水利防滲工程中高壓灌漿施工的質(zhì)量控制措施

葛洲壩新疆工程局（有限公司） 劉湘成

水利防滲工程中高壓灌漿施工的質(zhì)量控制措施

葛洲壩新疆工程局（有限公司） 劉湘成

一、高壓灌漿技術(shù)的機(jī)理及施工工藝和特點(diǎn)

1. 高壓灌漿技術(shù)的機(jī)理。灌漿，又稱注漿，是將一定材料配制成的漿液，用液壓、氣壓或電化學(xué)方法灌入巖土體的孔隙和裂隙等結(jié)構(gòu)面中，使其擴(kuò)散、膠凝和固化，從而使巖土體形成強(qiáng)度高、防滲性能好、穩(wěn)定性高的新結(jié)構(gòu)體，達(dá)到改善巖土體物理力學(xué)性質(zhì)的目的。與其他工程措施相比，灌漿法具有成本低、對(duì)環(huán)境影響小等突出優(yōu)點(diǎn)，作為建筑物地基（圍巖）防滲和加固處理的主要方法之一，灌漿技術(shù)在巖土和土木工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

灌漿法按灌漿介質(zhì)驅(qū)動(dòng)方式的不同可分為靜壓法、噴射法、攪拌法和電滲法4類。

2. 施工工藝。

（1）小口徑鉆進(jìn)。一般使用56mm鉆進(jìn)，不取心，連續(xù)鉆進(jìn)。

（2）孔口封閉。用73mm鉆進(jìn)2m后，用濃水泥漿先行鑲好孔口管，封閉孔口，待凝后，再分段鉆進(jìn)，不卡塞。

（3）全孔循環(huán)。每段鉆完后，立即進(jìn)行壓漿，使?jié){液在全孔循環(huán)，除孔口第1段外，全孔都要經(jīng)受最大壓力下的反復(fù)灌漿。

（4）不待凝。每段灌漿達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)后，不等水泥漿凝固，立即鉆進(jìn)下一段，進(jìn)行壓水試驗(yàn)后即行灌漿。

（5）不沖洗。除巖粉及粉細(xì)砂層外，孔內(nèi)遇到夾泥層等不進(jìn)行專門沖洗。

（6）灌漿自上而下分段進(jìn)行。一般以5m一段為宜，特殊情況可2～3m甚至1m一段進(jìn)行。

3. 施工特點(diǎn)。

（1）漿液擴(kuò)散范圍大，幕體較厚，可形成2～4m以上的帷幕。

（2）提高防滲標(biāo)準(zhǔn)，可使地層滲透性能指標(biāo)ω值達(dá)到0.01 L/ min·m2，甚至小于0.001 L/min·m2。

（3）可將漿液壓入極為細(xì)小、肉眼不易觀察到的裂隙中。

（4）可處理由塊石、卵石(或碎石)、砂礫石、黏土等復(fù)雜成分組成的溶塌體或破碎帶。

（5）可將溶洞、溶隙中充填的軟弱夾層進(jìn)行處理，提高其防滲、抗壓、抗剪性能。

（6）單層帷幕深度可達(dá)100m以上，原則上鉆孔孔斜應(yīng)控制在不超過灌漿孔距(一般為2m)的范圍內(nèi)。

（7）工藝簡(jiǎn)易，技術(shù)易于掌握，使用機(jī)具較少。

（8）高壓灌漿技術(shù)施工效率高，成本低，施工強(qiáng)度小，安全作業(yè)保證度高。

二、灌漿施工順序

1. 總體灌漿施工順序。回填灌漿及檢查→固結(jié)灌漿→加密固結(jié)灌漿→深孔固結(jié)及加密灌漿。高壓岔管處的灌漿施工在回填灌漿完成后，固結(jié)灌漿前先進(jìn)行第1段（0～2.5 m）的水泥灌漿，再進(jìn)行第2段（2.5 m以上）的水泥灌漿。

2. 平洞環(huán)內(nèi)固結(jié)灌漿施工順序。采用環(huán)內(nèi)分序逐排灌注法施工，每序先灌低孔，后灌高孔。

三、高壓灌漿施工的質(zhì)量控制措施

1. 施工過程中的質(zhì)量控制措施。

（1）鉆孔。孔深小于9.0 m的灌漿孔采用YT28手風(fēng)鉆鉆孔；孔深大于9.0 m的灌漿孔采用YGZ90風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆孔。2種鉆孔方式孔徑均為50 mm。

（2）鉆孔沖洗。鉆孔結(jié)束后，應(yīng)在灌漿前用大流量水進(jìn)行孔壁孔底沖洗，沖凈孔內(nèi)的巖粉、泥渣，至回水干凈為止，孔底殘?jiān)鼞?yīng)不超過20 cm。裂隙發(fā)育地段的灌漿孔，應(yīng)采用壓力水沖洗并結(jié)合灌前壓水試驗(yàn)進(jìn)行。

