就目前而言，注漿法的設(shè)計和施工還存在很強(qiáng)的經(jīng)驗性，另外注漿施工常常要面對比較復(fù)雜的工程條件，必須根據(jù)實際工程情況進(jìn)行設(shè)計和施工。在一般情況下，注漿法的設(shè)計和施工可參考以下要點進(jìn)行。
1、設(shè)計與施工前的準(zhǔn)備工作
在注漿設(shè)計前要進(jìn)行詳細(xì)的工程調(diào)查，調(diào)查的范圍為注漿處理的范圍及其周邊區(qū)域。工程調(diào)查的內(nèi)容有：地質(zhì)構(gòu)造和地層分布情況；土的顆粒級配、含水量、孔隙率、滲透系數(shù)、土體強(qiáng)度、有機(jī)質(zhì)含量等物理力學(xué)指標(biāo)；地下水分布和特性；注漿處理范圍及其周邊區(qū)域的構(gòu)筑物情況等。
對于重要工程和在無相應(yīng)經(jīng)驗的地區(qū)進(jìn)行注漿時，在注漿設(shè)計前宜進(jìn)行現(xiàn)場注漿試驗，以求得合適的設(shè)計參數(shù)，并檢驗施工方法和設(shè)備。
施工前的準(zhǔn)備工作包括：設(shè)計單位應(yīng)向施工單位提供注漿設(shè)計文件并負(fù)責(zé)技術(shù)交底；施工場地事先應(yīng)予平整，除干鉆法外，應(yīng)沿鉆孔位置開挖溝槽與集水坑，以保持場地的整潔干燥；機(jī)械器具、儀表、管路、注漿材料、水和電等的檢查及必要的試驗；對施工區(qū)域及其周邊環(huán)境進(jìn)行仔細(xì)排摸，落實相應(yīng)的監(jiān)測和保護(hù)措施等。
2、注漿目的和注漿范圍
注漿的用途非常廣泛，但要達(dá)到不同的目的，需要采用不同的注漿工藝、注漿材料和技術(shù)參數(shù)，因此在設(shè)計時首先要明確注漿處理要達(dá)到的目的，以此為基礎(chǔ)，根據(jù)地質(zhì)情況來選擇合適的注漿范圍、注漿漿液和施工工藝，設(shè)計合理的技術(shù)參數(shù)。在基坑工程中注漿目的一般有降低土層滲水性、增加土體強(qiáng)度和變形模量、充填土體空隙、補償土體損失、堵漏搶險等。
注漿范圍應(yīng)根據(jù)工程不同要求必須充分滿足注漿目的加以確定。注漿點的覆蓋土厚度應(yīng)大于 2m。
3、注漿漿液的選定和制備
注漿材料的選擇及其配比的設(shè)計，必須考慮注漿的目的、地質(zhì)情況、地基土的孔隙大小、地下水的狀態(tài)等，在滿足所需目的范圍內(nèi)選定最佳材料及配比。漿液的選定還必須兼顧經(jīng)濟(jì)性。對于重要工程，在選定漿液前必須進(jìn)行室內(nèi)漿液配比試驗。
在進(jìn)行滲透注漿時必須考慮被注介質(zhì)的可注性，選擇注漿材料要注意與被注介質(zhì)可注性的匹配。
國內(nèi)外廣泛采用簡化公式來評價粒狀介質(zhì)的可注性。
式中：
N——可注比值；
D 15 ——地層土顆粒在粒度分析曲線上占 15%的對應(yīng)粒徑；
D 85 ——注漿材料在粒度分析曲線上占 85%的對應(yīng)粒徑。
巖體裂隙可注性是裂隙寬度應(yīng)大于注漿材料最粗顆粒直徑的 3 倍以上。
劈裂注漿法的漿液材料可選用以水泥為主劑的懸濁液，也可選用水泥和水玻璃的雙液型混合液。用作防滲堵漏的漿液可選用水玻璃、水玻璃與水泥的混合液或化學(xué)漿液。壓密注漿可選用低坍落度的水泥砂漿。動水情況下的堵漏注漿宜采用雙液注漿或其它初凝時間短的速凝配方。
