二、灌浆设计计算
（一）设计程度和内容
地基灌浆设计一般遵循以下几个程序；
（1）地质调查 查明地基的工程地质特性和水文地质条件； （2）方案选择 根据工程性质、灌浆目的，初步选定灌浆方案； （3）灌浆试验 除进行室内灌浆试验外，对较重要的工程，还应
选择有代表性的地段进行现场灌浆试验，以便为确 定灌浆技术参数及灌浆施式方法提供依据； （4）设计和计算 确定各项灌浆参数和技术措施； （5）补充和修改设计 在施工期间和竣工后的运用过程中，根据 观测所得的异常情况，对原设计进行必要的调整。
1．砂和砂砾石地层
p0
(rh
rwhw )(1 2
k)
(rh
rwhw )(1 k)
2sin
C • cot
当灌浆压力p0达到上式时，地层就会导致的破坏
劈裂灌浆
式中：r为砂或砂砾石的重度（cm3/g）； rw为水的重度，（cm3/g）； h为灌浆段深（m）； hw为地下水位高度，（m）； k为主应力比。
当浆的逐渐增大，便产生较大的上抬力而 使地面抬动。
压密灌浆常用于中砂地基，粘土地基中若有适宜的排水条件也 可采用。如遇排水困难可能在土体中引起高孔隙水压力时，这就必 须采取很低的注浆速率。压密灌浆可用于非饱和的土本，以调整不 均匀沉降进行托换技术以及在大开挖或隧道开挖时对邻近土进行加 固。
3．施工控制标准
灌浆后的质量指标只能在施工结束后通过现场 检测来确定。有些灌浆工程甚至不能进行现场检 测，因此必须制定一个能保证获得最佳灌浆效果 的施工控制标准。
（四）浆材及配方设计原则
（五）确定扩散半径
浆液扩散半径r是一个重要参数，它对灌浆工 程量及造价具有重要的影响。r值可按上节的理论 公式估算；当地质条件较复杂或计算参数不易选 准时，就应通过现场灌浆试验来确定。
注浆设计计算
第一节 静压注浆设计计算
注浆理论主要有以下四类：
（一）渗透灌浆 （二）劈裂灌浆 （三）压密灌浆 （四）电动化学灌浆
（一）渗透灌浆
渗透灌浆是指在压力作用下使浆液充填土的孔 隙和岩石的裂隙，排挤出孔隙中存在的自由水和气 体，而基本上不改变原状土的结构和体积（砂性土 灌浆的结构原理），所用灌浆压力相对较小。
②为了减少坝基础的不均匀变形，仅需在坝下游基础受 压部分进行固结灌浆，以提高地基土的变形模量，而 无需在整个坝基灌浆；
③对振动基础，有时灌浆目的只是为了改变地基的自然 频率以消除共振条件，因而不一定需用强度较高的浆材；
④为了减小挡土墙的土压力，则应在墙背至滑动面附近的 土体中灌浆，以提高地基土的重度和滑动面的抗剪强度。
（三）灌浆标准
1．防渗标准
防渗标准不是绝对的，应根据每个工程各 自的特点，通过技术经济比较确定一个相对合 理的指标。对重要的防渗工程，都要求将地基 土的渗透系数降低至10-4~10-5cm/s以下。
2．强度和变形标准
①为了增加磨擦柱的承载力，主要应沿桩的周边灌浆， 以提高桩侧界面间的粘聚力，对、支承桩则在柱底灌 浆以提高桩端土的抗压强度和变形模量；
现场灌浆试验时，常采用三角形及矩形布孔方法。
（六）孔位布置
注浆孔的布置是根据浆液有效范围，且应相 互重叠，使被加固土体在平面和深度范围内连成 一个整体的原则决定的。
设计内容主要包括
（1）灌浆标准 通过灌浆要求达到的效果和质量指标； （2）施工范围 包括灌浆程度、长度和宽度； （3）灌浆材料 包括浆材种类和浆液配方； （4）浆液影响半径 指浆液在设计压力下所能达到的有
效扩散距离； （5）钻孔布置 根据浆液影响半径和灌浆体设计厚度，确
定合理的孔距、排距、孔数和排数； （6）灌浆压力 规定不同地区和不同程度的允许最大灌浆
这类灌浆一般只适用于中砂以上的砂性土和有 裂隙的岩石。代表性的渗透灌浆理论有球形扩散理 论、柱形扩散理论和袖套管法理论。
1．球形扩散理论
Maag(1938)的简化计算模式假定是 ：
①被灌砂土为均质的 和各向同性的；
②浆液为牛顿体； ③浆液从注浆管底端
注入地基土内； ④浆液在地层中呈球
状扩散。
浆液扩散半径的计算
r1
3
3Kh1r0t
•n
式中：K为砂土的渗透系数（cm/s）；
h1 为灌浆压力
β为浆液粘度对水的粘度比； r0为灌浆管半径（cm）； t为灌浆时间（s）；
n为砂土的孔隙率。
（二）劈裂灌浆
劈裂灌浆是指压力作用下，浆液克服地层的初始应 力和抗拉强度，引起岩石和土体结构的破坏和扰动，使 其沿垂直于小主应力平面上发生劈裂，使地层中原有的 裂隙或孔隙、浆液的可灌性和扩散距离增大，而所用的 灌浆压力相对较高。
2．粘性土层
在存在多种劈裂现象的条件下，则可用 式下确定土层被固结的程度C：
C (1 V )(n0 n1 ) 100 % (1 n0 )
式中：V为灌入土中的水泥结石总体积（m3） n0为土的天然孔隙率； n1为灌浆后土的孔隙率。
（三）压密灌浆
压密灌浆是指通过钻孔在土中灌入极浓的浆液，在注 浆点使土体压密，在注浆管端部附近形成浆泡。
（四）电动化学灌浆
电动化学灌浆是指在施工时将带孔的注浆管作为阳 极，滤水管作为阴极，将溶液由阳极压入土中，并通以 直流电，在电渗作用下，孔隙水由阳极流向阴极，促使 通电区域中土的含水量降低，并形成渗浆通中路，化学 浆液也随之流入土的孔隙中，并在土中硬结。
灌浆法的加固机理主要是： ①化学胶结作用； ②惰性填充作用； ③离子交换作用。
灌浆方案选择遵循原则
（3）在裂隙岩层中灌浆一般采用纯水泥浆以及 在基中或在水泥砂浆中掺入少量膨润土；在砂砾 石层中或在溶洞中采用粘土水泥浆；在砂层中一 般只采用化学浆液，在黄土中采用单液硅化法或 碱液法。
（4）对孔隙较大的砂砾石层或裂隙岩层中采用 渗入性注浆法，在砂层灌注粒状浆材宜采用水力劈 裂法。
压力； （7）灌浆效果评估 用各种方法和手段检测灌浆效果。
（二）方案选择
灌浆方案的选择一般遵循下述原则：
（1）灌浆目的如为提高地基强度和变形模 量，一般可选用以水泥为基本材料的水泥浆、 水泥砂浆和水泥-水玻璃浆等。
（2）灌浆目的 如为防渗堵漏时，可采用粘 土水泥浆、粘土水玻璃浆、水泥粉煤灰混合物、 丙凝、AC-MS、铬木素以及无机试剂为固化剂 的硅酸盐浆液等。