D ，Hw = HD < H < E ，Hw = ( H D ) / 2 + DE < H ，Hw = ( E D ) / 2 + D