劈裂注漿是套用較廣的一種軟弱土層加固方法，它既可套用於滲透性較好的砂層，又可套用於滲透性差的粘性土。
基本介紹
- 中文名：劈裂注漿法
- 外文名：Splitting grouting
- 定義：一種軟弱土層加固方法
- 屬於：加固方法
- 套用：滲透性差的粘性土
- 學科：土木工程
基本信息,作用,施工工藝,在土壩加固中的套用,
基本信息
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。兩種注漿法均可用於滲注漿，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）。在土壤滲透係數小於10-4cm/s時，一般的花管注漿就難奏效，而要採用單向閥管的劈裂注漿。實踐證明，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、效果較好的優點，是一般花管壓密注漿無法代替的。
劈裂注漿採用高壓注漿工藝，將水泥或化學漿液等注入土層，以改善土層性質，在注漿過程中，注漿管出口的漿液對四周地層施加了附加壓應力，使土體發生剪下裂縫，而漿液則沿著裂縫從土體強度低的地方向強度高的地方劈裂，劈入土體中的漿體便形成了加固土體的網路或骨架。由於漿液在劈入土層過程中並不是與土顆粒均勻混合，而是呈兩相各自存在，所以從土的微觀結構分析，土除受到部分的壓密作用外，其他物理力學性能的變化並不明顯，故其加固效果應從巨觀上來分析，即應考慮土體的骨架效應。
作用
劈裂壩體，調整壩體應力。需要採用劈裂注漿法處理的水庫大壩一般都存在裂縫、孔隙、洞穴等一種或多種隱患，這些隱患的產生主要可以歸結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變能充分釋放，即徹底打破壩體原有的應力不平衡，建立新的應力平衡，降低壩體局部土區的應力水平，保持壩體的穩定和安全。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，並迅速用泥漿進行填充，有效彌補壩體局部土區的應力不足的現象，降低應力水平，提高壩體穩定性。
形成垂直連續防滲帷幕， 充填各種裂縫、 孔隙和洞穴。用壓力泥漿在壩體內劈開一條灌漿通道後，這個通道又可能將壩體內的各種隱患聯通起來，壓入更多更稠的泥漿，達到處理隱患、充填壩體和構造防滲帷幕的目的。這種充填作用與劈裂作用是同時進行的，隨灌隨劈隨填充，達到縫開漿到料滿的程度。所形成的主漿脈滲透係數 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，形成了漿脈和處理後的壩體共同防滲的聯合防滲體系，大大加強了土壩的防滲能力，有效解決滲漏問題。
漿—-壩互壓作用，提高壩體密實度。規範（SD266-88）要求劈裂注漿法施工中必須貫徹“少灌多復”並且要求復灌次數不少於 5 次，這是保證灌漿效果的重要步驟。劈裂式灌漿是一個灌→停→灌的反覆過程，隨著灌漿壓力的升高和降低，壩體產生相應的劈裂和回彈回響，壓力高時，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，壩體回彈，壩壓漿，加速漿液的固結，儘早發揮防滲效果。這是劈裂式灌漿的特色，也是灌漿施工過程的難點，是保證灌漿效果的重點。在不劈開壩體或控制壩體劈裂程度的情況下，儘量提高灌漿壓力，以灌注更多的泥漿充填擠壓壩體，並充分利用壩體回彈加速泥漿固結，是灌漿工程的設計要點。