在有地下動水流的情況下，不宜采用單液水泥漿等初凝時間長的漿液。
漿液使用的原材料及制成的漿體應(yīng)符合下列要求：
(1)制成的漿體應(yīng)能在設(shè)計要求的時間內(nèi)凝固，其本身的強(qiáng)度、防滲性和耐久性應(yīng)能滿足設(shè)計要求。
(2)漿體在凝固后其體積不應(yīng)有較大的收縮率，一般應(yīng)小于 3‰體積量。
(3)所制成的漿體在 1 小時內(nèi)不應(yīng)發(fā)生析水現(xiàn)象。
為了改善漿液性能，根據(jù)工程需要可在漿液拌制時加入早強(qiáng)劑、減水劑、微膨脹劑、抗凍劑、緩凝劑等外加劑，摻加量可參考產(chǎn)品說明并應(yīng)作相關(guān)試驗確定。
漿體必須經(jīng)過攪拌機(jī)充分?jǐn)嚢杈鶆蚝�，才能開始壓注，并應(yīng)在注漿過程中不停頓地緩慢攪拌，攪拌時間應(yīng)小于漿液初凝時間。漿體在泵送前應(yīng)經(jīng)過篩網(wǎng)過濾。拌制好的漿液應(yīng)進(jìn)行隨機(jī)抽檢。
在冬季，當(dāng)日平均溫度低于 5℃或最低溫度低于-3℃的條件下注漿時，應(yīng)在施工現(xiàn)場采取適當(dāng)措施，以保證不使?jié){體凍結(jié)。在夏季炎熱條件下注漿時，用水溫度不得超過 35℃；并應(yīng)避免將盛漿桶和注漿管路在注漿體靜止?fàn)顟B(tài)暴露于陽光下，以免加速漿體凝固。
4、施工工藝的選擇
施工工藝對注漿效果有很大的影響，每種施工工藝都有其優(yōu)點和局限性，在進(jìn)行注漿設(shè)計時，要綜合考慮地基土特性、注漿目的、注漿范圍和注漿漿液等因素，對施工工藝加以明確。施工工藝的選擇帶有一定的經(jīng)驗性，表 21-4 只是反映了部分地區(qū)的施工經(jīng)驗，僅供參考。
5、漿液擴(kuò)散半徑和孔位布置
漿液擴(kuò)散半徑與漿液的流動性和膠凝時間、注漿壓力、注漿量、注漿時間等因素有關(guān)，其確定方法包括理論公式計算、經(jīng)驗判斷和現(xiàn)場注漿試驗。由于地層條件的復(fù)雜性，理論公式計算時采用的參數(shù)很難符合實際情況，所以在沒有足夠施工經(jīng)驗的條件下，推薦采用現(xiàn)場注漿試驗方法確定漿液擴(kuò)散半徑。
在進(jìn)行現(xiàn)場注漿試驗時要選擇不同特點的地基，最好采用多種注漿方法，以求得不同條件下的漿液擴(kuò)散半徑。
現(xiàn)場注漿試驗常采用三角形布孔或矩形布孔的方式，見圖 21-12 和圖 21-13 所示。
注漿試驗結(jié)束后可通過以下方法評價漿液擴(kuò)散半徑：
（1）鉆孔壓水或注水，求出注漿體的滲透性；
（2）鉆孔取樣，檢查空隙充漿情況；
（3）用大口徑鉆井或人工開挖豎井，肉眼觀察地層充漿情況，并取樣進(jìn)行室內(nèi)試驗研究。
考慮到地基土的不均勻性，在確定設(shè)計漿液擴(kuò)散半徑時要注意選取符合設(shè)計要求的，在多數(shù)條件下可以達(dá)到的擴(kuò)散距離。
確定了漿液擴(kuò)散半徑后，即可設(shè)計注漿孔布置。注漿孔的布置應(yīng)能使被加固土體在平面和深度范圍內(nèi)連成一個整體。
在一般情況下，用作防滲的注漿應(yīng)設(shè)置不少于 3 排的注漿孔，注漿孔間距可按 0.8～1.2m范圍設(shè)計；用作提高土體強(qiáng)度的劈裂注漿孔間距可按 1.0～2.0m 范圍設(shè)計；壓密注漿在選用坍落度較小的水泥砂漿時，注漿孔間距可按理論球狀漿體直徑的 2～5 倍設(shè)計。多排孔的布置以梅花形布孔為宜。