（3）灌前壓水試驗(yàn)。灌前選5%的孔段進(jìn)行簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為1 MPa。每5 min測(cè)讀一次壓入流量，連續(xù)4個(gè)讀數(shù)相對(duì)穩(wěn)定后即可結(jié)束，取最后的流量值計(jì)算透水率。

（4）灌漿水灰比的控制及變漿。灌漿水灰比選用3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1等5個(gè)比級(jí)，開灌水灰比根據(jù)灌前壓水試驗(yàn)透水率q確定。q≤30 Lu時(shí)，采用3∶1漿液開灌；30Lu＜q≤50 Lu時(shí)，采用1∶1漿液開灌；q＞50 Lu時(shí)，采用0.8∶1漿液開灌。當(dāng)灌漿壓力保持不變，吸漿量均勻減少，或當(dāng)吸漿量不變，灌漿壓力均勻升高時(shí)，不改變水灰比；當(dāng)某一級(jí)水灰比漿液的灌入量達(dá)到3 000 L以上，或灌注時(shí)間達(dá)到1 h，而灌漿壓力和注入率均無顯著改變時(shí)，改濃一級(jí)漿液灌注；當(dāng)注入率大于30 L/min時(shí)，水灰比可越級(jí)變濃。改變漿液濃度后，若灌漿壓力突增或吸漿量突減，則停止灌漿，查明原因并及時(shí)處理。

（5）灌漿壓力控制。一是為減少灌漿壓力的波動(dòng)，采用2個(gè)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓。二是按照高壓灌漿試驗(yàn)確定的壓力控制方法控制壓力。注入率小于5 L/min的孔，按升壓控制辦法使灌漿壓力盡快達(dá)到設(shè)計(jì)壓力；注入率大于5 L/min的孔，采用分級(jí)升壓法灌注，升壓幅度根據(jù)實(shí)際注入率確定，每分鐘升壓速率控制在0.1～0.5 MPa左右。三是控制好流量與壓力的關(guān)系，一般情況下PV值＜40 MPa·L/ min；吸漿量較大時(shí)，PV值＜20 MPa·L/min；若吸漿量超過1 000 L且無結(jié)束的征兆時(shí)，則停灌待凝4～8 h，再掃孔復(fù)灌。四是灌漿塞位置。孔深小于10.0 m的孔，灌漿塞塞位在襯砌混凝土上；孔深大于10.0 m的孔，灌漿塞塞入孔口1.5～2.0 m處。

（6）灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。一是分段灌注第1段達(dá)到目標(biāo)壓力后，在注入率不大于1 L/min時(shí)，繼續(xù)灌注30 min后即結(jié)束灌漿。二是分段灌注第2段和一次性灌漿孔在達(dá)到設(shè)計(jì)壓力后，注入率不大于2.5 L/min，穩(wěn)壓20 min不出現(xiàn)劈裂現(xiàn)象，即結(jié)束灌漿。三是達(dá)到灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)后，先關(guān)閉高壓灌漿閥，后停灌漿泵，防止灌入漿量在卸壓時(shí)瞬間流失。

（7）特殊情況處理。一是灌漿過程中發(fā)生灌漿孔串漿現(xiàn)象時(shí)，采用并灌方式處理。二是在串漿孔多或串漿距離比較遠(yuǎn)時(shí)，需嚴(yán)格控制總注入量，防止發(fā)生灌漿抬動(dòng)破壞。三是當(dāng)Ⅰ序孔耗灰量大于50 kg/m，Ⅱ序孔耗灰量大于20 kg/m時(shí)，應(yīng)對(duì)該孔隨機(jī)加密2～4個(gè)孔。四是灌漿因故中斷30 min以上時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行沖洗再恢復(fù)灌漿，沖洗無效時(shí)，應(yīng)掃孔并采用開灌水灰比重灌。

2. 特殊情況的質(zhì)量控制措施。

（1）灌漿過程中發(fā)生串漿時(shí)，應(yīng)立即停止灌漿，關(guān)閉注漿管閥門并封閉排氣管，在灌漿孔達(dá)到設(shè)計(jì)壓力后，再對(duì)串漿孔施灌。串漿孔達(dá)到設(shè)計(jì)壓力不進(jìn)漿后結(jié)束灌漿。

（2）襯砌混凝土面發(fā)生串漿、冒漿現(xiàn)象時(shí)，降低壓力，暫停灌漿，采用速凝水泥封堵滲漏點(diǎn)后繼續(xù)施灌。

（3）出現(xiàn)進(jìn)漿量突增，壓力銳減時(shí)，立刻停止灌漿以免造成漿液浪費(fèi)。