濕陷固結作用。泥漿進入壩體，大量的水也隨之進入壩體。水除了產生孔隙水壓力外，還對壩體產生濕陷作用。浸潤線以上壩體填料總是非飽和的，儘管在最優含水量附近碾壓，飽和度一般僅達到 0.8～0.9，當浸水後，顆粒間受水的濕潤，在自重作用下重新調整其位置，改變了原來的結構，使土體產生濕化變形。壩體情況不同，濕陷作用的重要性也有所不同，但對於一般需要灌漿處理的土壩，都存在填築質量差、乾容重較低等問題，濕陷作用對於壩體密實度的提高和穩定性的增強是有利的，因為能夠減少了弱應力區的範圍。
劈裂注漿法不僅具有機理明確、設備簡便、工藝合理、操作方便、漿料能夠就地取材、無環境污染以及造價低、效果好等優點，更重要的是適用範圍廣，能夠在不釋放壩體應力的條件下構造垂直連續防滲帷幕，而且漿脈厚度和條數可以隨壩體質量的好壞自行調整，壩體質量好，漿脈就少，厚度也薄；壩體質量差，漿脈就更厚，條數也會有所增加。在壩體構造防滲帷幕的同時，還能恢復壩體的防滲能力，並且能夠對壩體內部進行應力調整，降低應力水平，解決壩體的滲流和變形穩定問題，這是劈裂注漿法的技術優勢。
施工工藝
劈裂注漿的施工工藝一般分以下四步：
（1）鑽孔
孔徑一般在φ80-100mm範圍，鑽孔垂直度誤差小於1%，孔距一般在1.5m-1.0m左右（特殊土壤層例外），排列為梅花形。
（2）孔內灌套殼料 套殼料又稱封閉泥漿，當鑽孔到達設計深度後從鑽內灌入封閉泥漿，其作用是封閉單向閥管和鑽孔壁之間的空隙，迫使從灌漿孔內開環，壓出的漿液擠破套殼料注入四周土層。
（3）在充滿封閉泥漿的鑽孔中插入單向閥管（劈裂注漿管）一般用內徑φ40-60的塑膠管，每隔33-50cm鑽一組射漿孔（即每米2-3組）外包橡皮套，插入鑽孔時管端封閉，管內充滿水。
（4）在封閉泥漿達到一定強度後，在單向閥管內插入雙向密封注漿芯管進行分層注漿，首先加大壓力使漿液頂開橡皮套，擠破套殼料，在土體產生劈裂，並沿著裂縫擴散，擴散範圍受注漿壓力、時間、漿液配比、土層特徵等因素的影響，一般從底部每一米注漿一次，達到一定的壓力後，提起一米再注漿，這樣重複進行。注漿完成後，清洗管內殘留漿液，以便於第二次重複注漿（單向閥塑膠管即留在注漿後的土層中）。
在土壩加固中的套用
對於土壩，一般為梯形斷面， 在自重作用下，在橫向由於其高度不同， 導致沿其縱軸線附近（壩頂或心牆頂寬範圍內）一般是最小主應力面。或者說，一般情況下，在壩頂寬度範圍或心牆頂寬範圍內的土層本身就受有兩側土體向兩邊的拉力，一般這個拉力不能導致土體的拉裂（土體的這種狀態被稱為弱應力狀態 ），一旦沿這個方向進行壓力灌漿，將會導致其劈開。因此，均質土壩、心牆粘性土等等都是可灌的，其可灌性定於壓力泥漿對它的劈裂程度和心牆粘土被壓縮變形的大小。灌漿壓力對壩體劈開的方向、長短和寬度，決定於原壩體的應力分布和大小。在灌漿壓力作用下，壩體總是沿其最薄弱面（最小主應力作用面） 劈開。因此，按照壩體的一般應力分布規律，通過合理的灌漿工藝，就可以實現對壩體有計畫的劈裂，以達到消除隱患、穩定壩體的目的。劈裂注漿法裂縫的擴展是多次灌漿形成的，因此漿脈也是逐次加厚的。一般單孔灌漿次數不少於5次，有時多達10次，每次劈裂寬度較小，可以確保壩體安全。
基於劈裂注漿法的原理，只要施加足夠的灌漿壓力，任何土壩都是可灌的，單只在下列情況下才考慮採用劈裂注漿法：①松堆土壩；②壩體浸潤線過高；③壩體外部、內部有裂縫或大面積的弱應力區；④分期施工土壩的分層和接頭處有軟弱帶和透水層；⑤土壩內有較多生物洞穴等。
劈裂注漿法施工的基本要求是：土壩分段、區別對待；單排布孔，分序鑽灌；孔底注漿，全孔灌注；綜合控制，少灌多復。