6、注漿壓力和流量
滲透注漿的最大容許注漿壓力推薦采用注漿試驗曲線確定，即在注漿試驗過程中，逐步提高注漿壓力，求得壓力和流量關(guān)系曲線(如圖 21-14 所示)，當(dāng)壓力升到某一數(shù)值(pf )時，注漿流量突然增大，表明地層已產(chǎn)生劈裂，因而把這一壓力值作為確定最大容許注漿壓力的依據(jù)。
在缺乏試驗資料或在進(jìn)行注漿試驗前需預(yù)定一個試驗壓力值時，也可根據(jù)以下砂礫地基注漿的經(jīng)驗公式確定。
巖石裂隙注漿最大容許注漿壓力除根據(jù)注漿試驗確定外，也可根據(jù)經(jīng)驗曲線或經(jīng)驗公式確定，式 21-4 為考慮地質(zhì)條件、注漿方法和漿液濃度的經(jīng)驗公式。
不同條件下的 m 值見表 21-5。表中第一類巖石指強(qiáng)烈風(fēng)化并有多組大裂隙的松散巖石，第二類巖石包括弱風(fēng)化、中等裂隙性巖石，第三類指有細(xì)裂隙的較致密巖石。稀漿是指水灰比大于1的水泥漿液，稠漿是指水灰比小于1的水泥漿液。
劈裂注漿壓力的選用應(yīng)根據(jù)土層的性質(zhì)及其埋深確定。在砂土中的經(jīng)驗數(shù)值是 0.2～0.5MPa；在黏性土中的經(jīng)驗數(shù)值是 0.2～0.3MPa。如采用水泥-水玻璃雙液快凝漿液，則注漿壓力宜小于 1MPa。在保證可注入的前提下應(yīng)盡量減小注漿壓力，漿液流量也不宜過大，一般控制在 10～20 l/min 范圍。
壓密注漿壓力主要取決于漿液材料的稠度。采用水泥砂漿時，坍落度可在 25～75mm 左右，注漿壓力可選定在 1～7MPa 范圍內(nèi)，而且坍落度較小時，注漿壓力可取上限值。流量一般為 10～40 l/min。
7、注漿量
滲透注漿的常用注漿量計算公式為式 21-5。
不同條件下的有效灌注系數(shù)取值見表 21-6。
劈裂注漿只考慮孔隙率為主體的注漿率是不能確定注漿量的，劈裂注漿的注漿量一般表示如式 21-6。
式中：
Q——注漿量；
V——加固土體體積；
λ——漿液充填率。
漿液充填率 λ 的取值可通過現(xiàn)場試驗、施工經(jīng)驗和經(jīng)驗公式確定。根據(jù)上海、天津和江浙地區(qū)的經(jīng)驗，劈裂注漿加固土體的漿液充填率一般在 15%～20%。
低坍落度砂漿壓密注漿的注漿量是根據(jù)每個注漿段注入的球狀體的體積來計算的，目前的相關(guān)經(jīng)驗較少，宜通過注漿試驗來確定，現(xiàn)有的 CCG 工法在上海和浙江的工程實例中是按照直徑為 60cm 左右的球狀體來設(shè)計和施工的。
必須指出的是上述僅為注漿量的估算方法，在實際施工中應(yīng)根據(jù)注漿壓力的變化、地面是否冒漿、地表抬升、周邊構(gòu)筑物位移等情況對注漿量進(jìn)行即時的控制。
8、施工順序
注漿順序必須采用適合于地基土質(zhì)條件、現(xiàn)場環(huán)境及注漿目的的方式。
一般情況下不宜采用自注漿地帶某一端單向推進(jìn)的壓注方式，應(yīng)按跳孔間隔注漿方式進(jìn)行，以防止竄漿或壓力過分集中，提高漿液強(qiáng)度與時俱增的約束性。對有地下動水流的特殊情況，應(yīng)考慮漿液在動水流下的遷移效應(yīng)，應(yīng)自水頭高的一端開始注漿。
壓密注漿的施工順序應(yīng)根據(jù)周邊排水條件通過注漿試驗確定，主要的設(shè)計原則是有利于地下水的排出。
