滲透灌漿模式之研究

The Study of Permeation Grouting

林佳甬(Chia - Yung Lin)

指導教授 ： 倪至寬

國立臺北科技大學/工程學院/土木與防災研究所/碩士(2008年)

摘要

在滲透灌漿中，控制適當的灌漿壓力與速率，使灌漿之漿材滲透入土壤並停留在預設之改良範圍內，為施工中最重要的管控內容，假設施做管控不當，滲透灌漿容易轉變為劈裂之情況，而劈裂會使漿液循著地盤之弱面四處流竄，無法掌控改良之成效範圍，亦導致地盤改良失敗。所以要使滲透灌漿施工能有較佳之成效，我們必須從現地之施工環境條件配合下，利用室內灌漿試驗探討滲透灌漿轉變為劈裂發生時，其灌漿壓力與灌漿速率之間的關係變化。
本研究之內容，首要建立一套可進行室內滲透及劈裂灌漿之模型試驗設備，同時進行水泥漿的泌水試驗，然後使用建立之設備進行灌水與灌漿試驗兩部分。漿液泌水試驗是以第一型波特蘭水泥為主要漿液材料，再拌合四種配比之皂土與一種配比之分散劑，依據ASTM C940-98a規範進行試驗，然後由結果得知各水泥漿之泌水情況，挑選泌水率最小的水泥漿配比施做室內灌漿模型試驗。室內地盤灌水與灌漿試驗是使用SP砂土以溼式霣降之方式，製作直徑45cm，高度50cm之砂土試體，然後使用建立之室內灌漿模型試驗設備與試驗程序，進行灌水與灌漿試驗；試驗之砂土試體先施加飽和覆土壓3.55kg/cm2與反水壓3.5kg/cm2，檢核試體之飽和度，計算飽和參數B值，再依據試驗規劃，分別施加兩種有效覆土應力0.5及1.0kg/ cm2，進行定速率灌水試驗，其次在1kg/cm2之有效覆土應力進行水泥漿灌漿試驗，然後將試驗之數據繪製成：加壓飽和歷時曲線、飽和度檢核歷時曲線、加載有效覆土應力歷時曲線、灌注壓力與灌注流量歷時曲線及灌注壓力與灌注速率的關係圖（p-q）等圖形。然後分別探討灌水與灌漿之灌注壓力與灌注速率間的變化情形，以及開挖灌漿之土壤試體，評估其改良之範圍、成效與灌漿之形式。
研究成果顯示，水泥漿添加8％皂土後，漿液泌水率可降至最小，以水灰比5之漿液泌水結果顯示，漿液泌水率由純水泥漿液的77.7％減少至8％含量的7.35％；但是添加分散劑之水泥漿，泌水率較純水泥漿之泌水率還大，所以，水泥漿添加皂土可有效降低水泥漿之泌水情形，但是添加皂土量越多，水泥漿之硬化強度也越低。在灌水試驗部份，有效覆土應力0.5與1.0kg/cm2的p-q圖形皆顯示劈裂灌注之曲線，而且在灌注速率小於5cm3/sec時，不管有效覆土應力的大小，灌注壓力與灌注速率成一固定比例之關係，表示在較小灌注速率下仍屬於滲透灌注之情形；在灌漿試驗部份，灌注配比為水灰比5添加8％皂土之CB液，灌漿量約356cm3，在灌漿p-q-t圖形中，顯示本次灌漿試驗為劈裂灌漿之行為，劈裂之灌漿壓力為4.73kg/cm2，改良體呈現水平片狀，為漿液劈裂後凝固之形狀。

關鍵字

滲透灌漿 ； 劈裂灌漿 ； 水泥漿泌水試驗 ； 室內灌漿模型試驗

並列摘要

This study establishes the facility of calibration chamber to perform the permeation and hydro-fracture grouting tests. Bleeding tests were conducted on the cement grout to find the suitable W/C ratio and bentonite content for grouting test.
The poorly graded sand (SP) was rained into the calibration chamber to prepare a 45 cm diameter and 50 cm height specimen. A series of confining pressure and back pressure of 3.55 kg/cm2 and 3.5 kg/cm2 were used to saturate the specimen. Then two overburden pressures of 0.5 kg/cm2 and 1 kg/cm2 were applied to the specimen in the chamber before the water injection and the grouting test under constant injection rates were conducted.
As a result, the relationships of injection pressure and injection rate （p-q curve）were analyzed to identify the critical injection pressure which separate the permeation grouting and hydro-fracture grouting. This mechanizes was further verified by open excavate the specimen and examine the shape and area of grout modification in the calibration chamber

並列關鍵字

Permeation Grouting ； Hydro-fracture Grouting ； Bleeding of Cement Grout ； Calibration Chamber teat

參考文獻

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[7] 倪至寬(2005），超細水泥漿液滲透灌漿模式之研究，第五屆海峽兩岸隧道工程與地下工程學術與技術研討會，A-25。

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