淺議水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)

□李紅輝 王鐵成

灌漿是水工建筑物巖石地基防滲處理的主要手段。

一、漿液選擇

水工建筑物水泥灌漿一般使用純水泥漿液。在特殊地質(zhì)條件下或有特殊要求時(shí)，根據(jù)需要，通過現(xiàn)場(chǎng)灌漿試驗(yàn)論證，可使用下列類型漿液：

(一)細(xì)水泥漿液，系指干磨水泥漿液、濕磨水泥漿液和超細(xì)水泥漿液。

(二)穩(wěn)定漿液，系指摻有少量穩(wěn)定劑，析水率不大于5%的水泥漿液。

(三)混合漿液，系指摻有摻合料的水泥漿液。

(四)膏狀漿液，系指塑性屈服強(qiáng)度大于20Pa的混合漿液。

二、鉆進(jìn)

施工單位現(xiàn)多采用風(fēng)動(dòng)潛孔錘的方法進(jìn)行鉆進(jìn)，風(fēng)壓由供風(fēng)設(shè)備和操作人員所控制。在淺層鉆進(jìn)灌漿時(shí)，易出現(xiàn)以下三個(gè)問題：

(一)病險(xiǎn)水庫防滲進(jìn)行灌漿時(shí)，穿過壩體進(jìn)入基巖，由于風(fēng)壓過大引起壩體變形。

(二)有的地層由于風(fēng)壓大于巖石的強(qiáng)度而引起巖石的風(fēng)力劈裂，造成灌漿時(shí)不必要的水泥浪費(fèi)。

(三)洗孔時(shí)，洗孔壓力小于風(fēng)壓發(fā)生巖屑堵塞裂隙。

三、灌漿方法

主要有自上而下分段灌漿法、自下而上分段灌漿法、綜合灌漿法及孔口封閉灌漿法。目前我國多采用孔口封閉灌漿法。但已灌各段重復(fù)灌漿引起地層的多次漿力劈裂造成灌漿時(shí)水泥浪費(fèi)很大，尤其在深孔灌漿時(shí)第一段和最后一段壓力相差很大，使第一段常常發(fā)生地面冒漿現(xiàn)象，在病險(xiǎn)水庫壩肩進(jìn)行灌漿時(shí)需穿透壩體，過高的壓力會(huì)引起壩體變形等問題。因此，對(duì)病險(xiǎn)水庫的防滲灌漿方法需做出單獨(dú)規(guī)定。

四、灌漿方式

應(yīng)優(yōu)先采用孔內(nèi)循環(huán)法灌漿。循環(huán)式帷幕灌漿是把漿液壓入鉆孔以后，一部分進(jìn)入巖層縫隙中，另一部分由回漿管路返回拌漿筒中。該方法一方面使?jié){液始終保持循環(huán)流動(dòng)狀態(tài)，可以防止泥漿沉淀，灌漿效果好；另一方面又可以根據(jù)進(jìn)漿漿液比重的差值，判斷巖層的吸漿情況。它要求射漿管插入到距孔底不大于50 cm處，以保證剩余的漿液從孔底向上流動(dòng)，阻止?jié){液在孔中沉淀。這種方法不適宜于孔徑小于65 cm的鉆孔。以往大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，循環(huán)式灌漿并不能十分有效地防止?jié){液沉淀。純壓式帷幕灌漿是把漿液一次性壓入鉆孔，再擴(kuò)大到巖層縫隙里。該法施工設(shè)備簡單，操作方便。但漿液流動(dòng)速度相對(duì)較小，容易產(chǎn)生沉淀，堵塞巖層縫隙和管路，影響灌漿效果。這種方法多用于吸漿量大、有大裂隙存在和孔深不超過15 m的情況。采用純壓式灌漿法，漿液進(jìn)入孔內(nèi)后，即不能再返回灌漿泵。除被地層空隙吸收的以外，剩余的便留在孔中。因此，在灌漿孔外和灌漿泵的附近，還要再裝上1根回漿管，以便剩余的漿液循環(huán)回來，繼續(xù)使用。

在灌漿過程中，可以根據(jù)實(shí)際需要添加摻合料。砂料，應(yīng)為質(zhì)地堅(jiān)硬的天然砂或人工砂，粒徑不宜大于2.5 mm，細(xì)度模數(shù)不宜大于2.0，SO3含量宜小于1%，含泥量不宜大于3%，有機(jī)物含量不宜大于3%。粉煤灰，應(yīng)為精選的粉煤灰，不宜粗于同時(shí)使用的水泥，燒失量宜小于8%，SO3含量宜小于3%。粘性土和塑性指數(shù)不宜小于14，粘粒(粒徑小于0.005 mm)含量不宜低于25%，含砂量不宜大于5%，有機(jī)物含量不宜大于3%。同時(shí)，可在水泥漿液中加入速凝劑、減水劑等外加劑。

五、灌漿壓力

灌漿壓力是控制灌漿質(zhì)量的重要指標(biāo)，與孔深、巖層性質(zhì)和灌漿段上有無壓重等因素有關(guān)，可根據(jù)不同的計(jì)算公式得出參考值，也可參考類似工程所用值進(jìn)行設(shè)計(jì)，再根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)灌漿試驗(yàn)確定。對(duì)灌漿壓力和注漿率的掌握，應(yīng)執(zhí)行這樣一條原則：當(dāng)?shù)貙映詽{量很大、在低壓或無壓下即能順利地注入漿液時(shí)，應(yīng)控制注漿不能太快；當(dāng)?shù)貙映詽{量較小、注漿困難時(shí)，應(yīng)盡快將壓力升到規(guī)定值，不能長時(shí)間在低壓下灌漿。注漿率控制的大小，要考慮兩方面的條件：一是地層條件，對(duì)軟弱、多具水平向裂隙的淺部巖層，應(yīng)當(dāng)小些，以不大于20 L/min為宜；對(duì)于堅(jiān)硬和深部巖層，可適當(dāng)大些，以不大于30 L/min為宜。一般說來，大量吃漿并非有很大的空洞未被灌滿，而常常是沿著連通得很遠(yuǎn)的裂隙跑到了應(yīng)灌的范圍以外，從或明或暗的“露頭”漏失掉了。在這種情況下，采用細(xì)流慢灌可促使?jié){液在近處沉淀、淤塞而不必?fù)?dān)心充填距離的不足。二是設(shè)備和人員工作條件，當(dāng)前我國通用的150 L和200 L高速漿液攪拌機(jī)，從加料到攪拌均勻至少需3～5 min，若將注漿率加大到50 L/min以上，實(shí)際上是做不到正常供漿的。注漿率過大，將導(dǎo)致人員忙亂、配料不準(zhǔn)、拌漿質(zhì)量降低、設(shè)備負(fù)荷加大、事故增多。從有利于將裂隙充填飽滿、密實(shí)的角度考慮，灌注速率稍慢一點(diǎn)更加有利，這樣可使?jié){液有更多的時(shí)間和機(jī)會(huì)排除多余水分，形成更加密實(shí)的結(jié)石。