一般注漿施工應(yīng)采用先外圍后內(nèi)部的注漿施工方式，注漿范圍以外有邊界約束條件時，也可采用自邊界約束遠(yuǎn)側(cè)開始順次往近側(cè)注漿的方法。
若在施工場地附近存在對變形控制有較嚴(yán)格要求的建筑物、管線等時，可采用由建筑物或管線的近端向遠(yuǎn)端推進(jìn)的施工順序，同時必須加強(qiáng)對建筑物、管線等的監(jiān)測工作。
9、質(zhì)量控制
注漿施工過程中必須進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制和質(zhì)量檢驗，其主控項目包括原材料檢驗、注漿體強(qiáng)度、注漿施工順序等，在有特殊要求時，還包括漿液初凝和終凝時間等；一般項目包括各種注漿材料稱量誤差、注漿孔位、注漿孔深、注漿壓力、注漿流量等。注漿施工情況必須如實和準(zhǔn)確地記錄，應(yīng)有壓力和流量記錄，宜采用自動流量和壓力記錄儀。施工中要對資料及時進(jìn)行整理分析，以便指導(dǎo)注漿工程的順利進(jìn)行，并為驗收工作作好準(zhǔn)備。
注漿工程竣工驗收的檢驗，應(yīng)根據(jù)設(shè)計提出的要求進(jìn)行，檢驗時間一般在注漿結(jié)束 28天后。對于設(shè)計明確提出承載力要求的工程，應(yīng)采用載荷試驗進(jìn)行檢驗；有抗?jié)B要求時可采用注水試驗、抽水試驗等原位測試方法測定其滲透性；加固工程可選用標(biāo)準(zhǔn)貫入或靜力觸探等方法對加固地層進(jìn)行檢測。
注漿施工和效果評定的經(jīng)驗性較強(qiáng)，在效果評定時要注重前后數(shù)據(jù)的對比，同時還要注意相似工程的類比，這樣才能客觀地綜合評定注漿效果。由此可見，注漿工程的大量數(shù)據(jù)收集和分析是十分必要的。
10、周邊環(huán)境影響控制
采用注漿法進(jìn)行地基處理時，通常要經(jīng)歷先破壞、擾動地基，然后經(jīng)過漿液凝固、土體固結(jié)等過程使地基土改良的過程，同時伴有施工時土體向周圍膨脹，施工后由于注漿壓力釋放、漿液凝固收縮、土體固結(jié)等原因土體又有收縮的趨勢。這些現(xiàn)象往往造成注漿法施工時對周邊環(huán)境產(chǎn)生不利影響，是在進(jìn)行注漿法設(shè)計和施工時必須考慮的因素。
控制周邊環(huán)境影響在施工方面可采取的措施包括：
(1)在可注入的前提下盡量降低注漿壓力和流量，降低孔隙水壓力的突增量，有利于孔隙水壓力的消散，同時有利于提高注漿效果。
(2)采用“多點少注”的方法，即加密布孔，減少每孔注漿量，避免應(yīng)力過分集中。
(3)采用由建筑物或管線的近端向遠(yuǎn)端推進(jìn)的施工順序，將施工引起的附加地內(nèi)壓力向遠(yuǎn)側(cè)引導(dǎo)。
(4)控制施工節(jié)奏，放慢施工速度，同樣有利于降低孔隙水壓力的突增量、有利于孔隙水壓力的消散、避免應(yīng)力過分集中。
控制周邊環(huán)境影響最重要的是對注漿進(jìn)行嚴(yán)格的信息化施工管理，即在施工期間對周邊環(huán)境進(jìn)行嚴(yán)密的觀測和監(jiān)測，并將相關(guān)信息及時傳遞至施工方面，施工方面及時對信息進(jìn)行分析，并根據(jù)分析結(jié)果對施工工藝、技術(shù)參數(shù)、施工順序、施工速度等進(jìn)行調(diào)整。
